Mechanika automatów oddechowych: Tłokowe, membranowe i konserwacja dla przetrwania

Jesteś 120 metrów pod powierzchnią. Woda ma 4 stopnie Celsjusza. Panuje absolutna ciemność. Jedyną rzeczą oddzielającą twoje płuca od miażdżącego ciężaru Oceanu Atlantyckiego jest kawałek obrobionego mosiądzu i kilka gumowych oringów.

Nurkowie rekreacyjni w tropikach traktują swój sprzęt jak zabawki. Rzucają automaty w piach. Płuczą je bez patrzenia. Zakładają, że powietrze zawsze będzie płynąć.

Ja nie robię założeń. W nurkowaniu saturacyjnym założenie to pierwszy krok w stronę pogrzebu z zamkniętą trumną.

Aby przetrwać w głębinach, a nawet podczas zwykłego zimnego zanurzenia w fiordzie, musisz rozumieć mechanikę swojego systemu podtrzymywania życia. Musisz wiedzieć, jak redukowane jest ciśnienie i dlaczego wybór zaworu ma znaczenie, gdy temperatura spada. I musisz wiedzieć, jak go czyścić, by go nie zniszczyć.

Pierwszy stopień: Poskramianie bestii

Butla na twoich plecach trzyma gaz pod ciśnieniem około 3000 psi (200 bar). Czasem więcej. Gdybyś przyjął to uderzenie bezpośrednio do płuc, rozdarłoby je jak mokre papierowe torby.

Pierwszy stopień to mięśnie. Jest przykręcony do zaworu butli i redukuje to ogromne ciśnienie do poziomu „ciśnienia międzystopniowego” (intermediate pressure). Zazwyczaj wynosi ono około 9 do 10 barów powyżej ciśnienia otoczenia. To transformator obniżający ciśnienie gazu.

Ta mechaniczna magia odbywa się na dwa główne sposoby: poprzez system tłokowy lub membranowy.

Automaty tłokowe

Automaty tłokowe są proste. Mają mniej ruchomych części. Wewnątrz drążony metalowy tłok porusza się w przód i w tył pod naciskiem sprężyny, kontrolując przepływ powietrza.

Zalety: Oferują potężny przepływ powietrza. Jeśli jesteś głęboko i oddychasz ciężko, wysokiej klasy odciążony tłok dostarcza gaz bez wysiłku.

Wady: W standardowej konstrukcji woda dostaje się do komory sprężyny głównej. Na Karaibach to nie problem. W Norwegii? To katastrofa. Woda zamarza wokół tłoka. Automat blokuje się w pozycji otwartej. Następuje wzbudzenie (free flow). Twoja butla opróżnia się w sekundy. Ocean wypełnia się hałasem i bąblami. Masz problem.

Automaty membranowe

To mój wybór. Elastyczna gumowa membrana oddziela wewnętrzny mechanizm od wody zewnętrznej. Trzpień przenosi ciśnienie z membrany na gniazdo zaworu.

Zalety: Są szczelne. Lodowata woda morska nigdy nie dotyka ruchomych metalowych części w środku. Są odporne na zamarzanie, muł i brud.

Wady: Mają więcej części. Są nieco bardziej skomplikowane w serwisowaniu. Ale złożoność to uczciwa cena za brak kryształków lodu formujących się wewnątrz twojego systemu podtrzymywania życia.

Odciążone vs. Nieodciążone

Tu fizyka uderza cię po portfelu.

Nieodciążone: Ciśnienie w butli pomaga docisnąć lub otworzyć zawór. W miarę jak butla się opróżnia i ciśnienie spada, wysiłek oddechowy się zmienia. Oddychanie staje się trudniejsze, im głębiej jesteś i im mniej masz powietrza. To tani sprzęt. Dla wypożyczalni. Nie użyłbym takiego nawet do czyszczenia basenu.

Odciążone (Balanced): Mechanizm jest zaprojektowany tak, aby ciśnienie w butli nie wpływało na siłę potrzebną do otwarcia zaworu. Otrzymujesz taki sam wydatek powietrza przy 200 barach, jak i przy 50 barach. Taką samą łatwość oddychania na 10 metrach, jak i na 100 metrach. Jeśli nurkujesz głęboko, nurkujesz na automacie odciążonym.

Oto zestawienie dla pragmatyków:

Drugi stopień: Zawór dozujący

Gaz opuszcza pierwszy stopień przez wąż pod ciśnieniem międzystopniowym. Trafia do drugiego stopnia. To ten element, który masz w ustach.

Drugi stopień bierze te 9-10 barów i obniża je do ciśnienia otoczenia. Jest to „zawór dozujący” (demand valve). Podaje gaz tylko wtedy, gdy robisz wdech.

Wewnątrz znajduje się dźwignia. Kiedy bierzesz wdech, ciśnienie wewnątrz obudowy spada. Membrana (inna niż w pierwszym stopniu) zostaje wciśnięta przez ciśnienie wody z zewnątrz. Uderza w dźwignię. Dźwignia otwiera zawór. Dostajesz powietrze.

Kiedy robisz wydech, wypychasz membranę na zewnątrz, dźwignia się zamyka, a zawór wydechowy otwiera się, wypuszczając bąble.

