„SCUBA”, co oznacza nurkowanie, jest skrótem od słów – samodzielny podwodny aparat oddechowy. Inicjały „SCUBA” powstały w 1939 roku w Stanach Zjednoczonych i oznaczały transport aparatów oddechowych dla nurków wojskowych. Podobnie jak w przypadku radaru, skróty te stały się tak dobrze znane, że często nie pisano ich już wielką literą, ale zamiast tego zaczęto ich używać jako niezależnego słowa, na przykład w języku walijskim używa się ich jako „sgwba”. Aparat do nurkowania zapewnia nurkowi gaz oddechowy potrzebny pod wodą.
Spis treści
Obecnie istnieją dwa rodzaje sprzętu do nurkowania
Cykl otwarty
Aparat z otwartą pętlą w Europie, ale nie w USA, jest często określany jako „scuba”, Aqua-Lung. W nim nurek wdycha powietrze z aparatu i wydycha powietrze z powrotem do wody. Tego typu sprzęt jest stosunkowo prosty, co sprawia, że jest tani i bezpieczny. Nurkowanie w pętli otwartej jest krótsze niż nurkowanie na rebreatherze ze względu na wagę i objętość aparatu. Stosowanie drogich związków gazowych, takich jak hel lub trimiks, jest nieekonomiczne. Wielu nurków używa standardowego powietrza (tlen 21%, azot 79%). Cylinder jest prawie zawsze przesunięty do tyłu. „Aparat bliźniaczy” z dwucylindrowymi plecakami, bardziej powszechny w latach 60. XX wieku, bliźniacze butle są zwykle używane przez wykwalifikowanych nurków ze względu na dłuższy czas nurkowania, jaki zapewniają nurka. Te podwodne towary były sprzedawane przez nurków uprawiających sporty powietrzne, składające się z trzycylindrowych plecaków. Nurkowie jaskiniowi czasami wieszają te cylindry z przodu.
Cykl zamknięty
Nazywany także rebrizerami. W tym przypadku nurek wdycha z aparatu i wydycha z powrotem do niego, gdzie wydychany gaz jest poddawany recyklingowi, aby ponownie zapewnić oddychalność. Ponieważ w normalnie wydychanym gazie pozostaje tlenu 80% lub więcej, można stwierdzić, że gaz ten jest zużywany w rebreatherach bardzo oszczędnie, co wydłuża proces nurkowania i obniża koszt specjalnych mieszanek, co jest niezbędne w przypadku bardziej złożonych technologii i szerszych potrzeb szkoleniowych i doświadczalnych Istnieją trzy warianty rebreatherów – rebreather tlenowy, z podwójną pętlą zamkniętą i rebreather z całkowicie zamkniętą pętlą.
Obydwa rodzaje nurkowania wymagają zasilania powietrzem lub innym gazem oddechowym, zwykle z butli wysokociśnieniowej przymocowanej do ciała nurka. Większość butli do nurkowania z obiegiem otwartym i niektóre rebreathery mają również odpowiednie regulatory kontrolujące dopływ gazu oddechowego. Niektóre rebreathery, takie jak samoloty odrzutowe, mają tylko stały regulator powietrza nawiewanego. Czasami nurkowie używają słowa „scuba” w odniesieniu wyłącznie do aparatury z obwodem otwartym.
Aparat z otwartą pętlą
Nurkowanie z obiegiem otwartym jest często błędnie przedstawiane w gazetach i telewizji jako dostawca „tlenu”, prawdopodobnie ze względu na ukryte podobieństwo do butli z tlenem stosowanych przez pilotów samolotów. Do niedawna, w latach 90., kiedy zaczęto powszechnie stosować nitroks ze wzbogaconym powietrzem, prawie wszyscy nurkowie sportowi nadal korzystali ze zwykłego sprężonego powietrza. Technicznie rzecz biorąc, pozwoliło to branży nurkowej w USA pozostać nietkniętej przez Agencję ds. Żywności i Leków (FDA), która zabrania stosowania mieszanin gazów powietrznych w leczeniu lub zapobieganiu chorobom. Stosowanie egzotycznych mieszanek gazowych ma obecnie na celu stłumienie choroby dekompresyjnej podczas nurkowania, ale oficjalnie FDA uważa, że płetwonurkowie powinni używać wyłącznie sprężonego powietrza.
Przy ciśnieniu cząstkowym około 1,6 atmosfery tlen staje się trujący. Nurkowanie z otwartą pętlą może dostarczać różne gazy oddechowe, ale rzadko czysty tlen, z wyjątkiem końca dekompresji, podczas nurkowania technicznego.
Niektórzy nurkowie używają nitroksu ze wzbogaconym powietrzem, który ma zwiększoną zawartość tlenu, zwykle 32% lub 36% (odpowiednio EAN32 i EAN36). Dzięki temu mogą dłużej przebywać pod wodą, ponieważ tkanki ich ciała absorbują mniej azotu.
