W AKCJI 3/2012
W polskich akwenach strażacy nurkowie często pracują w ekstremalnych
warunkach. Odpowiedni dobór sprzętu i jego właściwa konfiguracja gwarantują
nie tylko bezpieczną pracę ratowników, ale także zwiększają jej efektywność.
Automaty nurkowe
do wykonywania prac podwodnych w PSP
mł. bryg. mgr inż. Paweł Dyba
KW PSP Kraków
utomat oddechowy spełnia sieniu do warunków próżni. Najczę- cych od różnych producentów. Pro-
pięć podstawowych funkcji: ściej spotykana względna wartość blem ten szczególnie często wystę-
Aredukuje wysokie ciśnienie ciśnienia międzystopniowego wy- puje podczas współpracy maski
mieszaniny oddechowej znajdują- nosi 0,1 MPa. Oznacza to, że pod- pełnotwarzowej nadciśnieniowej
cej się w butli do wartości ciśnienia, czas nurkowania bezwzględne ci- DIVATOR MK II (AGA) firmy Inter-
jakie panuje na bieżącej głęboko- śnienie międzystopniowe będzie za- spiro z pierwszym stopniem auto-
ści nurkowania, podaje mieszaninę wsze o 10 atm wyższe od panujące- matu Cyklon 5000 firmy Poseidon.
oddechową w odpowiednim mo- go na danej głębokości. Tę właśnie Aby poszczególne stopnie reduk-
mencie, podaje mieszaninę odde- wartość podają producenci w spe- cji poprawnie ze sobą współpra-
chową w odpowiedniej ilości, zasi- cyfikacjach automatów oddecho- cowały, muszą być przystosowane
la dodatkowe urządzenia (np. KRW, wych. Bezwzględna wartość ciśnie- do takiego samego ciśnienia mię-
suchy skafander itp.) oraz umożli- nia średniego wynika z głębokości, dzystopniowego.
wia wykonanie wydechu. na jakiej znajduje się nurek (wzrost W zależności od modelu Cy-
Zadaniem pierwszego stopnia ciśnienia hydrostatycznego). klon 5000 nr kat. 2950 lub 3950,
jest redukcja wysokiego ciśnienia Utrzymywanie wartości ciśnienia średnie ciśnienie zredukowane wy-
(200-300 atm) do tzw. ciśnienia mię- zgodnego z założeniami producen- nosi 11,5-12,5 bar, a w nr kat. 3750
dzystopniowego, wynoszącego 8,5- ta wpływa na poprawność pracy  10 bar. Średnie ciśnienie zredu-
13 atm. Zadaniem drugiego stop- automatu. Wzrost względnego ci- kowane I stopnia Interspiro wy-
nia redukcji jest redukcja ciśnienia śnienia międzystopniowego może nosi 7,5 bar ą 0,5 przy przepływie
międzystopniowego do ciśnienia powodować samoczynny wypływ Q = 120 l/min, co w warunkach
otoczenia nurka. powietrza z automatu lub w nie- statycznych wynosi 10 Ä… 0,5 bar.
których konstrukcjach powodować W związku z tym różnica ciśnień
Pierwszy stopień jego uszkodzenie. Spadek ciśnienia teoretycznie nie ma takiego zna-
redukcji międzystopniowego zwiększa opo- czenia, ponieważ:
Ciśnienie średnie panuje na wyjściu ry oddechowe automatu lub wręcz - II stopień maski AGA posiada za-
z I stopnia redukcji, w wężu łączą- uniemożliwia jego działanie. Dlate- wór bezpieczeństwa wyregulo-
cym stopnie automatu, oraz na wej- go jednÄ… z podstawowych czynno- wany w zakresie 12-17 bar,
ściu do II stopnia redukcji. Jako wiel- ści serwisowych powinna być kon- - AGA jest automatem odciążonym,
kość względna ma ono wartość sta- trola i regulacja wartości ciśnienia tzn. że wartość ciśnienia zreduko-
łą. Jako wielkość bezwzględna jest międzystopniowego. wanego nie ma w tym przypad-
zmienne i zależy od głębokości, Parametr, jakim jest wartość ku istotnego wpływu na funkcjo-
na jakiej pracuje automat. Ciśnie- względna ciśnienia międzystop- nowanie automatu i jego opory
nie względne jest mierzone w od- niowego, decyduje o kompatybil- oddechowe,
niesieniu do ciśnienia otoczenia, ności elementów pierwszego i dru- - ciśnienie zredukowane w Cy-
bezwzględne natomiast w odnie- giego stopnia redukcji pochodzą- klonie 5000 można zmniejszyć
44
W AKCJI 3/2012
do wartości 10-11 bar bez Wskazane jest, aby pierwszy oraz gniazda jest otwarty. Po pod-
uszczerbku dla funkcjonowania stopień redukcji posiadał co naj- łączeniu zasilania sprężone powie-
I stopnia i bez istotnego wpływu mniej trzy, a najlepiej cztery por- trze przedostaje się do komory wyso-
na jego wydajność, ty LP umieszczone po dwa z każdej kiego ciśnienia, a następnie poprzez
- II stopień automatu Interspiro strony automatu. Taka liczba portów otwarty zawór do komory ciśnienia
może pracować w zakresie 6-11 bar pozwoli na wygodne i ergonomicz- międzystopniowego. Przepływ po-
ciśnienia zredukowanego I stopnia. ne rozmieszczenie węży oraz nie bę- wietrza trwa do chwili zrównoważe-
dzie ograniczała rozbudowy konfigu- nia się sił działających na membranę.
