PHR4(37)2011

Transkrypt

PHR4(37)2011

Rok XII
Nr 4 (37)
Redaguje Zespół:
Red. Naczelny
Piotr Siermontowski
e-mail: [email protected]
fax. +/48/ 58 626 22 30
Redaktor Prowadzący/Korekta
Małgorzata Samborska
Tłumaczenia
Aneta Karczewska
Redaktor tematyczny
nauki techniczne
dr hab. inż. Ryszard Kłos
Redaktor tematyczny
nauki medyczne
dr hab. n. med. Romuald Olszański
Redaktor językowy
Stephen Burke
Redaktor statystyczny
Adam Olejnik
P OLISH
Strona internetowa:
http://www.phr.net.pl
adres redakcji:
81 – 103 Gdynia 3
ul. Grudzińskiego 4 skr. pocz. 18
fax. + /48/ 58 626 22 30
Prenumerata roczna: 80 PLN
dla odbiorców indywidualnych
ISSN 1734 – 7009
EISSN 2084 - 0535
Kwartalnik notowany na liście czasopism
punktowanych MNiSW na poziomie
H YPERBARIC
R ESEARCH
6 pkt. za publikację cz. B poz. 970
Pismo notowane w bazie danych
o zawartości polskich czasopism naukowo
– technicznych BazTech:
http://baztech.icm.edu.pl
Gdynia 2011 rok
Czasopismo
Polskiego Towarzystwa Medycyny i Techniki Hiperbarycznej
Stowarzyszenia Pożytku Publicznego KRS 0000066650
P OLISH H YPERBARIC R ESEARCH
Ro k XII
Nr 4 (3 7 ) 2 0 1 1
czasopismo Polskiego Towarzystwa Medycyny i Techniki Hiperbarycznej
R a da Na u k ow a
prof. dr hab. med. Krzysztof Buczyłko
prof. dr hab. med. Andrzej Buczyński
prof. med. Ugo Carraro (Włochy)
dr hab. n. med. Grzegorz Cieślar prof. nadzw. PWSZ
prof. dr hab. inż. Adam Charchalis
prof. dr hab. med. Krzysztof Chomiczewski
prof. dr Claude Cuvelier (Belgia)
prof. dr hab. med. Kazimierz Dęga
prof. dr hab. inż. Franciszek Grabski
dr hab. inż. Tadeusz Graczyk
prof. med. Siergiej Gulyar (Ukraina)
dr hab. inż. Jerzy Garus prof. nadzw. AMW
dr hab. med. Janusz Jerzemowski
prof. dr hab. med. Zbigniew Jethon
prof. dr hab. med. Józef Kędziora
dr hab. inż. Ryszard Kłos prof. nadzw. AMW
dr hab. inż. Zbigniew Korczewski prof. nadzw. AMW
dr hab. Grzegorz Kowalski
prof. dr hab. med. Wojciech Kozłowski
dr hab. med. Maria Luboińska
dr hab. med. Joanna Łaszczyńska
dr hab. med. Romuald Olszański prof. nadzw. WIM
prof. dr hab. med. Andrzej Paradowski
dr hab. med. Agnieszka Pedrycz
prof. dr hab. inż. Leszek Piaseczny
prof. dr med. Manny Radomski (Kanada)
prof. dr hab. n. med. Aleksander Sieroń
prof. dr hab. n.med. Adam Stępień
dr hab. farm. Paweł Zarzycki prof. nadzw. PK
© Copyright by Polish Hyperbaric Medicine and Technology Society, Gdynia 2011
P OLISH H YPERBARIC R ESEARCH
Yea r XII
Nr 4 (3 7 ) 2 0 1 1
The journal of Polish Hyperbaric Medicine and Technology Society
S c i e nt i f i c C om m i t t e e
prof. Krzysztof Buczyłko M.D. Ph.D.
prof. Andrzej Buczyński M. D. Ph.D.
prof. Ugo Carraro M.D. Ph.D. (Italy)
prof. Grzegorz Cieślar
prof. Adam Charchalis Ph.D.
prof. Krzysztof Chomiczewski M.D. Ph.D.
prof. Claude Cuvelier M.D. Ph.D. (Belgium)
prof. Kazimierz Dęga M.D. Ph.D.
prof. Franciszek Grabski Ph.D.
prof. Tadeusz Graczyk Ph.D.
prof. Siergiej Gulyar M.D. Ph.D. (Ukraine)
prof. Jerzy Garus Ph.D.
prof. Janusz Jerzemowski M.D. Ph.D.
prof. Zbigniew Jethon M.D. Ph.D.
prof. Józef Kędziora M.D. Ph.D.
prof. Zbigniew Korczewski Ph.D.
prof. Ryszard Kłos Ph.D.
prof. Grzegorz Kowalski MSc Ph.D DSc.
prof. Wojciech Kozłowski M.D. Ph.D.
prof. Maria Luboińska M.D. Ph.D.
prof. Joanna Łaszczyńska M.D. Ph.D.
prof. Romuald Olszański M.D. Ph.D.
prof. Andrzej Paradowski M.D. Ph.D.
prof. Agnieszka Pedrycz, M.D. Ph.D.
prof. Leszek Piaseczny Ph.D.
prof. Manny Radomski M.D. Ph.D. (Canada)
prof. Aleksander Sieroń M.D. Ph.D.
prof. Adam Stępień M.D. Ph.D.
prof. Paweł Zarzycki M.D. Ph.D.
© Copyright by Polish Hyperbaric Medicine and Technology Society, Gdynia 2011
Nr 4 (37) 2011 rok
POLISH
HYPERBARIC
RESEARCH
2011 NUMER 4 (37)
SPIS TREŚCI
A.Majchrzycka
Właściwości termodynamiczne składników mieszanin oddechowych …………...… str. 7
A.Olejnik
Metoda określania odległości obrazowej kamery fotogrametrycznej ………...…… str. 21
R. Kłos
Krajowy system dekompresji dla aparatu nurkowego typu CRABE ………….……
str. 43
Z.Talaśka
Dobór zaworu bezpieczeństwa dla zbiornika ciśnieniowego nowej generacji
hiperbarycznego symulatora ……………………………………………………………. str. 151
S.Poleszak
Modelowanie stochastyczne częstotliwości występowania śmiertelnych
wypadków nurkowych……………………………………………………………….……. str. 175
Sprawozdanie z XIII konferencji Polskiego Towarzystwa Medycyny i Techniki
Hiperbarycznej …………………………………………………………………………… str. 197
Rys 50 – ciu lat Katedry Medycyny Morskiej WAM i Zakładu Medycyny Morskiej
i Hiperbarycznej WIM……………………………………………………………………. str. 201
Nota biograficzna – Tadeusz Graczyk ………………………………………………… str. 207
Polskie Towarzystwo Medycyny i Techniki Hiperbarycznej
Polish Hyperbaric Research
POLISH
HYPERBARIC
RESEARCH
2011 NUMBER 4 (37)
LIST OF CONTENT
A.Majchrzycka
Therodynamic properties of of breathing mixtures components ………………... p. 7
A.Olejnik
Method of determining focal length in a photogrammetric camera ……………. p. 21
R. Kłos
Polish decompression system for CRABE diving apparatus …………………….. p. 43
Z.Talaśka
Safety valve selection for the pressure tank of a new generation hyperbaric
breathing simulator …………………………………………………………………… p. 151
S.Poleszak
A stochastic model of the frequency of fatal diving
accidents………………………………………………………………………………… p. 175
Report of the XIII conference of Polish Hyperbaric and Technology
Society…………………………………………………………………………………… p. 197
Overview of 50 jears Cathedral of Maritme Medicine and Department of
Maritime and Hyperbaric Medicine WIM………………………………………….. p. 201
Biography– Tadeusz Graczyk ……………………………...................................... p. 207
Polish Hyperbaric Medicine and Technology Society
Nr 4 (37) 2011 rok
Wszystkie opublikowane prace uzyskały pozytywne recenzje wykonane przez
pracowników naukowych.
Kolejność umieszczania prac w czasopiśmie zależy od terminu ich nadesłania
i otrzymania ostatecznej, pozytywnej recenzji.
W latach 2010 i 2011 artykuły recenzowane były przez: prof. dr hab. med. Andrzeja
Buczyńskiego, prof. dr hab. med. Kazimierza Dęgę, dr hab. inż. Jerzego Garusa prof.
nadzw. AMW, dr hab. inż. Tadeusza Graczyka, prof. med. Siergieja Gulyara, dr hab.
med. Janusza Jerzemowskiego, dr hab. inż. Ryszarda Kłosa prof. nadzw. AMW, prof.
dr hab. inż. Antoniego Komorowskiego, prof. dr hab. med. Wojciecha Kozłowskiego,
dr hab. med. Joannę Łaszczyńską, dr inż. Adama Olejnika, dr hab. med. Romualda
Olszańskiego prof. nadzw. WIM, dr hab. med. Agnieszkę Pedrycz.
Polityka wydawnicza i wskazówki dla autorów znajdują się na stronie internetowej.
Anna Majchrzycka
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Szczecin,
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Katedra Techniki Cieplnej
70-310 Szczecin, Piastów 19
tel.(48)91 449 43 76,
e-mail. [email protected]
WŁAŚCIWOŚCI TERMODYNAMICZNE SKŁADNIKÓW
MIESZANIN ODDECHOWYCH
W pracy przedstawiono równania regresji, opisujące właściwości
termodynamiczne składników czynników oddechowych: gazów obojętnych,
zanieczyszczeń metabolicznych (ditlenek węgla, przegrzana para wodna) oraz
dodatku gazowego - sześciofluorku siarki, poprawiającego właściwości użytkowe
mieszaniny oddechowej.
Słowa kluczowe: właściwości termodynamiczne mieszanin oddechowych.
THERODYNAMIC PROPERTIES OF BREATHING MIXTURES
COMPONENTS
The paper reports regression functions describing thermal properties of gas
components of breathing mixtures, metabolic gaseous contaminants (carbon dioxide,
superheated water vapour) and gaseous additive sulphur hexafluoride improving
properties of breathing mixture.
Keywords: thermodynamic properties of gases.
7
Nr 4 (37) 2011 rok
WSTĘP
W zaawansowanej technice nurkowej stosuje się różne mieszaniny
oddechowe, których wybór podyktowany jest wieloma czynnikami, które szczegółowo
przedstawione są w pracach [2,4,5,9]. Mieszaniny oddechowe stosowane podczas
nurkowania saturowanego składają się z tlenu, gazów obojętnych oraz dodatków
gazowych, poprawiających ich właściwości użytkowe, ponadto w mieszaninie
oddechowej może znajdować się również pewna dopuszczalna ilość zanieczyszczeń
gazowych.
Gazami obojętnymi, stosowanymi w standardowych mieszaninach
oddechowych są hel i azot, natomiast w mieszaninach niestandardowych może być
stosowany wodór, neon lub mieszanina neonu i helu (Ne–75), uzyskiwana
w procesie destylacji powietrza [2,9]. Do gazów obojętnych, które są stosowane
w technice nurkowej należy zaliczyć również argon, który stosowany jest jako gaz
dekompresyjny [2], obniżający ciśnienie cząstkowe azotu i helu podczas dekompresji
w mieszaninach TRIMIX lub jako gaz izolacyjny w skafandrach nurkowych.
Zanieczyszczenia gazowe to przede wszystkim: ditlenek węgla, przegrzana
para wodna oraz niewielkie ilości innych gazów (tlenek węgla, węglowodory,
czterochlorek węgla i inne) [2,4,5,9], które mogą być produktami przemian
metabolicznych lub pochodzić z innych źródeł, np. z materiałów wyposażeniowych
obiektu hiperbarycznego. Zagadnienia te szczegółowo przedstawione są
w pracach [4,5]. Ponadto do mieszanin gazowych możliwe jest wprowadzenie
dodatków gazowych [2] (freony, czterofluorek węgla, sześciofluorek siarki), których
zadaniem jest poprawa właściwości użytkowych mieszanin oddechowych.
Zastosowanie tych dodatków przyczynia się do zmniejszenia zniekształcenia głosu
i poprawy komunikacji z nurkiem, a także poprawy ochrony przeciwpożarowej.
Przy wykonywaniu obliczeń, związanych z projektowaniem systemów
podtrzymywania życia w obiektach hiperbarycznych, systemów przygotowania,
magazynowania lub regeneracji mieszanin oddechowych niezbędna jest znajomość
właściwości termodynamicznych mieszanin oddechowych, które zależą od ich składu
jakościowego oraz ilościowego, a także od ciśnienia i temperatury.
Zagadnienia obliczaniach składu jakościowego właściwości mieszanin
oddechowych przedstawione są, miedzy innymi w pracach [6, 7, 8, 10].
WŁAŚCIWOŚCI TERMODYNAMICZNE SKŁADNIKÓW MIESZANIN ODDECHOWYCH
Obliczanie właściwości termodynamicznych mieszanin oddechowych wymaga
znajomości właściwości termodynamicznych ich składników w zależności od
temperatury
i
ciśnienia.
Dane
doświadczalne,
dotyczące
właściwości
termodynamicznych czystych gazów zwykle w literaturze podawane są w formie
stabelaryzowanej [1,3,11].
Dla usprawnienia obliczania właściwości termodynamicznych mieszanin
gazowych najdogodniej jednak byłoby się posługiwać funkcjami, opisującymi
zmienność tych właściwości wraz z temperaturą i ciśnieniem.
W tym celu, podjęto próbę opracowania równań regresji opisujących
zależność rzeczywistego ciepła właściwego, entalpii właściwej, objętości właściwej,
dynamicznego współczynnika lepkości oraz współczynnika przewodzenia ciepła
składników mieszanin oddechowych, zanieczyszczeń metabolicznych oraz dodatku
SF6 od ciśnienia i temperatury.
8
INTRODUCTION
In advanced diving, different breathing mixtures are used, the choice of which
is determined by many factors presented in detail in [2,4,5,9]. Breathing mixtures
used in saturation diving consist of oxygen, inert gases and gas additives that
improve their performance; in addition, in the breathing mixture there may also be
a certain allowed amount of gaseous contaminants.
The inert gases used in standard breathing mixtures are helium and nitrogen,
while in custom mixtures, hydrogen, neon or a mixture of neon and helium (Ne -75),
obtained by the distillation of air [2,9] can be used. Another inert gas which is used in
diving and should also be mentioned here is argon, used as a decompression gas [2],
lowering the partial pressure of nitrogen and helium during decompression in Trimix
mixtures or as insulating gas in diving suits.
Gaseous contaminants are mainly: carbon dioxide, superheated water vapour
and small amounts of other gases (carbon monoxide, hydrocarbons, carbon
tetrachloride, and others) [2,4,5,9], which may be products of metabolism or come
from other sources, such as the equipment of a hyperbaric facility. These issues are
presented in detail in [4,5]. In addition, gas additives [2] (chlorofluorocarbons, carbon
tetrafluoride, sulfur hexafluoride) can be added to gas mixtures; their task is to
improve the performance of breathing mixtures. The use of these additives helps to
