ikoktejl

Potápění s uzavřenými okruhy – 1. díl

Potápění s uzavřenými okruhy – 1. díl

 

   Připravil David Skoumal

 Od prvopočátku snah člověka o autonomní pobyt pod vodní hladinou se používala zařízení na principu uzavřeného okruhu. Na starém asyrském reliéfu z období 900 let př. n. l. je vyobrazen člověk pod vodou, dýchající z vaku umístěného na prsou.Takovéto zařízení umožňovalo pouze krátkodobý pobyt pod vodou. Potápěč mohl provádět buď pouze nádech, vak použil jako otevřený okruh a vydechoval do okolí, a potom v krátké době vysál z vaku všechen vzduch. Popřípadě mohl zpátky do vaku vydechovat a v tom případě hovoříme o uzavřeném okruhu, kde se směs stala v krátké době nedýchatelnou kvůli vysokému obsahu CO2.

Zlomovým rokem pro sportovní potápění se stává rok 1943, kdy dochází k vynálezu plicní automatiky – autonomního regulátoru Aqua Lung Mistral J. Y. Cousteaua a E. Gagnana a následuje rozvoj potápění s otevřeným dýchacím okruhem. Tento přístroj navázal na předchozí konstrukce otevřených okruhů, jako byl historicky první Aerophore z roku 1863. Tento přístroj byl konstrukčně omezen tehdejší možností tlakových zásobníků, a tedy jeho autonomie byla velmi malá. Taktéž další přístroje – Fernezův či Le Prieurův aj. jsou buď neefektivní, či nejsou autonomní, vyžadují například manuální regulaci přívodu vzdušnin. Až plicní automatika dvojice Cousteau a Gagnan otevřela podmořský svět suchozemcům ve skutečně širokém měřítku.

Uzavřené okruhy však stály historicky jak u zrodu potápění, tak dnes patří k vrcholu techniky a používají se stále více a více.

V roce 1878 vyrobil Henry Fleuss jeden z prvních funkčních kyslíkových přístrojů s uzavřeným okruhem – rebreatherů (z angl. rebreathe – opětovné vdechování). Tyto přístroje se během druhé světové války používaly jako únikové dýchací přístroje z ponorek. Efektivita tohoto jednoduchého kyslíkového přístroje s uzavřeným okruhem byla daleko větší než možnosti vzduchových přístrojů s otevřeným okruhem té doby. Použití bylo původně hlavně pro armádní diverzní účely, neboť potápěče neprozrazují unikající bubliny. Ale toto není jediné použití. Nejslavnější vědecké použití dalšího přístroje s uzavřeným okruhem – Drägerova Kleintauchgerätu – bylo například při výpravách Hanse Haase s lodí Xarifa v letech 1951-1958.

V současné době stojí přístroje s uzavřeným či polouzavřeným okruhem za mnoha náročnými ponory v jeskyních, na hlubokých vracích a stávají se jednoznačně trendem dneška.

Základní rozdíl mezi uzavřeným a otevřeným okruhem je tento:

- u otevřeného okruhu vše, co jsem nadechl, vydechnu ven do okolí

- u uzavřeného okruhu vše, co jsem nadechl, vydechnu zpět do uzavřeného okruhu – dýchací smyčky.

Principiálně lze rozdělit přístroje:

Přístroje s polouzavřeným okruhem – SCR Semi Closed Circuit Rebreather

Přístroje s uzavřeným okruhem – CCR Closed Circuit Rebreather

Kyslíkové přístroje s uzavřeným okruhem – stojí konstrukčně mezi SCR a CCR

  

   Kyslíkové přístroje s uzavřeným okruhem

Obecné výhody:

- Úspora dýchacích plynů a zvýšení autonomie – mnohonásobně při zachování akceptovatelné hmotnosti a velikosti přístroje (slušná autonomie až 2 hodiny v přípustné hloubce s jednolitrovou kyslíkovou láhví oproti daleko většímu přístroji s otevřeným okruhem). Pro srovnání: Spotřeba kyslíku se pohybuje u člověka od 300 ml až po 1-2 l/min, podle stupně námahy. U otevřeného okruhu je spotřeba vzduchu na hladině 8-30 l/min, podle stupně námahy.

- S tím souvisí velikost a hmotnost přístroje, která je daleko menší než u přístroje s otevřeným okruhem.

- Ticho – skoro žádné bubliny, které by mohly prozradit potápěče či rušit okolí (fotografie, diverzní aktivity, jeskyně – žádný sediment ze stropu a stěn).

