Ребризер

Ребри́зер (англ. rebreather, от re- — обратно, вновь + breathe — дышать), или изолирующий дыхательный аппарат (ИДА) — автономный прибор для дыхания человека под водой или в непригодной для дыхания атмосфере (в дыму, на химических авариях, пожарах), в котором выдыхаемый газовый состав не выбрасывается наружу, а очищается от углекислого газа, обогащается кислородом и снова подаётся на вдох.

В отличие от аквалангов открытого цикла, работающих по принципу «вдох из баллона — выдох в воду», ребризер использует замкнутую или полузамкнутую схему циркуляции газов. Это позволяет многократно использовать дыхательную смесь, обеспечивая максимальную автономность при минимальных объёмах баллонов.

История создания

Идея повторного использования дыхательной смеси возникла раньше, чем аппараты открытого цикла. Первый коммерчески успешный ребризер замкнутого цикла изобрёл английский инженер Генри Флюсс в 1878 году. Его аппарат работал на чистом кислороде с поглощением углекислого газа верёвочной паклей, пропитанной едким натром. Устройство предназначалось для спасения людей из затопленных шахт, но вскоре было адаптировано для подводных работ.

В первой половине XX века ребризеры развивались преимущественно как военное снаряжение. В ходе Второй мировой войны итальянские, британские и немецкие боевые пловцы активно использовали кислородные аппараты для проведения диверсионных операций, поскольку полное отсутствие пузырей воздуха обеспечивало скрытность. Из-за токсичности чистого кислорода под давлением глубина погружения таких систем ограничивалась несколькими метрами.

Технологический прорыв произошёл в 1960-х годах с развитием электроники. Появление надёжных гальванических датчиков парциального давления кислорода позволило создать ребризеры замкнутого цикла на смешанных газах — электронно-управляемые CCR. Это сняло ограничения по глубине и открыло технологию для глубоководных научных, коммерческих и технических погружений.

Устройство и принцип работы

Контур дыхания ребризера изолирован от внешней среды и состоит из следующих обязательных элементов:

Дыхательные мешки:

Эластичные резервуары, которые принимают выдохнутый газ и из которых водолаз делает следующий вдох. Выполняют роль буфера, компенсируя изменение объёма при дыхании.

Дыхательные клапаны:

Система клапанов одностороннего хода (вдоха и выдоха), направляющая поток газа строго в одном направлении по кругу.

Поглотительный патрон (скруббер):

Контейнер, заполненный химическим поглотителем углекислого газа (обычно на основе гидроксида кальция, известным как натронная известь). Экзотермическая реакция задерживает CO₂ и выделяет тепло и влагу.

Система подачи кислорода:

Баллон с чистым кислородом и исполнительный механизм (механическая дюза или электромагнитный клапан-соленоид), восполняющий падение уровня O₂.

Система подачи дилюэнта:

Баллон с разбавляющим газом (воздух, нитрокс или тримикс). Дилюэнт используется для компенсации объёма контура при росте внешнего давления во время погружения.

Сравнение с аквалангом открытого цикла

Ребризер и классический акваланг представляют собой принципиально разные подходы к обеспечению водолаза дыхательной смесью.

Характеристика	Акваланг (открытый цикл)	Ребризер (замкнутый цикл / CCR)
Принцип работы	Полный сброс выдыхаемого газа в воду. Каждые вдох и выдох автономны.	Очистка выдоха от углекислого газа, добавление кислорода и повторный вдох той же смеси.
Эффективность расхода газа	Низкая. Около 80 % кислорода теряется при выдохе. Расход растёт пропорционально глубине.	Максимальная. Потребляется только тот кислород, который усваивается организмом. Расход почти не зависит от глубины.
Время нахождения под водой	Ограничено объёмом баллона. Обычно составляет от 30 до 90 минут на малых глубинах.	Длительное. Ограничено ресурсом химического поглотителя углекислого газа (обычно от 3 до 6 часов).
Пузыри и шум	Высокий уровень шума от выхлопа пузырей, которые пугают морских обитателей.	Полное отсутствие пузырей при правильной работе (скрытность перемещения).
Температура дыхательной смеси	Холодная и сухая. Газ сильно охлаждается при расширении в регуляторе.	Тёплая и влажная. Нагревается в процессе химической реакции в поглотителе.
Конструктивная сложность	Низкая. Механическая система из баллона и двухступенчатого регулятора давления.	Высокая. Включает электронику, датчики парциального давления кислорода и контур дыхательных мешков.
Стоимость оборудования	Доступная. Подходит для массового рекреационного дайвинга.	Очень высокая. Требует значительных затрат на покупку аппарата и расходные материалы.
Риски при эксплуатации	Минимальные. В случае отказа системы подача газа прекращается сразу, что очевидно для дайвера.	Высокие. Возможен скрытый отказ датчиков, ведущий к гипоксии или гиперкапнии без явных симптомов.
Сложность обучения	Низкая. Базовый курс занимает несколько дней.	Очень высокая. Требуется длительная специальная подготовка и строгий контроль чек-листов.

Классификация систем

По степени замкнутости дыхательного контура и способу контроля газовой смеси ребризеры делятся на три основных класса:

Кислородные аппараты замкнутого цикла

Самая простая замкнутая схема. В контур подаётся только чистый кислород, а углекислый газ полностью поглощается скруббером. Пузыри отсутствуют. Из-за опасности кислородного отравления глубина погружения строго ограничена (не более 6 метров в гражданском дайвинге). Применяются военными пловцами для скрытного перемещения и водолазами при проведении декомпрессии на мелководье.

Полузамкнутые ребризеры (SCR)

Аппараты (англ. Semi-Closed Rebreather), в которых в контур непрерывно или циклически подаётся готовая дыхательная смесь (нитрокс или тримикс). Часть газа, превышающая объём дыхательных мешков, периодически сбрасывается в воду в виде пузырей. Аппараты SCR конструктивно проще замкнутых, работают чисто механически и не требуют сложной управляющей электроники, но менее экономичны.

Замкнутые ребризеры на смешанных газах (CCR)

Наиболее технологичные аппараты (англ. Closed Circuit Rebreather). В контур раздельно подаются чистый кислород и разбавляющий газ (дилюэнт). Газовый состав внутри контура постоянно меняется в зависимости от глубины. По способу управления делятся на:

mCCR (механические):

Кислород подаётся в контур непрерывно через дюзу постоянного потока, а водолаз вручную дозирует его кнопкой, ориентируясь на показания приборов.

eCCR (электронные):

Бортовой компьютер непрерывно считывает показания с нескольких датчиков кислорода и с помощью электромагнитного клапана автоматически поддерживает заданное парциальное давление кислорода (setpoint).

Литература

Боровиков П. А., Бровко В. П. Человек живёт под водой. — 2-е изд.. — Л.: Судостроение, 1974. — 384 с.
Войтов Д. В. Подводные обитаемые аппараты. — М.: АСТ, Астрель, 2002. — 304 с.