Informacje ogólne
komercyjni nurkowie wykonujący podwodną budowę lub Ratownictwo często używają dzwonu nurkowego do transportu do podwodnego miejsca. Zastosowanie dzwonu nurkowego (znanego również jako osobista kapsuła transferowa, PTC) i komory ciśnieniowej wydłuża czas, przez jaki nurek może bezpiecznie przebywać pod wodą. Dzwony do nurkowania znane były już w IV wieku p. n. e. , kiedy obserwował je starożytny grecki filozof Arystoteles. Bardziej wyrafinowane dzwony nurkowe zostały opracowane w XVII wieku. Nowoczesne dzwony do nurkowania komercyjnego zostały opracowane po II wojnie światowej, wraz z rozwojem przemysłu naftowego na morzu.
Nurkowanie komercyjne (nurkowanie za opłatą) dzieli się na dwa główne typy, nurkowanie powierzchniowe i nurkowanie nasycające. W nurkowaniu zorientowanym powierzchniowo nurkowie w hełmach pracują pod wodą, podłączeni do aparatu oddechowego na brzegu lub na pokładzie statku, barki lub platformy. Zazwyczaj nurkowie pracują w parach, jeden pod wodą i jeden na powierzchni, opiekując się wężami i sprzętem. Nurkowie zorientowani powierzchniowo mogą bezpiecznie pracować na głębokościach do 300 stóp (91,5 m), ale nurkowie mogą spędzić tylko ograniczoną ilość czasu pod wodą. Wpływ ciśnienia wody może prowadzić do choroby dekompresyjnej. Pod ciśnieniem azot gromadzi się w tkance ciała nurka, blokując tętnice i żyły. Jeśli nurek unosi się zbyt szybko, azot tworzy bąbelki w tkance, coś takiego jak butelka po napoju, gdy nie jest nakręcona. Pęcherzyki gazu w tkance powodują ból, paraliż lub śmierć. Po głębokim nurkowaniu nurek musi stopniowo dekompresować, bardzo powoli powracając do ciśnienia na powierzchni, aby uniknąć choroby dekompresyjnej. Czas dekompresji jest związany z głębokością nurkowania i czasem trwania. Przy głębokim zanurzeniu wynoszącym tylko jedną godzinę czas dekompresji może trwać kilka dni. Nurkowanie powierzchniowe jest praktyczne tylko w przypadku małych prac.
drugi rodzaj nurkowania komercyjnego, nurkowanie nasycające, jest bardziej przydatny w dużych projektach budowlanych. W nurkowaniu nasycającym nurkowie używają komory ciśnieniowej, czasami znanej jako Deep Diving System (DDS), przymocowanej do dzwonu nurkowego. Komora i dzwon zaczynają się na pokładzie statku. Zespół nurków wchodzi na pokład komory, która jest następnie mechanicznie pod ciśnieniem, aby symulować środowisko na głębokości planowanego nurkowania. Komora jest kompletnym środowiskiem życia-wyposażonym w łóżka, prysznic i Meble—i może pomieścić zespół nurków przez tygodnie. Kiedy nurkowie są zaaklimatyzowani, wychodzą z komory przez tunel godowy i wchodzą do dzwonu nurkowego, który jest również pod ciśnieniem. Dźwig podnosi dzwon ze statku i zrzuca go na podwodne miejsce. Po przybyciu na miejsce jeden nurek wychodzi z dzwonu w skafandrze i kasku i rozpoczyna pracę. Drugi nurek pozostaje w dzwonie i opiekuje się wężami i sprzętem pierwszego nurka. Po około dwóch godzinach zmieniają się. Pracując z dzwonu, nurkowie mogą umieścić ośmiogodzinny dzień pod wodą. Następnie są one odprowadzane na powierzchnię w dzwonie, wchodzą do komory ciśnieniowej i przełączają się z kolejną zmianą nurków. Po zakończeniu całego zadania zespół ulega dekompresji w komorze ciśnieniowej. Mimo, że zanurzyli się wielokrotnie, zespół musi się tylko raz rozpędzić.