Nevýhody:

- složitější obsluha

- možnost selhání je stejná jako u otevřeného okruhu

- shodný je záložní systém(bail out) pomocí otevřeného okruhu

- omezení délky pobytu a hloubky kyslíkovou toxicitou.

U kyslíku je dle posledních norem NOAA přípustný max. parciální tlak O2 1,6 bar – tzn. hloubka 6 metrů vodního sloupce. Přístroje kdysi používali vojáci do hloubek větších než 12 metrů, ale jen a jen jedinci s dobrou tolerancí ke kyslíku, navíc ztráty jsou v armádě přirozenou věcí. Dále si musíme uvědomit, že vydýcháním inertního plynu dusíku z tkání snížíme parciální tlak kyslíku v dýchacím okruhu, a tedy posuneme limit hloubky. Takový pohled na věc však není možné doporučit, platí jen omezeně a my se musíme držet zavedené limitace a maximální hloubky 6 m. 

Složení přístroje:

Přístroj je celkem jednoduchý. Konstrukce se skládá z tlakové láhve s kyslíkem (vodní objem1-2 l), redukčního ventilu, trysky stálé dávky seřízené asi na 1,5 l/min, sprchy-bypassu, umožňující ruční přídavek kyslíku (když potřebujeme doplnit objem dýchací smyčky), dýchacího vaku s přetlakovým ventilem, vrapových hadic se směrovými ventily, s uzavíracím náustkem a s pohlcovačem CO2. Celý systém tvoří uzavřenou smyčku.

Princip:

Z tlakové láhve proudí kyslík tryskou přesně nastaveným průtokem (asi 1,3-3 l O2/min) do dýchacího vaku, z vaku vdechujeme jeho obsah směrovým ventilem vrapovou hadicí do náústku, do plic a z plic směrovým ventilem vrapovou hadicí do pohlcovače CO2 a zpět do vaku. Spotřebovaný kyslík se doplňuje z tlakové láhve tryskou dávající stabilní průtok – stálou dávku. Vzhledem k tomu, že stálá dávka je nastavena tak, aby byla vždy bezpečně větší než spotřeba potápěče, můžeme kyslíkový přístroj z tohoto pohledu zařadit mezi SCR přístroje (Semi Closed Circuit Rebreather) – s polouzavřeným okruhem. Nespotřebovaný kyslík zvětšuje objem vaku, takže po čase dojde k upuštění vzdušnin ven do okolí.

Použití:

Vzhledem k velmi malým možnostem přístroje (hloubkové omezení 6 m) se ve sportovním potápění používal velmi omezeně (pouze v počátcích se proslavil při výpravách Hanse Haase). Hlavní význam měl pro armádní účely vzhledem ke kompaktnosti a velikosti přístroje a k „tichému provozu“ bez bublin. 

 

   Přístroje s polouzavřeným okruhem – SCR Semiclosed Circuit Rebreather

Historicky navazují na jednoduché kyslíkové přístroje s uzavřeným okruhem. Principiálně je můžeme rozdělit na přístroje s pasivní či aktivní dodávkou dýchacího plynu do dýchacího okruhu.

Aktivní dodávka – dýchací plyn proudí tryskou stálé dávky do dýchacího okruhu. Tryska je definována pro určitý plyn. Protože člověk spotřebovává pouze kyslík, a my dopouštíme kromě kyslíku i diluent – zde inertní plyn, tak objem plynů neustále narůstá a je po překročení nastaveného tlaku vypouštěn pojistným ventilem do okolí.

Je možné do okruhu přivést plyn jak z kyslíkové láhve, tak současně z láhve s diluentem. Toto řešení je vývojově překonáno dodávkou z jedné láhve, kde je dýchací plyn již namíchán.

Pokud bychom použili vzduch, bude dýchatelný v režimu polouzavřeného okruhu až od hloubky 5 m při klidnější ventilaci, proto musíme použít v přístroji SCR vždy HYPEROXICKOU SMĚS – směs s vyšším obsahem kyslíku než 21 %, nejčastěji v rozmezí 32-60 %. Takže běžně se používají v SCR přístrojích nitroxové směsi EAN 32 až EAN 60.

Maximální operační hloubka je dána frakcí kyslíku v láhvi a výpočet dekomprese se provádí odhadem, výpočtem nebo monitorováním parciálního tlaku kyslíku v dýchacím okruhu (např. dříve vyráběný analyzátor Uwatec Aladin Atlantis Oxy – SCR Dräger Dolphin).

