ВОЗВРАЩАЯСЬ К НАПЕЧАТАННОМУ...

Валерий Кокоша Технический консультант компании «Акватекс»

Весьма интересная и познавательная информация об испытаниях регуляторов была опубликована в последних номерах журнала DiveTek за 2006 год (№ 4, 5). Однако первое впечатление о серьезных намерениях автора дать подробный анализ представленных данных и дыхательных диаграмм быстро сошло на нет. И на то есть веские причины. Неправильное понимание и толкование некоторых процессов, происходящих в регуляторах, только вводит в заблуждение читателей и принижает ценность представленной информации.

Начнем с того, что первая (редуктор) и вторая (дыхательный автомат) ступени регулятора - система с обратной связью. То есть любое воздействие на эту систему извне или изнутри (изменение внешнего/внутреннего давления с глубиной погружения/при вдохе дайвера) приводит к мгновенной реакции пневмомеханических схем обеих ступеней для поддержания динамического равновесия между ними. С одной стороны, прямая связь между первой и второй ступенями осуществляется с помощью соединительного шланга, а с другой - посредством самой внешней среды. В связи с этим обе ступени выглядят одинаково: трехкамерная конструкция, состоящая из двух воздушных и одной водной камер (рис. 1). Соединительный шланг подключается к воздушным камерам, где поддерживается так называемое среднее давление (РВСД), или, если угодно, межступенчатое (промежуточное) давление. В иностранной литературе это давление обозначается как intemediate/interstage pressure. Однако порты первой ступени, к которым кроме соединительного шланга подключаются и другие пневматические устройства (резервный дыхательный автомат, шланг наддува «сухого» ГК/BCD) имеют обозначение LP (Low Pressure) - низкое давление. В названии LP-порты имеется некоторое несоответствие, ведь окончательное снижение давления происходит на выходе вышеназванных устройств. Как в таком случае следует обозначать конечное давление? Может быть, «ниже низкого». Звучит хуже некуда. Удобнее для пояснения процессов газовой динамики, происходящих в регуляторах, пользоваться общепринятыми обозначениями и понятиями: воздух высокого давления (РВВД) - давление воздуха в баллоне SCUBA; воздух среднего давления (РВСД) и, наконец, воздух низкого давления (РВНД) - давление воздуха, поступающего на вдох дайверу, равное абсолютному давлению окружающей среды. А теперь выясним, что же входит в понятие РВСД.

Среднее давление отличается от низкого давления на постоянную величину установочного давления (РУСТ). Зависимость между ними выглядит следующим образом:

РВСД = РУСТ + РВНД ₍₁₎,
где РВНД=РАБС - абсолютное давление.

Установочное давление считается величиной постоянной, хотя и регулируемой, и определяется силой упругости пружины, которая находится в водной камере 1-й ступени. На этом определении задержим свое внимание, так как в нем есть еще одно обстоятельство, которое требует пояснения.

Во-первых, очень часто путают два понятия: среднее и установочное давление. Даже измеряя установочное давление манометром ВНД перед погружением (т. е. на уровне моря), который подключают к свободному порту 1-й ступени (порт воздуха среднего давления), необходимо учитывать нормальное атмосферное давление в 1 атм. (см. формулу 1). На самом деле измеряется либо среднее давление воздуха без каких-либо манипуляций с регулятором (статика), либо величина изменения РВСД в процессе дыхательного цикла (динамика). Любой производитель регуляторов настоятельно рекомендует не регулировать самостоятельно установочное давление, иначе нельзя будет гарантировать заложенные в изделие технические характеристики. Регулятор - тонко настроенная и чувствительная пневмомеханическая система. Ну а если все-таки очень хочется чего-нибудь подкрутить, то для этого имеются регулируемые модели, причем регулируются преимущественно только вторые ступени. Хочется обратить внимание на нерегулируемые модели, но те из них, в которых процесс обеспечения легкости и непринужденности дыхания в широком диапазоне глубин выполняется автоматически, например: POSEIDON XStream, MARES Abyss. В связи с этим возникает вопрос: были ли выполнены или нет ручные настройки регулируемых моделей, участвующих в испытаниях, для соблюдения чистоты эксперимента?

Во-вторых, производители регуляторов не всегда указывают в руководствах по эксплуатации их установочное давление. Обычно приводится среднее (межступенчатое) давление на поверхности при максимальном давлении и резервном запасе воздуха в баллоне.

А теперь перейдем к диаграммам. Между диаграммами сопротивления дыханию (верхние графики - красные кривые) и величиной изменения РВСД относительно его номинального значения (нижние графики - синие кривые) наблюдается некоторая зависимость (рис. 2). Неравномерный характер графиков в фазе вдоха определяется, по всей видимости, эффективностью работы системы инжектирования воздушного потока / поддержки притока воздуха (эффект Вентури). Как видно, эффективность этой системы ухудшается с увеличением глубины погружения, а на мелководье, наоборот, содействие вдоху улучшается. Можно предположить, что эффект Вентури проявляется в большей степени с увеличением коэффициента объемного расширения дыхательного газа:
К = РВСД / РАБС ₍₂₎,

Например, регулятор с установочным давлением РУСТ = 10 бар на глубине погружения Н=50м показывает коэффициент объемного расширения газа К1=(10+6)/6=2,6. А на глубине Н=90 м - К2=(10+10)/10=2. Вывод: на мелководье коэффициент больше, чем на глубине (К1>К2), что является, возможно, одной из причин, стимулирующих эффект Вентури.

Хочется сказать, что не до конца раскрыта ценность диаграммы, показывающей величину изменения РВСД относительно его номинального значения. Она также позволяет выяснить сущность «сверхсбалансированных» первых ступеней регуляторов (BEUCHAT VX-200, AQUALUNG Legend LX ACD, SCUBAPRO MK25.) «Сверхсбалансированный» редуктор способен в процессе погружения постепенно повышать среднее (межступенчатое) давление, что приводит к увеличению чувствительности клапана второй ступени и положительно сказывается на производительности регулятора в целом. В этом случае горизонтальная ось поднимется до нового уровня РВСД, а динамика давления будет стремиться в область положительных значений.

Несколько слов о диаграмме сопротивления дыханию. Деление вдоха, даже условное, на три фазы не является корректным. Лучше рассматривать две фазы вдоха: