인터스피로 DCSC

Interspiro DCSC는 스웨덴의 Interspiro사가 군사용으로 제조한 반폐쇄 회로 니트록스 재호흡기입니다.Interspiro는 이전에 AGA의 사업부였으며 1950년대부터 다이빙, 소방 및 구조 응용 프로그램을 위한 자급식 호흡 장치를 제조해 왔다.

역사

최초의 Interspiro rebreater는 ACSC로 1980년대에 개발 및 시판된 폐쇄 및 반폐쇄 회로 rebreater이다.1990년대에 이 설계는 DCSC가 되기 위해 개발되었으며, 광산 대책을 위한 것이기도 하다.

건설

가스 공급은 밸브는 다이버 좌측으로 유닛 하단에 수평으로 장착된 5l 200bar 알루미늄 실린더에 담겨 운반됩니다.예비 밸브와 바이패스 밸브도 왼쪽에 ^[1]있습니다.

구성 요소를 고정하는 페어링 케이스는 튜브형 하니스 프레임에 클립으로 고정되며 ^[1]오른쪽 하단에 있는 노브를 당겨 해제할 수 있습니다.

스크러버는 내부 흐름이 있는 방사형 원통형 설계입니다.2.5kg의 흡착제가 ^[1]탑재되어 있습니다.

카운터렁은 하단 모서리에 힌지가 있는 쐐기 모양의 벨로우즈로 상단 커버와 하단 커버 사이의 각도는 내부 볼륨에 비례합니다.다이버가 숨을 쉴 때 상판 각도의 변화가 가스 첨가 ^[1]메커니즘을 제어합니다.

벨로우즈의 상판은 밸러스트 방식으로 되어 있어 내부의 공기 리프팅 힘이 무게에 의해 균형을 잡습니다. 다이버를 수평으로 아래로 향하게 다듬으면 무게에 의해 주변 환경에 비해 약간의 양의 압력이 생성됩니다.이는 카운터렁과 다이버 폐 사이의 깊이 차이를 보상하여 호흡에 필요한 노력을 줄여줍니다.다이버가 직립하면 무게가 힌지에 의해 전달되면서 무게의 효과가 취소되고 다이버가 수평으로 위를 향하면 무게가 벨로우즈에 약간의 음압을 발생시켜 ^[1]폐에 비해 카운터렁에 증가하는 정수압을 보상한다.

루프용 덤프 밸브는 배수구 역할도 합니다.카운터렁은 루프의 호기 측에 있습니다.응축수 및 누출로 인한 물은 스크러버에 도달하기 전에 벨로우즈 내에 고여 있으며 벨로우즈 ^[1]하단 플레이트에 장착된 루프용 배기 밸브를 통해 배출될 수 있습니다.

벨로우즈의 부피는 약 4.5리터,^[1] 총 루프 부피는 약 7리터입니다.

가스 순환:호기 호스는 오른쪽에, 흡입은 ^[1]왼쪽입니다.

승인된 작동 깊이 범위는 0 ~ 57m입니다.Nitrox 28%는 약 30m 이하의 깊이에 사용되며 46%는 얕은 ^[1]깊이에 사용됩니다.

치수

질량 약 33kg^[1]

조작 원리

DCSC는 능동 부가 반폐쇄 회로 리브레이터이지만 공급되는 공급 가스의 양이 다이버의 호흡 속도의 함수라는 점에서 수동 부가 시스템과 더 많은 공통점이 있다.대부분의 패시브 부가 리프리터와 달리 가스 공급 질량 유량은 깊이와 무관하며, 대부분의 능동 부가 시스템과 달리 일정한 질량 유량이 아닙니다.

디맨드 컨트롤 반폐쇄 회로

Interspiro DCSC는 이 가스 혼합물 제어 원리를 사용한 유일한 재호흡기입니다.작동 원리는 각 호흡의 양에 비례하는 산소 덩어리를 추가하는 것입니다.이 접근법은 다이버의 체적 호흡 속도가 대사 산소 소비량에 정비례한다는 가정에 기초하고 있으며, 실험 증거에 따르면 ^[1]작동하기에 충분히 가깝습니다.프레시 가스 첨가는 카운터렁 벨로우즈 부피에 비례하는 용량 챔버 내의 압력을 제어하여 이루어집니다.용량 챔버는 벨로우즈 체적에 비례하는 압력으로 신선한 가스로 채워져 있으며 벨로우즈가 빈 위치에 있을 때 가장 높은 압력으로 채워집니다.호기 중에 벨로우즈가 가득 차면 가스는 호기 중에 벨로우즈의 부피에 비례하여 투여실에서 호흡 회로로 방출되고 벨로우즈가 가득 차면 완전히 방출됩니다.벨로우즈가 가득 ^[1]찬 후 과잉 가스가 과압 밸브를 통해 환경으로 방출됩니다.