Z żądanym regulatorem
Ten typ aparatu składa się z jednej lub więcej butli nurkowych zawierających gaz oddechowy, który jest podłączony do automatu nurkowego pod wysokim ciśnieniem (zwykle 200-300 Bar). Automat dostarcza nurka odpowiednią ilość gazu na odpowiedniej głębokości wody. Potocznie ten typ aparatu oddechowego (w zależności od kraju anglojęzycznego) nazywany jest często aqua-lungiem, chociaż słowo „Aqua-Lung” to dokładna nazwa produktu, który jest chroniony patentem Cousteau-Gagnan.
Nurkowanie w pętli otwartej „Twin Tube”.
Jest to pierwszy typ zaworu, który wszedł do powszechnego użytku w nurkowaniu i można go było zobaczyć w typowych programach przygodowych z lat 60-tych, takich jak „Sea Hunters”.
W tego typu aparatach dwa (lub zwykle jeden lub trzy) stopnie regulatorów są umieszczone w dużym łuku zaworowym zamontowanym na górze plecaka z butlą. Ten typ charakteryzuje się dwoma szerokimi rurkami oddechowymi, jak wiele współczesnych rebreatherów – jedną do wdechu, drugą do wydechu. Rura wydechowa nie jest przeznaczona do inhalacji, ale dlatego, że wylot powietrza musi znajdować się z tyłu, na tej samej głębokości, co przegroda drugiego stopnia automatów, aby uniknąć zmian ciśnienia. Wywołuje to swobodny przepływ gazu, czyli dodatkowy opór oddechowy, zależny od pozycji nurka w wodzie, a w nowoczesnych aparatach jednorurowych unika się przesuwania zamierzonego automatu drugiego stopnia przed ustnik nurka. Aparat z podwójną rurką jest wyposażony w ustnik, maska pełnotwarzowa jest opcjonalna. Inną opcją jest ustnik podłączony do fajki i zawór łączący fajkę z rurką.
W komiksach znajdują się tysiące obrazów, które błędnie przedstawiają dwucylindrowych nurków z podwójną rurką, z jedną szeroką rurką oddechową wychodzącą z góry każdej butli, bez automatu.
Nurkowanie w obiegu otwartym „Jedna tuba”.
Większość nowoczesnych urządzeń do nurkowania z otwartą pętlą jest wyposażona w automaty nurkowe, które składają się z ciśnieniowego zaworu nadmiarowego pierwszego stopnia umieszczonego nad zaworem zasilania butli do nurkowania. Zawór ten rozdziela ciśnienie w cylindrze (które może być wyższe niż 300 barów) na stałe niższe ciśnienie, około 10 barów powyżej ciśnienia otoczenia, które jest wykorzystywane w części układu „niskociśnieniowej”. Stosunkowo cienka rurka niskociśnieniowa łączy go z regulatorem drugiego stopnia, czyli niezbędnym zaworem, umieszczonym w ustniku. Wydech odbywa się poprzez jednokierunkową przegrodę w wymaganej komorze zaworowej, bezpośrednio w wodzie, dość blisko ust nurka. Ten typ nazywany jest „pojedynczą rurą”. Pierwszym tego typu modelem do nurkowania był Purpoise (Dolphin), wykonany z aparatu do nurkowania wyprodukowanego w Australii.
Cały nowoczesny sprzęt do nurkowania ma zapasowy zawór drugiego stopnia umieszczony na drugiej rurce. Ta konfiguracja nazywa się „ośmiornicą”, ponieważ zwykle ma wiele rurek do różnych zadań wychodzących z górnej części głównego cylindra. Drugi reduktor „drugiego stopnia”, „zapasowe źródło powietrza”, „dodatkowe zabezpieczenie” lub „wtórne zabezpieczenie”, jest zwykle żółty (co wskazuje na jego zastosowanie jako urządzenia rezerwowego lub awaryjnego). Zwykle nosi się go w specjalnej zatyczce ciernej na klatce piersiowej nurka. Tutaj łatwo jest chwycić lub zaoferować innemu nurkowi, gdy potrzebuje powietrza. W ten sposób drugi ustnik umożliwia dwóm nurkom, którzy muszą dzielić jedną butlę, oddychanie przez odpowiednie ustniki. Pierwotny pomysł „ośmiornicy” został wymyślony przez Shecka Exleya jako pojedynczy zestaw do pływania dla nurków jaskiniowych do rozprowadzania powietrza w wąskiej przestrzeni, ale obecnie jest on używany jako standardowy zestaw do nurkowania rekreacyjnego. Nowoczesne regulatory poziomu głównego „octopus” charakteryzują się portami wysokiego ciśnienia, które współpracują z czujnikami komputerowymi oraz dodatkowymi portami dla dodatkowych rurek niskiego ciśnienia, zestawami wypornościowymi dla mechanizmów pompujących.
W XXI wieku coraz częściej łączono dodatkowe ustniki „bezpieczeństwa” z inflatorem i elementem ssącym w celu uzyskania mechanizmu kompensacji pływalności. Niektóre szkoły nurkowania zalecają, aby nurek najpierw oddał ofierze własny ustnik, a następnie używał dodatkowego ustnika zabezpieczającego. Dzieje się tak dlatego, że nurek, który nie jest w niebezpieczeństwie, ma znacznie więcej czasu na przegrupowanie sprzętu po utracie oddechu.