Historia
wiadro lub beczka opuszczone prosto do wody, otwarte w dół, zatrzyma powietrze w środku. Arystoteles pisał o nurkach używających wypełnionych powietrzem kotłów do oddychania pod wodą. Aleksander Wielki miał wypłynąć w morze w nurkującym dzwonie—rzekomo beczce z białego szkła—w 332 r.p. n. e. podobno przebywał głęboko pod wodą przez kilka dni, choć nie jest to prawdopodobne. Istnieje kilka odniesień do dzwonów nurkowych w średniowieczu. W 1531 roku Włoch, Guglielmo de Lorena, wykonał wykonalny dzwon nurkowy, którego użył do odzyskania zatopionych starożytnych rzymskich statków z dna jeziora. Inne dzwony zostały wynalezione i używane w różnych miejscach Europy, głównie do ratowania skarbów. Prekursor współczesnego dzwonu nurkowego został wynaleziony przez Anglika Edmunda Halleya, który jest najbardziej znany z komety noszącej jego imię. W 1690 roku Halley zbudował dzwon nurkowy, który używał skórzanych rurek i beczek pokrytych ołowianą powłoką do dostarczania świeżego powietrza pod wodą. Jego dzwon był drewnianym, otwartym stożkiem, obciążonym ołowiem i wyposażonym w szklany portier widokowy. W środku Halley zawiesił platformę dla nurka, na której mógł spocząć, oraz ustrojstwo z ważonymi beczkami. Lufy były tak zamocowane, że gdy nurek wciągnął je do dzwonu, ciśnienie wody od dołu zmusiło je do uwolnienia świeżego powietrza do dzwonu. Pomocnicy na powierzchni napełniali beczki świeżym powietrzem. Halley i zespół nurków zdołali pozostać pod wodą na głębokości około 18,3 m, używając swojego dzwonu przez półtorej godziny.
inni powielali osiągnięcia Halleya, ale projekt nie został znacząco ulepszony aż do 1788 roku. W tym samym roku szkocki inżynier, John Smeaton, wykonał dzwon nurkujący, który użył pompy na dachu, aby zmusić świeże powietrze do środka. Dzwon smeatona był używany przez nurków dokonujących podwodnych napraw mostów. W XIX wieku wynaleziono różnorodne urządzenia do nurkowania, prowadzące do sprawnych kasków do nurkowania połączonych wężami z dopływem powietrza na powierzchni. Ten sprzęt był ciężki i nieporęczny, wykonany z setek funtów metalu, aby wytrzymać ciśnienie głębokiej wody. Robotnicy na tunelach i mostach szli w ogromnych żeliwnych dzwonach lub komorach typu Wind zwanych kesonami. Ponieważ niewiele wiadomo o zagrożeniach związanych z presją, wielu z tych pracowników chorowało i zmarło z powodu tak zwanej choroby kas, obecnie znanej jako choroba dekompresyjna.
podwaliny pod przyszłe komercyjne nurkowanie położono po ii Wojnie Światowej. szwajcarski nurek Hannes Keller użył dzwonu nurkowego w 1962 roku, aby osiągnąć głębokość 984 stóp (300 m). Jego dzwon był pod nieco wyższym ciśnieniem niż jego miejsce do nurkowania. Keller wdychał mieszaninę helu
Halley bell.
i tlenu przez węże przymocowane do maszyny w dzwonie. Pokazał, że dzwon nurkowy może być cennym sposobem-stacją dla głębokiego nurka, dostarczającą nie tylko Oddychający gaz, ale także prąd, urządzenia komunikacyjne i gorącą wodę do ogrzewania skafandra nurkowego.
Nurkowanie nasycające było możliwe dzięki pracy dr George ’ a Bonda, dyrektora United States Navy Submarine Medical Center w połowie lat 50. jego eksperymenty wykazały, że tkanka nurka została nasycona azotem po pewnym czasie ekspozycji. Po osiągnięciu punktu nasycenia czas trwania nurkowania był nieistotny. Nurek może pozostawać pod presją Przez tygodnie lub miesiące. Czas potrzebny na dekompresję byłby taki sam, niezależnie od tego, czy nurek przebywał w punkcie nasycenia przez godzinę, czy tydzień. Eksperymenty Bonda doprowadziły do rozwoju systemów głębokiego nurkowania. Były one często używane przez pracowników przemysłu naftowego w latach 70. i 80., kiedy rozwijały się Głębokie platformy wiertnicze na morzu.
Batyskaf i batyskaf
dwa ważne współczesne dzwony do nurkowania to batyskaf i batyskaf. Były to okręty do nurkowania głębinowego przeznaczone do obserwacji naukowych. Bathysphere został zbudowany przez Williama Beebe, amerykańskiego zoologa i inżyniera Otisa Bartona w 1930 roku. Beebe, zafascynowany podwodnym życiem, wymyślił maszynę do nurkowania, a Barton był w stanie ją zaprojektować. Pomysł Bartona polegał na tym, aby komora była idealnie okrągła, aby równomiernie rozłożyć ciśnienie wody. Został wykonany ze staliwa o grubości nieco ponad 1 cala (2,5 cm) i średnicy 4,75 stopy (1,5 m). Batysfera ważyła 2449 kg (5400 funtów), była prawie zbyt ciężka, by dźwig mógł ją podnieść. Beebe i Barton dokonali wielu nurkowań na Bermudach w batysferze, osiągając w 1932 roku głębokość 900 metrów. Ze względu na dużą siłę kuli nurkowie byli chronieni przed presją, ale Batysfera okazała się nieporęczna i potencjalnie ryzykowna. Został opuszczony w 1934 roku.
