Sukelluskello

Tausta

vedenalaista rakentamista tai pelastamista tekevät kaupalliset sukeltajat käyttävät usein sukelluskelloa kuljetukseen vedenalaiseen kohteeseen. Sukelluskellon (tunnetaan myös nimellä henkilökohtainen Siirtokapseli, PTC) ja painekammion käyttö pidentää aikaa, jonka sukeltaja voi turvallisesti olla veden alla. Sukelluskellot tunnettiin jo 300-luvulla eKr. , kun antiikin kreikkalainen filosofi Aristoteles havaitsi ne. Kehittyneempiä sukellus kellot suunniteltiin seitsemästoista luvulla. Nykyaikaiset kellot kaupalliseen sukellukseen kehitettiin toisen maailmansodan jälkeen, offshore-öljyteollisuuden nousun myötä.

kaupalliset sukellukset (maksulliset sukellukset) jaetaan kahteen päätyyppiin, pintasukellukseen ja kylläisyyssukellukseen. Pintasukelluksessa kypäräpäiset sukeltajat työskentelevät veden alla, kytkettynä hengityslaitteeseen rannalla tai laivassa, proomussa tai laiturilla. Tyypillisesti sukeltajat työskentelevät pareittain, toinen veden alla ja toinen pinnalla hoitamassa letkuja ja laitteita. Pintasukeltajat voivat työskennellä turvallisesti jopa 300 jalan (91,5 metrin) syvyyksissä, mutta sukeltajat voivat viettää veden alla vain rajallisen ajan. Vedenpaineen vaikutukset voivat johtaa dekompressiosairauteen. Paineen alla typpi kerääntyy sukeltajan ruumiinkudokseen tukkien valtimot ja laskimot. Jos sukeltaja nousee liian nopeasti, typpi muodostaa kudokseen kuplia, jotain sellaista, miten limsapullo kuplii auki ollessa. Kudoksessa olevat kaasukuplat aiheuttavat kipua, halvaantumista tai kuoleman. Syväsukelluksen jälkeen sukeltajan on dekompressioitava vähitellen ja palattava hyvin hitaasti pintapaineeseen dekompressiosairauden välttämiseksi. Dekompressioaika riippuu sukelluksen syvyydestä ja kestosta. Vain tunnin syväsukelluksella paineenalennus voi kestää päiviä. Pintasukellus on käytännöllistä vain pienissä töissä.

toinen kaupallisen sukelluksen laji, kylläisyyssukellus, on käyttökelpoisempi suurissa rakennushankkeissa. Saturaatiosukelluksessa sukeltajat käyttävät sukelluskelloon kiinnitettyä painekammiota, joka tunnetaan joskus nimellä Syväsukellusjärjestelmä (DDS). Kammio ja kello alkavat laivalla. Sukeltajaryhmä nousee kammioon, joka sitten mekaanisesti paineistetaan simuloimaan ympäristöä suunnitellun sukelluksen syvyydessä. Kammio on täydellinen elinympäristö-jossa on sängyt, suihku ja huonekalut—ja johon mahtuu sukeltajaryhmä viikoiksi. Kun sukeltajat on totutettu, ne poistuvat kammiosta soidintunnelin kautta ja menevät sukelluskelloon, joka on myös paineistettu. Nosturi nostaa kellon pois laivasta ja pudottaa sen vedenalaiseen paikkaan. Paikalle päästyään yksi sukeltaja poistuu kellosta sukelluspuvussa ja kypärässä ja alkaa työskennellä. Toinen sukeltaja jää kelloon ja hoitaa ensimmäisen sukeltajan letkut ja varusteet. Parin tunnin tauon jälkeen ne vaihtuvat. Kellosta käsin työskennellessään sukeltajat saattavat tehdä kahdeksantuntisen päivän veden alla. Sitten ne viedään kellossa pintaan, astutaan painekammioon ja vaihdetaan seuraavalla sukeltajien vuorolla. Kun koko urakka on valmis, ryhmä hajoaa painekammiossa. Vaikka he ovat uponneet useita kertoja, joukkueen tarvitsee purkaa paineensa vain kerran.