그 결과 환기량에 비례하는 가스 덩어리가 추가됩니다.

용량 챔버의 부피는 특정 공급 가스 혼합물과 일치하며, 가스가 변경되면 변경됩니다.DCSC는 니트록스의 두 가지 표준 혼합물인 28%와 46%를 사용하며, 이에 대응하는 두 개의 용량 ^[1]챔버가 있습니다.

DCSC는 루프 내 체적 변화에 비례하는 벨로우즈 각도의 변화에 따라 용량 챔버의 공급 가스 압력을 제어합니다.기계적 링크는 벨로우즈 커버 플레이트를 진동 캠에 연결하여 다이어프램 스프링의 부하를 제어합니다.스프링력은 흡입 및 배출 밸브를 작동시키는 용량 조절기의 다이어프램을 제어합니다.

숨을 내쉬면 벨로우즈 각도가 증가하고 제어 스프링에 대한 부하가 증가하여 용량 흡입 밸브를 밀어 열고 증가된 압력이 다이어프램을 들어올렸다가 밸브를 다시 닫을 때까지 가스가 용량 챔버로 흐를 수 있습니다.

흡입 시 벨로우즈 각도가 감소하여 스프링 하중을 감소시키고, 용량실의 내부 압력이 스프링에 대해 다이어프램을 들어 올려 용량 배출구 밸브를 열고 스프링력과 다이어프램 i에 의해 용량실 압력이 일치할 때까지 가스가 호흡 회로로 흐를 수 있도록 합니다.s가 배기 밸브에 밀려서 닫힙니다.

공급 가스는 깊이 보상된 1단계 조절기를 통해 공급되며, 이 조절기는 실린더에서 가스를 흡수하여 압력을 주변 압력보다 3bar 높게 낮춥니다.벨로우즈에 접속된 링크는 용량조절기 내의 제어스프링에 캠을 회전시켜 용량조절기 다이어프램의 스프링력을 조정한다.

알람 및 경고

만약 투약 메커니즘에 대한 가스 공급이 경고 없이 실패한다면, 가스 첨가는 멈출 것이고 다이버는 저산소가 되고 다이버가 의식을 잃을 때까지 루프 가스의 산소를 다 써버릴 것이다.이를 방지하기 위해 루프의 흡입 측에는 제어 가능한 흐름 제한이 있으며, 이는 용량 메커니즘의 공급 가스 압력에 의해 작동됩니다.이는 용량 메커니즘에 적절한 작동 압력이 있을 때는 열려 있지만, 이 압력이 떨어지면 유량 경고 시스템이 흡입 가스 흐름을 제한합니다. 이는 개방 회로 요구 밸브에 대한 낮은 공급 압력의 영향과 유사하며, 다이버에게 공급 가스 공급 장애가 있음을 경고합니다.그런 다음 다이버는 실린더 밸브의 리저브 메커니즘을 작동시켜 실린더의 마지막 25bar를 사용할 수 있게 하고, 그러면 경고 제한이 비활성화됩니다.가스 공급이 여전히 불충분한 경우, 다이버는 독립적인 개방 회로 가스 공급으로 방출하는 등 다른 조치를 취해야 합니다.

호흡 루프 내 산소 분압

가스 계산은 다른 반폐쇄 회로 리프리터와는 다릅니다.에어로빅 작업 시 일정한 작업 부하를 가진 다이버는 호흡 미량 ${\displaystyle V_{}}$ ${\displaystyle R_{}}$ M$({$의 분수로 $산소량{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {V{}_{}}_{}}$ $({$ V_${$$O_{2}})$를 사용합니다. 이 미세 환기 및 산소 흡입 비율은 추출 $비율{\displaystyle {}_{}}$ K $({$})입니다.$스플래시 스타일$ K_${E$ 그리고 보통 건강한 사람의 경우 약 20의 정상값으로 17에서 25의 범위에 속합니다.최소 10에서 최대 30의 값이 ^[2]측정되었습니다.변화는 다이버의 식사와 다이버와 장비의 데드 스페이스, 이산화탄소 수치 상승 또는 이산화탄소에 대한 호흡 및 내성의 상승에 의해 발생할 수 있다.