dziesięć lat później szwajcarski ojciec i syn Auguste i Jacques Piccard zaprojektowali podobny statek o nazwie batyskaf. Batyskaf opierał się działaniu ciśnienia, podobnie jak batyskaf, z ciężką stalową kulistą komorą. Komora wisiała pod dużym, lekkim, wypełnionym benzyną pojemnikiem. Uwolnienie zaworów powietrznych pozwoliło batyskafowi stracić pływalność i zatopić się na dnie oceanu pod własnym napędem. Aby podnieść się ponownie, operatorzy uwolnili żelazny balast, powodując powolne podnoszenie się statku. Pierwszy batyskaf został zbudowany w 1946 roku, ale nieodwracalnie uszkodzony w 1948 roku. Ulepszona maszyna zeszła do 13 000 stóp (4000 m) w 1954 roku. Piccards zbudowali kolejny batyskaf, nazwany Trieste, w 1953 roku. Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych kupiła Triest w 1958 roku. Jacques i porucznik marynarki Donald Walsh osiągnęli rekordową głębokość 35 810 stóp (10 916 m) w rowie Mariańskim na Pacyfiku w 1960 roku.
surowce
nowoczesne dzwony do nurkowania wykonane są z wysokowytrzymałej, drobnoziarnistej stali. Okna wykonane są z akrylu odlewanego specjalnego gatunku przeznaczonego do zbiorników ciśnieniowych. Dzwon wymaga również zewnętrznego dźwigaru wykonanego z grubego aluminium, aby chronić go przed wstrząsami. Dzwon jest pomalowany wysokiej jakości morską farbą epoksydową. Specyfikacje stali i aluminium różnią się w zależności od oczekiwanej głębokości zbiornika.
projekt
dzwony nurkowe są budowane na zamówienie zgodnie ze specyfikacją klienta. Klient podchodzi do producenta z zarysem tego, co jest potrzebne. W zależności od potrzeb, obrys będzie określał kształt dzwonka, minimalną liczbę osób, liczbę okien i wszelkie inne specjalne potrzeby, takie jak stojaki do przechowywania sprzętu. Producent przegląda plan klienta,a następnie opracowuje ostateczny projekt.
produkcja i projektowanie dzwonów nurkowych odbywa się zgodnie ze szczegółowymi przepisami dostarczonymi przez Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Mechaników (ASME). ASME ma podsekcję regulującą to, co na ogół nazywa się zbiornikami ciśnieniowymi do zajmowania ludzi lub PVHOs. PVHOs obejmują dzwony nurkowe, a także statki podwodne, Komory dekompresyjne, Komory rekompresyjne, Komory wysokościowe i inne. ASME ustanawia surowe standardy dla wszystkich aspektów dzwonów nurkowych, od projektu przez produkcję i testowanie. Producenci i ich podwykonawcy muszą postępować zgodnie z wytycznymi ASME krok po kroku w procesie produkcyjnym, aby otrzymać pieczęć ASME na gotowym dzwonie.
proces produkcyjny
wykonanie dzwonu
- 1 Korpus dzwonu jest wykonany z mocnej, drobnoziarnistej stali. Walcowana blacha stalowa jest umieszczana na przenośniku taśmowym i wysyłana przez zautomatyzowaną piłę, która przecina płytę na górze, na dole i po bokach dzwonu.
- 2 sekcje są wysyłane do spawalni certyfikowanej dla tego typu konstrukcji. Każda sekcja jest ręcznie spawana razem. Spoiny muszą być odporne na wysokie ciśnienie i być absolutnie wodoszczelne. Zakład spawalniczy postępuje zgodnie z wytycznymi określonymi przez ASME.
- na miejscu zamontowano 3 odlewane okna akrylowe, wykonane przez podwykonawcę lub przez producenta dzwonów.
