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休闲潜水密闭循环呼吸器的兴起(二)

 笨鳥先飛龍 2017-09-18
 从全球最大的潜水培训机构PADI开始设置休闲潜水员密闭循环呼吸器课程到现在已经两年多了。课程设置的基础就是所谓的R级别呼吸器,也就是把很多循环呼吸器手动的部分变成自动运行,某种程度上帮助休闲潜水员做决定,让他们更加轻松的使用,进而减少因人为因素导致的风险以及潜水事故。循环呼吸器比起水肺潜水有很多好处,包括:气体供应时间延长、免减压时间更长、气体温热湿润、配重减少、没有气泡声响以更加亲近水生生物。并且不要忘了“看着更酷”这个优点。但是在过去两年中,循环呼吸器操作的复杂性和较高的维护要求导致其在休闲潜水领域中的安全运行记录远远低于技术潜水领域(涉及军事领域外很少数的人群)。最近的一项研究,以1998-2010年的180起循环呼吸器相关潜水死亡事故为基础,得出循环呼吸器潜水的事故发生率是一般水肺潜水的8-10倍。也就是循环呼吸器每十万次潜水对应一次死亡事故;休闲潜水每十万次潜水对应0.5次死亡事故。几乎所有这些事故的主要诱因都是人为-机器的互动造成的,也就是说使用者的错误导致的。比如潜水员忘记开启循环呼吸器、没有测气、错误的组装装备、不恰当的组装二氧化碳吸收系统、错误的解读感应器传达的数据或者仅仅是某种错误的决定。潜水员还涉及如超过免减压极限、未携带充分的急救气体以及独自潜水等危险行为。

军事人员使用者则拥有很高的纪律性和更严格的训练,他们能够通过标准化程序比如潜水前潜水后的检查清单、严格遵守潜伴制度、使用全面镜、咬嘴防脱带防止潜水员因失去意识时溺水;同事也依靠严格的潜水程序监督审查和配套基础设施支持。而上述这些因素在休闲潜水领域都是达不到的。正因如此,休闲潜水产业转向自动化、在技术上明显增强、在使用上明显简化来克服人为因素的不足。PADI循环呼吸器技术负责人Mark Caney曾经向我解释说减少休闲潜水员操作错误导致事故发生的唯一方法就是让机器帮不能理解装备复杂性的潜水员做决定。他还用自动挡汽车、动力方向盘、防抱死刹车、自动光照以及主动巡航控制来做比喻。“我知道走向自动化这个词总是让一些人联想到人类智能终遇挑战之类的科幻遐想,但是不可否认我们在生活的各个领域都逃不脱电子自动化趋势,休闲潜水也不例外”。Caney专门负责PADI休闲和技术潜水循环呼吸器课程规范的拟定。

当然了,一些人认为休闲潜水员跟本就不应该使用循环呼吸器。但是Hollis的“探险家”很可能会改变他们的想法。

当波塞冬和AP Diving都在将注意力集中在全密闭循环呼吸器的休闲用途上的时候,Gurr却决定从零开始搭建循环呼吸器以应休闲用途。“我意识到氧气,潜店、潜水船的后备支撑是休闲潜水员最大的问题那一刻便是灵感触发的瞬间,因为那些因素逼迫潜水员必须处理存在潜在危险的高压气体,而他们接受过的相应培训是远远不足的”。Gurr告诉我说“氧气对于技术潜水员来说没有任何问题,但是对于普通人来说,风险急剧增加。所以我们发现我们必须把这个因素从等式中完全去除才行”。

那么新问题来了:怎么才能去除用氧因素却又达到两小时水下时间并且在不需要潜水员携带多个气瓶的前提下保证充足的紧急情况气体供应呢?他的答案是半密闭循环呼吸器。一个E-CCR(全自动全密闭循环呼吸器)把氧气和稀释气体(三元气、高氧气或空气)混合之后放入循环呼吸系统通过感应器和加氧两者共同作用来保证潜水过程中特定的氧分压。相反的,半密闭循环呼吸器通过纯物理操作把单一气源以恒定速率注入循环呼吸系统来与潜水员的消耗速率相吻合。多余气体则定期的排放到外部环境当中,也因此它们被称为半密闭循环呼吸器。它们没有感应器、电子元件或多重气体需要进行处理,所以更加易用。

所以我们也不难理解第一批休闲循环呼吸器Dräger Atlantis 和Grand Bleu 公司的 Fieno-S 都是半密闭的。两款呼吸器都在1995年发布,两年后AP Diving发售了“Inspiration”,是第一个产品化的休闲潜水密闭循环呼吸器。当时许多业内人士都相信半密闭循环呼吸器因为没有电子元件需要处理以及低成本、简单化等优势更加适合休闲潜水领域。然而半密闭机器也有它们自己的缺点。首先是浪费气源。这是价值3500美金的Atlantis从来没有量化生产的重要原因之一,它只能用铝制11升气瓶提供非常有限的气体供给时间。第二,氧气的分压以及免减压因素在循环呼吸系统里决定于潜水员个人的耗气量。潜水员用气越多用氧越多免减压极限时间就越短,在潜水区缺氧的风险就越高。而且,因为半密闭循环呼吸器系统需要将多余气体定时排出,不仅有噪音且影响潜水员的浮力。Gurr的解决方法是让半密闭与全密闭的电子化(三个氧气感应器、一个氧气分压控制和一个电磁线圈阀)相结合。所以就像一个全密闭呼吸器一样,当潜水员过渡费力或耗氧增加时,“Explorer”可以向系统中注入更多高氧气体来保持氧分压水平。而通常的半密闭循环呼吸器不可能做到这一点。除此以外Gurr 还进一步让氧分压控制自动化,来将潜水员水下时长最大化。这样我们就看到了这个兼有全密闭自动化和半密闭简单化优点的混血循环呼吸器。PADI的Caney 描述这款呼吸器为天才之作。

探险家看起来有点像星球大战中的作战装备。使用40立方英尺的单一气瓶配合32-40%的高氧紧急气体为24米到33米的免减压休闲潜水而设计,水下时间能达到2个小时。有一个内置开放循环呼吸系统以作紧急备用,当潜水员深度超过18米时需要携带小的紧急供气气瓶。

“探险家”能够提供与全密闭呼吸器同样的氧气分压控制,在水下免减压时间和气体供应二者中间为潜水员实现最大化的水下时间。同时也保证氧气供给水平防止缺氧。当潜水员下潜时控制系统增加高氧气体增加免减压极限时间。如果潜水员做大深度潜水并开始供气不足逼近紧急储备气体时,系统将会告诉潜水员上升并同时减小氧分压设定值因为此时是气体供应限制水下时长而不是免减压极限。同样的,如果潜水员在一次潜水中上升让免减压时间变长,此时系统将会自动减小氧分压设定值来节省气体供应用以增加水下时长。潜水员还可以手动改变上述设定值来最大化自己的水下时间。“探险家”在处理多余气体上也很“聪明”。不像Atlantis那样对潜水员浮力造成过多影响,它能够逐渐的以小气泡的形式在每一次呼吸时通过LCV阀排出去,整个呼吸循环系统的体积是恒定的。这样它感觉起来跟全密闭呼吸器是一样的。而且LCV阀让中性浮力控制更加容易得多。呼吸器的自动控制系统为潜水员决定气体供应、免减压极限、二氧化碳吸收剩余时间、电池供给时间、潜水氧气暴露这些因素哪个是控制水下时间的限制因素。让使用变得极度简便安全,潜水员只是按下按钮开始潜水。

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