Achtergrond
commerciële duikers doen onderwater bouw of berging vaak gebruik maken van een duikbel voor vervoer naar de onderwater site. Het gebruik van een duikbel (ook bekend als een persoonlijke Transfer Capsule, PTC) en een drukkamer verlengt de hoeveelheid tijd die een duiker veilig onder water kan blijven. Duikklokken waren al bekend in de vierde eeuw voor Christus. , toen ze werden waargenomen door de oude Griekse filosoof Aristoteles. Meer verfijnde duikklokken werden bedacht in de zeventiende eeuw. Moderne klokken voor commercieel duiken werden ontwikkeld na de Tweede Wereldoorlog, met de opkomst van de offshore olie-industrie. Commercieel duiken (duiken tegen betaling) is onderverdeeld in twee hoofdtypen: oppervlakte-georiënteerd duiken en verzadigingsduiken. Bij oppervlakte-georiënteerd duiken werken duikers in helmen onder water, verbonden met een ademhalingsapparaat aan wal of aan boord van een schip, binnenvaartschip of platform. Meestal werken duikers in paren, één onder water en één aan de oppervlakte die de slangen en apparatuur verzorgt. Oppervlaktegeoriënteerde duikers kunnen veilig werken op diepten tot 91,5 m (300 ft), maar duikers kunnen slechts een beperkte tijd onder water doorbrengen. De effecten van waterdruk kunnen leiden tot decompressieziekte. Onder druk verzamelt stikstof zich in het lichaamsweefsel van de duiker, waardoor de slagaders en aders worden geblokkeerd. Als de duiker te snel stijgt, vormt de stikstof bellen in het weefsel, zoiets als de manier waarop een frisdrankfles bubbelt als hij niet wordt afgetapt. Gasbellen in het weefsel veroorzaken pijn, verlamming of de dood. Na een diepe duik moet de duiker geleidelijk decomprimeren en heel langzaam terugkeren naar de oppervlaktedruk om decompressieziekte te voorkomen. Decompressie tijd is gerelateerd aan de diepte van de duik en de duur. Met een diepe duik van slechts een uur, decompressie tijd kan dagen duren. Oppervlakte-georiënteerd duiken is alleen praktisch voor kleine klussen.
het tweede type commercieel duiken, verzadigingsduiken, is nuttiger voor grootschalige bouwprojecten. Bij saturation diving gebruiken duikers een drukkamer, ook wel bekend als een Deep Diving System (DDS), bevestigd aan een duikbel. De kamer en de klok beginnen aan boord van een schip. Een team van duikers boards de kamer, die vervolgens mechanisch onder druk wordt gezet om de omgeving te simuleren op de diepte van de geplande duik. De kamer is een complete leefomgeving-uitgerust met bedden, douche en meubilair—en is geschikt voor een team van duikers voor weken. Wanneer de duikers zijn geacclimatiseerd, verlaten ze de kamer door een paringstunnel en gaan in de duikklok, die ook onder druk staat. Een kraan tilt de bel van het schip en laat hem vallen op de onderwater site. Eenmaal op de site verlaat een duiker de klok in een duikpak en helm en begint te werken. De andere duiker blijft in de bel en verzorgt de slangen en uitrusting van de eerste duiker. Na een interval van misschien twee uur wisselen ze. Werkend aan een Bel, kunnen de duikers een acht-urige dag onder water zetten. Vervolgens worden ze naar het oppervlak gebracht in de Bel, gaan de drukkamer in en schakelen met de volgende verschuiving van duikers. Als de hele klus is geklaard, decomprimeert het team in de drukkamer. Hoewel ze meerdere keren zijn ondergedompeld, hoeft het team maar één keer te decomprimeren.