Kontrola i testowanie
- 4 po zespawaniu sekcji dzwon jest sprawdzany. Może być poddawany różnym testom, od oględzin spoin po skany ultradźwiękowe. Po tych testach przychodzi ” proof test.”Dzwon jest wypełniony wodą i pod ciśnieniem przez jedną godzinę przy ciśnieniu półtora razy większym niż został zbudowany, aby wytrzymać. Innymi słowy, jeśli dzwon został zaprojektowany do wytrzymania ciśnienia znalezionego na głębokości 600 stóp (183 m), 282 psi, producent poddaje go ciśnieniu znalezionemu przy 900 stóp (274,3 m) lub 415 psi. Dzwonek powinien być w stanie łatwo wytrzymać test próbny. Został zaprojektowany tak, aby wytrzymać ciśnienie czterokrotnie większe niż ogólne ciśnienie użytkowania, jako środek ostrożności.
malowanie i wykańczanie
- 5 następnie malowany jest dzwon. Mechaniczne Opryskiwacze pokrywają dzwon wysokiej jakości morską farbą epoksydową, która jest w stanie wytrzymać trudne użytkowanie dzwonu pod wodą.
- 6 następnie wnętrze dzwonu jest wykończone. Dzwonek pomieści różne urządzenia, takie jak grzejnik, Instrumenty, światła, zmywacz dwutlenku węgla i wentylatory. Wsporniki dla tych urządzeń są przykręcone do wnętrza dzwonu. Obudowy przewodów i przewodów są również przykręcone na miejscu. Dzwon nie jest gotowy do użycia, dopóki cały sprzęt nie jest na miejscu.
- 7 jeśli dzwon przejdzie wszystkie testy i inspekcje, jest stemplowany uszczelką ASME. Oznacza to, że został on zbudowany zgodnie ze standardami ASME i jest uważany za bezpieczny dla ludzi. Indywidualny dzwon otrzymuje również zaświadczenie, gdzie został zbudowany, kiedy i przez kogo. Prowadzone są również inne zapisy, takie jak pochodzenie stali użytej do nadwozia.
- 8 producent dostarcza dzwon jako naczynie „surowe”. Następnie klient wyposaża go we wszystkie potrzebne maszyny, takie jak urządzenia śledzące, kamery i nadajniki radiowe.
Kontrola jakości
kontrola jakości jest niezwykle ważna dla statku używanego do niebezpiecznych prac podwodnych. Kontrola jakości jest wbudowana w proces produkcji dzwonów nurkowych, ponieważ producenci przestrzegają standardów ustanowionych przez ASME. Nie tylko dzwon jest testowany po konstrukcji, ale nawet wstępny projekt został przeprowadzony w sposób zgodny z zasadami ASME. Ogólny organ regulacyjny w zakresie nurkowania, w tym
nowoczesna kapsuła transferu personelu (PTC).
the Future
Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych testuje również różne urządzenia do nurkowania na własny użytek. Prowadzi eksperymentalną jednostkę nurkową, która testuje istniejący sprzęt i wypróbowuje najnowocześniejszą technologię nurkowania. Eksperymentalna Jednostka nurkowa zatrudnia również lekarzy i naukowców, którzy badają fizjologiczne skutki nurkowania. Niektóre z tych badań mogą prowadzić do regulacji mających wpływ na nurków komercyjnych. To z kolei może skutkować procedurami bezpieczeństwa i testami kontroli jakości dla dzwonów nurkowych i innych aparatów nurkowych.
nurkowie komercyjni polegają na dzwonach nurkowych każdego dnia podczas transportu między komorą ciśnieniową a miejscem głębinowym. Rozwój nurkowań nasycających doprowadził do znacznie bardziej efektywnego sposobu wykonywania rozległych prac podwodnych, ponieważ nurkowie muszą tylko raz się dekompresować na końcu pracy. Niektóre obecne badania, jednak, bada sposoby obejścia się bez dekompresji całkowicie. Niektórzy badacze badali możliwość wyposażenia nurków w sztuczne skrzela, umożliwiające im oddychanie tlenem bezpośrednio z wody. Inną możliwą nową technologią jest oddychanie płynne. Przy głębokim ciśnieniu, jeśli płuca są wypełnione płynem tlenowym, mogą teoretycznie nadal funkcjonować. Hipotetycznie, nurek może być w stanie oddychać tlenowym fluorocarbonem z przenośnego zbiornika. Umożliwiłoby to nurkowi nurkowanie głębiej bez użycia komory ciśnieniowej i dzwonu nurkowego. Inną drogą badań jest tzw. dekompresja biologiczna. Specjalna bakteria w organizmie może być używana do metabolizowania gazów uwięzionych w tkance, które powodują chorobę dekompresyjną. Eliminuje to potrzebę dekompresji w komorze. Jeśli którakolwiek z tych technologii stanie się przydatna dla nurków komercyjnych, istniejący system komory ciśnieniowej i dzwonu nurkowego może ulec zmianie.
Angela Woodward