reduce voice distortion and improve communication with the diver, as well as fire
protection.
When performing calculations related to the design of life support systems in
hyperbaric facilities, preparation systems, storage systems or regeneration of
breathing mixtures, it is necessary to know the thermodynamic properties of breathing
mixtures, which depend on their composition and quality, as well as pressure and
temperature.
The issues connected with calculating properties of breathing mixtures are presented
in [6, 7, 8, 10].
THERMODYNAMIC PROPERTIES OF BREATHING MIXTURE COMPONENTS
Calculating thermodynamic properties of breathing mixtures requires
knowledge of thermodynamic properties of their ingredients, depending on the
temperature and pressure. Experimental data concerning the thermodynamic
properties of pure gases is usually presented in tables in specialist literature [1,3,11].
In order to facilitate the calculation of thermodynamic properties of breathing
mixtures, it would be most convenient to use functions that describe the variability of
these properties along with temperature and pressure.
For this purpose, an attempt was made to develop regression equations
describing the dependence of the specific heat capacity, specific enthalpy, specific
volume, dynamic viscosity coefficient and thermal conductivity of the components of
breathing mixtures, metabolic gaseous contaminants, and SF6 additive on pressure
and temperature.
To develop regression equations, experimental data published in [1,3,11] for
the following gases: oxygen, helium, nitrogen, hydrogen, neon, argon, carbon dioxide,
superheated water vapour and sulfur hexafluoride [3] was used.
The functions describing the dependence of thermodynamic properties of gaseous
mixture components on temperature and pressure was developed according to the
method of nonlinear estimation used in Statistica.
9
Nr 4 (37) 2011 rok
Do opracowania równań regresji wykorzystano dane doświadczalne,
opublikowane w literaturze [1,3,11] dla następujących gazów: tlenu, helu, azotu,
wodoru, neonu, argonu, ditlenku węgla, przegrzanej pary wodnej oraz sześciofluorku
siarki [3].
Funkcje opisujące zależności właściwości termodynamicznych składników
mieszanin gazowych od temperatury i ciśnienia, opracowano posługując się metodą
estymacji nieliniowej programu Statistica.
O wyborze funkcji opisującej właściwości termodynamiczne składników
gazowych mieszanin oddechowych decydowała wartość współczynnika korelacji
(R) oraz postać funkcji regresji.
Zależności właściwości fizycznych czystych gazów od ciśnienia i temperatury
od ciśnienia i temperatury aproksymowano równaniami regresji, które wraz
z zakresami stosowania, przedstawiono w tabelach 15.
Tabela 1.
Zestawienie równań regresji, opisujących rzeczywiste ciepło właściwe gazowych składników
mieszanin oddechowych.
Gaz
O2
He
Rzeczywiste ciepło właściwe,
c p , [kJ/kgK]
cp  0,8858 exp(-2,3169 0,1881 p - 0,0027  T)
R
Zakres
(1)
p=(0,15,0)MPa
0,976 T=(280330) K
5
cp  1,5642 p6,7710  3,6654 T-0,0017  4,4  106  p  T
p=(0,15,0)MPa
0,900 T=(273323) K
(2)
N2
cp  1,1090 0,01537 p - 2,275 104  T
p=(0,15,0)MPa
0,982 T=(280330)K
(3)
H2
cp  0,0211 p  10,1924 T0,0609
p=(0,15,0)MPa
0,979 T=(280350) K
(4)
Ar
cp  0,2287 0,0099 p1,1036  0,9475 T-0,2054
Ne
(5)
cp  1,0302 0,0273 p
(6)
CO2
cp  0,8134 exp(2,2738 13,9124 p0,1056  2,4787 T0,3059)
(7)
H2O(pp) cp  1,6244 0,0009 T
(8)
SF6
c p  0,2296 0,00146 T
(9)
p=(0,15,0)MPa
0,985 T=280330 K
p=(0,12,0)MPa
0,920 T=273,15 K
p=0,16,0)MPa,
0,920 T=(273330)K
0,981 p=0,1 MPa,
T=(280330) K
0,999 p=0,1MPa,
T=(273400) K
10
The choice of function describing the thermodynamic properties of breathing
mixtures was determined by the value of the correlation coefficient (R) and the form of
regression function.
The dependencies of the physical properties of pure gases on pressure and
temperature were approximated using regression equations, which, together with
their ranges of application, are presented in Tables 1-5.
Table 1.
Summary of regression equations describing the specific heat capacity of gaseous
components of breathing mixtures.
Gas
O2
The specific heat capacity,
c p , [kJ/kgK]
c p  0.8858  exp(-2.3169  0.1881  p - 0.0027  T)
(1)
5
R
Range
p=(0.15.0)MPa
0.976 T=(280330) K
He
c p  1.5642  p 6.7710  3.6654  T -0.0017  4.4  10 6  p  T
(2)
p=(0.15.0)MPa
0.900 T=(273323) K
N2
c p  1.1090  0.01537  p - 2.275  10 4  T
p=(0.15.0)MPa
0.982 T=(280330)K
(3)
H2
c p  0.0211  p  10.1924  T 0.0609
(4)
Ar
c p  0.2287  0.0099  p1.1036  0.9475  T -0.2054
(5)
Ne
c p  1.0302  0.0273  p
CO2
(6)
c p  0.8134  exp( 2.2738  13.9124  p 0.1056  2.4787  T 0.3059)
(7)
H2O(pp) c p  1.6244  0.0009  T
(8)
SF6
c p  0.2296  0.00146  T
(9)
p=(0.15.0)MPa
0.979 T=(280350) K
p=(0.15.0)MPa
0.985 T=280330 K
p=(0.12.0)MPa
0.920 T=273.15 K
p=0.16.0)MPa
0.920 T=(273330)K
0.981 p=0.1 MPa
T=(280330) K
0.999 p=0.1MPa
T=(273400) K
11
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 2.
Zestawienie równań regresji, opisujących entalpię właściwą gazowych składników mieszanin
oddechowych.
Gaz
O2
He
N2
H2
Ar
Ne
CO2
Entalpia właściwa, ii, [kJ/kg]
i  0,7239 0,9069 T - 7,887 p  0,0185 p  T
(10)
i  -1418,467  5,19300 T  3,36408 p - 0,00035 p  T
(11)
i  -0,5794 1,0397 T - 6,6560 p  0,01523 p  T
(12)
i  -79,80515 14,46987 T - -2,7074 p  0,023005 p  T
(13)
i  - 8,3850 0,5470 T - 1,0382 p1,359
R
Zakres
0,9881 p=(0,15,0)MPa
T=(280330) K
1,000 p=(0,16,0)MPa
T=(273330) K
0,999 p=(0,15,0)MPa
T=(280330) K
1,000 p=(0,15,0)MPa
T=(280350) K
0,963 p=(0,15,0)MPa
T=(280330) K
(14)
i  64,3747 1,0302 T - 0,6321 p  0,0029516 p  T
(15)
i  196,6905 0,01840 T - 542,262 p  27,5634 T 0,5254  p0,9640
1,000
0,859
(16)
H2O(pp) i  2501,0  1,8800 T
(17)
1,000
p=(0,16,0)MPa
T=(280300) K
p=(0,15,0)MPa
T=(273330) K
p = 0,1 MPa
T=(280330) K
Tabela 3.
Zestawienie równań
oddechowych.
regresji,
opisujących
objętość
Gaz
Objętość właściwa, v ,[m /kg]
właściwą
3
składników
R
O2
v  0,0776p-1,0086  5,1000 106  T
(18)
He
v  0,6259 p-0,9980  0,2167 T-4,8881
(19)
N2
v  0,0162 exp(-9,3552 p0,1384  2,6189 T0,1636)
(20)
H2
v  1,0936 p-1,0661 1,31890 10-18  T6,8847
(21)
Ar
v  0,5603 0,0056 p1,9801 2,6664 T 0,3048  6,6510 105  p  T (22)
Ne
v  0,11917 p-1,0008+ 3,1999  T-5,4500
(23)
CO2
v  0,01635 exp(-3,8580  p0,7028  2,59T 105  T1,4167)
(24)
H2O(pp)
v  -220,2435 554,9883 p  0,6268 T  67,5921 (p  T)-0,7676
(25)
SF6
v  -10,2535 p0,0067  10,4642 T-0,0035 7,65 10-5  p  T
(26)
Zakres
p=(0,15,0)MPa
0,999 T=(280330) K
p=(0,15,0)MPa
0,997 T=(273323) K
p=(0,15,0)MPa
0,998 T=280330 K
p=(1,0 5,0MPa
0,999 T=(280350)K
p=(0,15,0)Ma
0,987 T=(280330) K
p=(0,16,0)MPa
0,999 T=(280 300) K
p=(0,15,0)MPa
0,983 T=(273 330) K
p=(0,0020,01Pa
0,998 T=(280330) K
p=(0,15,0)Ma
0,989 T=273323 K
12
mieszanin
Table 2.
Summary of regression equations describing specific enthalpy of gaseous components of
breathing mixtures.
Gas
O2
He
N2
H2
Ar
Ne
CO2
H2O(pp)
Specific enthalpy, ii, [kJ/kg]
i  0.7239  0.9069  T - 7.887  p  0.0185  p  T
(10)
R
Range
0.9881 p=(0.15.0)MPa
T=(280330) K
1.000 p=(0.16.0)MPa
T=(273330) K
0.999 p=(0.15.0)MPa
T=(280330) K
1.000 p=(0.15.0)MPa
T=(280350) K
0.963 p=(0.15.0)MPa
T=(280330) K
1.000 p=(0.16.0)MPa
T=(280300) K
0.859 p=(0.15.0)MPa
T=(273330) K
1.000 p = 0.1 MPa
T=(280330) K
i  -1418.467  5.19300  T  3.36408  p - 0.00035  p  T
(11)
i  -0.5794  1.0397  T - 6.6560  p  0.01523  p  T
(12)
i  -79.80515  14.46987  T - -2.7074  p  0.023005  p  T
(13)
i  - 8.3850  0.5470  T - 1.0382  p1.359
(14)
i  64.3747  1.0302  T - 0.6321  p  0.0029516  p  T
(15)
i  196.6905  0.01840  T - 542.262  p  27.5634  T 0.5254  p 0.9640
(16)
i  2501.0  1.8800  T
(17)
Table 3.
Summary of regression equations describing specific volume of gaseous components of
breathing mixtures.
Gas
3
Specific volume, v ,[m /kg]
R
O2
v  0.0776p -1.0086  5.1000  10 6  T
(18)
He
v  0.6259  p -0.9980  0.2167  T -4.8881
(19)
N2
v  0.0162  exp(-9.3552  p 0.1384  2.6189  T 0.1636)
(20)
H2
v  1.0936  p -1.0661  1.31890  10 -18  T 6.8847
(21)
Ar
v  0.5603  0.0056  p 1.9801  2.6664  T 0.3048  6.6510  10 5  p  T (22)
Ne
v  0.11917  p -1.0008 + 3.1999  T -5.4500
CO2
v  0.01635  exp(-3.8580  p 0.7028  2.59T  10 5  T 1.4167) (24)
(23)
H2O(pp) v  -220.2435  554.9883  p  0.6268  T  67.5921  ( p  T ) -0.7676 (25)
SF6
v  -10.2535  p 0.0067  10.4642  T -0.0035  7.65  10 -5  p  T
(26)
Range
p=(0.15.0)MPa
0.999 T=(280330) K
p=(0.15.0)MPa
0.997 T=(273323) K
p=(0.15.0)MPa
0.998 T=280330 K
p=(1.0 5.0MPa
0.999 T=(280350)K
p=(0.15.0)Ma
0.987 T=(280330) K
p=(0.16.0)MPa
0.999 T=(280 300) K
p=(0.15.0)MPa
0.983 T=(273 330) K
p=(0.0020.01Pa
0.998 T=(280330) K
p=(0.15.0)Ma
0.989 T=273323 K
13
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 4.
Zestawienie równań regresji, opisujących dynamiczny współczynnik lepkości składników
mieszanin oddechowych.
Dynamiczny współczynnik lepkości, , [kg/ms]
Gaz
O2
He
  (0,7142 p1,5075  28,4129 T 0,4441 - 149,2896) 10-7
(27)
  [1,8503 p 0,0009  0,0086 (T - 273)0,8693]  10-5
H2
Zakres
p=(0,15,0)MPa
0,999 T=(280330) K
p=(0,15,0)MPa
0,999 T=(273473) K
(28)
N2
R
  - 6,19  104 p -0,0034  3,24  105  T 0,1586
(29)
  (18,6525 p1,2864  2,1332 T 0,9674  355,8386) 10-8
p = (0,15)MPa
0,982 T=(280330) K
p =(15,0) MPa
0,995 T=(280350) K
(30)
Ar
  - 8,27 105 p-0,0029 4,28  105  T0,1586
Ne
-7
  0,1940- 0,1941 p 9,142110  1,87  10 5  T 0,2593
(32)
  (655,0900- 628,4465 p -0,0070  0,3145 T1,0466)  10-7
CO2
(33)
H2O(pp)
SF6
  (-27,4637 0,3954 T)  10 - 7
(34)
  (-151,4917  22,3125 T 0,4587)  10-7
(35)
(31)
p = (0,15,0)MPa
0,949 T=(280330) K
p
0,986 =(0,120,0)MPa
T=298348 K
p =(0,15,0)MPa,
0,986 T=(273333)K
p =0,1MPa,
0,999 T=(280330) K
p = 0,1MPa
0,999 T=(273,15400)K
14
Table 4.
Summary of regression equations describing dynamic viscosity coefficient of gaseous
components of breathing mixtures.
Gas
Dynamic viscosity coefficient, , [kg/ms]
O2
  (0.7142  p1.5075  28.4129  T 0.4441 - 149.2896)  10 -7
0.999
(27)
He
  [1.8503  p 0.0009  0.0086  (T - 273) 0.8693]  10 -5
0.999
(28)
N2
  - 6.19  10 4 p -0.0034  3.24  10 5  T 0.1586
(29)
H2
  (18.6525  p1.2864  2.1332  T 0.9674  355.8386)  10 -8
(30)
Ar
  - 8.27  10 5 p -0.0029  4.28  10 5  T 0.1586
(31)
Ne
  0.1940 - 0.1941  p 9.142110  1.87  10 5  T 0.2593
0.949
0.986
0.986
  (-27.4637  0.3954  T )  10
-7
(34)
SF6
0.995
  (655.0900 - 628.4465  p -0.0070  0.3145  T 1.0466)  10 -7
(33)
H2O(pp)
0.982
-7
(32)
CO2
R
  (-151.4917  22.3125  T 0.4587)  10 -7
(35)
0.999
0.999
Range
p=(0.15.0)
MPa
T=(280330
)K
p=(0.15.0)
MPa
T=(273473
)K
p=
(0.15)MPa
T=(280330
)K
p =(15.0)
MPa
T=(280350
)K
p=
(0.15.0)M
Pa
T=(280330
)K
p
=(0.120.0)
MPa
T=298348
K
p
=(0.15.0)M
Pa
T=(273333
)K
p =0.1MPa
T=(280330
)K
p = 0.1MPa
T=(273.15
400)K
15
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 5.
Zestawienie równań, opisujących współczynnik przewodzenia ciepła składników mieszanin
oddechowych.
Współczynnik przewodzenia ciepła, λ, [W/mK]
Gaz
O2
Zakres
  (0,4282  p 1,0758  51,8641 T 0,1609 - 103,3646) 10 -3
(36)
He
  4,273 104  p1,0491  6,2322 103  T0,5593
(37)
N2
  0,0062 4,5020 104  p  6,5300 105  T
(38)
H2
  (1,9023 p0,6655  268,9389 T 0,1810 - 573,2475) 10-3
(39)
Ar
  -0,1106- 3,569 104  p1,0342  0,0695 T0,1073
(40)
Ne
  2,647 104 p1,002  0,0014 T0,6263
(41)
CO2
  (0,6890p1,3455  0,0395 T 1,0604)  10-3
(42)
H2O(pp)
  (-0,2557 0,0651 T)  10-3
(43)
SF6
  0,06501- 1,3746 T -0,5740
(44)
p=(0,16,0)
0,997 MPa
T=(280350) K
p=(0,15,0)
0,999 MPa
T=(270350) K
p= (0,15,0)
0,997 MPa
T=(280320) K
p=(0,15,0)
0,999 MPa
T=(280350) K
p=(0,15,0)MPa
0,998 T=(280330) K
p=(0,120,0)
0,999 MPa
T=(298348) K
p=(0,15,0)MPa
0,992 T=(280  330) K
p=0,1MPa
0,998 T=(273323)K
p=0,1MPa
0,999 T=(273400) K
PODSUMOWANIE
Do
sporządzania
standardowych
i
niestandardowych
mieszanin
oddechowych, stosowany jest tlen i różne gazy obojętne. Oprócz tego możliwe jest
zastosowanie niewielkiej ilości dodatków poprawiających właściwości użytkowe
mieszanin oddechowych. W atmosferze oddechowej obiektu hiperbarycznego zwykle
znajduje się jeszcze pewna, ściśle określona, nieprzekraczająca dopuszczalnych