historia

suoraan veteen laskettu ämpäri tai tynnyri, avoin pää alaspäin, vangitsee sen sisäänsä ilmaa. Aristoteles kirjoitti sukeltajista, jotka käyttivät ilmatäytteisiä patoja hengittääkseen veden alla. Aleksanteri Suuren sanottiin menneen mereen sukelluskellossa-jota pidetään valkoisen lasin tynnyrinä-vuonna 332 EKR. hänen sanottiin pysyneen syvällä veden alla päiväkausia, vaikka tämä ei ole uskottavaa. Keskiajan sukelluskelloista on useita mainintoja. Vuonna 1531 Italialainen Guglielmo de Lorena teki toimivan sukelluskellon, jota hän käytti uponneiden muinaisten roomalaisten laivojen nostamiseen järven pohjasta. Muita kelloja keksittiin ja käytettiin eri puolilla Eurooppaa lähinnä aarteen pelastamiseen. Nykyaikaisen sukelluskellon edelläkävijän keksi englantilainen Edmund Halley, joka tunnetaan parhaiten nimeään kantavasta komeetasta. Vuonna 1690 Halley rakensi sukelluskellon, joka käytti nahkaputkia ja lyijyvuorattuja tynnyreitä raikkaan ilman tuottamiseen veden alla. Hänen kellonsa oli puinen, Avonainen kartio, joka oli painotettu lyijyllä ja varustettu lasisella näköalaportilla. Sisällä Halley ripusti sukeltajan lepoalustan ja painotynnyreitä sisältävän härvelin. Tynnyrit oli kiinnitetty niin, että kun sukeltaja veti ne kelloon, alapuolelta tuleva vedenpaine pakotti ne päästämään raikasta ilmaa kelloon. Pinnalla olevat avustajat täyttivät tynnyrit uudelleen raikkaalla ilmalla. Halley ja sukeltajaryhmä onnistuivat pysymään veden alla noin 18,3 metrin syvyydessä jopa puolitoista tuntia kellonsa avulla.

muut toistivat Halleyn saavutuksen, mutta muotoilu parani merkittävästi vasta vuonna 1788. Tuona vuonna skotlantilainen insinööri John Smeaton teki sukelluskellon, jonka katossa olevalla pumpulla sai raikasta ilmaa sisälle. Smeatonin kelloa käyttivät sukeltajat, jotka tekivät vedenalaisia siltakorjauksia. 1800-luvulla keksittiin erilaisia sukellusvarusteita, jotka johtivat toimiviin sukelluskypäriin, jotka oli kytketty letkuilla maan pinnalla olevaan ilmansyöttöön. Nämä laitteet olivat yleensä raskaita ja kookkaita, ja ne oli valmistettu satoja kiloja metallia kestämään syvää vedenpainetta. Tunnelien ja siltojen työntekijät vajosivat alas valtavissa valurautaisissa kelloissa tai hissimäisissä kammioissa, joita kutsuttiin caissoneiksi. Koska paineen vaaroista tiedettiin vain vähän, monet näistä työntekijöistä sairastuivat ja kuolivat niin sanottuun caisson-sairauteen, jonka tiedetään nykyään olevan paineenalennussairaus.

perusta tulevalle kaupalliselle sukellukselle luotiin toisen maailmansodan jälkeen. Sveitsiläinen sukeltaja Hannes Keller käytti sukelluskelloa vuonna 1962 saavuttaakseen 984 jalan (300 metrin) syvyyden. Hänen kellonsa oli hieman korkeammalla paineella kuin hänen sukelluspaikkansa. Keller hengitti heliumia

Halley bell.

ja happi letkujen kautta, jotka on kiinnitetty koneeseen kellossa. Hän osoitti, että sukelluskello voi olla syväsukeltajalle arvokas reittiasema, joka toimittaa hengityskaasun lisäksi sähköä, viestintälaitteita ja kuumaa vettä sukelluspuvun lämmittämiseen.