Porty przyłączeniowe racji sprzętowej. Od strony komory wodnej na mem-
W każdym pierwszym stopniu re- branę działa parcie hydrostatyczne
dukcji automatu oddechowego wy- Sposób sterowania wody oraz siła nacisku sprężyny od-
stępują gwintowane gniazda (por- Za pracę każdego ze stopni redukcji powiedzialnej za wartość ciśnienia
ty) umożliwiające podłączenie do- odpowiedzialny jest element steru- międzystopniowego. Od strony ko-
datkowych urządzeń. Do portów jący. Jego zadanie to automatycz- mory średniego ciśnienia na mem-
LP (low pressure) podłączane są od- na reakcja na zmiany ciśnienia oto- branę działa parcie powietrza sprę-
biorniki ciśnienia międzystopniowe- czenia oraz otwieranie i zamykanie żonego w tej komorze. Zrównowa-
go, takie jak drugi stopień redukcji, przepływu powietrza zgodnie z ryt- żenie się sił działających na mem-
maska pełnotwarzowa, wężyk zasi- mem oddechowym nurka. Pierw- branę powoduje jej podniesienie
lający kamizelkę RW lub suchy ska- szy stopień automatu oddechowe- do pozycji swobodnej, przemiesz-
fander. Do portu HP (high pressure) go może być sterowany membraną czenie popychacza oraz dociśnię-
zwykle podłączany jest manometr lub tłokiem. cie przez sprężynę doszczelniającą
lub komputer wyposażony w funk- Przed podłączeniem do zasilania grzybka do gniazda. Przepływ zo-
cje pomiaru ciśnienia mieszaniny sprężonym powietrzem zawór re- staje zamknięty. Pobranie wdechu
oddechowej. dukcyjny składający się z grzybka z komory średniego ciśnienia (po-
45
 W AKCJI 3/2012
łączonej wężem z drugim stopniem Najczęściej spotykanym układem Wspomaganie
redukcji) wywołuje spadek ciśnienia w drugim stopniu automatu od- Mechanizm powstawania efektu
w tej komorze i ugięcie membrany, dechowego jest zawór redukcyjny Venturiego (efektu iniekcji) można
która za pośrednictwem popychacza współbieżny. Jego główną zaletą jest wyjaśnić w oparciu o prawo Berno-
odsuwa grzybek od gniazda. Prze- spełnianie funkcji nadmiarowego za- uliego, które mówi, że dla gazu do-
pływ zostaje otwarty aż do chwili woru bezpieczeństwa. W przypadku skonałego suma ciśnień statyczne-
ponownego zrównoważenia mem- wzrostu ciśnienia międzystopniowe- go i dynamicznego jest stała. Po-
brany. Podczas zwiększania głębo- go, wywołanego np. awarią lub za- wietrze wypływające z dyszy zbież-
kości i wzrostu parcia hydrostatycz- marznięciem pierwszego stopnia nej osiąga na jej końcu największą
nego następuje ugięcie membrany, redukcji, zawór współbieżny auto- prędkość, a więc dużą wartość ci-
przesunięcie popychacza i otwarcie matycznie otwiera się i, wypuszcza- śnienia dynamicznego. Odpowied-
zaworu. Do komory średniego ciśnie- jąc na zewnątrz nadmiar mieszaniny nio zmniejsza się wartość ciśnienia
nia dostaje się powietrze. Przepływ oddechowej, chroni automat przed statycznego. W przypadku umiesz-
trwa do chwili zrównoważenia mem- zniszczeniem. czenia dyszy w drugim stopniu re-
brany. Proces otwierania i zamyka- Drugi stopień redukcji zawsze ste- dukcji automatu oddechowego
nia zaworu powtarza siÄ™ cyklicznie rowany jest za pomocÄ… membra- i skierowaniu jej w stronÄ™ ustnika,
przy każdym wdechu nurka i pod- ny. Zwykle wykonana jest ona z si- w komorze powietrznej wytworzy
czas zwiększania głębokości. likonu, a jej środek jest dodatkowo się dodatkowe podciśnienie, wpły-
Automaty sterowane membra- usztywniany krążkami z nierdzew- wające na ugięcie membrany oraz
ną szybko reagują na podciśnie- nej blachy lub tworzywa. Średni- zwiększenie przepływu. Dojdzie
nie wdechu oraz charakteryzują się ca membrany wynosi najczęściej do wspomaganego wypływu powie-
małymi oporami otwarcia przepły- od 60 mm do 80 mm. trza, co znacznie obniży opory odde-
wu. Wadą dużej czułości automatu Powietrze z pierwszego stopnia chowe, a szczególnie ich składową
jest jednak tendencja do  wzbudza- redukcji doprowadzane jest do ko- związaną z utrzymaniem przepływu.