wartości, zawartość zanieczyszczeń pochodzenia metabolicznego. Zawartość
poszczególnych składników gazowych ma wpływ na właściwości termodynamiczne
mieszanin oddechowych, co z kolei wpływa na warunki wymiany ciepła
i masy w środowisku hiperbarycznym. Na podstawie danych doświadczalnych,
opublikowanych w literaturze, opracowano równania regresji, umożliwiające
obliczanie właściwości termodynamicznych gazowych składników mieszanin
oddechowych w zależności od ciśnienia i temperatury. Opracowano równania regresji
opisujące zależność: objętości właściwej, rzeczywistego ciepła właściwego,
dynamicznego współczynnika lepkości, współczynnika przewodzenia ciepła oraz
entalpii właściwej od ciśnienia i temperatury dla następujących składników mieszanin
oddechowych: O2 , N2, H2, He, Ne, Ar, zanieczyszczeń metabolicznych: CO2, H20 oraz
dodatku gazowego SF6.
16
Table 5.
Summary of regression equations describing thermal conductivity of gaseous components of
breathing mixtures.
Thermal conductivity, λ, [W/mK]
Gaz
O2
  (0.4282  p1.0758  51.8641  T 0.1609 - 103.3646)  10 -3
(36)
He
  4.273  10 4  p1.0491  6.2322  10 3  T 0.5593
(37)
N2
  0.0062  4.5020  10 4  p  6.5300  10 5  T
(38)
H2
  (1.9023  p 0.6655  268.9389  T 0.1810 - 573.2475)  10 -3
(39)
Ar
  -0.1106 - 3.569  10 4  p1.0342  0.0695  T 0.1073
(40)
Ne
  2.647  10 4 p1.002  0.0014  T 0.6263
(41)
CO2
  (0.6890p1.3455  0.0395  T 1.0604)  10 -3
(42)
H2O(pp)   (-0.2557  0.0651  T )  10 -3
(43)
SF6
  0.06501 - 1.3746  T -0.5740
(44)
R
Range
p=(0.16.0) MPa
0.997 T=(280350) K
p=(0.15.0) MPa
0.999 T=(270350) K
p= (0.15.0) MPa
0.997 T=(280320) K
p=(0.15.0) MPa
0.999 T=(280350) K
p=(0.15.0)MPa
0.998 T=(280330) K
p=(0.120.0)MPa
0.999 T=(298348) K
p=(0.15.0)MPa
0.992 T=(280  330) K
p=0.1MPa
0.998 T=(273323)K
p=0.1MPa
0.999 T=(273400) K
SUMMARY
Oxygen and various inert gases are used to prepare standard and custom
breathing mixtures. In addition, it is possible to apply a small amount of additives
to improve the properties of gas mixtures. In the atmosphere of a respiratory
hyperbaric facility, there usually still is certain, strictly defined and not exceeding the
limit, amount of metabolic gaseous contaminants. The amount of individual gaseous
components has some influence on the thermodynamic properties of breathing
mixtures, which in turn affects the conditions of heat and mass transfer
in a hyperbaric environment. The regression equation was developed on the basis
of experimental data, published in specialist literature, enabling the calculation
of thermodynamic properties of gaseous components of breathing mixtures
depending on pressure and temperature. Regression equations were developed,
describing the dependence of specific volume, specific heat capacity, dynamic
viscosity coefficient, thermal conductivity and specific enthalpy on pressure and
temperature for the following components of breathing mixtures: O2 , N2, H2, He, Ne,
Ar, metabolic contaminants: CO2, H20 and gaseous additive SF6. The regression
equations obtained are characterized by high correlation coefficients, indicating that
the regression function, describing the thermodynamic properties of gases, is well-fit.
The usefulness of regression equations obtained are not limited to their use
in calculating the physical properties of breathing mixtures, as, for example, argon
is also used as an insulating gas in diving suits.
17
Nr 4 (37) 2011 rok
Uzyskane równania regresji charakteryzują się dużymi współczynnikami
korelacji, co świadczy o dobrym dopasowaniu funkcji regresji, opisujących
właściwości termodynamiczne gazów.
Przydatność uzyskanych równań regresji nie ogranicza się jedynie do
stosowania ich przy obliczaniu właściwości fizycznych mieszanin oddechowych, gdyż
np. argon stosowany jest również jako gaz izolacyjny w skafandrach nurkowych.
Ponadto, opracowane równania regresji mogą być stosowane wszędzie tam, gdzie
wymagane jest obliczanie właściwości termodynamicznych czystych gazów lub
mieszanin gazów w tych zakresach ciśnienia i temperatury, dla których je
opracowano. Opracowane równania regresji umożliwiają usprawnienie obliczanie
właściwości termodynamicznych mieszanin oddechowych lub innych mieszanin
gazowych.
18
Moreover, the developed regression equations can be used wherever required
to calculate the thermodynamic properties of pure gases or gas mixtures in the
pressure and temperature ranges for which they were developed. The regression
equations developed here allow the calculation of thermodynamic properties
to improve breathing mixtures or other gas mixtures.
19
Nr 4 (37) 2011 rok
LITERATURA/ BIBLIOGRAPHY
1. Bretsznajder S.; ,, Własności cieczy i gazów”, wyd. PWN, 1965.
2. Hamilton R.W. Jr.; ,,Breathing mixtures”, Technical Memorandum CRL-T-
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
750, Ocean Systems and Development Laboratory, Tarrytown, New York,
December, 1973.
,Handbook of compressed gases”, ed. Chapmann & Hall, New New York,
London, 3 rd edition, 1990, ISBN 0-412-99211-6.
Kłos R.; ,,Aparaty nurkowe z regeneracją czynnika oddechowego”, ISBN
83-909187-2-2, wyd. KOOPgraf S.C, Poznań 2000.
Kłos R.; ,,Nurkowanie z wykorzystaniem nitroksu””, ISBN.-83-909187-1-4,
wyd. KOOPgraf S.C., Poznań 2000.
Majchrzycka A.; Mieszaniny neonowe w nurkowaniu saturowanym: cz.1
mieszaniny tlenowo-neonowe NEOX, w:,,Polish Hyperbaric Research”,
2005, nr 1 , s. 41-52, ISSN1734-7009.
Majchrzycka A.; ,,Mieszaniny neonowe w nurkowaniu saturowanym: cz.2
mieszaniny tlen-neon-75. Neox-75, w:,,Polish Hyperbaric Research”, 2006,
nr 2, s. 7-18, ISSN1734-7009.
Majchrzycka A.; ,,Własności cieplno-fizyczne mieszanin helowotlenowych”, w: Polish Hyperbaric Research,2008, nr 3,s. 11-18, ISSN17347009.
Shilling C.W., Werts M.F., Schandelmeier N.R.;,,The Underwater
Handbook. A Guide to Physiology and Performance for the Engineer”,
ISBN 0-306-30843-6, , ed..Plenum Press, New York, London, 1976.
Sobański R.; ,,Termodynamika mieszanin oddechowych”, Prace Naukowe
Politechniki Szczecińskiej, Nr 213 , Szczecin 1982.
Varhaftik N.B.; Spravoĉnik po teplofizičeskim svoistvam gazov
i židkostej”, Nauka, Moskwa 1972.
Autor:
dr inż. Anna Majchrzycka - adiunkt w Katedrze Techniki Cieplnej na Wydziale Inżynierii
Mechanicznej i Mechatroniki Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego (dawna
Politechnika Szczecińska), specjalność: technika cieplna, termodynamika, działalność
naukowo-badawcza: zagadnienia związane z termodynamiką środowiska hiperbarycznego
oraz komfortu cieplnego w obiektach hiperbarycznych.
20
Adam Olejnik
kmdr dr inż. Adam Olejnik
Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte
81 – 103 Gdynia 3 ul. Śmidowicza 69
Zakład Technologii Prac Podwodnych
tel. +58 626 27 46, fax. +58 625 38 82
METODA
OKREŚLANIA ODLEGŁOŚCI OBRAZOWEJ KAMERY
FOTOGRAMETRYCZNEJ
W Zakładzie Technologii Prac Podwodnych Akademii Marynarki Wojennej
w Gdyni (ZTPP) od pewnego czasu prowadzone są badania w zakresie fotogrametrii
podwodnej. Obecnie opracowywana jest metoda oceny wymiarów i uszkodzeń
obiektów podwodnych za pomocą wzorca świetlnego, naświetlanego na badany
obiekt. W niniejszym artykule przedstawiono podstawy teoretyczne metody
wyznaczania odległości obrazowej kamery fotogrametrycznej. Wielkość ta ma wpływy
na skalę zdjęcia fotogrametrycznego i wykorzystywana jest przy określaniu wymiarów
obfotografowanych obiektów podwodnych.
Słowa kluczowe: technologia prac podwodnych, fotogrametria podwodna.
METHOD
OF DETERMINING FOCAL LENGTH
IN A PHOTOGRAMMETRIC CAMERA
Research on underwater photogrammetry has started some time ago in the
Department of Underwater Work Technology of the Naval Academy in Gdynia
(ZTPP). Currently, a method of assessing the size and damage of underwater objects
using the pattern of light irradiated to the tested object is being developed. This article
presents the theoretical basis of the methods of determining focal distances
in a photogrammetric camera. This distance influences the scale of
a photogrammetric image and is used in determining the dimensions of the
photographed underwater objects.
Keywords: underwater technology, underwater photogrammetry.
21
Nr 4 (37) 2011 rok
WSTĘP
W fotogrametrii rozróżnia się cztery rodzaje orientacji: orientację wewnętrzną
(odległość obrazową kamery), orientację zewnętrzną kamery pomiarowej oraz
orientację wzajemną (względną) stereogramu i orientację bezwzględną (absolutną)
modelu przestrzennego [2,3].
Geometrycznie orientacja wewnętrzna kamery pomiarowej to położenie
środka rzutów w stosunku do płaszczyzny tłowej w chwili fotografowania, a dokładnie
jest to odległość obrazowa czyli ogniskowa układu optycznego (tzw. stała kamery).
Jest to wielkość wykorzystywana w określaniu skali zdjęcia fotogrametrycznego.
Zakładając, że układ optyczny jest wolny od wad fizycznych i tworzy obraz zgodnie
z regułami optyki geometrycznej obraz jest rzutem środkowym (rys. 1) a wzór na
skalę zdjęcia przyjmuje postać:
(1)
l
L
f
D
gdzie:
- skala zdjęcia,
- odległość odcinka na płaszczyźnie obrazowej (np. ab na Rys. 1),
- rzeczywista odległość odcinka w terenie (np. AB na Rys. 1),
- odległość obrazowa (ogniskowa układu optycznego – stała
kamery),
- odległość pomiędzy płaszczyzną przedmiotową a środkiem
rzutów O.
P’
b
a
c
O
C
B
P
A
Rys. 1. Rzut środkowy.
S – środek rzutu, P – płaszczyzna przedmiotowa, P’ – płaszczyzna obrazowa.
22
INTRODUCTION
In photogrammetry, four types of orientation are distinguished: the interior
orientation (focal length), the exterior orientation of the measuring camera, the
relative orientation of the stereogram and the absolute orientation of the spatial model
[2,3].
Geometrically speaking, the interior orientation of the camera is the centre of
projections in relation to the plane at the time of the shooting; this is exactly the focal
length or distance of the optical system (known as the ‘camera constant’). This is the
unit used in determining the scale of photogrammetric images. Assuming that the
optical system is free from physical defects and creates an image according to the
rules of geometrical optics, such an image is the central projection (Fig. 1) and the
formula for the image scale takes the following form:
(1)
l
L
f
D
where:
- image scale,
- distance of the line segment on image plane (e.g. ab on Fig. 1),
- actual distance of the line segment (e.g. AB on Fig. 1),
- focal length (camera constant),
- distance between the object plane and the centre of projections O.
P’
b
a
c
O
C
B
P
A
Fig. 1. Central projection.
S – środek rzutu, P – object plane, P’ – image plane.
23
Nr 4 (37) 2011 rok
Odległość obrazowa kamery ma również wpływy na wielkość obrazu obiektu
obfotografowanego za pomocą układu optycznego woda – iluminator płaskościenny –
powietrze, wykonanego za pomocą podwodnej kamery fotogrametrycznej (rys. 2).
ns
powietrze
B
np
Iluminator płaskościenny
obiektyw
y0
2bw
A
bw
woda
f
2bw
2b p
2b p
B’
y1
A’
bp
fw
nw
d
Rys. 2. Przebieg promieni świetlnych w układzie optycznym iluminator płaskościenny –
obiektyw w wodzie [na podst. 1].
’
’
gdzie: AB – obserwowany za pomocą układu odcinek, A B – obraz obserwowanego odcinka,
nw – współczynnik załamania światła w wodzie, ns – współczynnik załamania światła w szkle,
np – współczynnik załamania światła w powietrzu, βw – kąt padania promienia świetlnego na
iluminator płaskościenny, βp – kąt padania promienia świetlnego na obiektyw, f – odległość
obrazowa kamery w powietrzu, fw – odległość obrazowa kamery w wodzie, y0 – odległość
obserwowanego odcinka AB, y1 – długość obrazu obserwowanego odcinka AB.
Promienie biegnące od przedmiotu reprezentowanego na rysunku przez
odcinek
biegną w środowisku wodnym od przedmiotu do obiektywu po drodze
padając na krawędź płaszczyzny rozgraniczającej ośrodek wodny i powietrzny, czyli
iluminator płaskościenny, pod kątem
. Na krawędzi iluminatora następuje ich
załamanie w kierunku normalnej i w ten sposób docierają do obiektywu pod kątem
. Co oznacza, że obiektyw „widzi” obiekt o innej wielkości kątowej niż rzeczywista.
Po przejściu promieni przez obiektyw, w płaszczyźnie tłowej
powstaje obraz