Saturaatiosukelluksen mahdollisti Yhdysvaltain laivaston sukellusveneiden lääkärikeskuksen johtajan tohtori George Bondin työ 1950-luvun puolivälissä. hänen kokeensa osoittivat, että sukeltajan kudos kyllästyi typellä tietyn altistusajan jälkeen. Kyllästymispisteen saavuttamisen jälkeen sukelluksen kestolla ei ollut merkitystä. Sukeltaja voi pysyä paineen alla viikkoja tai kuukausia. Paineenalennukseen tarvittava aika olisi sama riippumatta siitä, viipyikö sukeltaja kylläisyyspisteessä tunnin vai viikon. Bondin kokeet johtivat Syväsukellusjärjestelmien kehittämiseen. Öljyteollisuuden työntekijät käyttivät niitä usein 1970-ja 1980-luvuilla, kun öljynporauslautat kukoistivat syvällä merellä.

bathysphere ja bathyscaph

kaksi tärkeää nykyaikaista sukelluskelloa olivat bathysphere ja bathyscaph. Ne olivat syvänmeren sukellusaluksia, jotka tehtiin tieteellistä tarkkailua varten. Bathyspheren rakennutti yhdysvaltalainen eläintieteilijä William Beebe ja insinööri Otis Barton vuonna 1930. Vedenalaiseen elämään ihastunut Beebe keksi sukelluskoneen, ja Barton pääsi suunnittelemaan sen. Bartonin idea oli tehdä kammiosta täydellisen pyöreä, jotta vedenpaine jakaantuisi tasaisesti. Se oli valmistettu valuteräksestä, joka oli hieman yli 1 tuumaa (2,5 cm) paksu ja halkaisijaltaan 4,75 jalkaa (1,5 m). Bathysphere painoi valtavat 5 400 lb (2 449 kg), mikä oli lähes liian raskas käytettävissä olevan nosturin nostettavaksi. Beebe ja Barton tekivät useita sukelluksia Bermudan edustalla bathyspheressä saavuttaen 3 000 jalan (900 metrin) syvyyden vuonna 1932. Pallon suuren lujuuden vuoksi sukeltajat olivat suojassa paineelta, mutta bathysphere osoittautui hankalaksi ja mahdollisesti riskialttiiksi. Se hylättiin vuonna 1934.

vuosikymmen myöhemmin sveitsiläiset isä ja poika Auguste ja Jacques Piccard suunnittelivat samanlaisen aluksen nimeltä bathyscaph. Bathyscaph vastusti paineen vaikutuksia, kuten bathysphere, raskaalla teräksisellä pallokammiolla. Kammio roikkui suuren, kevyen, bensiinillä täytetyn astian alla. Ilmaventtiilien vapauttamisen ansiosta bathyscaph menetti kelluvuutensa ja vajosi merenpohjaan omalla voimallaan. Noustakseen jälleen ylös liikennöitsijät vapauttivat rautaisen painolastin, mikä sai aluksen hitaasti nousemaan. Ensimmäinen bathyscaph rakennettiin vuonna 1946, mutta vaurioitui korjauskelvottomasti vuonna 1948. Parannettu kone laskeutui 13 000 jalan (4 000 metrin) korkeuteen vuonna 1954. Piccardit rakensivat toisen Bathyscaphin, joka nimettiin Triesteksi, vuonna 1953. Yhdysvaltain laivasto osti Triesten vuonna 1958. Jacques ja laivaston luutnantti Donald Walsh saavuttivat Mariaanien juoksuhaudassa Tyynellämerellä vuonna 1960 ennätyksellisen 35 810 jalan (10 916 metrin) syvyyden.

