Búvárharang

háttér

a víz alatti építkezést vagy mentést végző kereskedelmi búvárok gyakran búvárharangot használnak a víz alatti helyszínre történő szállításhoz. A búvárharang (más néven személyes transzfer kapszula, PTC) és a nyomáskamra használata meghosszabbítja azt az időt, ameddig a búvár biztonságosan a víz alatt maradhat. A búvárharangok már az I. E. negyedik században ismertek voltak. , amikor az ókori görög filozófus, Arisztotelész megfigyelte őket. Kifinomultabb búvárharangokat dolgoztak ki a tizenhetedik században. A kereskedelmi búvárkodás Modern harangjait a második világháború után fejlesztették ki, a tengeri olajipar növekedésével.

a kereskedelmi búvárkodás (fizetős búvárkodás) két fő típusra oszlik, a felszíni búvárkodásra és a telítettségi búvárkodásra. A felszíni tájolású búvárkodás során a sisakos búvárok víz alatt dolgoznak, a parton vagy a hajó, uszály vagy Peron fedélzetén légzőkészülékhez csatlakoztatva. A búvárok általában párban dolgoznak, egyet a víz alatt, egyet pedig a felszínen, a tömlőket és a berendezéseket ápolva. A felületorientált búvárok biztonságosan dolgozhatnak 300 láb (91,5 m) mélységig, de a búvárok csak korlátozott időt tölthetnek a víz alatt. A víznyomás hatása dekompressziós betegséghez vezethet. Nyomás alatt a nitrogén összegyűlik a búvár testszövetében, elzárva az artériákat és a vénákat. Ha a búvár túl gyorsan emelkedik, a nitrogén buborékokat képez a szövetben, olyasmi, mint ahogy egy szódásüveg buborékol, amikor nincs lezárva. A szövetben lévő gázbuborékok fájdalmat, bénulást vagy halált okoznak. Mély merülés után a búvárnak fokozatosan dekompresszálnia kell, nagyon lassan visszatérve a felszíni nyomásra a dekompressziós betegség elkerülése érdekében. A dekompressziós idő a merülés mélységével és időtartamával függ össze. Csak egy órás mély merülés esetén a dekompressziós idő napokat vehet igénybe. A felületorientált búvárkodás csak kis munkáknál praktikus.

a kereskedelmi búvárkodás második típusa, a telítettségi búvárkodás hasznosabb nagyszabású építési projekteknél. Ban ben telítettségi búvárkodás, a búvárok nyomás alatt álló kamrát használnak, amelyet néha a mély merülési rendszer (DDS), amely egy búvárharanghoz van rögzítve. A kamra és a harang egy hajó fedélzetén kezdődik. A búvárok egy csoportja felszáll a kamrára, amelyet mechanikusan nyomás alá helyeznek, hogy szimulálják a környezetet a tervezett merülés mélységében. A kamra egy teljes lakókörnyezet—ágyakkal, zuhanyzóval és bútorokkal felszerelt -, és hetekig képes befogadni egy búvárcsapatot. Amikor a búvárok akklimatizálódnak, kilépnek a kamrából egy párzási alagúton keresztül, és belépnek a búvárharangba, amely szintén nyomás alatt van. Egy daru felemeli a harangot a hajóról, és ledobja a víz alatti helyre. A helyszínre érve az egyik búvár búvárruhában és sisakban kilép a harangból, és dolgozni kezd. A másik búvár a harangban marad, és az első búvár tömlőit és felszerelését gondozza. Talán két órás intervallum után váltanak. Harangból dolgozva a búvárok nyolc órás napot tölthetnek a víz alatt. Ezután a harang felszínére szállítják őket, belépnek a nyomáskamrába, majd a búvárok következő váltásával váltanak. Amikor a teljes munka befejeződött, a csapat dekompresszálódik a nyomáskamrában. Bár többször elmerültek, a csapatnak csak egyszer kell dekompresszálnia.

