Условия размещения и площадки для размещения статей смотрите здесь
Глава 4. Имитаторы погружений и установки для испытаний
крупногабаритных технических средств
4.2. Основные схемы
В отличие от обычных барокамер в имитационных комплексах для
подготовки водолазов и испытаний подводных технических средств, по
крайней мере, один отсек полностью или частично заполняется водой. Такие
установки могут иметь один отсек или несколько. Для создания
необходимого давления в воде в пространство, остающееся над
поверхностью, нагнетается атмосферный воздух или искусственная газовая
смесь. В итоге непосредственно под поверхностью воды давление сравняется
с давлением газа над поверхностью воды и с увеличением глубины к нему
будет прибавляться гидростатическое давление столба воды в гидротанке.
Практически все существующие имитационные комплексы построены по такому
принципу. Исключение составляет испытательный комплекс университета в
Буффало (США), в котором реализована новая идея, обещающая значительный
прогресс в развитии подобных технических средств. Об этой оригинальной
конструкции подробнее будет рассказано ниже. Второй подобный комплекс,
на меньшее рабочее давление, создан в ФРГ.
Рис. 4.2. Имитатор в виде горизонтального
цилиндра с присоединенным малым шлюзом.
Рассмотрим основные конструктивные типы существующих сейчас
имитационных комплексов, но прежде отметим, что для малых и средних
давлений обычно используются цилиндрические камеры, а для высоких -
сферические (иногда диаметром до 6 м). Кроме того, имеющееся
разнообразие конструктивных типов обусловлено не только назначением
имитационных комплексов, но также финансовыми и технологическими
причинами. Разумеется, требование к прочности камер и назначение
максимальных рабочих давлений тоже влияют на выбор конструктивных форм.
Вероятно, наименьший по стоимости вариант конструкции для имитационных
погружений на большие глубины может быть выполнен по схеме, показанной
на рис. 4.2. Конструкция представляет собой стационарную установку с
одним шлюзовым отсеком (принципиальная схема предложена специалистами
военно-морского флота Швеции).
Водолаз в легком гидрокостюме входит в главный отсек, заполненный водой,
через верхний люк. Только после этого в камере повышается давление.
Очевидно, что в такой установке нельзя проводить имитационные погружения
с предварительным "насыщением" организма газовой смесью*.
Рассматриваемая схема предполагает возможность оказания помощи водолазу
из "сухой" части главного отсека, которая отделена от "мокрой" части
прозрачной переборкой с люком.
* Смысл "насыщения" организма газовой смесью заключается в том, что
человек может оставаться в среде с повышенным давлением длительное время
и нуждается в декомпрессии только один раз - после завершения всей
программы подводных работ. (Примеч. науч. ред.)
Рис. 4.3. Имитатор с вертикальным "мокрым"
отсеком, герметически изолированным от горизонтальной декомпрессионной
камеры.
После окончания испытаний часть воды сливается из камеры, чтобы можно
было открыть люк, ведущий в "сухой" отсек. Теперь можно заменить
персонал, занятый в обслуживании эксперимента. Если необходимо провести
декомпрессию всех участников, то сливают всю воду и отсек превращается в
обычную барокамеру. Внутри имеются складные столы, койки и
откидывающиеся стулья, которые в этом случае раскладываются и
расставляются по местам. Такая простейшая имитационная установка может
иметь различные габариты, но диаметр главного отсека должен быть не
меньше 2 м.
На подобных установках можно проводить различные технические и
физиологические эксперименты, за исключением тех, которые требуют
активного передвижения под водой. Вместе с тем здесь вполне возможна
работа водолаза с эргометрическими установками.
Тот факт, что специалисты, обслуживающие эксперимент, находятся под
рабочим давлением, имеет как преимущества, так и недостатки. Однако в
рассматриваемом варианте, в отличие от других конструктивных схем, это
неизбежно.
Несколько более благоприятные эксплуатационные возможности имеет схема,
показанная на рис. 4.3. Здесь к декомпрессионному отсеку под прямым
углом пристроена цилиндрическая емкость, заполняемая водой. Высота ее
выбирается таким образом, чтобы водолаз мог выпрямиться во весь рост и
оставаться при этом под водой. Однако активное перемещение водолаза "
здесь невозможно. И все же эта установка имеет преимущество перед
установкой, представленной на рис. 4.2, которое состоит в том, что в ней
"мокрый" отсек (гидротанк) герметически изолирован от "сухого".
Благодаря этому обслуживающий персонал может оставаться наверху при
нормальном атмосферном давлении. Правда, в таком варианте исключается
непосредственное общение с водолазом. Поэтому каждый раз нужно точно
оценивать степень риска, учитывая одновременно дополнительную
психологическую нагрузку, возникающую у водолаза от сознания полной
изолированности.
* Эргометрические установки служат для измерения энергии, расходуемой
водолазом. Один из вариантов такой установки Калифорнийского
университета (США) представляет собой вертикальную раму с поперечной
перекладиной, соединенной с динамометрическим датчиком. Физические
усилия водолаза воспринимаются датчиком и изменяют выходное напряжение
на электрическом тензометре, которое регистрируется ленточным
самописцем. (Примеч. науч. ред.)