raaka-aineet

nykyaikaiset sukelluskellot on valmistettu erikoislujasta, hienorakeisesta teräksestä. Ikkunat on valmistettu paineastioihin suunnitellusta erityislaatuisesta valetusta akryylistä. Kello tarvitsee myös paksusta alumiinista valmistetun ulkopuolisen vyön suojaamaan sitä iskuilta. Kello on maalattu korkealuokkaisella meriepoksimaalilla. Teräs – ja alumiinimääritykset vaihtelevat aluksen odotetun syvyyden mukaan.

suunnittelu

Sukelluskellot on räätälöity asiakkaan toiveiden mukaan. Asiakas lähestyy valmistajaa hahmotellen, mitä tarvitaan. Tarpeista riippuen ääriviivat määrittelevät kellon muodon, matkustajien vähimmäismäärän, ikkunoiden määrän ja muut erityistarpeet, kuten telineet laitteiden pitämiseksi. Valmistaja käy läpi asiakkaan suunnitelman ja laatii sitten lopullisen suunnitelman.

sukelluskellojen valmistus ja suunnittelu tapahtuu American Society of Mechanical Engineersin (ASME) erityissäännösten mukaisesti. ASME: ssä on alaosa, joka säätelee niin sanottuja painesäiliöitä ihmisen miehitystä varten. PVHOs sisältää sukelluskelloja sekä sukellusaluksia, dekompressiokammioita,uudelleenkompressiokammioita, korkean korkeuden kammioita ja muita. ASME asettaa tiukat standardit kaikille sukellus kelloja, suunnittelusta valmistukseen ja testaukseen. Valmistajien ja niiden alihankkijoiden on noudatettava ASME: n ohjeita vaihe vaiheelta valmistusprosessin aikana, jotta valmiiseen kelloon saadaan ASME-leima.

valmistusprosessi

kellon valmistaminen

• 1 kellon runko muodostuu vahvasta, hienorakeisesta teräksestä. Valssattu teräslevy laitetaan liukuhihnalle ja lähetetään automaattisen sahan kautta, joka leikkaa levyn kellon ylä -, ala-ja sivuihin.
• 2 osat lähetetään hitsaamoon, joka on sertifioitu tällaista rakentamista varten. Jokainen osa hitsataan käsin yhteen. Hitsausten on kestettävä suurta painetta ja oltava ehdottoman vesitiiviitä. Hitsaamo noudattaa ASME: n antamia ohjeita.
• 3 valettua akryyli-ikkunaa, jotka ovat joko alihankkijan tai kellovalmistajan valmistamia, on asennettu paikoilleen.

tarkastus ja testaus

• 4 Kun osat on hitsattu yhteen, kello tarkastetaan. Se voi suorittaa erilaisia testejä, silmämääräisestä tarkastuksesta hitsit ultraääni skannaa. Näiden testien jälkeen tulee ” proof test.”Kello täytetään vedellä ja paineistetaan tunnin ajan puolitoistakertaisella paineella, jota se on rakennettu kestämään. Toisin sanoen, Jos kello on suunniteltu kestämään 600 jalan (183 m), 282 psi: n syvyydessä oleva paine, valmistaja altistaa sen 900 jalan (274,3 m) tai 415 psi: n paineille. Kellon pitäisi helposti kestää todistustesti. Se on suunniteltu kestämään nelinkertainen paine yleiseen käyttöpaineeseen nähden varmuuden vuoksi.

maalaus ja viimeistely

• 5 Seuraavaksi kello maalataan. Mekaaniset ruiskut päällystävät kellon korkealaatuisella meriepoksimaalilla, joka kestää rajua käyttöä, jota kello kestää veden alla.
• 6 sitten kellon sisusta on valmis. Kelloon mahtuu erilaisia laitteita, kuten lämmitin, soittimet, valot, hiilidioksidinpoistaja ja Tuulettimet. Suluissa nämä laitteet on pultattu sisäpuolelle bell. Myös putkistot ja johdotuskotelot pultataan paikoilleen. Kello ei ole käyttövalmis ennen kuin kaikki laitteet ovat paikoillaan.