történelem

egy vödör vagy hordó, amelyet egyenesen a vízbe engednek, nyitott vége lefelé, csapdába ejti a levegőt. Arisztotelész arról írt, hogy a búvárok levegővel töltött üstöket használnak a víz alatti légzéshez. Nagy Sándor azt mondták, hogy egy búvárharangban ment a tengerre-híres volt egy hordó fehér üveg-KR.e. 332-ben azt mondták, hogy napokig mélyen a víz alatt maradt, bár ez nem hihető. Számos utalás van a búvárharangokra a középkorban. 1531-ben egy olasz, Guglielmo de Lorena, működőképes búvárharangot készített, amelyet elsüllyedt ókori római hajók helyreállítására használt egy tó fenekéről. Más harangokat találtak fel és használtak Európa különböző helyein, főleg a kincsek megmentésére. A modern búvárharang előfutárát Edmund Halley angol találta ki, aki leginkább a nevét viselő üstökösről ismert. 1690-ben Halley épített egy búvárharangot, amely bőrcsöveket és ólommal bélelt hordókat használt a víz alatti friss levegő ellátására. Harangja fából készült, nyitott végű kúp volt, ólommal súlyozva, üveg nyílással ellátva. Bent Halley felakasztott egy emelvényt, amelyen a búvár pihenhetett, valamint egy súlyozott hordókból álló szerkezetet. A hordókat úgy rögzítették, hogy amikor a búvár behúzta őket a harangba, az alulról jövő víznyomás arra kényszerítette őket, hogy friss levegőt engedjenek a harangba. A felszínen lévő segítők friss levegővel töltötték fel a hordókat. Halley és egy csapat búvárok sikerült a víz alatt maradni mélységben mintegy 60 láb (18,3 m), amíg egy óra alatt a harang.

mások megismételték Halley teljesítményét, de a dizájnt csak 1788-ban javították jelentősen. Abban az évben egy skót mérnök, John Smeaton készített egy búvárharangot,amely a tetőn lévő szivattyúval kényszerítette a friss levegőt. Smeaton harangját búvárok használták, akik víz alatti hídjavítást végeztek. A tizenkilencedik században különféle búvárfelszereléseket találtak ki, amelyek működőképes búvársisakokhoz vezettek, amelyeket tömlőkkel csatlakoztattak a felszíni levegőellátáshoz. Ez a berendezés általában nehéz és terjedelmes volt, több száz font fémből készült, hogy ellenálljon a mély víznyomásnak. Az alagutakon és hidakon dolgozó munkások hatalmas öntöttvas harangokkal vagy liftszerű kamrákkal, úgynevezett caissonokkal mentek le. Mivel keveset tudtak a nyomás veszélyeiről, ezek közül a munkások közül sokan megbetegedtek és meghaltak az úgynevezett caisson-betegségben, ma már tudják, hogy dekompressziós betegség.

a jövőbeli kereskedelmi búvárkodás alapjait a második világháború után fektették le. a svájci búvár Hannes Keller 1962-ben búvárharangot használt 984 láb (300 m) mélység eléréséhez. Harangja valamivel magasabb nyomáson volt, mint a merülési helye. Keller hélium keveréket lélegzett be

egy Halley bell.

és oxigént a csengőben lévő géphez csatlakoztatott tömlőkön keresztül. Megmutatta, hogy a búvárharang értékes állomás lehet egy mély búvár számára, amely nemcsak lélegző gázt, hanem áramot, kommunikációs eszközöket és forró vizet is szolgáltat a búvárruha melegítéséhez.

a telítettségi búvárkodást Dr. George Bond, az Egyesült Államok Haditengerészetének tengeralattjáró Orvosi Központjának igazgatója tette lehetővé az 1950-es évek közepén. kísérletei azt mutatták, hogy a búvár szövete egy bizonyos expozíciós idő után nitrogénnel telítődött. A telítettségi pont elérése után a merülés időtartama nem volt fontos. A búvár hetekig vagy hónapokig nyomás alatt maradhat. A dekompresszióhoz szükséges idő azonos lenne, függetlenül attól, hogy a búvár egy órán vagy egy héten át a telítettségi ponton maradt-e. Bond kísérletei mély merülési rendszerek kifejlesztéséhez vezettek. Ezeket az olajiparban dolgozók gyakran használták az 1970-es és 1980-as években, amikor a mély tengeri olajfúró platformok virágoztak.

a bathysphere és a bathyscaph

két fontos modern búvárharang volt a bathysphere és a bathyscaph. Ezek mélytengeri búvárhajók voltak, amelyeket tudományos megfigyelésre készítettek. A bathysphere-t William Beebe amerikai zoológus és Otis Barton mérnök építette 1930-ban. Beebe, akit lenyűgözött a víz alatti élet, megalkotta a búvárgépet, és Barton képes volt megtervezni. Barton ötlete az volt, hogy a kamrát tökéletesen kerekítse a víznyomás egyenletes eloszlása érdekében. Öntött acélból készült, kissé több mint 1 hüvelyk (2,5 cm) vastag és 4,75 láb (1,5 m) átmérőjű. A bathysphere hatalmas 5400 fontot (2449 kg) nyomott, ami szinte túl nehéz ahhoz, hogy a rendelkezésre álló daru felemelhető legyen. Beebe és Barton többször is merültek Bermuda mellett a bathysphere-ben, elérve a 3000 láb (900 m) mélységet 1932-ben. A gömb nagy ereje miatt a búvárok védettek voltak a nyomástól, de a bathysphere nehézkesnek és potenciálisan kockázatosnak bizonyult. 1934-ben elhagyták.