${\displaystyle {KE}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle \frac{V_{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{R_{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{{}_{}}{{}_{}}}$ ${\displaystyle \frac{{V{}_{}}_{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{{{O\mathrm{}}_{}}_{}}{}}$ 2$${ $displaystyle K$_ { E } =$vfrac${ $V _$ { $RM }$ $}$（$$ 약 20 ）

따라서 호흡 미세 체적은 추출 비율과 산소 흡수량의 함수로 표현될 수 있습니다.

${\displaystyle V_{RM}=K_{E}*V_{O_{2}}$

호흡 회로 내 가스의 양은 대략 일정하다고 할 수 있으며, 신선한 가스를 첨가할 경우 덤프된 부피, 대사적으로 제거된 산소 및 깊이 변화에 따른 부피 변화의 합계가 균형을 이루어야 합니다.(혼합물에 첨가된 이산화탄소는 스크러버에 의해 제거되므로 등식에 영향을 주지 않음)

DCSC에서의 산소분압은 용량조절기를 통과하는 공급가스의 유속과 다이버의 산소소비량에 의해 제어된다.이 경우 덤프 속도는 공급 속도에서 산소 소비량을 뺀 값과 같습니다.

호흡 회로의 $산소{\displaystyle }$ d ${\displaystyle {F{}_{}}_{}}$ O ${\displaystyle {{}_{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{lo}}_{}}$p$({displaystyle dF_{O_{$2}loop$$$})$ 비율 변화는 다음 방정식으로 ^[3]설명할 수 있습니다.

${\displaystyle V_{loop}*dF_{O_{2}loop}=(Q_{feed}*F_{O_{2}피드}-V_{O_{2}}-(Q_{feed}-V_{O_{2})*F_{O_{2}루프}dt}$

장소:

${\displaystyle V_{}}$ ${\displaystyle o_{}}$p { $displaystyle V_{loop}$ =$$ 호흡 회로의 볼륨

${\displaystyle Q_{}}$ f ${\displaystyle d_{}}${ $displaystyle Q$_ { $feed$} =$$ 오리피스에서 공급되는 신선가스의 유량

${\displaystyle {F{}_{}}_{}}$ O ${\displaystyle {{2\mathrm{}}_{}}_{}}$ ${\displaystyle {{}_{}}_{}}$ ${\displaystyle e_{}}$ { $display F$_ { $O$_ {$2}$ feed$$} =$$ 공급 가스의 산소 비율

${\displaystyle {V{}_{}}_{}}$ O$$ ({$displaystyle V_{O_{2}})$ =$$ 다이버의 산소 흡입 유량

이는 미분 방정식으로 이어집니다.

${\displaystyle {dF_{O_{2}loop}}}{dt}}=sqfrac {(Q_{feed}*F_{O_{2} 피드}-V_{O_{2}}(t)-(Q_{feed}-V_{O_{2}})*F_{O_{2}루프}(t)}{V_{loop}}}}}:$

솔루션 사용 시:

${\displaystyle F_{O_{2} loop}(t)=black {Q_{feed}*F_{O_{2}피드}-V_{O_{2}}{Q_{feed}-V_{O_{2}}}+(F_{})O_{2} loop}^{start}-{\frac {Q_{feed}*F_{O_{2}피드}-V_{O_{2}}{Q_{feed}-V_{O_{2}})*e^{-{\frac {Q_{feed}-V_{O_{2}}{V_{loop}}}}}}})$

안정상태와 과도항으로 구성됩니다.

정상 상태 항은 대부분의 계산에 충분합니다.

호흡 회로의 ${\displaystyle {정상{}_{}}_{}}$ 상태 산소 $분율{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {{F\mathrm{}}_{}}_{}}$ O ${\displaystyle 2_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{lo}}_{}}$p(\$displaystyle F_{O_{2}loop$는 다음 ^[3]공식에서 계산할 수 있습니다.