nia się , czyli uruchamiania samo- mory ciśnienia międzystopniowego. Natężenie efektu wspomagania za-
czynnego wypływu powietrza. Au- Membrana rozdziela wnętrze obudo- leży również od głębokości nurko-
tomaty membranowe sÄ… stosunko- wy na komorÄ™ powietrznÄ… i wodnÄ…. wania, temperatury otoczenia i spo-
wo odporne na zanieczyszczenia, Zaburzenie równowagi ciśnień nad sobu pobierania wdechu.
ze względu na brak kontaktu wody i pod membraną (wdech, zmiana głę- W początkowej fazie przebiegi
z ruchomymi elementami urządze- bokości) powoduje jej ugięcie i wy- obu charakterystyk są podobne.
nia. Z tego powodu między innymi warcie nacisku na dz
wigniÄ™. Poprzez PrzedstawiajÄ… one przyrost warto-
uznaje się je również za mniej po- swój ruch dz
wignia odsuwa grzybek ści oporów otwierania przepływu.
datne na zamarzanie. od gniazda, otwierając dopływ powie- W chwili otwarcia przepływu w ukła-
trza. W chwili gdy na membranie za- dzie obrazowanym charakterysty-
Drugi stopień redukcji panuje równowaga ciśnień, spręży- ką  b włącza się układ wspomaga-
Zadaniem drugiego stopnia jest re- na doszczelniająca zamyka zawór re- nia i następuje gwałtowny spadek
dukcja ciśnienia międzystopniowe- dukcyjny. Zachowanie równowagi ci- oporów wdechu. Wartości ujemne
go do wartości  oddechowej , jaka śnień na membranie występuje tylko oporów świadczą o całkowicie sa-
panuje na danej głębokości nurko- pod warunkiem zapanowania w ko- moczynnym wypływie powietrza
wania. Większość automatów od- morze powietrznej takiego ciśnienia, z automatu oddechowego. Porów-
dechowych ustawiona jest fabrycz- jakie występuje na bieżącej głęboko- nując pola zawarte między krzywy-
nie do pracy z ciśnieniem między- ści nurkowania. W ten sposób jest re- mi a osią czasu, ilustrujące pracę wy-
stopniowym, wynoszącym 0,1 MPa. alizowana jedna z najważniejszych konywaną przez płuca nurka, widać,
Nie oznacza to jednak przyzwolenia funkcji spełnianych przez automat jak bardzo korzystne jest stosowanie
na wymienność drugich stopni i ich oddechowy. Wydech zostaje skiero- układów wspomagających na dru-
prawidłową współpracę z dowolnym wany poza komorę powietrzną przez gim stopniu redukcji.
pierwszym stopniem. Jest to czyn- zawór wydechowy. Przycisk  by-pass Przy zbyt dużym natężeniu efek-
ność niedozwolona, na którą nie ze- umożliwia, poprzez ugięcie membra- tu wspomagania może dojść do tzw.
zwalają producenci sprzętu pod ry- ny, manualne wymuszenie przepły- wzbudzenia się automatu, czyli sa-
gorem utraty gwarancji. wu mieszaniny oddechowej. moczynnego wypływu powietrza
46
 W AKCJI 3/2012
po zakończeniu wdechu. Aby temu ne jest do gniazda. Ogrzaniu ule- danie automatu oddechowego ba-
zapobiec, układy wspomagające mu- ga zarówno układ redukcyjny, jak daniom testowym.
szą być wyposażone w element regu- i przepływający przez niego czyn- Warunki testu:
lacyjny, umożliwiajÄ…cy dobranie na- nik oddechowy. RozwiÄ…zanie cha- " temperatura wody: 2-4°C,
tężenia efektu iniekcji odpowiednio rakteryzuje się wysoką sprawno- " czas trwania testu: 5 minut,
do warunków nurkowania. ścią przekazywania ciepła i prosto- " ciśnienie otoczenia: 6 bar (50 m
tą wykonania. głębokości),
Zapobieganie Zwiększeniu powierzchni wy- " cykl oddechowy: 25 oddechów/min,
zamarzaniu miany ciepła służą tzw. radiatory. " objętość jednego oddechu: 2,5 l,
Problem zamarzania automatów Są to mosiężne elementy umiesz- " przepływ: 62,5 l/min.