geschiedenis
een emmer of vat die recht in het water wordt neergelaten, zal er lucht in opvangen. Aristoteles schreef over duikers met behulp van met lucht gevulde ketels om onder water te ademen. Van Alexander De Grote werd gezegd dat hij in 332 v.Chr. in een duikklok—waarvan bekend is dat het een vat van wit glas is—naar zee was gegaan, hij zou dagenlang diep onder water zijn gebleven, hoewel dit niet aannemelijk is. Er zijn verschillende verwijzingen naar duikklokken in de Middeleeuwen. In 1531 maakte een Italiaan, Guglielmo de Lorena, een werkbare duikklok die hij gebruikte om gezonken oude Romeinse schepen van de bodem van een meer te halen. Andere klokken werden op verschillende plaatsen in Europa uitgevonden en gebruikt, meestal om schatten te redden. De voorloper van de moderne duikbel werd uitgevonden door de Engelsman Edmund Halley, die het best bekend is voor de komeet die zijn naam draagt. In 1690 bouwde Halley een duikklok die Lederen buizen en met lood beklede vaten gebruikte om frisse lucht onder water te leveren. Zijn klok was een houten kegel met open einde, verzwaard met lood en voorzien van een glazen kijkpoort. Binnen hing Halley een platform waarop de duiker kon rusten, en een apparaat van verzwaarde vaten. De vaten werden zo gefixeerd dat wanneer de duiker ze in de klok trok, waterdruk van onderen hen dwong om frisse lucht in de klok te laten ontsnappen. Helpers op het oppervlak vulde de vaten met frisse lucht. Halley en een team duikers slaagden erin om met zijn bel anderhalf uur onder water te blijven op een diepte van ongeveer 18,3 meter.
anderen dupliceerden Halley ‘ s prestatie, maar het ontwerp werd niet significant verbeterd tot 1788. In dat jaar maakte een Schotse ingenieur, John Smeaton, een duikklok die een pomp op het dak gebruikte om frisse lucht binnen te krijgen. Smeatons bel werd gebruikt door duikers die de onderwaterbrug repareren. Een verscheidenheid aan duikuitrusting werd uitgevonden in de negentiende eeuw, wat leidde tot werkbare duikhelmen verbonden door slangen aan een luchttoevoer aan de oppervlakte. Deze apparatuur had de neiging om zwaar en omvangrijk te zijn, gemaakt met honderden kilo ‘ s metaal om diepe waterdruk te weerstaan. Arbeiders op tunnels en bruggen gingen neer in enorme gietijzeren klokken of lift-achtige kamers genaamd caissons. Omdat er weinig bekend was over de gevaren van druk, werden veel van deze arbeiders ziek en stierven aan wat caissonziekte werd genoemd, nu bekend als decompressieziekte.
de basis voor het commerciële duiken werd gelegd na de Tweede Wereldoorlog. De Zwitserse duiker Hannes Keller gebruikte een duikklok in 1962 om een diepte van 300 m te bereiken. Zijn bel had een iets hogere druk dan zijn duikplek. Keller ademde een mengsel van helium in
een Halley bell.
en zuurstof via slangen bevestigd aan een machine in de bel. Hij toonde aan dat de duikklok een waardevol tussenstation kan zijn voor een diepduiker, die niet alleen ademend gas maar ook elektriciteit, communicatieapparatuur en warm water levert om het duikpak te verwarmen. Saturation diving werd mogelijk gemaakt door het werk van Dr. George Bond, directeur van het United States Navy Submarine Medical Center in het midden van de jaren 1950.zijn experimenten toonden aan dat het weefsel van een duiker verzadigd raakte met stikstof na een bepaalde tijd van blootstelling. Nadat het verzadigingspunt was bereikt, was de duur van de duik onbelangrijk. Een duiker kan weken of maanden onder druk blijven. De tijd die nodig is voor decompressie zou hetzelfde zijn, of de duiker bleef op het verzadigingspunt voor een uur of een week. Bond ‘ s experimenten leidden tot de ontwikkeling van Diepduiksystemen. Deze werden vaak gebruikt door werknemers in de olie-industrie in de jaren 1970 en 1980, toen diep offshore olieboorplatforms bloeiden.