${\displaystyle F_{O_{2} loop}=black {(Q_{feed})*F_{O_{2}피드}-V_{O_{2}}}}{(Q_{feed}-V_{O_{2}}}}}}}}$

장소:

${\displaystyle Q_{}}$ f ${\displaystyle d_{}}${ $displaystyle Q$_ { $feed$} =$$ 오리피스에서 공급되는 신선가스의 유량

${\displaystyle {V{}_{}}_{}}$ O$$ ({$displaystyle V_{O_{2}})$ =$$ 다이버의 산소흡수 유량

${\displaystyle {F{}_{}}_{}}$ ${\displaystyle {{O\mathrm{}}_{}}_{}}$ ${\displaystyle {{}_{}}_{}}$ f ${\displaystyle e_{}}$ { $display F$_ { $O$_ {$2}$ feed$$} =$$ 공급 가스의 산소 비율

일관된 단위 체계에서요.

산소 소비량은 독립 변수이므로 고정 공급 속도는 주어진 깊이에 대해 가능한 산소 분율 범위를 제공합니다.안전을 위해 최대 및 최소 산소 소비량 및 예상 속도를 계산하여 범위를 결정할 수 있습니다.

공급 가스 흐름은 표면 압력에서의 호흡 미량 및 용량 챔버 용량에 기초한 용량 비율의 함수입니다.용량 비율 값은 큰 챔버의 경우 60%, 작은 챔버의 경우 30%입니다.

${\displaystyle Q_{feed}=K_{dosage}* V_{RM}}$

첫 번째 방정식을 이 수율에 대입하면:

$({displaystyle Q_{feed}=K_{dosage}*K_{E}*V_{O_{2}}$

이를 정상 상태 용어로 대체하여 다음을 얻을 수 있다.

${\displaystyle F_{O_{2}loop}=vfrac {(K_{Dosage}*K_{E}*V_{O_{2}피드}-V_{O_{2}}}{{O_{2}}}}{{{Dosage}}}}}}{V_{O}}}}}{{Displaystyle}}$

그 결과, 다음과 같이 심플화됩니다.

${\displaystyle F_{O_{2}loop}=syslogfrac {(K_{Dosage}*K_{E}*F_{O_{2}피드}-1)}{(K_{Dosage}*K_{E}*-1)}}$

이는 산소흡수에 대한 의존성 깊이나 의존성이 없다는 것을 보여주며, 가스를 선택한 후에는 용량비가 일정하기 때문에 나머지 변동은 추출비의 변동에 의한 것이 분명하다.즉, DCSC는 이론적으로 반폐쇄 리브리터 중 가장 안정적인 산소 비율을 가지며 감압 ^[1]목적을 위한 개방 회로의 합리적인 근사치이다.이 부대는 15년 이상 스웨덴군에 의해 사용되었으며 안전 기록이 우수하다.그러나 28% 니트록스 공급 가스를 사용하는 잠수부의 감압을 위해 공기 테이블을 사용할 때 감압 응력이 크면 잠수 후 높은 정맥 가스 색전(VGE) 점수가 나타나는 것으로 나타났습니다.이 ^[4]테스트에서는 루프의 산소 분율은 모니터링되지 않았습니다.

가스 내구성

예비 밸브는 약 25bar에서 작동합니다.200bar의 5기가스 실린더는 다이빙에 사용할 수 있는 1bar의 약 (200-25)*5L = 875개의 유리가스를 제공합니다.적당히 ^[5]열심히 일하는 다이버의 RMV가 30L/min일 경우, 용량 비율이 0.6인 28% 니트록스를 사용하면 875/(30*0.6) = 48분 내에 가스를 사용할 수 있습니다.용량비가 0.3인 46% 니트록스는 875/(30*0.3) = 97분 동안 지속된다.가벼운^[5] 작업의 경우 15 L/min RMV가 두 배로 증가합니다.

스크러버 내구성

스크러버 용량은 소다 라임 2.5kg입니다.kg당 100리터₂ CO의 보수적인 값을 사용할 경우 스크러버의 용량은 2.5*100 = 250리터₂ CO가 됩니다.추출 속도가 1/20이고 용량 속도가 0.3일 때 다이버에 의해 약 875/0.3*1/20 = 146리터의 이산화탄소가 생성될 수 있으며, 이는 스크러버에 ^[1]의해 내구성이 제한되지 않음을 보여준다.

「 」를 참조해 주세요.

• 재호흡기 – 호흡가스를 재활용하는 휴대용 기기

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