Proste. Ale jeśli automat jest źle wyregulowany, walczysz o każdy oddech. To są „opory oddechowe” (work of breathing). Duże opory prowadzą do nasycenia dwutlenkiem węgla (CO2 buildup). Nadmiar CO2 prowadzi do paniki. Panika prowadzi do śmierci.

Konserwacja: Nie bądź idiotą

Widziałem nurków, którzy kończą nurkowanie, wrzucają automat do zbiornika do płukania bez założonego kapturka chroniącego przed kurzem i odchodzą.

Gdybym był ich przełożonym, wyrzuciłbym ich z pracy.

Najważniejszą częścią pierwszego stopnia jest filtr spiekany (sintered filter). To mała metalowa siateczka u wlotu. Powstrzymuje rdzę i pył z butli przed dostaniem się do delikatnego gniazda wysokiego ciśnienia.

Jeśli pozwolisz wodzie dostać się do wlotu pierwszego stopnia, zalewasz system wysokiego ciśnienia. Woda spowoduje korozję sprężyn. Zdegraduje smary. Zniszczy manometr.

Protokół czyszczenia

1. Zabezpiecz kapturek (Dust Cap): Zanim jakakolwiek woda dotknie automatu, kapturek musi być na wlocie pierwszego stopnia. Musi być suchy. Musi być szczelny. Jeśli używasz zaworów DIN (a powinieneś, zawory typu yoke są dla turystów), upewnij się, że nakrętka jest szczelna.
2. Zakaz płukania pod wysokim ciśnieniem: Nie wal w pierwszy stopień wodą z węża. Możesz wtłoczyć wodę pod uszczelki. Tylko delikatny strumień.
3. Nie naciskaj przycisku bypass: Gdy automat się moczy i nie jest pod ciśnieniem, nigdy nie naciskaj przycisku dodawczego (purge) na drugim stopniu. To otwiera zawór i pozwala wodzie wpłynąć do węża i dalej do pierwszego stopnia. Widzę ludzi robiących to w zbiornikach do płukania cały czas. Zalewają własny sprzęt.
4. Namocz go: Kryształki soli twardnieją jak beton. Szybkie zanurzenie nic nie daje. Mocz automat w słodkiej wodzie przez godzinę. Pozwól soli się rozpuścić.
5. Wysusz go: Powieś go. Trzymaj z dala od bezpośredniego słońca. Światło UV niszczy gumowe węże.

Oznaki, że twój sprzęt umiera

Awarie mechaniczne rzadko zdarzają się natychmiastowo. Maszyna ostrzega. Musisz tylko słuchać.

1. Syczenie (Przecieki)

Jeśli słyszysz syczenie z pierwszego stopnia po odkręceniu butli, masz awarię oringu lub gniazda wysokiego ciśnienia. Nie nurkuj. Jeśli to gniazdo zawiedzie pod wodą, ciśnienie międzystopniowe gwałtownie wzrośnie. Drugi stopień nie będzie w stanie go utrzymać. Dojdzie do gwałtownego wzbudzenia (free flow).

2. Pełzanie ciśnienia międzystopniowego (IP Creep)

Czasami wskazówka manometru drga. Albo drugi stopień wypuszcza mały bąbelek co kilka sekund. To „pełzanie IP” (IP creep). Gniazdo wysokiego ciśnienia wewnątrz nie uszczelnia się idealnie. Ciśnienie ucieka ze strony butli na stronę węża. W końcu wymusi otwarcie drugiego stopnia. To wymaga interwencji technika.

3. Zwiększone opory oddechowe

Jeśli musisz mocno ciągnąć, by dostać powietrze, coś jest nie tak. Filtr może być zapchany. Wysokość dźwigni może być zbyt niska. Smar mógł wyschnąć. Trudne oddychanie powoduje stres. Stres zabija.

Zimna lekcja

Pamiętam zlecenie na Morzu Północnym. Zima. Pracowaliśmy przy kołnierzu rurociągu. Używałem zapasowego automatu, którego nie serwisowałem od dwóch lat. Myślałem, że jest w porządku. To był tylko zapas.

Przełączyłem się na niego podczas zmiany gazu. Woda była bliska zamarznięcia. W momencie, gdy wziąłem wdech, nieuszczelniony tłok zamarzł. Szok termiczny był zbyt duży. Automat zablokował się w pozycji otwartej.

Czułem się, jakby ktoś wsadził mi wąż strażacki do gardła. Gaz uderzył we mnie z taką siłą, że policzki mi załopotały. Musiałem operować zaworem butli (feather the valve), żeby móc oddychać bez uszkodzenia płuc. Przerwałem nurkowanie. Straciłem dniówkę. Wyszedłem na amatora.

Od tamtej pory sprawdzam wszystko. Serwisuję sprzęt co roku, niezależnie od liczby nurkowań.

Metal koroduje. Guma parcieje. Sól niszczy.

Twój automat to jedyna rzecz, która pozwala ci odwiedzać wrogi świat pod powierzchnią. Traktuj go z szacunkiem. Płucz go porządnie. Serwisuj często.

Albo zostań na łodzi. Tam i tak jest cieplej.