obiektu rzeczywistego
. Gdy punkt znajduje się na osi optycznej
układu to punkt
jest końcem promienia radialnego
w płaszczyźnie tłowej, wtedy:
(2)
(3)
gdzie:
-
długość odcinka
(obrazu odcinka
),
odległość ogniskowa układu optycznego w powietrzu,
odległość ogniskowa układu optycznego w wodzie,
kąt padania światła na obiektyw,
kąt padania światła na iluminator.
24
Focal distance of the camera has also some influence on the size of the object
photographed with the ‘water - illuminator – air’ optical system, taken by an
underwater photogrammetric camera (Fig. 2).
Figure 2. The course of light rays in the ‘illuminator – lens in water’ optical system [on the
basis of 1].
’
’
where: AB – the line segment observed by the system, A B - image of the observed line
segment, nw - refractive index of water, ns - refractive index of glass, np - index of refraction in
the air, βw - angle of incidence of the light on the illuminator, βp - angle of incidence of the light
on the lens, f – focal distance of the cameras in the air, f w – focal distance of the camera in
water, y0 - the distance of the observed line segment AB, y1 - the length of the observed image
of the line segment AB.
Rays travelling from the object represented in the picture as line segment
,
travel in the aquatic environment from the object to the lens falling on the edge of
the plane dividing the water and air environment, that is the illuminator, at the angle of
. They refract on the edge of the illuminator and thus reach the lens at the angle
of
. It means that the lens "see" an object at a different angle than the actual size.
After the rays have passed through the lens, an image
is created in the background plane
optical axis, then the point
then:
of the real object
. When the point
is the end of the radius
is located on the
in the background plane,
(2)
(3)
where:
-
length of the line segment
(the image of the segment
focal length of the optical system in the air,
focal length of the optical system in water,
angle of incidence of light on the lens,
angle of incidence of light on the illuminator.
),
25
Nr 4 (37) 2011 rok
Co oznacza, że zachodzi następujący układ równań:
(4)
wtedy:
(5)
Z zależności trygonometrycznych oraz z prawa załamania światła Sneliusa wiemy, że
mają miejsce następujące związki:
(6)
oraz
(7)
gdzie:
-
współczynnik załamania światła w powietrzu,
współczynnik załamania światła w wodzie
Z równania (7) wynika, że:
(8)
(9)
(10)
Ponieważ:
(11)
(12)
Biorąc pod uwagę równanie (10) można zapisać, że:
(13)
26
Which results in the following system of equations:
(4)
then:
(5)
From trigonometry and Snell's Law of Refraction, we know that:
(6)
and
(7)
where:
-
index of refraction in the air
index of refraction in water
It results from equation (7) that:
(8)
(9)
(10)
Because:
(11)
(12)
Taking into account equation (10), we can write that:
(13)
27
Nr 4 (37) 2011 rok
Oraz
(14)
Wtedy równanie (12) można zapisać następująco:
(15)
Uwzględniając równania (10) i (15) w równaniu (6) otrzymujemy:
(16)
(17)
Ponieważ:
(18)
Równanie (16) można zapisać w postaci:
(19)
Uwzględniając równanie (19) w równaniu (2) otrzymujemy ostatecznie:
(20)
(21)
Co oznacza, że:
(22)
Z równania (22) wynika, że wielkość obrazu obiektu obfotografowanego za
pomocą układu optycznego woda – iluminator płaskościenny – powietrze jest zależna
od odległości ogniskowej kamery (f) w powietrzu oraz od współczynnika załamania
światła w wodzie ( ) i wielkości kątowej obiektu ( ). Odległość ogniskowa kamery
jest wielkością stałą wynikającą z jej konstrukcji. Bardzo często jest parametrem
podawanym w danych technicznych kamery. Jeśli jednak dane te nie zawierają tej
informacji można ją wyznaczyć wykorzystując metodę podaną w niniejszym artykule.
28
(14)
Then equation (12) can be written in the following form:
(15)
Taking into account equation (10) and (15) in equation (6), we get:
(16)
(17)
Because:
(18)
Equation (16) can be written as:
(19)
Taking into account equation (19) in equation (2), we finally get:
(20)
(21)
Which means that:
(22)
It results from equation (22) that the size of the image of the object
photographed using the ‘water – illuminator – air’ optical system is dependent on the
camera focal length (f) in the air, the refractive index in water ( ), and angular size
of the object ( ).The focal length is a constant resulting from its construction. Very
often, it is a parameter given in the list of a camera’s specifications. If, however, these
data do not contain this information, it can be determined using the method given in
this article.
29
Nr 4 (37) 2011 rok
1.
METODA OKREŚLANIA ODLEGŁOŚCI OBRAZOWEJ KAMERY
FOTOGRAMETRYCZNEJ
Metoda polega na obliczeniu stałej kamery i długości odcinka k tj. odległości
od punktu wyjściowego (A) do punktu głównego zdjęcia (O’) – patrz rys. 3. Wielkość
odległości obrazowej (f) i długość odcinka k wyznacza się za pomocą kątów
i
pomierzonych bezpośrednio w terenie oraz odciętych
i
pomierzonych na
zdjęciu. Punkty oznaczone jako A, 1 i 2 muszą być rozmieszczone na linii horyzontu,
a zdjęcie musi być wykonane przy poziomym położeniu kamery z tego samego
stanowiska z którego przeprowadzono pomiar kątów
i
. Czyli musi być
zachowany warunek prostopadłości osi optycznej kamery l do płaszczyzny terenowej
P(
).
x2
x1
k
A
l
1
O’
2
900
a2
a1
m
O
Rys. 3. Metoda wyznaczania parametrów orientacji wewnętrznej kamery [na podst. 4].
W układzie jak na rysunku 3, można zaobserwować trzy trójkąty.
związany z punktem głównym zdjęcia (O’), środkiem rzutów (O) i punktem
wyjściowym (A) – Rys. 4. Kąt ostry pomiędzy prostą OA i prostą OO’ (
) to kąt
patrzenia na punkt wyjściowy A z punktu O (tu oznaczony jako
). Odcinek
oznaczony jako k to długość odcinka
. Natomiast f – odległość obrazowa to
długość odcinka
. Drugi trójkąt to
związany ze środkiem rzutów, punktem
wyjściowym oraz pierwszym punktem kontrolnym 1 – Rys. 5. Kąt ostry
oznaczony jako
należy zmierzyć podczas eksperymentu w terenie. Odcinek
oznaczony jako
to długość odcinka
. Trzeci trójkąt to
związany
z punktem wyjściowym, środkiem rzutów i drugim punktem kontrolnym 2 – Rys. 6. Kąt
ostry
oznaczony jako
również należy pomierzyć podczas eksperymentu
w terenie. Odcinek oznaczony jako
to długość odcinka . Przyjmując oznaczenia
jak powyżej można zapisać:
30
1.
METHOD OF DETERMINING FOCAL LENGTH IN A PHOTOGRAMMETRIC
CAMERA
The aim of this method is to calculate the camera constant and the length of
segment k, i.e. the distance from the starting point (A) to the main point of the photo
(O') - see Figure 3. The size of focal distance (f) and the length of segment k is
determined by the angles
and
measured directly on the ground and
and
measured on the image. Points labeled A, 1 and 2 must be arranged on the horizon,
and the photo must be taken at a horizontal position of the camera with the same
camera position from which the angles were measured. The perpendicular relation of
the optical axis of the camera l to the field plane P (
) is a necessary condition.
x2
x1
k
A
l
1
O’
2
900
a2
a1
m
O
Fig. 3. Method of determining the parameters of the interior orientation of the camera
[on the basis of 4].
In the system shown in Figure 3 we can see three triangles.
related to
the main point of the image (O'), the centre of projections (O) and starting point (A) Figure 4. The acute angle between the straight line OA and the straight line OO
'(
) is the angle of looking at the starting point A from the point O (here labelled
as
). The line segment labelled k is the length of the segment
; f – focal
distance - is the length of the segment
. The second triangle
is related to
the centre of projections, the starting point and the first control point 1 - Figure 5. The
acute angle
marked as
should be measured during an experiment in the
field. The segment marked as
is the length of the segment
. The third triangle
is related to the starting point, the centre of projections, and the second control
point 2 - Figure 6. The acute angle
marked as
should also be measured
during an experiment in the field. This segment marked as
is the length of the
segment
. We can write:
31
Nr 4 (37) 2011 rok
A
k
(23)
m
O
O’
f
Rys. 4.
A
k
a
m
O
x1
(24)
f
O’
b
c
1
Rys. 5.
A
k
a2
m
O
x2
(25)
f
O’
g
b
2
Rys. 6.
32
A
k
(23)
m
O
O’
f
Fig. 4.
A
k
a
m
O
x1
(24)
f
O’
b
c
1
Fig. 5.
A
k
a2
m
O
x2
(25)
f
O’
g
b
2
Fig. 6.
33
Nr 4 (37) 2011 rok
Wyrażenie
można zapisać jako:
(25)
Ponieważ:
(26)
To:
(27)
(28)
i
(29)
To równanie (27) przyjmuje postać:
(30)
Dzieląc licznik i mianownik przez wyrażenie otrzymujemy:
(31)
Co można zapisać jako:
(32)
Ponieważ:
(33)
34
The expression
can be written as:
(25)
Because:
(26)
Then:
(27)
(28)
and
(29)
This equation (27) takes the following form:
(30)
After dividing the numerator and denominator by the expression
, we
get:
(31)
Which can be written as:
(32)
Because:
(33)
35
Nr 4 (37) 2011 rok
Równanie (32) można zapisać jako:
(34)
(35)
(36)
Co ostatecznie można zapisać jako:
(37)
Podstawiając równanie (37) do równania (24) otrzymujemy:
(38)
Biorąc pod uwagę równanie (32) można zapisać:
(39)
(40)
Co pozwala równanie (38) napisać w następującej postaci:
(41)
Mnożąc równanie (41) przez mianownik lewej strony otrzymamy:
(42)
(43)
(44)
(45)
(46)
36
The equation (32) can be written as:
(34)
(35)
(36)
What finally may be written as:
(37)
After substituting equation (37) with equation (24) we get:
(38)
Taking into account equation (32), we can write:
(39)
(40)
Which allows us to write equation (38) in the following form:
(41)
After multiplying equation (41) by the denominator of the left side, we get:
(42)
(43)
(44)
(45)
(46)
37
Nr 4 (37) 2011 rok
Mnożąc obustronnie równanie (46) przez wyrażenie
otrzymujemy:
(47)
(48)
Ponieważ:
(49)
To:
(50)
W podobny sposób równanie (25) można przekształcić do postaci:
(51)
Odejmując równania (50) i (51) od siebie można otrzymać:
(52)
(53)
(54)
(55)
Dzieląc obydwie strony równania przez wyrażenie w nawiasie otrzymamy:
(56)
(57)
Co wykorzystując równanie (23) można zapisać:
(58)
38
After multiplying both sides of equation (46) by the expression
, we get:
(47)
(48)
Because:
(49)
then
(50)
In a similar way, equation (25) can be transformed to the following form:
(51)
After subtracting equation (51) from equation (50), we get:
(52)
(53)
(54)
(55)
After dividing both sides of the equation by the expression in brackets, we get:
(56)
(57)
Which, using equation (23), can be written as:
(58)
39
Nr 4 (37) 2011 rok
Wtedy:
(59)
(60)
Wówczas równanie na odległość obrazową kamery – głębokość tłową przyjmuje
następującą postać:
(61)
gdzie:
- odległość obrazowa,
- odległość pomiędzy punktem wyjściowym A i punktem 1 zmierzona na zdjęciu
(Rys. 3),
- odległość pomiędzy punktem A i punktem 2 zmierzona na zdjęciu,
- kąt pomiędzy prostą SA i S1,
- kąt pomiędzy prostą SA i S2
Równanie (61) pozwala na doświadczalne wyznaczenie odległości obrazowej
kamery. Opis powyższego doświadczenia i jego wyniki będzie przedmiotem kolejnej
publikacji.
40
Then:
(59)
(60)
Then the equation for the focal length of the camera (background depth) takes the
following form:
(61)
gdzie:
- focal length,
- distance between the starting point A and point 1 measured on the photograph
(Fig. 3),
- distance between point A and point 2 measured on the photograph,
- angle between straight lines SA and S1,
- angle between straight lines SA and S2
Equation (61) allows an experimental determination of the focal length of the
camera. The description of this experiment and its results will be the subject of
another publication.
41
Nr 4 (37) 2011 rok
LITERATURA/BIBILOGRAPHY:
1. Beker L., Kaczyński R.: „Fotografia i fotogrametria podwodna”; Wyd.
Naukowo-Techniczne, 1985 rok, ISBN 83-204-0669-2,
2. Dorozhynski O., Wrona T.: „Podstawy fotogrametrii”; Wyd. Politechniki
Lwowskiej, 2003 rok, ISNB 966-553-333-9,
3. Kurczyński Zd., Preuss R.: „Podstawy fotogrametrii”; Wyd. Politechnik
Warszawskiej, 2000 rok, ISNB 83-7207-164-0,
4. Sitek Zb.: „Fotogrametria z fotografią techniczną”; Wyd. AGH Kraków 1972
rok.
42
Ryszard Kłos
kmdr rez. dr hab. inż. Ryszard Kłos, prof. nadzw. AMW
