dykklocka

Bakgrund

kommersiella dykare som gör undervattenskonstruktion eller bärgning använder ofta en dykklocka för transport till undervattensplatsen. Användning av en dykklocka (även känd som en personlig Överföringskapsel, PTC) och en tryckkammare förlänger den tid en dykare säkert kan stanna under vattnet. Dykning klockor var kända så tidigt som det fjärde århundradet f. Kr. , när de observerades av den antika grekiska filosofen Aristoteles. Mer sofistikerade dykklockor utformades under sjuttonhundratalet. Moderna klockor för kommersiell dykning utvecklades efter andra världskriget, med uppkomsten av offshore oljeindustrin.

kommersiell dykning (dykning för lön) är indelad i två huvudtyper, ytorienterad dykning och mättnadsdykning. Vid ytorienterad dykning arbetar dykare i hjälmar under vattnet, anslutna till en andningsapparat på stranden eller ombord på ett fartyg, pråm eller plattform. Vanligtvis dykare arbetar i par, en under vattnet och en på ytan tenderar slangar och utrustning. Ytorienterade dykare kan arbeta säkert på djup upp till 300 fot (91,5 m), men dykare kan bara spendera en begränsad tid under vattnet. Effekterna av vattentryck kan leda till dekompressionssjukdom. Under tryck samlas kväve i dykarens kroppsvävnad och blockerar artärerna och venerna. Om dykaren stiger för snabbt bildar kvävet bubblor i vävnaden, något som hur en läskflaska bubblar när den inte är stängd. Gasbubblor i vävnaden orsakar smärta, förlamning eller död. Efter ett djupt dyk måste dykaren dekomprimera gradvis och återvända mycket långsamt till yttrycket för att undvika dekompressionssjukdom. Dekompressionstiden är relaterad till dykets djup och varaktigheten. Med ett djupt dyk på bara en timme kan dekompressionstiden ta dagar. Ytorienterad dykning är endast praktisk för små jobb.

den andra typen av kommersiell dykning, mättnadsdykning, är mer användbar för storskaliga byggprojekt. Vid mättnadsdykning använder dykare en tryckkammare, ibland känd som ett Djupdykningssystem (DDS), fäst vid en dykklocka. Kammaren och klockan börjar ombord på ett fartyg. Ett team av dykare går ombord på kammaren, som sedan mekaniskt trycksätts för att simulera miljön vid djupet av det planerade dyket. Kammaren är en komplett livsmiljö-utrustad med sängar, dusch, och möbler—och kan rymma ett team av dykare i veckor. När dykarna acklimatiseras lämnar de kammaren genom en parningstunnel och går in i dykningsklockan, som också är trycksatt. En kran lyfter klockan från skeppet och släpper den till undervattensplatsen. En gång på platsen lämnar en dykare klockan i en dykdräkt och hjälm och börjar arbeta. Den andra dykaren förblir i klockan och tenderar den första dykarens slangar och utrustning. Efter ett intervall på kanske två timmar växlar de. Att arbeta från en klocka, dykarna kan sätta i en åtta timmars dag under vattnet. Sedan färdas de till ytan i klockan, går in i tryckkammaren och växlar med nästa skift av dykare. När hela jobbet är klart dekomprimerar laget i tryckkammaren. Även om de har nedsänkt flera gånger behöver laget bara dekomprimera en gång.