Nurkowanie kriogeniczne w obiegu otwartym
Istnieje kilka konstrukcji kriogenicznych do nurkowania z otwartą pętlą, które zamiast butli mają zbiorniki na ciekłe powietrze.
Jordan Klein wymodelował i prawie prototypował kriogenicznego nurka Mako z otwartą pętlą.
Rosyjski Kriolang (z greckiego krio- (szron) + angielskie „płuco”) został skopiowany z nurkowania „Mako” Jordana Kleina. Link do rebrizerów plaży Janwillem pokazuje zdjęcia Kriolanga z 1974 roku. Czas trwania nurkowania jest możliwy do kilku godzin. Należy go napełnić bezpośrednio przed użyciem.
SCAMP (Supercritical Air Mobility Pack) to aparat oddechowy z otwartą pętlą na powietrze powierzchniowe, modelowany przez NASA do użytku w skafandrze kosmicznym.
Rebreathery
W rebreatherach gaz wydychany przez nurka pomiędzy oddechami jest magazynowany w przeciwpłucu. W niektórych rebreatherach zawór jednokierunkowy kieruje gaz bezpośrednio przez „pętlę”. W innych rebreatherach wdychany i wydychany gaz przepływa tam i z powrotem przez pojedynczą rurkę, zwaną systemem zaworów. Tlen używany przez nurka uzupełniany jest zwykle z butli, wydychany przez nurka dwutlenek węgla jest eliminowany poprzez przepuszczanie gazu przez oczyszczacz: puszkę wypełnioną wapnem sodowanym. Następnie gaz można bezpiecznie ponownie wdychać. Ten typ nurkowania nazywany jest „pętlą zamkniętą”.
Ekonomiczne wykorzystanie gazu przez rebreathery, zwykle 1,6 litra tlenu na minutę, pozwala na dłuższe pobyty pod wodą niż jest to możliwe w przypadku sprzętu z obiegiem otwartym, gdzie zużycie gazu jest co najmniej 10 razy większe. Chociaż maksymalna głębokość nurkowania w aparatach tlenowych wynosi około 6 metrów/18 stóp, w przypadku niektórych całkowicie zamkniętych rebreatherów, gdy używany jest rozpuszczalnik helowy, możliwe jest nurkowanie na głębokość ponad 100 metrów/330 stóp. Głównym czynnikiem ograniczającym w przypadku rebreatherów jest żywotność płuczki, która zwykle działała przez około 3 godziny, oraz skuteczność płuczki na głębokości.
Czas nurkowania
Czas trwania nurkowania w cyklu otwartym zależy od pojemności (objętości gazu) w butli, głębokości nurkowania i trybu oddychania nurka.
Nurek w cyklu otwartym, którego szybkość oddychania na powierzchni (przy ciśnieniu atmosferycznym) wynosi 15 litrów na minutę, na głębokości 20 m zużyje 3*15=45 litrów gazu na minutę. [20 m/10 m na bar) +1 bar ciśnienia atmosferycznego]* 15 l/min= 45 l/min). Jeśli do rezerwy 17% użyto butli 11-litrowej napełnionej do 200 barów, to otrzymujemy ( 83%*200*11)= 1826 litrów. Przy 45 L/min czas nurkowania na głębokości wyniesie maksymalnie 40,5 minuty (1826/45). Te głębokości i czasy są typowe dla doświadczonych nurków, którzy chcą odkrywać rafy koralowe w wolnym czasie, korzystając z aluminiowych butli o ciśnieniu 200 barów wypożyczanych od komercyjnych stowarzyszeń nurkowych na tropikalnych wyspach lub w nadmorskich kurortach.
Nurkowanie na rebreatherze z zamkniętą pętlą jest około trzy razy dłuższe niż na otwartym; gaz jest poddawany recyklingowi, ale świeży gaz jest niezależnie dostarczany w celu zastąpienia zużytego tlenu, a wszelki nadmiar gazu jest odprowadzany. Ponieważ tego typu aparaty zużywają gaz znacznie bardziej ekonomicznie, nurek musi nosić mniejsze butle pod względem masy. Mimo to system zamkniętej pętli pozwala na nurkowanie dwa razy dłużej niż nurkowanie w otwartej pętli (około 2 godzin).
Nurkowie korzystający z rebreatherów tlenowych zużywają około 1 litra tlenu na minutę, czyli tyle samo, co w przypadku całkowicie zamkniętych rebreatherów. Z wyjątkiem suwu w górę, kiedy rebreather o całkowicie zamkniętym cyklu działa prawidłowo, w rzeczywistości nie zużywa rozpuszczalnika. Zatem nurek, który ma 3-litrową butlę z tlenem napełnioną 200 barami i zostawił 25% w rezerwie, może nurkować przez 450 minut (3 l* 200 bar*0,75/1). Czynnikiem ograniczającym to nurkowanie jest krótszy okres przydatności klarującego wapna sodowanego.
W praktyce na czas nurkowania wpływają różne czynniki, takie jak temperatura wody i wymagania dotyczące bezpiecznego wynurzania.