de bathysphere en de bathyscaph
twee belangrijke moderne duikklokken waren de bathysphere en de bathyscaph. Dit waren diepzeeduikschepen gemaakt voor wetenschappelijke observatie. De bathysphere werd gebouwd door William Beebe, een Amerikaanse zoöloog, en ingenieur Otis Barton in 1930. Beebe, gefascineerd door het onderwaterleven, bedacht de duikmachine, en Barton was in staat om het te ontwerpen. Barton ‘ s idee was om de kamer perfect rond te maken om de waterdruk gelijkmatig te verdelen. Het werd vervaardigd uit gegoten staal iets meer dan 1 in (2,5 cm) dik en 4.75 ft (1,5 m) in diameter. De bathysphere woog een enorme 2.400 lb( 2.449 kg), bijna te zwaar voor de beschikbare kraan om op te tillen. Beebe en Barton deden meerdere duiken bij Bermuda in de bathysphere en bereikten in 1932 een diepte van 900 m. Door de grote kracht van de bol werden de duikers beschermd tegen druk, maar de bathysphere bleek log en potentieel riskant. Het werd verlaten in 1934. Een decennium later ontwierpen een Zwitserse vader en zoon, Auguste en Jacques Piccard, een soortgelijk schip genaamd de bathyscaph. De bathyscaph weerstond de effecten van druk, zoals de bathysphere, met een zware stalen bolvormige kamer. De kamer hing onder een grote, lichte, met benzine gevulde container. Door het loslaten van luchtkleppen kon de bathyscaph het drijfvermogen verliezen en op eigen kracht naar de oceaanbodem zinken. Om weer boven te komen, lieten de operators ijzeren ballast los, waardoor het schip langzaam omhoog ging. De eerste bathyscaph werd gebouwd in 1946, maar onherstelbaar beschadigd in 1948. Een verbeterde machine daalde in 1954 tot 4000 meter. De Piccards bouwden een andere bathyscaph, genaamd de Trieste, in 1953. De Amerikaanse Marine kocht de Trieste in 1958. Jacques en marine luitenant Donald Walsh bereikten een recorddiepte van 10.916 m in de Marianentrog in de Stille Oceaan in 1960.
grondstoffen
moderne duikklokken zijn gemaakt van hoogwaardig, fijnkorrelig staal. Ramen zijn gemaakt van gegoten acryl van een speciale kwaliteit ontworpen voor drukvaten. De bel heeft ook een buitengordel van dik aluminium nodig om hem te beschermen tegen schokken. De Bel is beschilderd met een hoogwaardige marine epoxy verf. Staal en aluminium specificaties variëren afhankelijk van de verwachte diepte van het schip.
ontwerp
Duikklokken worden op maat gemaakt volgens de specificaties van de klant. De klant benadert de fabrikant met een overzicht van wat nodig is. Afhankelijk van de behoeften, zal de omtrek bell vorm, minimum aantal inzittenden, aantal ramen, en alle andere speciale behoeften, zoals rekken om apparatuur te houden specificeren. De fabrikant kijkt over het plan van de klant, en stelt dan een definitief ontwerp.
de vervaardiging en het ontwerp van duikklokken wordt uitgevoerd volgens specifieke voorschriften van de American Society of Mechanical Engineers (ASME). ASME heeft een sub-sectie die wat over het algemeen worden genoemd drukvaten voor menselijke bezetting, of PVHOs. Pvho ‘ s omvatten duikklokken evenals duikboten, decompressiekamers, recompressiekamers, kamers op grote hoogte, en anderen. ASME legt strenge normen vast voor alle aspecten van duikklokken, van ontwerp tot fabricage en testen. Fabrikanten en hun onderaannemers moeten alle de ASME-richtlijnen stap voor stap volgen tijdens het productieproces om een ASME-stempel op de afgewerkte bel te ontvangen.
het fabricageprocédé
- 1 het lichaam van de klok wordt gevormd uit sterk, fijnkorrelig staal. De gerolde staalplaat wordt op een transportband gezet en door een geautomatiseerde zaag verzonden die de plaat in de bovenkant, de bodem, en de zijkanten van de bel snijdt.
- 2 De Profielen worden naar een laswerkplaats gestuurd die voor dit type constructie is gecertificeerd. Elke sectie wordt handmatig aan elkaar gelast. De lassen moeten bestand zijn tegen hoge druk en absoluut waterdicht zijn. De laswerkplaats volgt de richtlijnen van ASME.
- 3 gegoten acrylramen, vervaardigd door een toeleverancier of door de klokkenfabrikant, worden gemonteerd.
inspectie en testen
- 4 Nadat de secties aan elkaar gelast zijn, wordt de bel geïnspecteerd. Het kan verschillende tests ondergaan, van visuele inspectie van de lassen tot ultrasone scans. Na deze tests komt de ” proof test.”De Bel is gevuld met water en wordt een uur onder druk gezet bij anderhalf keer de druk die hij moest weerstaan. Met andere woorden, als de Bel is ontworpen om de druk te weerstaan gevonden op een diepte van 600 ft (183 m), 282 psi, de fabrikant onderwerpt het aan druk gevonden op 900 ft (274,3 m), of 415 psi. De bel moet gemakkelijk bestand zijn tegen de proeftest. Het is ontworpen om een druk van vier keer de Algemene gebruiksdruk te weerstaan, als veiligheidsmaatregel.
schilderen en afwerken
- 5 Vervolgens wordt de bel geschilderd. Mechanische sproeiers bedekken de bel met een hoogwaardige mariene epoxy verf die bestand is tegen het ruwe gebruik dat de bel onder water zal doorstaan.