historia

en hink eller fat sänkt rakt i vattnet, öppen ände ner, kommer att fånga luft inuti den. Aristoteles skrev om dykare som använde luftfyllda grytor för att andas under vattnet. Alexander den store sades ha gått till sjöss i en dykklocka—känd för att vara ett fat vitt glas—332 f.Kr. han sägs ha stannat djupt under vattnet i flera dagar, även om detta inte är troligt. Det finns flera referenser till dykklockor under medeltiden. År 1531 gjorde en italienare, Guglielmo de Lorena, en fungerande dykklocka som han brukade återställa sjunkna antika romerska fartyg från botten av en sjö. Andra klockor uppfanns och användes på olika platser i Europa, mestadels för att rädda skatt. Föregångaren till den moderna dykklockan uppfanns av engelsmannen Edmund Halley, som är mest känd för kometen som bär hans namn. 1690 byggde Halley en dykklocka som använde läderrör och blyfodrade fat för att leverera frisk luft under vattnet. Hans klocka var en trä, öppen kon, viktad med bly och utrustad med en glasutsiktsport. Inuti hängde Halley en plattform för dykaren att vila på och en kontrast av viktade fat. Tunnorna fixerades så att när dykaren drog dem in i klockan tvingade vattentrycket underifrån dem att släppa ut frisk luft i klockan. Hjälpare på ytan fyllde på faten med frisk luft. Halley och ett team av dykare lyckades stanna under vattnet på ett djup av cirka 60 fot (18,3 m) så länge som en och en halv timme med sin klocka.

andra duplicerade Halleys prestation, men designen förbättrades inte signifikant förrän 1788. Det året gjorde en skotsk ingenjör, John Smeaton, en dykklocka som använde en pump på taket för att tvinga frisk luft inuti. Smeatons klocka användes av dykare som reparerade undervattensbron. En mängd dykutrustning uppfanns på nittonde århundradet, vilket ledde till fungerande dykhjälmar anslutna med slangar till en lufttillförsel på ytan. Denna utrustning tenderade att vara tung och skrymmande, tillverkad med hundratals kilo metall för att motstå djupt vattentryck. Arbetare på tunnlar och broar gick ner i stora gjutjärnsklockor eller hissliknande kamrar som kallades caissons. Så lite var känt om farorna med tryck, många av dessa arbetare sickened och dog av vad som kallades kassun sjukdom, nu vet att vara dykarsjuka.

grunden för framtida kommersiell dykning lades efter andra världskriget. Den schweiziska dykaren Hannes Keller använde en dykklocka 1962 för att nå ett djup på 984 fot (300 m). Hans klocka var på ett något högre tryck än hans dykplats. Keller andades en blandning av helium

en Halley bell.

och syre genom slangar kopplade till en maskin i klockan. Han visade att dykklockan kunde vara ett värdefullt sätt-station för en djup dykare, som inte bara levererar andningsgas utan också el, kommunikationsenheter och varmt vatten för att värma dykdräkten.

Mättnadsdykning möjliggjordes av arbetet av Dr. George Bond, chef för United States Navy Submarine Medical Center i mitten av 1950-talet. hans experiment visade att en dykares vävnad blev mättad med kväve efter en viss exponeringstid. Efter att mättnadspunkten uppnåddes var dykets varaktighet obetydlig. En dykare kan förbli under tryck i veckor eller månader. Den tid som behövs för dekompression skulle vara densamma, oavsett om dykaren stannade vid mättnadspunkten i en timme eller en vecka. Bonds experiment ledde till utvecklingen av Djupdykningssystem. Dessa användes ofta av arbetare inom oljeindustrin på 1970-och 1980-talet, när djupa oljeborrplattformar till havs blomstrade.

bathysphere och bathyscaph

två viktiga moderna dykningsklockor var bathysphere och bathyscaph. Dessa var djuphavsdykfartyg gjorda för vetenskaplig observation. Bathysphere byggdes av William Beebe, en amerikansk zoolog och ingenjör Otis Barton 1930. Beebe, fascinerad av undervattensliv, tänkt på dykmaskinen, och Barton kunde designa den. Bartons tanke var att göra kammaren perfekt rund för att jämnt fördela vattentrycket. Den tillverkades av gjutstål drygt 1 tum (2,5 cm) tjockt och 4,75 fot (1,5 m) i diameter. Bathysfären vägde enorma 5400 lb (2449 kg), nästan för tung för den tillgängliga kranen att lyfta. Beebe och Barton gjorde flera dyk utanför Bermuda i bathysphere och nådde ett djup på 3000 fot (900 m) 1932. På grund av sfärens stora styrka skyddades dykarna från tryck, men badsfären visade sig vara svår och potentiellt riskabel. Det övergavs 1934.