oddechowych występuje w czasie czane najczęściej w pobliżu ukła- Cykl oddechowy realizowany jest
nurkowań w polskich wodach bez du redukcyjnego. Radiator prze- przez urządzenie symulujące pracę
względu na porę roku. Latem do za- kazuje ciepło do gniazda zaworu, płuc nurka. W czasie trwania testu
marznięcia automatu dochodzi naj- ogrzewając równocześnie powie- nie może dojść do samoczynnego
częściej w warstwie podskokowej, trze dopływające do drugiego stop- przepływu powietrza. O dopuszcze-
gdzie temperatura wody wynosi za- nia redukcji. niu automatu do nurkowań w warun-
wsze 4°C. WiosnÄ…, jesieniÄ…, a zwÅ‚asz- kach zimnej wody decydujÄ… zmierzo-
cza zimą zamarznięcie automatu Izolacja od środowiska ne podczas testu parametry.
może wystąpić na każdej głębokości Ochrona przed zamarzaniem ze- Wymagane parametry:
nurkowania. Zachodzące w automa- wnętrznym polega głównie na izo- " maks. praca oddechowa: 3 J/l,
cie oddechowym zjawiska rozpręża- lowaniu od otoczenia komory wod- " maks. podciśnienie wdechu:
nia i dławienia (efekt Joule a-Thomp- nej pierwszego stopnia redukcji au- 25 mbar,
sona) powodują, że w układzie re- tomatu oddechowego. " maks. nadciśnienie wydechu:
dukcyjnym automatu oddechowe- Rozwiązaniem najczęściej stoso- 25 mbar,
go temperatura powietrza osiąga wanym jest wypełnienie komory " maks. nadciśnienie wdechu:
wartość ujemną. Wynikiem tego niezamarzającą substancją, taką jak 5 mbar.
jest tworzenie się w przestrzeniach alkohol czy olej silikonowy. Po na- Dzisiaj każdy automat używany
automatu kryształków lodu, które pełnieniu komory wodnej zostaje przez PSP spełnia warunki normy
zakłócają prawidłową pracę auto- ona zamknięta dodatkowym, chro- EN250. Należy pamiętać, że zama-
matu poprzez stałe otwarcie bądz
niącym przed wyciekami, elastycz- rzanie układu redukcyjnego może
zamknięcie przepływu mieszaniny nym elementem, który przenosi sy- wystąpić zarówno na pierwszym,
oddechowej. gnał o ciśnieniu hydrostatycznym, jak i na drugim stopniu automatu
niezbędnym dla prawidłowej pra- oddechowego. Zależy to od jego
Wymiana ciepła cy automatu. konstrukcji, techniki użytkowania
Podstawowym zadaniem rozwią- Innym przykładem zabezpiecze- i wilgotności powietrza. y
ródłem
zań konstrukcyjnych zmniejszają- nia komory wodnej jest tzw.  komo- wilgoci na drugim stopniu reduk-
cych ryzyko zamarzania wewnętrz- ra sucha . Przestrzeń nad membra- cji jest para wodna zawarta w wy-
nego jest pobieranie ciepła z wody ną sterującą wypełniona jest powie- dychanym przez nurka powietrzu,
i ogrzewanie czynnika oddecho- trzem, a sygnał o ciśnieniu hydrosta- woda przedostająca się przez ustnik
wego oraz elementów układu re- tycznym przenoszony jest za pośred- do komory powietrznej oraz wilgot-
dukcyjnego. Stosowane sÄ… w tym nictwem dodatkowego elementu ne powietrze pobierane z butli. y
ró-
celu materiały o dobrym przewod- (transmitera). dłem wilgoci na pierwszym stopniu
nictwie cieplnym, a geometria ele- redukcji może być woda wypełnia-
mentów jest tak dobierana, by za- Norma EN250 jąca komorę wodną lub powietrze
pewnić jak największą powierzch- Sprzęt oddechowy przeznaczo- pobierane z butli nurkowej.
nię wymiany ciepła. ny do nurkowań w zimnej wodzie
Jedno z rozwiązań polega na in- musi jako minimum posiadać pa-
Piśmiennictwo
tegracji gniazda zaworu z korpu- rametry określone europejską nor-
1. Paradowski J.: Nurkowanie pod lodem,
sem automatu. Ciepło wody po- mą EN250. Spełnianie warunków
Ogólnopolskie Centrum Szkolenia Nur-
bierane przez korpus przekazywa- normy sprawdzane jest przez pod- kowego KDP PTTK, Warszawa 2001.
48