Рис. 4.4. Имитатор в виде вертикального цилиндра
с присоединенным шлюзом ("мокрый" и сухой отсеки разделяются решеткой).
Однако для испытаний приборов и материалов изолированность "мокрого"
отсека безусловно становится преимуществом. Особенно важно, что даже
создание высоких рабочих давлений требует здесь минимального расхода
газа.
Схема, показанная на рис.4.4, в принципе не отличается от первой
простейшей схемы (см. рис. 4.2), разница лишь в том, что в этой
установке главный отсек поставлен вертикально, а "мокрая" и "сухая"
части отсека разделены съемным решетчатым настилом. Такая стационарная
установка, имея наиболее простую конструкцию, считается самой подходящей
для обучения и тренировок, в ней одновременно могут проходить испытания
два-три водолаза. Так как в камеру нагнетается обычный воздух, подобные
сооружения обходятся недорого и дают значительный эксплуатационный
эффект, правда, при этом инструкторам приходится работать под повышенным
давлением. Наилучшие рабочие условия создаются при диаметре камеры
2500-3000 мм. В такой камере созданы хорошие возможности для оказания
водолазам немедленной помощи. Кроме того, в просторной камере гораздо
удобнее проводить декомпрессию.
Правда, при испытаниях технических средств на высокие давления крупные
емкости требуют значительного расхода газа, поэтому для таких целей их
используют довольно редко.
Испытательные комплексы для средних рабочих давлений чаще всего
выполняются по конструктивной схеме, показанной на рис. 4.5. Гидротанк
здесь также занимает нижнюю часть вертикального цилиндра, но в отличие
от предыдущей установки может быть герметично изолирован от верхней
части, где размещается "сухой" отсек примерно такого же объема. Под
прямым углом к цилиндру присоединена декомпрессионная камера, в которой
может быть предусмотрен шлюзовой отсек. Эффективность использования
установки значительно повысится, если между "сухим" отсеком и
декомпрессионной камерой оборудовать еще один шлюз. Тогда вертикальная и
горизонтальная части смогут действовать независимо друг от друга.
Рис. 4.5. Испытательный комплексе для средних
рабочих давлений.
Такая конструктивная схема представляет собой, по существу,
стандартный вариант имитаторов погружения, которые очень часто можно
встретить (с незначительными изменениями) во многих центрах подготовки
водолазов, в научно-исследовательских институтах и экспериментальных
лабораториях. Преимущества трех предыдущих конструктивных схем здесь
слиты воедино, хотя и достигнуто это за счет увеличения стоимости и
усложнения технологии.
Для имитационных установок с очень высокими рабочими давлениями
цилиндрическая форма, особенно при больших рабочих объемах, непригодна.
Поэтому для испытательных давлений свыше 5 МПа применяется сферическая
форма гидротанка. Схема комплекса со сферическим корпусом показана на
рис. 4.6. В такой установке будет иметь место резкий перепад давлений
между сферой и цилиндрической частью, и если примириться с этим
обстоятельством, то она может быть использована с большим эффектом. В
зависимости от цели испытаний можно отказаться от второго шлюза (между
сферой и "сухим" отсеком). Чтобы предоставить водолазу хотя бы небольшую
возможность для передвижения, диаметр сферы должен составлять не менее
3000 мм.
Рис. 4.6. Схема имитатора со сферическим
"мокрым" отсеком и горизонтальной декомпрессионной камерой с двумя
шлюзами.
Рис. 4.7. Конструктивная схема типа "гусеница".
Рис. 4.8. Схема испытательного комплекса
университета в Буффало (США).
Для установок с очень высокими рабочими давлениями во всех отсеках
применяется конструктивная схема, показанная на рис. 4.7 (типа
"гусеница"), С помощью специальных люков с байонетными замками,
рассчитанных на двустороннюю нагрузку, или за счет сдвоенных люков любой
отсек можно полностью изолировать от остальных.
Важным этапом в развитии имитационных комплексов для искусственного
воспроизведения факторов подводной среды стала реализация оригинальной
конструктивной идеи в комплексе университета в Буффало (США). Всем
известным имитационным установкам, за очень редким исключением, для их
размещения требуется по меньшей мере двухэтажное здание, к тому же у
этих установок ограничены возможности наблюдений за водолазами и
необходимого двустороннего контакта между контрольным центром и объектом
испытаний. Кроме того, в существующих установках обслуживающий персонал
испытывает затруднения при наблюдении за водолазами из-за возмущений
поверхности воды.
Имитационный комплекс университета в Буффало (рис. 4.8) не имеет этих
недостатков. Важным элементом такой конструкции является сегмент из
органического стекла, закрывающий верхнюю половину поперечного сечения
цилиндрической камеры и отделяющий таким образом "сухой" отсек от
"мокрого".