egy évtizeddel később egy svájci apa és fia, Auguste és Jacques Piccard tervezett egy hasonló hajót, a batiszkáfot. A batiszkáf nehéz acél gömbkamrával ellenállt a nyomás hatásainak, mint a bathysphere. A kamra egy nagy, könnyű, benzinnel töltött tartály alatt lógott. A levegőszelepek felszabadítása lehetővé tette, hogy a batiszkáf elveszítse a felhajtóerőt, és saját erejével az óceán fenekére süllyedjen. Hogy újra feljöjjenek, az operátorok felszabadították a vas előtétet, aminek következtében az edény lassan felemelkedett. Az első fürdőköpeny 1946-ban épült, de 1948-ban helyrehozhatatlanul megsérült. Egy továbbfejlesztett gép 13 000 lábra (4000 m) ereszkedett le 1954-ben. A Piccards 1953-ban épített egy másik batiszkáfot, a Trieszt nevet. Az Egyesült Államok Haditengerészete 1958-ban vásárolta meg Triesztet. Jacques haditengerészeti hadnagy Donald Walsh rekordmélységet ért el 35 810 láb (10 916 m) a csendes-óceáni Mariana-árokban 1960-ban.

nyersanyagok

a Modern búvárharangok nagy szilárdságú, finomszemcsés acélból készülnek. Az ablakok nyomástartó edényekhez tervezett speciális minőségű öntött akrilból készülnek. A harangnak vastag alumíniumból készült külső övre is szüksége van, hogy megvédje az ütésektől. A harangot kiváló minőségű tengeri epoxi festékkel festették. Az acél és alumínium specifikációk a hajó várható mélységétől függően változnak.

tervezés

a Búvárharangok egyedi gyártásúak az ügyfél specifikációi szerint. Az ügyfél megközelíti a gyártót egy vázlattal, hogy mi szükséges. Az igényektől függően a vázlat meghatározza a harang alakját, az utasok minimális számát, az ablakok számát és az egyéb speciális igényeket, például a berendezések tartására szolgáló állványokat. A gyártó átnézi az ügyfél tervét, majd elkészíti a végleges tervet.

a búvárharangok gyártása és tervezése Az Amerikai gépészmérnökök Társasága (ASME) által meghatározott előírások szerint történik. Az ASME-nek van egy alszakasza, amely szabályozza az úgynevezett nyomástartó edényeket az emberi kihasználtság érdekében, vagy PVHOs. A pvho-k közé tartoznak a búvárharangok, valamint a merülő hajók, dekompressziós kamrák, rekompressziós kamrák, nagy magasságú kamrákés mások. Az ASME szigorú szabványokat állapít meg a búvárharangok minden aspektusára, a tervezéstől a gyártáson át a tesztelésig. A gyártóknak és alvállalkozóiknak a gyártási folyamat során lépésről lépésre be kell tartaniuk az ASME irányelveit annak érdekében, hogy ASME bélyegzőt kapjanak a kész harangon.

a gyártási folyamat

így a harang

• 1 A harang teste erős, finomszemcsés acélból készül. A hengerelt acéllemezt egy szállítószalagra helyezik, és egy automatizált fűrészen keresztül továbbítják, amely a lemezt a harang tetejére, aljára és oldalára vágja.
• 2 a szakaszokat az ilyen típusú konstrukcióhoz tanúsított hegesztőműhelybe küldik. Minden szakasz kézzel hegesztve van. A hegesztéseknek ellenállniuk kell a nagy nyomásnak, és teljesen vízállónak kell lenniük. A hegesztőüzem az ASME által meghatározott irányelveket követi.
• 3 öntött akril ablakok, akár alvállalkozó, akár a harang gyártója által, a helyükre vannak szerelve.

ellenőrzés és tesztelés

• 4 a szakaszok hegesztése után a harangot megvizsgálják. Különböző vizsgálatokon eshet át, a hegesztések szemrevételezésétől az ultrahangos vizsgálatokig. E tesztek után jön a ” proof test.”A harangot vízzel töltik meg, és egy órán át nyomás alatt tartják, másfélszer akkora nyomás mellett, mint amire tervezték. Más szavakkal, ha a harangot úgy tervezték, hogy ellenálljon a 600 láb (183 m), 282 psi mélységben talált nyomásnak, akkor a gyártó 900 láb (274,3 m) vagy 415 psi nyomásnak teszi ki. A harangnak könnyen képesnek kell lennie ellenállni a próbatesztnek. Úgy tervezték, hogy biztonsági óvintézkedésként ellenálljon az általános használati nyomás négyszeresének.