ett decennium senare designade en schweizisk far och son, Auguste och Jacques Piccard, ett liknande fartyg som heter bathyscaph. Bathyscaph motstod effekterna av tryck, som badysfären, med en tung stål sfärisk kammare. Kammaren hängde under en stor, lätt, bensinfylld Behållare. Frigörande luftventiler gjorde det möjligt för bathyscaph att förlora flytkraft och sjunka till havsbotten under egen kraft. För att komma upp igen släppte operatörerna järnballast, vilket fick fartyget att sakta stiga. Den första bathyscaph byggdes 1946, men irreparabelt skadad 1948. En förbättrad maskin sjönk till 13 000 fot (4 000 m) 1954. Piccards byggde en annan bathyscaph, som heter Trieste, 1953. Den amerikanska flottan köpte Trieste 1958. Jacques och Marinlöjtnant Donald Walsh nådde ett rekorddjup på 35 810 fot (10 916 m) I Mariana Trench i Stilla havet 1960.

råvaror

moderna dykklockor är gjorda av höghållfast, finkornigt stål. Windows är konstruerade av gjuten akryl av specialkvalitet avsedd för tryckkärl. Klockan behöver också en yttre girding av tjock aluminium för att skydda den mot stötar. Klockan är målad med en högkvalitativ marin epoxifärg. Stål-och aluminiumspecifikationerna varierar beroende på fartygets förväntade djup.

Design

dykklockor är specialbyggda enligt kundens specifikationer. Kunden närmar sig tillverkaren med en översikt över vad som behövs. Beroende på behoven kommer konturen att ange klockform, minimalt antal passagerare, antal fönster och andra speciella behov, till exempel rack för att hålla utrustning. Tillverkaren tittar över kundens plan och utarbetar sedan en slutlig design.

tillverkning och design av dykklockor utförs enligt specifika regler som tillhandahålls av American Society of Mechanical Engineers (ASME). ASME har ett underavsnitt som reglerar vad som vanligtvis kallas tryckkärl för mänsklig beläggning, eller PVHOs. PVHOs inkluderar dykklockor såväl som nedsänkbara kärl, dekompressionskammare, komprimeringskammare, höghöjdskammare och andra. ASME lägger ut strikta standarder för alla aspekter av dykklockor, från design till tillverkning och testning. Tillverkare och deras underleverantörer måste alla följa ASME-riktlinjerna steg för steg genom tillverkningsprocessen för att få en ASME-stämpel på den färdiga klockan.

tillverkningsprocessen

gör klockan

• 1 klockans kropp är formad av starkt, finkornigt stål. Valsad stålplåt sätts på ett transportband och skickas genom en automatiserad såg som skär plattan i toppen, botten och sidorna av klockan.
• 2 sektionerna skickas till en svetsaffär som är certifierad för denna typ av konstruktion. Varje sektion svetsas manuellt ihop. Svetsarna måste kunna motstå högt tryck och vara helt vattentäta. Svetsbutiken följer de riktlinjer som fastställts av ASME.
• 3 gjutna akrylfönster, antingen gjorda av en underleverantör eller av klocktillverkaren, är monterade på plats.

inspektion och provning

• 4 Efter att sektionerna är svetsade ihop inspekteras klockan. Det kan genomgå olika tester, från visuell inspektion av svetsarna till ultraljudsskanningar. Efter dessa tester kommer ” proof test.”Klockan är fylld med vatten och trycksatt i en timme vid en och en halv gånger det tryck som den byggdes för att motstå. Med andra ord, om klockan var konstruerad för att motstå trycket som hittades på ett djup av 600 ft (183 m), 282 psi, utsätter tillverkaren det för tryck som finns vid 900 ft (274,3 m) eller 415 psi. Klockan ska lätt kunna klara provprovet. Den har utformats för att motstå ett tryck på fyra gånger dess allmänna användningstryck, som en säkerhetsåtgärd.