81 – 103 Gdynia 3, ul. Śmidowicza 69
tel.: +58 626 27 46, fax.: +58 626 27 61
KRAJOWY SYSTEM DEKOMPRESJI DLA APARATU NURKOWEGO TYPU CRABE
W artykule opisano polski system dekompresji dla francuskiego aparatu
nurkowego typu CRABE o wybieranym zamkniętym lub półzamkniętym obiegu
czynnika oddechowego.
Słowa kluczowe: dekompresja, aparat nurkowy typu CRABE.
POLISH DECOMPRESSION SYSTEM FOR CRABE DIVING APPARATUS
In the article has been described Polish decompression system for
alternatively closed or semiclosed circuit France made diving apparatus CRABE.
Key words: decompression, diving apparatus CRABE.
43
Nr 4 (37) 2011 rok
WSTĘP
Potrzeba rozpoczęcia eksploatacji aparatu CRABE wymusiła konieczność
przeprowadzenia odpowiednich szkoleń dla nurków. Początkowo zakładano, że
zostanie w tym celu wykorzystany system dekompresji używany w Marynarce
Francuskiej. Jednak dostarczone przez Producenta wyniki pomiarów z 300
osobonurkowań zaczęły budzić uzasadnione wątpliwości:
1. analiza tabel francuskich wykazała, że wymagają one usankcjonowania
niedopuszczalnych przez krajowe przepisy ciśnień cząstkowych tlenu (Kłos R.,
2007),
2. analiza wyników monitoringu tlenu podczas wdrażania aparatu we Francji
pokazała, że założenia projektowe nie były spełnione i możliwe są spadki ciśnień
cząstkowych tlenu poniżej dopuszczalnej w założeniach teoretycznych granicy, co
jest niebezpieczne z punktu widzenia dekompresji,
3. analiza gradientów przesyceń dla proponowanej dekompresji jest niezgodna
z dotychczasową krajową praktyką, stosowaną podczas wdrożeń innych aparatów
nurkowych (Kłos R., 2007).
Z powyższych powodów zdecydowano się na zaostrzenie rygorów
bezpieczeństwa, przenosząc nurkowania do ośrodka hiperbarycznego Akademii
Marynarki Wojennej. Badania prowadzone było w ramach posiadanego zezwolenia
Komisji Bioetycznej Wojskowego Instytutu Medycznego nr 8/WIM/2009 z dnia
18.03.2009 (Declaration of Helsinki, 2008).
METODA
APARAT NURKOWY
Aparat nurkowy CRABE jest konstrukcją o półzamkniętym obiegu nitroksu1,
jako czynnika oddechowego i workach umieszczonych jeden w drugim (Kłos R.,
2000). Zasilany jest on premiksem2 lub czystym tlenem3.
Prawidłowy obieg czynnika oddechowego utrzymywany jest przez zawory
kierunkowe 1  rys.1. Podczas fazy wydechu zawór wydechowy urządzenia
ustnikowego, otwiera się  rys.2A. Wydychany czynnik gazowy, poprzez ustnik 12,
wąż wydechowy i zawór wydechowy, przechodzi przez pochłaniacz ditlenku węgla 11
do worka dużego 2, a z niego poprzez zawór zwrotny do worka małego 3.
1
lub tlenu podczas dekompresji tlenowej
nitroksem o wstępnie ustalonym, niezmiennym podczas procesu nurkowania składzie
ilościowym
3
podczas stosowania dekompresji tlenowej
2
44
INTRODUCTION
Launching the diving apparatus CRABE for routine operation has needed
divers training. At first, the French Navy decompression system has been proposed
for this task, but provided by the manufacturer the results of 300 man‒dives flashed
some problems:
1. French decompression tables analyses revealed that accepted oxygen partial
pressure values are not allow for Polish regulations (Kłos R., 2007),
2. results of oxygen monitoring were taken during implementation process of the
apparatus in France showed that the design assumptions were not valid and that
some oxygen partial pressure decreases below assumed theoretical limit, which is
harmful for decompression,
3. analysis of the supersaturation gradients for proposed decompression are
incompatible with existing the Polish practice used for other diving apparatuses
implementation (Kłos R., 2007).
For these reasons, has been taken decision to tighten security requirements
by moving the training process to hyperbaric facilities at the Naval Academy and treat
them as experimental dives. The study was approved by the Military Medical Institute
Bioethics Committee ‒ permission No: 8/WIM/2009 of 18/03/2009 (Declaration of
Helsinki, 2008).
METHOD
DIVING APPARATUS
The CRABE is a semi-closed circuit nitrox1 rebreather with two breathing bags
placed one inside the other. It is powered by premix2 or pure oxygen3 (Kłos R., 2000).
The proper circulation of the breathing mixture is maintained by the directional valves
1  Fig.1. During the expiration phase, the exhaust valve of the mouthpiece opens –
Fig.2A. The breathing mixture exhaled through the mouthpiece 12, the exhalation
hose, and the exhaust valve, passes through a carbon dioxide scrubber 11 into to the
large breathing bag 2, and from there through the non-return valve into the small
breathing bag 3.
1
or oxygen, during oxygen decompression
nitrox of a predetermined quantitative composition, constant during the process of diving
3
during oxygen decompression
2
45
Nr 4 (37) 2011 rok
Rys.1. Zasada działania aparatu nurkowego o półzamkniętym obiegu czynnika oddechowego
i workach umieszczonych jeden w drugim.
A.
B.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
faza wydechu
faza wdechu
zawór zwrotny
worek duży (zewnętrzny )
worek mały (wewnętrzny)
zawór nadmiarowy
zawór dozujący
reduktor
7.
8.
9.
10.
11.
12.
manometr
złączka
zawór
butla z czynnikiem oddechowym
pochłaniacz dwutlenku węgla
ustnik
Podczas wdechu, zawór wydechowy jest zamknięty  rys.1B. Natomiast
otwiera się zawór wdechowy. Czynnik oddechowy z worka dużego 2 przechodzi do
płuc poprzez zawór wdechowy, wąż wdechowy i urządzenie ustnikowe 12. Powoduje
to opadanie4 worka dużego 2, a wraz z nim opadanie także worka małego 3,
z którego gaz ulatuje poprzez zawór nadmiarowy 4 do przestrzeni wodnej.
Jednocześnie, duży worek 2 opadając uruchamia zawór dawkujący 5 poprzez
naciśnięcie jego dźwigni. Otwarcie zaworu 5 powoduje dopływ świeżego czynnika
oddechowego z butli 10 poprzez zawór odcinający 9, złącze 8, reduktor 6 i zawór
dawkujący 5 do worka dużego 2, gdzie miesza się on ze zregenerowanym
czynnikiem oddechowym. Stąd czynnik oddechowy wdychany jest przez nurka
poprzez zawór zwrotny, wąż wdechowy i urządzenie ustnikowe 12. Zapotrzebowanie
na czynnik oddechowy regulowane jest poprzez akcję oddechową oraz stosunek
objętości worka dużego i małego.
4
zmniejszenie się objętości
46
Fig.1. Principle of operation of a semi-closed circuit rebreather with breathing bags placed one
inside the other.
A.
B.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
expiration phase
inspiration phase
non-return valve
large bag (external)
small bag (inner)
relief valve
dosing valve
regulator valve
7.
8.
9.
10.
11.
12.
manometer
coupling
valve
cylinder with breathing mixture
carbon dioxide scrubber
mouthpiece
When the diver inhales, the exhaust valve closes – Fig.1B, and the inlet valve
opens. The breathing mixture is inhaled into the lungs from the large bag 2, through
the inlet valve, inhalation hose and mouthpiece 12. This causes the large bag 2 to
shrink, along with the small bag 3, from which the gas escapes through a relief valve
4 to ambient water. As the large bag 2 is shrinking, it triggers the dosing valve 5 by
pressing its lever. Opening the valve 5 causes fresh breathing mixture to be inhaled
from cylinder 10 through the valve 9, coupler 8, regulator valve 6, and dosing valve 5
to the large bag 2, where it is mixed with regenerated breathing mixture. From here,
the breathing mixture is inhaled by the diver through the non-return valve, inhalation
hose and mouthpiece 12. The demand for breathing mixture is regulated by breathing
and the ratio of the volume of the large bag to the small one. During the dives with the
CRABE apparatus at the maximum depth in the range of
with the
composition of fresh breathing mixture provided for such circumstances
and
, it turns out that this system does not
provide the diver with sufficient level of oxygen in the breathing mixture which
remains in the loop during decompression at small depths.
47
Nr 4 (37) 2011 rok
Podczas nurkowań z aparatem CRABE na maksymalne głębokości leżące
w zakresie
z użyciem przewidzianego w tych okolicznościach składu
świeżego czynnika oddechowego
i
, system
ten nie zapewnia dostatecznego stężenia tlenu we wdychanym przez nurka czynniku
oddechowym pozostającym w obiegu podczas dekompresji na małych głębokościach.
Stąd, przy takich nurkowaniach system ten wspomagany jest na małych
głębokościach dyszowym układem stałego dozowania, w celu zwiększenia
bezpieczeństwa dekompresji.
WENTYLACJA
W aparatach o półzamkniętym obiegu czynnika oddechowego występuje
względny spadek zawartości tlenu w przestrzeni oddechowej w stosunku do
premiksu, spowodowanym mieszaniem się czynnika zregenerowanego ze świeżym.
Proces ten w swej naturze może być modelowany podobnie jak inne procesy
wentylacyjne (Kłos R., 2007).
Jako podstawę do opracowania modelu matematycznego można przyjąć
bilans masy czynnika oddechowego w przestrzeni oddechowej – rys.2 (Williams S.,
1975). Podczas wydechu uwalniana jest część mieszaniny oddechowej, która
powiązana jest z wentlacją oddechową
oraz stosunkiem objętości wentylowanej
worków małego
i dużego :
. Zgodnie z równaniem Clapeyr ona:
można zapisać, że ulatująca przez zawór nadmiarowy worka małego
liczba moli czynnika oddechowego
będzie wynosić:
. Wraz
z wdychanym czynnikiem oddechowym do płuc przechodzi tlen, którego liczba moli
jest konsumowana i konwertowana na wodę i ditlenek węgla5. Aby
zbilansować objętość w worku dużym system automatycznego uzupełniania dodaje
taką
liczbę
moli
,
jaka
ubyła
z
obiegu
. Wraz z dodaną liczbą moli
premiksu dodawane jest
moli
tlenu:
. Wraz z ulatniającym się czynnikiem oddechowym
uwalniana jest także liczba
moli tlenu:
.
Stabilną zawartość tlenu w cyrkulującym czynniku oddechowym
można
wyrazić poprzez liczbę moli
dozowanego tlenu minus liczbę moli
konsumowanego tlenu podzieloną przez liczbę moli
dozowanego premiksu
pomniejszoną o liczbę moli
konsumowanego tlenu
(Williams S., 1975):
. Skracając i mnożąc licznik i mianownik przez ciśnienie
można otrzymać formułę na obliczanie stabilnej zawartości tlenu we wdychanym
przez nurka czynniku oddechowym:
.
5
który jest następnie chemisorbowany całkowicie w pochłaniaczu
48
Hence, in such dives at small depths, this system is supported by a nozzle
permanent supply system in order to increase the safety of decompression.
VENTILATION
In semi-closed circuit apparatuses, there is a relative decline of oxygen
content in the breathing space in relation to premix; it is due to mixing of regenerated
and fresh breathing mixture. This process in its nature can be modelled just like other
ventilation processes (Kłos R., 2007).
We can take the mass balance of the breathing mixture in the breathing space
– Fig.2 – as a basis for developing a mathematical model (Williams S., 1975). When
the diver exhales, some breathing mixture is released, which is related to lung
ventilation
and ratio of the ventilated volume of the small bag to the volume of
the large one :
. According to the Clapeyr on equation
, we
can write that the number of breathing mixture moles being released through the relief
valve of the small bag
will be
. Oxygen is inhaled into the lungs along
with the breathing gas mixture; its number of moles
is consumed and
4
converted to water and carbon dioxide .To balance the volume of the large bag, the
auto-completion system adds the same number of moles
that has left the loop
.
Along with the number of moles of premix , a number of moles of oxygen is added
. Along with breathing mixture
released, a certain number of
moles of oxygen
is released too:
.
Stable oxygen content in the circulating breathing mixture
can be
expressed as a number of moles
of oxygen inhaled minus the number of moles
of oxygen consumed divided by the number of moles
of premix inhaled minus
the number of moles
of oxygen consumed
(Williams S., 1975):
. After reducing and multiplying the numerator and denominator
by pressure
, we can obtain a formula to calculate stable oxygen content in the
breathing mixture inhaled by the diver:
4
.
which is then completely chemisorbed in the scrubber
49
Nr 4 (37) 2011 rok
Wdech
Wydech
Bilans tlenu
uwalniane:
U
p 
Vod  r  x
R T
dozowanie:

p 
p
Vod  r  0  0   x w
R  T 
p

usuwanie
CO2
konsumpcja:
p0 

R T 0
Rys.2. Bilans molowy tlenu w worku dużym aparatu nurkowego.
gdzie:
wentylacja płuc [
],
strumień zużywanego tlenu [
],
ułamek molowy tlenu w świeżym czynniku oddechowym [
],
ułamek
molowy tlenu we wdychanym czynniku oddechowym [
],
ułamek molowy tlenu
w przestrzeni oddechowej przed uruchomieniem aparatu nurkowego [
],
ciśnienie na głębokości nurkowania [ ],
ciśnienie normalne [ ],
uniwersalna
stała gazowa [
],
temperatura bezwzględna [ ],
objętość worka dużego
[ ],
objętość worka małego [ ],
stosunek objętości wentylowanych dla małego
i dużego worka
[
].
SZYBKOŚĆ STABILIZACJI
Ważnym czynnikiem jest szybkość reakcji systemu na wymuszoną skokowo
zmianę zawartości tlenu w cyrkulującym czynniku oddechowym6. Do wyprowadzenia
modelu matematycznego zmian zawartości tlenu
we wdychanym czynniku
oddechowym w funkcji czasu można powtórnie wykorzystać bilans masy7 – rys.2.
Podczas wydechu uwalniana jest część objętości mieszaniny oddechowej,
która powiązana jest z akcją oddechową
oraz stosunkiem objętości wentylowanej
worków
. Zgodnie z równaniem Clapeyr ona:
można zapisać, że
ulatująca przez zawór nadmiarowy worka małego liczba moli tlenu
wynosić:
będzie
. Wraz z wdychanym czynnikiem oddechowym do płuc
przechodzi pewna część tlenu, gdzie jego liczba moli
jest konsumowana
i konwertowana na wodę i ditlenek węgla, który jest następnie chemisorbowany
całkowicie w pochłaniaczu. Aby wyrównać bilans masy w worku dużym, system
automatycznego uzupełniania dodaje wraz ze świeżym czynnikiem oddechowym
pewną liczbę moli tlenu
. Bilans tlenu w postaci różniczkowej
można zapisać, jako
.
6
czas stabilizacji
moli
7
50
Fig.2. The molar balance of oxygen in the large bag of the rebreather.
where:
lung ventilation [
],
stream of oxygen consumed [
],
mole fraction of oxygen in fresh breathing mixture [
],
mole fraction of
oxygen in inhaled breathing mixture [
],
mole fraction of oxygen in the breathing
space before starting the diving apparatus [
],
pressure at the depth of the dive
[ ],
normal pressure [ ],
universal gas constant [
],
absolute
temperature [ ],
large bag volume [ ],
small bag volume [ ],
ratio of ventilated
volume of the small bag to the volume of the large bag
[
].
STABILIZATION RATE
An important factor is the speed of the system response to oxygen content
changes in the circulating breathing mixture5, forced at an irregular rate. To derive
a mathematical model of changes in oxygen content
in the inhaled breathing
mixture in a function of time , we can re-use the mass balance6 - Fig.2.
When the diver exhales, some part of tidal volume, which is connected with
respiratory action
and the ratio of ventilated volume of the bags
is released.
According to the Clapeyron equation
, we can write that the number
of moles of oxygen
escaping through the relief valve of the small bag will be
. Some part of oxygen is inhaled along with the breathing gas mixture
into the lungs, where its number of moles
is consumed and converted to
water and carbon dioxide, which is then chemisorbed completely in the scrubber. To
balance the weight in the large bag, the autocompletion system adds a number of
moles of oxygen
together with fresh breathing mixture.
5
6
stabilization time
of moles
51
Nr 4 (37) 2011 rok
W tab.1 przedstawiono wyprowadzenie modelu wentylacyjnego dla tego typu
aparatu w oparciu o bilans molowy, z której wynika końcowa zależność:
(1)
gdzie:
wentylacja płuc [
],
strumień zużywanego tlenu [
ułamek molowy tlenu w świeżym czynniku oddechowym [
molowy tlenu we wdychanym czynniku oddechowym [
],
],
],
ułamek
ułamek molowy
tlenu w przestrzeni oddechowej przed uruchomieniem aparatu nurkowego [
ciśnienie na głębokości nurkowania [
stała gazowa [
[
],
],
[
ciśnienie normalne [
temperatura bezwzględna [ ],
objętość worka małego [
i dużego worka
],
],
],
],
],
uniwersalna
objętość worka dużego
czas [min].
Wartość stabilną zawartości tlenu
dla aparatu nurkowego o półzamkniętym
obiegu czynnika oddechowego, posiadającym system worków umieszczonych jeden
w drugim, można obliczyć znajdując granicę modelu matematycznego procesu
wentylacji (1), dla czasu dążącego do nieskończoności
:
(2)
gdzie:
stabilna zawartość tlenu we wdychanym czynniku oddechowym [
]
Wstawiając do równania (1) wartości stosunku strumienia konsumowanego
tlenu do strumienia akcji oddechowej
oraz stosunek objętości wentylowanych
worka dużego do małego zdefiniowane jako
, można zapisać:
(3)
Stąd ciśnienie cząstkowe tlenu
we wdychanym czynniku oddechowym wyniesie:
(4)
Tabela 1.
Wyprowadzenie modelu wentylacji ze względu na zawartość na tlenu
w funkcji czasu
dla aparatu nurkowego o półzamkniętym obiegu czynnika oddechowego z systemem
worków umieszczonych jeden w drugi.
52
Oxygen balance in differential form can be written as
.
Table 1 presents the derivation of ventilation model for this type of apparatus based
on the molar balance, which shows the final relation:
(1)
where:
lung
[
],
ventilation
[
],
stream
of
oxygen
consumed
fraction mole of oxygen in fresh breathing mixture [
mole fraction of oxygen in inhaled breathing mixture [
],
],
mole fraction of
oxygen in the breathing space before starting the diving apparatus [
pressure at the depth of the dive [
[
volume [
],
],
],
normal pressure [
absolute temperature [ ],
],
universal gas constant
large bag volume [
ratio of ventilated volume of small to large bag
],
[
],
small bag
],
time
[min].
The stable oxygen value
for a semi-closed circuit rebreather with a system
of bags placed one inside the other can be calculated by finding the limit of the
mathematical model of ventilation process (1), for time tending to infinity
:
(2)
where:
stable oxygen content in the inhaled breathing mixture [
]
If we substitute some parts of equation (1) with the ratio of the oxygen
consumed to the respiratory action
and the ratio of the ventilated volume of the
large big to the small one defined as
, we can write:
(3)
Thus, the oxygen partial pressure
in the inhaled breathing mixture will be:
(4)
53
Nr 4 (37) 2011 rok
Z:
T:
D: 1°
z bilansu
molowego
tlenu
równanie
różniczkowe
zwyczajne
pierwszego
rzędu8
2°
3°
z 2°
4°
z 3° po
podzieleniu
stronami
przez
5°
z 4° i
definicji
całki
z 5°;
c’−nowa
stała
całkowania
z 6° oraz
def.
logarytmu
naturalnego;
c”−nowa
stała
całkowania
6°
7°
8°
z 7° i jeśli
9°
z 3°
10°
z 2° i 8°
cnd.
gdzie: Z−założenie; T−teza; D−dowód; oznaczenia, jak dla rys.2.1
8W
równaniach różniczkowych niewiadomą jest funkcja występująca pod znakiem pochodnej.
Jeśli niewiadoma jest funkcją jednej zmiennej, to równanie nazywa się zwyczajnym. Rząd
najwyższej pochodnej występującej w równaniu jest rzędem równania.
54
Table 1.
Derivation of a ventilation model of oxygen content in a function of time
closed circuit diving apparatus with a system of bags placed one inside the other.
for a semi-
Z:
T:
D: 1°
2°
from molar
balance of
oxygen
first-order
ordinary
differential
equation 8
3°
from 2°
4°
from 3°
after
dividing
both sides
by
5°
from 4° and
definition of
the integral
from 5°; c’−
new
constant of
integration
from 6° and
definition of
natural
logarithm;
c”− new
constant of
integration
6°
7°
8°
from 7° and
if
9°
from 3°
10°
from 2° and
8°
Q.E.D.
where: Z−hypothesis; T−proposition; D−proof; symbols as explained in Fig.2.
8
in differential equations, the derivative is an unknown function. If the unknown function is
a function of one variable, such an equation is called ordinary. The order of the highest
derivative appearing in the equation is the order of the equation.
55
Nr 4 (37) 2011 rok
Do
obliczeń
można równanie (4) zapisać w uproszczonej
, gdzie:
ułamek molowy inertu9 [
].
formie:
Model zależny od czasu (1) można przekształcić do funkcji ciśnienia cząstkowego
tlenu
zależnej od czasu
. Korzystając z zależności (4) oraz tego, że
można zapisać, że:
(5)
Do obliczeń można przekształcić podobnie jak poprzednio wprowadzając
ułamek molowy inertu :
Korzystając z tej formuły można obliczyć czasy stabilizacji
czynnika oddechowego dla aparatu nurkowego tego typu, które są zbliżone do
czasów stabilizacji dla półzamkniętego obiegu czynnika oddechowego z dyszowym
układem stało dozującym  rys.3 (Kłos R., 2000).
Rys.3. Przykładowe czasy stabilizacji składu czynnika oddechowego w worku dużym.
9
dla tej sytuacji problemowej możliwe jest zastąpienie ułamka molowego przez ułamek
objętościowy
56
Equation (4) can be written in a simplified form to facilitate calculations:
, where:
inert mole fraction8 [
].
Time-dependent model (1) can be converted to a function of partial pressure of
oxygen
dependent on time
. Using the formula (4) and the fact that
, we can write that
(5)
The inert mole fraction
calculations:
can be introduced here as well to facilitate
Using this formula allows us to calculate the times of breathing
mixture stabilization for such type of a diving apparatus; they are close to the times of
stabilization for semi-closed circuit apparatuses with nozzle dispensing systems Fig.3. (Kłos R., 2000).
Fig.3. Sample stabilization times of the breathing mixture composition in the large bag.
8
in this problem situation, it is possible to replace the mole fraction by a volume fraction
57
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 2.
Strumienie zużywanego tlenu i wentylacja płuc w zależności od wysiłku fizycznego
(Przylipiak M., Torbus J., 1981).
Wysiłek fizyczny
Intensywność
Przykład
leżenie w
łóżku
spokojne
siedzenie
stanie bez
ruchu
spacer
bardzo lekki
Ilość
Graniczny
Strumień
oddechów Wentylacja
strumień
zużywanego
na
płuc
zużywanego
tlenu
minutę
tlenu
[
] [
] [
] [
]
0,25
do 20
810
do 0,5
0,7
2025
1020
0,51,0
1,2
2530
2030
1,01,5
ciężki
pływanie z
prędkością
1,8
3035
3050
1,52,0
bardzo ciężki
bieg z
prędkością
2,0
3540
5065
2,02,5
bieg pod górę
4,0
>40
>65
>2,5
lekki
marsz
umiarkowany
krańcowo
ciężki
0,30
0,40
PREMIKS
Analizując bilans (4) można stwierdzić, że dla aparatu nurkowego CRABE
zasilanego premiksem, minimalne ciśnienie cząstkowe tlenu
w czynniku
oddechowym wdychanym przez nurka wystąpi dla przypadku minimalnej głębokości
nurkowania
i maksymalnego zużycia tlenu, co pociągnie za sobą
maksymalizację współczynnika oddechowego
 tab.2. Z drugiej strony,
maksymalne ciśnienie cząstkowe tlenu
w czynniku oddechowym wystąpi dla
maksymalnej głębokości nurkowania
i minimalnego zużycia tlenu
.
Wartości współczynnika oddechowego wytwórca przyjmuje w granicach
, co stanowi w przybliżeniu wentylację płuc na poziomie
przy stosowanym przez producenta odwołaniu do zużycia tlenu na
poziomie
opisanym w normie europejskiej (PN-EN-14143, 2004).
Z powyższej analizy i równania bilansu (4) wynika, że można zapisać układ równań:
, który dla
, który po uporządkowaniu, przybierze
formę:
58
Table 2.
Oxygen
consumption
and
(Przylipiak M., Torbus J., 1981).
lung
Oxygen
consumed
Physical activity
Intensity
ventilation
[
]
depending
Number
of
breaths
per
minute
[
]
on
physical
Lung
ventilation
[
activity
Border limits
of oxygen
consumed
] [
]
light
Example
lying in bed
sitting still
standing still
walking at the
speed of
moderate
marching at the
speed of
1.2
2530
2030
1.01.5
hard
swimming at the
speed of
1.8
3035
3050
1.52.0
very hard
running at the
speed of
2.0
3540
5065
2.02.5
running uphill
4.0
>40
>65
>2.5
very light
maximal
exertion
0.25
0.30
0.40
up to 20
810
up to 0.5
0.7
2025
1020
0.51.0
PREMIX
Having analysed equation (4), we can state that for the CRABE rebreather
using premix, the minimum partial pressure of oxygen
in the breathing mixture
inhaled by the diver will take place at the minimum diving depth
and with
maximum oxygen consumption, which would entail respiratory rate maximization
– Table 2. On the other hand, the maximum oxygen partial pressure
in the
breathing mixture will take place at the maximum diving depth
and with
minimum oxygen consumption
. The respiratory quotient values are assumed by
the manufacturer to fall between
, which roughly corresponds to the
level of lung ventilation
with the level of oxygen consumption used
by the manufacturer
and described by a European Standard (PN-EN14143, 2004).
The above analysis and equation (4) show that the following system of
equations can be written:
, which with
, and then rearranged, will take the following form:
59
Nr 4 (37) 2011 rok
(6)
Zgodnie z zaleceniami producenta (AQUA-LUNG, 2004) mieszanina
może być użyta w zakresie maksymalnych głębokości nurkowania
. Teoretycznie maksymalne ciśnienia cząstkowe w tym zakresie
głębokości mogą wynieść
.
Jak wynika z rys.4 system worka w worku nie zabezpiecza nurka przed
hipoksją na głębokościach poniżej
dla mieszanin o zawartościach tlenu10
. Dlatego przy wykorzystaniu tych premiksów
podczas procesu dekompresji, od głębokości leżących w zakresie
musi być użyte eżektorowe wspomaganie dozowania świeżego czynnika
oddechowego.
Rys.4.
Przykładowe
czynniku oddechowym.
10
zakresy
premiks o zawartości tlenu
ciśnień
cząstkowych
tlenu
we
jest trimiksem zaś pozostałe nitroksami
60
wdychanym
(6)
According to the manufacturer's instructions (AQUA-LUNG, 2004), a mixture
can be used in the following range of diving depths
. Theoretically, the maximum partial pressure in this area can
reach
.
of
As shown in Figure 4, the system of two bags placed one inside the other
does not protect the diver from hypoxia at depths below
for mixtures with
9
oxygen content
. Therefore, while using these
premixes during the process of decompression, an ejector dosing fresh mixture to
support breathing must also be used from the depth
on.
Fig.4. Sample ranges of partial pressure of oxygen in the inhaled breathing mixture.
9
premix with oxygen content
is called trimix, the rest is called nitrox
61
Nr 4 (37) 2011 rok
MODEL DEKOMPRESJI
Do analizy możliwości dekompresji w aparacie CRABE wykorzystano
podejście Bühlmanna z zestawem
i
wartości M (Bühlmann
A.A., 1984; Bühlmann A.A., 1995). Pominięto wpływ zawartości wilgoci we
wdychanym i wydychanym czynniku oddechowym. Zastosowano metodykę
obliczania przy różnych wartościach maksymalnego gradientu przesycenia na
różnych poziomach, lecz jako bezpieczny przyjęto zrównoważony gradient przesyceń
na poziomie
. Opisane dalej szczegółowo sposoby obliczeń opartych na tej
zasadzie, nazwano podejściem
.
Do
analizy
porównawczej
zastosowano
podejścia
Bühlm anna