Efektivita SCR s aktivní dodávkou se liší s hloubkou a ventilací – dodávka plynu do okruhu musí být adekvátní ponoru v maximální operační hloubce s maximální námahou, takže při klidném ponoru v malé hloubce dochází k nadbytečnému dofukování systému a tedy k častému vypouštění přebytečného dýchacího plynu. Z tohoto důvodu je vhodné v konstrukci přístroje zvolit verzi se dvěma dýchacími vaky – výdechový s vypouštěcím přetlakovým ventilem a nádechový, mezi nimiž je umístěn pohlcovač CO2. Tato konstrukce je šetrnější k pohlcovači – část dýchacího plynu odchází ven do okolí a přes pohlcovač prochází už jen efektivní objem, který dále cirkuluje.

Obecné výhody a nevýhody:

- konstrukčně stejně jednoduchý jako kyslíkový

- použití do větší hloubky než kyslíkové přístroje (6 m) – maximální operační hloubka MOD je dána typem plynu, který dýcháme (pro EAN 32 asi 36 m)

- pro každý daný plyn musí být adekvátní typ trysky

- ostatní je obdobné, tak jako u kyslíkového přístroje.

Pasivní dodávka – prvním přístrojem byl francouzský DC 55 z roku 1955 a všechny ostatní na něj úspěšně navazují, boom těchto přístrojů se datuje od roku 2000.

Již v  devadesátých létech se úspěšně prosadila verze přístroje Halcyon PVR-BASC, následně jednodušší verze dr. Reinharda Buchalyho Halcyon RB80.

Pasivní dodávka znamená, že dodávka dalšího plynu do okruhu je řízena spotřebou, je tedy daleko přesnější než aktivní dodávka, a navíc se při ní nemění obsah v dýchací smyčce.

U aktivní dodávky je průtok plynu do vaku stejný, ale spotřeba se mění – od klidové po velkou spotřebu při usilovném plavání… takže se mění obsah v dýchacím okruhu. U pasivního dodáváme přesně to, co jsme spotřebovali.

Systém PVR-BASC měl proměnný poměr mezi výdechovým a nádechovým objemem, tento poměr se měnil s hloubkou. Na hladině byl poměr 1:4, v 90 metrech 1:10.

Vývoj však šel cestou zjednodušení a jako optimální byl mezi jinými zvolen stálý poměr 1:8, takže v průběhu cyklu nádech–výdech je vypuštěna 1/8 objemu do okolí a okruh je doplněn o další 1/8, takže proti otevřenému okruhu je spotřeba 8x menší.

Konstrukčně se jedná vždy o dvojici vaků v sobě – nádechového a výdechového.­Poměr jejich objemů je 8 nádechů:1 výdechu a každým cyklem nádech–výdech se vypouští z okruhu objem výdechového vaku – tj. 1/8, a napouští se novou směsí.

Pro extrémní ponory je poměr upraven až na 1:14 – např. ve skupině WKPP.

V současné době jsou to nejrozšířenější přístroje s polouzavřeným okruhem a stojí za mnoha extrémními sestupy v Evropě či ve Spojených státech. Přístroj RB 80 a jeho klony jsou používány jak skupinami WKPP, EKPP, tak i mnoha sportovními potápěči u nás a v zahraničí.

Členové WKPP, EKPP s přístrojem RB 80, který je pro extrémní průniky v jeskyních zdvojen, dosáhli úžasných průniků v jeskyních Wakulla Springs (vzdálenost okolo 6 km v hloubce 90 m, čas na dně 10 hodin a celková doba ponoru okolo 30 hodin), Doux de Coly (vzdálenost 5880 m v hloubce 50-60 m, čas na dně 8 hodin, celková doba ponoru 18 hodin), Gourneyras (vzdálenost 2250 m, max. hloubka 110 m a čas ponoru 450 min), Pozo Azul (vzdálenost 5020 m, max. hloubka 70 m), Source de la Vis

Tyto ponory jsou zcela jistě mimo běžné potápěčské obzory a chápání, k jejich realizaci je zapotřebí dalšího podpůrného týmu, dekomprese se dělá často v dekompresním stanu – habitatu. Dokonalá znalost dekompresních procedur, kyslíkové problematiky… jsou další nezbytností k realizaci takovýchto sestupů.

I v našich krajích držíme prim – člen ZO 7-02 Hranický kras Olomouc Pavel Říha dosáhl dne 23. 11. 2005 v Hranické propasti hloubky 170 m a pořídil za krátkou dobu pobytu v maximální hloubce náčrt celého profilu a šikmo se svažujícího dna. Použil RB 80 s vlastní koncepcí off board láhví a v té době provedl s tímto typem přístroje nejhlubší sestup ve světě a vytvořil nový český rekord.