sertifiointi

• 7 Jos kello läpäisee kaikki testit ja tarkastukset, se leimataan ASME-sinetillä. Tämä tarkoittaa, että se on rakennettu ASME: n standardien mukaisesti, ja sen oletetaan olevan turvallinen ihmisille. Yksittäiselle kellolle annetaan myös todistustallenne, missä se on rakennettu, milloin ja kenen toimesta. Myös muita merkintöjä pidetään, kuten ruumiissa käytetyn teräksen alkuperä.
• 8 valmistaja toimittaa kellon ”raakana” astiana. Sitten asiakas varustaa sen kaikilla tarvittavilla koneilla, kuten seurantalaitteilla, kameroilla ja radiolähettimillä.

laadunvalvonta

laadunvalvonta on erittäin tärkeää alukselle, jota käytetään luonnostaan vaarallisiin vedenalaisiin töihin. Laadunvalvonta on sisäänrakennettu sukelluskellon valmistusprosessiin, koska valmistajat noudattavat ASME: n asettamia standardeja. Kelloa ei ole ainoastaan testattu rakentamisen jälkeen, vaan myös alustava suunnittelu on toteutettu ASME: n sääntöjä vastaavalla tavalla. Sukeltamista koskeva yleinen sääntelyviranomainen, mukaan lukien

nykyaikainen Henkilökuljetuskapseli (PTC).

kaupallinen sukellus, Yhdysvalloissa rannikkovartiosto.

tuleva

Yhdysvaltain laivasto testaa myös erilaisia sukellusvarusteita omaan käyttöönsä. Se pyörittää Koesukellusyksikköä, joka testaa olemassa olevia laitteita ja kokeilee huippusukellustekniikkaa. Koesukellusyksikkö työllistää myös sukeltamisen fysiologisia vaikutuksia tutkivia lääkäreitä ja tutkijoita. Osa tästä tutkimuksesta voi johtaa kaupallisten sukeltajien säätelyyn. Tämä puolestaan saattaa vaikuttaa sukelluskellojen ja muiden sukelluslaitteiden turvallisuusmenettelyihin ja laadunvalvontatesteihin.

kaupalliset sukeltajat käyttävät päivittäin sukelluskelloja kuljetukseen painekammion ja syvänmeren alueen välillä. Kylläisyyssukelluksen kehittyminen johti paljon tehokkaampaan tapaan suorittaa laajoja vedenalaisia töitä, koska sukeltajien tarvitsee purkautua vain kerran työn päättyessä. Jotkut nykyiset tutkimukset kuitenkin tutkivat tapoja tehdä ilman dekompressiota kokonaan. Jotkut tutkijat ovat selvittäneet mahdollisuutta varustaa sukeltajat keinotekoisilla kiduksilla, jolloin he voisivat hengittää happea suoraan vedestä. Toinen mahdollinen uusi tekniikka on nimeltään nestehengitys. Jos keuhkot ovat syvässä paineessa täynnä happea sisältävää nestettä, ne voivat teoriassa jatkaa toimintaansa. Teoriassa sukeltaja voisi hengittää hapetettua nestemäistä fluorihiiltä kannettavasta säiliöstä. Näin sukeltaja voisi sukeltaa syvemmälle ilman painekammiota ja sukelluskelloa. Toinen tutkimuskanava on niin sanottu biologinen dekompressio. Kehossa olevaa erityistä bakteeria voitaisiin käyttää hajottamaan kudokseen jääneitä kaasuja, jotka aiheuttavat dekompressiosairautta. Tämä poistaisi paineen alenemisen tarpeen kammiossa. Jos jokin näistä tekniikoista tuli käyttökelpoiseksi kaupallisille sukeltajille, nykyinen painekammio-ja sukelluskellojärjestelmä voi muuttua.