z wykorzystaniem programu Deco Planner 3.1.411. Gradienty przesyceń 12 według
przeważnie są bardziej konserwatywne13 dla długich czasów pobytu niż by to
wynikało z programu Deco Planner 3.1.4.
Wstępnie, jako granicę bezpieczeństwa przyjęto rozkłady dekompresji
generowane przez Deco Planner 3.1.4, dla dopuszczalnego gradientu początkowego
i końcowego na poziomie
. Jako granicę rozwiązań wstępnie uznanych za
14
bezpieczne przyjęto rozkłady dekompresji generowane przez Deco Planner 3.1.4,
dla dopuszczalnego gradientu początkowego i końcowego na poziomie
.
Stąd zrównoważony algorytm
i rozkład dekompresji obliczony według
głębokości równoważnej dla
powinny dla czasów krótkich
być poprawione według rozkładu dekompresji generowanego przez Deco Planner
3.1.4, dla dopuszczalnego gradientu początkowego i końcowego na poziomie
15
o jednominutowy pobyt na
.
Jako wstępne założenia do zaproponowania tabel dekompresyjnych przyjęto
następujące wytyczne:
1. występują jedynie stacje dekompresyjne na głębokościach
i
.
2. możliwe jest odbycie całej wymaganej dekompresji na stacji
.
3. maksymalny gradient według
będzie kształtowany w zależności od wyników
eksperymentów nurkowych z obciążeniem nurka wysiłkiem polegającym na
symulacji pływania w płetwach.
4. zawartość tlenu
na głębokości pracy i stacjach dekompresyjnych nie może być
mniejsza niż
11
zastosowano własną metodykę obliczania tabel ze względu na to, że Deco Planner 3.1.4 nie
zezwala na analizę profili uważanych przez niego za stwarzające zagrożenie
, a takimi
były zaproponowane przez Marynarkę Francuską rozkłady dekompresji
12
przyjęto tutaj, że gradient stanowiący 75% wartości maksymalnej oznacza 0%
konserwatyzmu, zaś na poziomie 30% wartości maksymalnej, jako 100% konserwatyzmu;
gradienty większe od
wartości maksymalnej będą tutaj uważane wstępnie za
potencjalnie niebezpieczne z punktu widzenia zagrożenia
chyba, że przeprowadzone
badania będą sugerowały inaczej
13
nie zastosowano sugerowanej przez Deco Planner 3.1.4. metodologii V P M do generacji
tabel, gdyż jest ona jeszcze bardziej konserwatywna
14
z małym zagrożeniem
15
ze względu na to, że czas dojścia dla
jest liczony zgodnie z inną metodyką, to
zastosowanie tej dodatkowej stacji jest zgodne z tzw. wprowadzaniem „deep stops”
62
DECOMPRESSION MODEL
To analyze the possibility of decompression in the CRABE apparatus, the
Bühlmann approach was used, with the
and
sets of M-value
(Bühlmann A.A., 1984; Bühlmann A.A., 1995). The influence of the moisture content
in the inhaled and exhaled breathing mixture was omitted. The methodology of
making calculations with different values of the maximum supersaturation gradient at
different levels was used, but the balanced supersaturation gradient at
was
assumed to be safe. The calculations based on this principle, described in detail
below, were called the AMW approach (AMW stands for Akademia Marynarki
Wojennej – Polish Naval Academy in Gdynia).
In a comparative analysis, the Bühlmann approach along with the Deco
Planner 3.1.4 programme10 were used. According to
, supersaturation gradients
11
12
are usually more conservative for longer periods of time than it would be
apparent from Deco Planner 3.1.4.
Initially, the decompression tables generated by Deco Planner 3.1.4 (with the
permissible initial and final gradient set at
) determined the safety limit. The
decompression tables generated by Deco Planner 3.1.4, with the permissible initial
and final gradient at the level of
, were adopted as the boundary of solutions
initially considered as safe13. Thus, the
balanced algorithm and decompression
distribution calculated according to the depth equivalent to the
should,
when it comes to short times, be corrected according to the decompression table
generated by Deco Planner 3.1.4, for the permissible initial and final gradient at the
14
level of
, by a one-minute stay at
.
The following guidelines have been proposed as initial principles of creating
decompression tables:
1. there are only two decompression stations, at the depths
and
.
2. it is possible to undergo the whole required decompression process at the station
.
3. maximum gradient according to
will be shaped depending on the results of
the experiments where the diver will be given more exercise (simulated swimming
with fins).
4. oxygen content
at the depth of work and decompression stations may not be
less than
.
10
another methodology for calculating tables was used due to the fact that Deco Planner 3.1.4
does not allow the analysis of the profiles considered by it as posing a
risk, and such
were the ones proposed by the French Navy decompression tables
11
it was assumed here that the gradient which is at 75% of the maximum value is not
conservative (0%) , while at 30% of the maximum value, it is conservative (100%); gradients
greater than
of maximum value will be initially considered as posing potential DCS
risk, unless the studies will suggest otherwise
12
V P M methodology suggested by Deco Planner 3.1.4. was not used to generate tables,
since it is even more conservative
13
with small
risk
14
due to the fact that the time of reaching
is calculated according to a different
methodology, using this additional station is consistent with the introduction of "deep stops"
63
Nr 4 (37) 2011 rok
BEZPIECZEŃSTWO DEKOMPRESJI
Całą dekompresję należy przeprowadzić w wodzie. Po zakończonej
16
dekompresji nurek powinien być monitorowany co
, przez okres
przy pomocy urządzenia do detekcji śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej (Kłos R.,
2010).Monitorować należy prawą i lewą żyłę podobojczykową oraz prawy
przedsionek serca. Przekroczenie wartości grad
dla regionu przedsionkowego
lub grad
dla żył podobojczykowych powinno być przesłanką do rozpoczęcia
przeprowadzenia procedury leczniczej, np. według tabeli
. Z kolei
wystąpienie objawów skórnych
powinno być przesłanką do natychmiastowego
przeprowadzenia procedury leczniczej według tabeli
z ewentualnym jej
przedłużeniem lub przejściem do procedury według tabeli
(US Navy diving
manual, 2008). Wszelkie objawy bólowe lub kliniczne typowe dla cięższych postaci
17
powinny być przesłanką do natychmiastowego rozpoczęcia leczenia według
tabeli
. Wszelkie decyzje w zakresie podjęcia leczenia przy wystąpieniu
objawów chorobowych powinny być podejmowane przez lekarza służby nurkowej
18
, który powinien przejąć kierowanie leczeniem.
Dopuszcza się prowokowanie skórnych objawów choroby dekompresyjnej,
poprzez
gorący prysznic zaraz po zakończeniu dekompresji. Nurek może wziąć
prysznic jedynie przy asyście i za wiedzą
.
Minimalny czas odpoczynku po zakończonej dekompresji wynosi
.
Nurkowania powtarzalne w tym cyklu są zakazane. Nurkowie eksperymentalni nie
powinni być eksponowani hiperbarycznie częściej niż 3 razy podczas
sześciodniowego tygodnia pracy19. Dotyczy to nie tylko uczestniczenia w badaniach,
lecz także w treningach.
OGÓLNE WYTYCZNE DO EKSPERYMENTÓW
Kontrola zgodności założeń dekompresyjnych z aktualnie prowadzoną
dekompresją opiera się na kontrolowaniu składu czynnika oddechowego wdychanego
przez nurka. Podczas całego nurkowania należy starać się utrzymać zawartość tlenu
we wdychanym przez nurka nitroksie
na poziomie
. Jeśli
warunki te nie zostaną zachowane podczas pobytu na głębokości
należy zaprzestać wysiłku. Jeśli nie nastąpi w ciągu
wzrost zawartości tlenu
powyżej
należy zaprzestać oddychania z aparatu nurkowego
i przeprowadzić awaryjną dekompresję zgodnie z
1982).
20
(Praca zbiorowa,
16
chyba, że nadzorujący lekarz uzna inaczej, lecz minimalny czas obserwacji nie może być
krótszy niż
17
szczególnie neurologiczne
18
diving medical officer
19
ze względu na możliwość zafałszowywania wyników poprzez nadmierne ich obciążenie lub
nadmierne przystosowanie się do warunków prowadzenia nurkowań eksperymentalnych
20
należy wybrać profil dla głębokości
i stosownego czasu pobytu tak, jakby całe
nurkowanie odbywało się przy wykorzystaniu powietrza, jako czynnika oddechowego
64
DECOMPRESSION SAFETY
The whole decompression process should be performed in water. After
15
decompression, the diver should be monitored every
for a period of
using a device for detecting intravascular bubble formation (Kłos R., 2010). The right
and left subclavian vein and right atrium of the heart should be monitored. Exceeding
the values of grad
for the vestibular region or grad
for the subclavian vein
should constitute a reason to begin carrying out medical procedures, for example,
according to the
table. The symptoms of skin
should be a reason for
an immediate conduct of therapeutic procedures according to the
table with
its possible extension or moving to the procedure described in the
table
(US Navy diving manual, 2008). Any pain or clinical symptoms typical of more severe
forms of16 should be a reason for an immediate treatment according to the
table. Any decisions concerning medical treatment in case of any symptoms of
17
disease should be undertaken by a
, who should take control over the
treatment.
Triggering skin symptoms of
by a
hot shower immediately after
decompression is allowed. The diver can take a shower only with the assistance and
knowledge of a
.
Minimum rest time after decompression is
. Repetitive dives in this
cycle are prohibited. Experimental divers should not be exposed to hyperbaric
conditions more than 3 times during a six-day work week18. This applies not only to
participating in the research, but also in trainings.
GENERAL GUIDELINES FOR EXPERIMENTS
Verification of the compliance between the decompression assumptions and
the decompression being carried out is based on controlling the composition of the
breathing mixture inhaled by the diver. During the dive, it is advisable to try to keep
oxygen content in nitrox inhaled by the diver
at the level
. If these conditions are not maintained during a dive at the depth
above
, the dive should be stopped. If there is no increase in oxygen content
in time
, the diver should stop using the breathing
apparatus and emergency decompression should be performed according to
19
. A similar procedure should be applied if oxygen
content falls below
during decompression (and such
decompression should be considered as already carried out).
15
unless the supervising doctor says otherwise, but the minimum observation time should be
not less than 1.5 h
16
particularly the neurological ones
17
diving medical officer
18
due to the possibility of result distortion as a consequence of excessive workload or
adaptation to the conditions of experimental dives
19
the profile at the depth of
and the appropriate time of stay should be selected as if
air was used as breathing mixture during the whole dive
65
Nr 4 (37) 2011 rok
Podobnie
należy postąpić, jeśli zawartość tlenu spadnie poniżej
podczas dekompresji, przy czym należy zaliczyć odbytą już
dekompresję.
Jeśli podczas dekompresji21, po przejściu na pierwszą stację dekompresyjną,
nastąpi spadek zawartości tlenu poniżej wartości
, to w ciągu
należy przejść awaryjnie na oddychanie powietrzem i przeprowadzić
22
dekompresję zgodnie z
dla głębokości
, wybierając profil tak,
jakby całe nurkowanie odbywało się przy wykorzystaniu, jako czynnika oddechowego
powietrza (Praca zbiorowa, 1982). Jeśli odbyto wymaganą dekompresję nitroksową
na stacji
zalicza się ją w całości. Jeśli czas pobytu na dowolnej stacji nie
został całkowicie odczekany, to musi być on dokończony w takiej wartości, ile wynosi
różnica pomiędzy postojem na stacji przy dekompresji powietrznej i nitroksowej.
Założenie
konserwatyzmu podczas dekompresji według
powinno
służyć ustaleniu bezpiecznego maksymalnego, dozwolonego obciążenia pracą
podczas pobytu na głębokości
. Jednak nie należy przekraczać
poziomu obciążenia
liczonego na masę ciała powyżej wartości
.
Podczas dojścia do pierwszej stacji dekompresyjnej i pobytu na stacjach
dekompresyjnych obciążenie powinno być minimalne. Dekompresja powinna być
prowadzona w wodzie.
PRZYKŁADOWA BUDOWA TABEL
Tab.3 przedstawia wygenerowaną przykładową tabelę dekompresji, jaka
podlegała testom. Jest ona podzielona na tabelę podstawową i procedury awaryjne23.
W tab.4 pokazano porównawcze wyliczenia przy wykorzystaniu programu Deco
Planner 3.1.4.
21
przy oddychaniu z aparatu nurkowego
preferowane jest zastosowanie dekompresji tlenowej
23
jeżeli procedury awaryjne były możliwe do wygenerowania w trakcie teoretycznych obliczeń
dla poszczególnych bloków reprezentujących różne założenia dekompresyjne
22
66
If during the decompression process20, after reaching the first decompression
station, there is a decrease in oxygen content below the value of
,
the following operations should be performed within
: the diver should start
breathing air, decompression should be carried out in accordance with
for the depth of
, and the profile should be selected as if air was
used as the breathing mixture during the whole dive (Praca zbiorowa, 1982). If
a required nitrox decompression at the station at
was conducted, it is
recognised completely. If waiting time at any station was not full, it must be
complemented with the difference between waiting time at the station with air and
nitrox decompression.
Assuming 0% of conservatism during decompression by
should serve
safely to determine the maximum allowable workload while staying at the depth of
. However, the load
calculated on the basis of body weight should
not be exceeded above
. During the time spent on reaching the first
decompression station and the stay on both stations, the workload should be minimal.
Decompression should be conducted in water.
SAMPLE TABLE CONSTRUCTION
Table 3 shows a sample generated decompression table, which was subject
to tests. It is divided into a basic table and emergency procedures21.
Table 4 shows comparative calculations generated using Deco Planner 3.1.
20
while using the breathing apparatus
if it was possible to generate any emergency procedures in the course of theoretical
calculations for individual blocks representing different decompression assumptions
21
67
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 3.
Poprawiona tabela dekompresji zrównoważonej AMW dla
Głębokość
Czas
na
dnie
Szybkość
wynurzania
do pierwszej
stacji
Stacje dekompresyjne
[mH2O]
6
3
Czas na stacji
[mH2O]
[min]
[min]
[min]
Tabela podstawowa
5
1