- 6 dan is het interieur van de klok afgewerkt. De bel zal een verscheidenheid aan apparaten, zoals een verwarming, instrumenten, verlichting, kooldioxide remover, en ventilatoren bevatten. Beugels voor deze apparaten zijn vastgeschroefd aan de binnenkant van de bel. Leidingen en bedrading gevallen zijn ook vastgeschroefd op zijn plaats. De Bel is pas klaar voor gebruik als alle apparatuur op zijn plaats is.
certificering
- 7 als de Bel alle tests en inspecties doorstaat, wordt hij gestempeld met een ASME-zegel. Dit betekent dat het is gebouwd in overeenstemming met ASME-normen, en wordt verondersteld veilig te zijn voor menselijke bewoning. De individuele klok krijgt ook een certificaat waarin staat waar, wanneer en door wie hij is gebouwd. Er worden ook andere gegevens bijgehouden, zoals de oorsprong van het staal dat Voor de carrosserie wordt gebruikt.
- 8 de fabrikant levert de bel als een “ruw” vat. De klant dan outfits het met alle benodigde machines, zoals tracking-apparaten, camera ‘ s en radiozenders.
kwaliteitscontrole
kwaliteitscontrole is uiterst belangrijk voor een schip dat wordt gebruikt voor inherent gevaarlijke werkzaamheden onder water. Kwaliteitscontrole is ingebouwd in het productieproces van duikklokken, omdat fabrikanten de normen van ASME volgen. Niet alleen wordt de bel na de bouw getest, maar zelfs het voorlopige ontwerp is uitgevoerd op een manier die voldoet aan de ASME-regels. De Algemene regelgevende autoriteit voor duiken, met inbegrip van
een moderne Personnel Transfer Capsule (PTC). Commerciële duikactiviteiten in de Verenigde Staten zijn de Coast Guard .
de toekomst
de Amerikaanse marine test ook diverse duikuitrusting voor eigen gebruik. Het leidt een experimentele Duikeenheid die bestaande apparatuur test en geavanceerde duiktechnologie uitprobeert. De experimentele Duikeenheid heeft ook artsen en onderzoekers in dienst die de fysiologische effecten van duiken onderzoeken. Een deel van dit onderzoek kan leiden tot regelgeving voor commerciële duikers. Dit kan op zijn beurt leiden tot veiligheidsprocedures en kwaliteitscontroles voor duikklokken en andere duikapparatuur. Commerciële duikers vertrouwen elke dag op duikklokken voor vervoer tussen een drukkamer en een diepzeeterrein. De ontwikkeling van het verzadigingsduiken leidde tot een veel efficiëntere manier om uitgebreid onderwaterwerk uit te voeren, omdat duikers slechts eenmaal hoeven te decomprimeren aan het einde van het werk. Sommige huidige onderzoek, echter, onderzoekt manieren om te doen zonder decompressie helemaal. Sommige onderzoekers hebben de mogelijkheid onderzocht om duikers uit te rusten met kunstmatige kieuwen, waardoor ze zuurstof rechtstreeks uit water kunnen inademen. Een andere mogelijke nieuwe technologie heet vloeibare ademhaling. Bij diepe druk, als de longen gevuld zijn met een zuurstofhoudende vloeistof, kunnen ze theoretisch blijven functioneren. Hypothetisch gezien kan een duiker zuurstofhoudende vloeibare fluorkoolstof inademen uit een draagbare tank. Dit zou een duiker in staat stellen om dieper te duiken zonder het gebruik van een drukkamer en een duikbel. Een andere manier van onderzoek is de zogenaamde biologische decompressie. Een speciale bacterie in het lichaam kan worden gebruikt om de gassen te metaboliseren die gevangen zitten in weefsel die decompressieziekte veroorzaken. Dit zou de noodzaak van decompressie in een kamer elimineren. Als een van deze technologieën levensvatbaar werd voor commerciële duikers, kan het bestaande systeem van drukkamer en duikbel veranderen.
Angela Woodward