Obecné výhody:

- pouze mechanická konstrukce, žádná elektronika

- robustní, kompaktní přístroj s možností připojení různých typů lahví – jak tzv. on board, či tzv. off board – přídatné láhve, které můžeme libovolně připojovat do dýchacího okruhu.

Obecné ­nevýhody:

Oproti otevřenému okruhu je to sice spořič s osminásobně menší spotřebou, ve srovnání s CCR však nepřináší žádný dekompresní profit a optimalizaci dekomprese.

U modelu typu RB 80 se výrazně liší dýchací odpory podle polohy těla potápěče, s přístrojem se obtížně dýchá ve svislé poloze potápěče – zde je lépe krátkodobě přepnout na otevřený okruh.

Je možné jako doplňkové zařízení připojit samostatný senzor na monitorování kyslíku v dýchacím okruhu, nicméně současné zkušenosti hovoří pouze o informativním účelu.

Díky užitným vlastnostem však přístroj doznal velké obliby a je velmi rozšířen, i díky osvědčení se v extrémních podmínkách a sestupech. Vzniká spousta klonů – EDO, Habanero, RON, CO.RA, Satori… Mimo běžné klony stojí pSCR TresPresidentes se zajímavou ojedinělou konstrukcí kulové hlavy, zdvojeného zpětného ventilu, konstrukce umožňující rychlou montáž, výměnu a kontrolu dýchacích vaků systémem převlečných matic a mnoha dalších vylepšení.

Zcela specifické konstrukce SCR přístrojů byly vyvinuty v Evropě.

Jochen Hasenmayer používal zdvojený STR80 (Speleo Twin Rebreather) k průnikům do evropských jeskynních systémů, jako např. Emmergence du Ressel.

Olivier Isler společně s konstruktérem Alainem Ronjatem sestavil ztrojený rebreather RI 2000, se kterým prováděl nejtěžší explorace v Evropě před nástupem skupiny EKPP, a to v jeskyních Doux de Coly, Ressel, Gourneyras, Cogol dei Veci…

Samostatně stojí přístroje s uzavřeným okruhem ruské výroby – řady IDA, AKA…

Některé jsou konstruovány na bázi chemických vyvíječů kyslíku, v tomto oboru má Rusko stále ve světě prim, mnoho z toho je stále vázáno na utajovaný vojenský program…

Je vidět, že historie patří přístrojům s uzavřenými a polouzavřenými okruhy – jak v počátcích potápění, tak při nejextrémnějších sestupech dneška, a jak se přístroje s uzavřeným okruhem vyvíjely dále, bude námětem dalšího článku.

Poznámka:

WKPP a EKPP jsou organizace, zabývající se výzkumem jeskynních systémů: WKPP na severu Floridy – Woodville Karst Plain Project,

EKPP v Evropě – European Karst Plain Project.

Obě skupiny spolupracují, vyznávají stejnou filozofii DIR. Zakladatel EKPP Reinhard Buchaly je tvůrcem RB 80, který používají obě skupiny, George Irvine – bývalý ředitel WKPP konstruuje skútry Gavin, používané oběma skupinami.     

 

MUDr. David Skoumal

Nar. 1967, potápí se od 1982, kdy dělal Školu přístrojového potápění u Honzy Jahnse v Alvinu. Od roku 1986 je člen Hranického krasu Olomouc. Počet ponorů cca 2600.

Kvalifikace:

IANTD Instructor Trainer Trainer pro Trimix, Nitrox, Technical Cave, Instructor Trainer Technical Wreck, CCR Trimix Diver, Trimix Blender. CMAS Instruktor**, DAN Instruktor, Instruktor České speleologické

společnosti pro jeskynní potápění, dříve člen presidia Svazu potápěčů Moravy a Slezska - lékařská komise a vedoucí subkomise pro Technické potápění Svazu potápěčů, Instruktor potápění Hlavní báňské záchranné stanice Ostrava Konzultant Hyperbarické komory v Ostravě.

powered by contentmap

You have no rights to post comments

 

 

Publikování nebo další šíření obsahu webu je bez písemného souhlasu redakce zakázáno. Společnost Czech Press Group, a.s. zaručuje všem čtenářům serveru ochranu jejich osobních údajů. Nesbíráme žádné osobní údaje, které nám čtenáři sami dobrovolně neposkytnou.

 

Publikované materiály na www.czech-press.cz (pokud není uvedeno jinak) jsou vlastní texty iKOKTEJL a texty redakcí a spolupracovníků magazínů KOKTEJL, OCEÁN, EVEREST, PSÍ SPORTY, KOČIČÍ PLANETA, V SEDLE, Koktejl SPECIAL a Koktejl EXTRA.

Czech Press Group