målning och efterbehandling

• 5 Nästa är klockan målad. Mekaniska sprutor täcker klockan med en högkvalitativ marin epoxifärg som klarar den grova användningen klockan kommer att uthärda under vattnet.
• 6 Då är klockans inre klar. Klockan kommer att hålla en mängd olika enheter som värmare, instrument, lampor, koldioxidborttagare och fläktar. Fästen för dessa enheter är bultade på insidan av klockan. Rör-och ledningsfodral är också bultade på plats. Klockan är inte klar för användning förrän all utrustning är på plats.

certifiering

• 7 Om klockan klarar alla tester och inspektioner stämplas den med en ASME-tätning. Detta innebär att den har byggts i enlighet med ASME-standarder och antas vara säker för mänsklig beläggning. Den enskilda klockan får också en certifikatinspelning där den byggdes, när och av vem. Andra register hålls också, såsom ursprunget för det stål som används för kroppen.
• 8 tillverkaren levererar klockan som ett ”rå” fartyg. Kunden utrustar sedan den med alla nödvändiga maskiner som spårningsenheter, kameror och radiosändare.

kvalitetskontroll

kvalitetskontroll är oerhört viktigt för ett fartyg som används för inneboende farligt undervattensarbete. Kvalitetskontroll är inbyggd i tillverkningsprocessen för dykklockor, eftersom tillverkare följer de standarder som fastställts av ASME. Inte bara är klockan testad efter konstruktion, men även den preliminära designen har utförts på ett sätt som uppfyller ASME-reglerna. Den övergripande tillsynsmyndigheten över dykning, inklusive

en modern personal Transfer Capsule (PTC).

kommersiell dykning, i USA är kustbevakningen.

framtiden

United States Navy testar också olika dykutrustning för eget bruk. Den driver en experimentell Dykenhet som testar befintlig utrustning och testar avancerad dykteknik. Den experimentella Dykenheten sysselsätter också läkare och forskare som undersöker de fysiologiska effekterna av dykning. En del av denna forskning kan leda till regler som påverkar kommersiella dykare. Detta kan i sin tur påverka säkerhetsförfaranden och kvalitetskontrolltester för dykklockor och andra dykapparater.

kommersiella dykare förlitar sig på dykklockor varje dag för transport mellan en tryckkammare och en djuphavsplats. Utvecklingen av mättnadsdykning ledde till ett mycket effektivare sätt att utföra omfattande undervattensarbete, eftersom dykare bara behöver dekomprimera en gång i slutet av jobbet. Viss aktuell forskning undersöker dock sätt att göra utan dekompression helt och hållet. Vissa forskare har undersökt möjligheten att utrusta dykare med konstgjorda gälar, så att de kan andas syre direkt från vatten. En annan möjlig ny teknik kallas flytande andning. Vid djupt tryck, om lungorna är fyllda med en syrebärande vätska, kan de teoretiskt fortsätta att fungera. Hypotetiskt kan en dykare kunna andas syresatt flytande fluorkol från en bärbar tank. Detta skulle göra det möjligt för en dykare att dyka djupare utan användning av en tryckkammare och dykklocka. En annan undersökningsväg är så kallad biologisk dekompression. En speciell bakterie i kroppen kan användas för att metabolisera de gaser som fångas i vävnad som orsakar dekompressionssjukdom. Detta skulle eliminera behovet av dekompression i en kammare. Om någon av dessa tekniker blev livskraftig för kommersiella dykare kan det befintliga systemet med tryckkammare och dykklocka förändras.