festés és befejezés

• 5 Ezután a harang festett. A mechanikus permetezők bevonják a harangot egy kiváló minőségű tengeri epoxi festékkel, amely képes ellenállni annak a durva használatnak, amelyet a harang a víz alatt elvisel.
• 6 Ezután elkészült a harang belseje. A harang különféle eszközöket fog tartani, például fűtőtestet, műszereket, lámpákat, szén-dioxid-eltávolítót és ventilátorokat. Ezeknek az eszközöknek a konzoljai a harang belsejébe vannak csavarozva. A csővezetékek és a huzalozási tokok szintén a helyükre vannak csavarozva. A harang nem áll készen a használatra, amíg az összes berendezés a helyén van.

tanúsítás

• 7 Ha a csengő átmegy az összes teszten és ellenőrzésen, akkor ASME pecséttel van ellátva. Ez azt jelenti, hogy az ASME szabványoknak megfelelően épült, és feltételezhetően biztonságos az emberek számára. Az egyedi harang egy tanúsítványt is kap, amely rögzíti, hogy hol, mikor és ki építette. Más nyilvántartásokat is vezetnek, például a testhez használt acél eredetét.
• 8 a gyártó a harangot “nyers” edényként szállítja. Az ügyfél ezután felszereli az összes szükséges gépet, például nyomkövető eszközöket, kamerákat és rádióadókat.

minőség-ellenőrzés

a minőség-ellenőrzés rendkívül fontos az eredendően veszélyes víz alatti munkákhoz használt hajók számára. A minőségellenőrzés beépül a búvárharang gyártási folyamatába, mivel a gyártók betartják az ASME által meghatározott szabványokat. A harangot nemcsak az építés után tesztelik, hanem az előzetes tervezést is az ASME szabályainak megfelelő módon hajtották végre. A búvárkodás általános szabályozó hatósága, beleértve

modern személyi transzfer kapszula (PTC).

kereskedelmi búvárkodás, az Egyesült Államokban a parti őrség.

a jövő

az Egyesült Államok Haditengerészete különféle búvárfelszereléseket is tesztel saját használatra. Kísérleti Búváregységet működtet, amely teszteli a meglévő berendezéseket és kipróbálja a legmodernebb búvárkodási technológiát. A kísérleti Búváregység orvosokat és kutatókat is foglalkoztat, akik a búvárkodás élettani hatásait vizsgálják. E kutatások egy része a kereskedelmi búvárokat érintő szabályozásokhoz vezethet. Ez viszont hatással lehet A búvárharangok és más búvárberendezések biztonsági eljárásaira és minőségellenőrzési tesztjeire.

a kereskedelmi búvárok minden nap búvárharangokra támaszkodnak a nyomás alatt álló kamra és a mélytengeri helyszín közötti szállításhoz. A telítettségi búvárkodás fejlődése sokkal hatékonyabb módszerhez vezetett a kiterjedt víz alatti munkák elvégzéséhez, mivel a búvároknak csak egyszer kell dekompresszálniuk a munka végén. Néhány jelenlegi kutatás azonban azt vizsgálja, hogyan lehet teljes mértékben dekompresszió nélkül megtenni. Egyes kutatók megvizsgálták annak lehetőségét, hogy a búvárokat mesterséges kopoltyúkkal felszereljék, lehetővé téve számukra, hogy oxigént lélegezzenek közvetlenül a vízből. Egy másik lehetséges új technológiát folyékony légzésnek neveznek. Mély nyomáson, ha a tüdőt oxigéntartalmú folyadékkal töltik meg, elméletileg továbbra is működhetnek. Hipotetikusan, egy búvár képes lehet oxigénnel ellátott folyékony fluor-szénhidrogént lélegezni egy hordozható tartályból. Ez lehetővé tenné a búvár számára, hogy mélyebbre merüljön nyomástartó kamra és búvárharang használata nélkül. A vizsgálat másik útja az úgynevezett biológiai dekompresszió. A szervezetben lévő speciális baktérium felhasználható a szövetben csapdába eső gázok metabolizálására, amelyek dekompressziós betegséget okoznak. Ez kiküszöböli a kamrában a dekompresszió szükségességét. Ha ezen technológiák bármelyike életképessé válik a kereskedelmi búvárok számára, a meglévő nyomáskamra és búvárharang rendszer megváltozhat.