10
1

15
1

20
1
2
30
25
1
4
30
1
8
35
2
15
40
3
21
45
5
28
Procedury awaryjnego przedłużenia pobytu na głębokości
50
7
36
55
10
40
30
60
13
43
Procedury awaryjnej dekompresji na stacji
5
1

10
1

15
1

20
3

25
5

30
9

30
35
17

40
24

45
33

50
43

55
50

60
56

Przejście pomiędzy stacją 6 i 3
oraz 3
.
Gradient wg
AMW na
stacjach
[mH2O]
6
3
0
[%]
21
36
40
42
49
55
61
66
69
25
36
45
56
66
75
75
75
74
38
50
67
72
73
71
69
67
66
72
74
76
74
75
75
63
62
62
21
36
40
42
49
55
61
66
69
72
74
76
25
36
45
48
50
45
36
34
31
26
26
26
38
50
67
74
76
75
76
76
76
76
76
76
i powierzchnią wynosi 30
68
Table 3.
Improved AMW balanced decompression table for
.
Decompression
Gradient
stations
according to
Time
Speed of
[mH2O]
AMW at stations
Depth
spent at ascending to the
[mH2O]
6
3
the bottom
first station
Time spent at the
6
3
0
station
[mH2O]
[min]
[min]
[min]
[%]
Basic table
5
1
21
25
38

10
1
36
36
50

15
1
40
45
67

20
1
2
42
56
72
30
25
1
4
49
66
73
30
1
8
55
75
71
35
2
15
61
75
69
40
3
21
66
75
67
45
5
28
69
74
66
Emergency procedures for prolonging the stay at the depth of
50
7
36
72
74
63
30
55
10
40
74
60
13
43
76
Emergency decompression procedures at the station at the depth of
5
1
21

10
1
36

15
1
40

20
3
42

25
5
49

30
9
55

30
35
17
61

40
24
66

45
33
69

50
43
72

55
50
74

60
56
76

Transfer time between stations 6 and 3
and station 3
75
75
62
62
25
36
45
48
50
45
36
34
31
26
26
26
38
50
67
74
76
75
76
76
76
76
76
76
and the surface is
30
69
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 4.
Tabela dekompresji według Deco Planner 3.1.4. dla wartości GF Lo%=75 i GF Hi%=75 oraz
wymuszeniem zakończenia dekompresji na stacji
.
70
Table 4.
Decompression table by Deco Planner 3.1.4. for GF Lo% = 75 and GF Hi% = 75 and forcing
the end of decompression at the station at the depth of
.
71
Nr 4 (37) 2011 rok
BLOKI AMW A−D
Wygenerowanie bloków
dało możliwość przechodzenia od profili
dekompresji o minimalnym zagrożeniu
w kierunku zwiększającego się
zagrożenia.
Po badaniach wstępnych sytemu oddechowego aparatu nurkowego CRABE
zaplanowano podjęcie dalszych eksperymentów celem jakościowej oceny zagrożenia
powiązanego z nim systemu dekompresji zaproponowanego przez producenta.
BLOK AMW A
Jako wstępne założenia dekompresyjne przyjęto następujące wytyczne:
 występują jedynie stacje dekompresyjne na głębokościach
i
,
 możliwe jest odbycie całej wymaganej dekompresji na stacji
,
 maksymalny gradient według
nie będzie większy niż ok.
,
 zawartość tlenu
na głębokości pracy i na stacjach dekompresyjnych nie może
być mniejsza niż
.
Ze względu na spodziewane małe zagrożenie
, w tej fazie badań nurek
zabezpieczający przez cały czas ekspozycji oddychał z półmaski nitroksem
o zawartości tlenu
nie mniejszej niż
W ten sposób testowana była
ta sama procedura dekompresyjna z ta różnicą, że poddawani jej nurkowie mieli
różne obciążenie pracą24. Należało jednak w tym przypadku zwrócić uwagę na
większe zagrożenie ośrodkową toksycznością tlenową dla nurka zabezpieczającego
niż roboczego.
Zbiorczą tabelę profili przewidzianych w tym bloku, zgodnym z wymienionymi
wyżej wytycznymi dla procedury awaryjnej dekompresji na stacji
podano
w tab.4.11.
W tab.4.12 zebrano wszystkie profile wchodzące w skład bloku dekompresji
o kryptonimie
. Wygenerowane wszystkie profile wchodzące w skład bloku
dekompresji o kryptonimie
dla procedury podstawowej i awaryjnej dekompresji
na stacji
podano w tab.5.
24
teoretycznie nurek roboczy był eksponowany na większe zagrożenie
72
AMW A−D PROGRAMS
Generating
units created an opportunity to go from decompression
profiles with minimal
risk towards the ones with increasing risk.
After preliminary studies of the breathing system of the CRABE diving
apparatus, we planned to conduct further experiments to estimate
risk and make
a qualitative assessment of the decompression system proposed by the
manufacturer.
AMW A UNIT
The following guidelines have been adopted as preliminary decompression
assumptions:
− there are only two decompression stations, at the depths of
and
,
− it is possible to undergo the whole required decompression process at the station
,
− maximum gradient according to
will not be greater than about
,
− oxygen content
less than
.
Due to the expected low risk of
, in this phase of research, the safety diver
was breathing nitrox with oxygen content
not less than
from a half
mask during the time of exposure. In this way, the same decompression procedure
was tested, the only difference being that the divers were subjected to different
workload23. However, in this case it was necessary to draw attention to the risk of
central oxygen toxicity that could affect the safety diver more than the working one.
Table 4.11 shows a summary of profiles in this program, consistent with the
above guidelines for emergency decompression procedures at the station at the
depth of
. Table 4.12 presents all the profiles included in the program codenamed
.
Table 5 shows all the profiles included in the decompression program codenamed
, for primary and emergency decompression procedures at the station
at the depth of
.
23
theoretically, the regular diver was exposed to a greater risk of
73
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 5.
Tabela dekompresji eksperymentalnej dla bloku
Głębokość [mH2O]
Czas
na
dnie
Szybkość
wynurzania
do pierwszej
stacji
[min]
[min]
30
Stacje
dekompresyjne
[mH2O]
6
3
Czas na stacji
[min]
i nitroksu
33
Gradient wg
AMW
na stacjach
[mH2O]
6
3
0
5
10
15
20
25
30
1
1
1
1
1
1



2
4
8
21
36
40
42
49
55
35
40
45
2
3
5
15
21
28
61
66
69
5
10
15
20
25
1
1
1
3
5





21
36
40
42
49
Stacje
dekompresyjne
[mH2O]
36
Gradient wg
AMW
na stacjach
[mH2O]
6
3
0
Gradient wg
AMW
na stacjach
[mH2O]
6
3
Czas na stacji
[min]
6
3
Czas na stacji
[%]
[%]
[min]
Tabela podstawowa
27 29 42
1
25 28
1

43 42 55
1
36 50
1

47
53
71
1
45 67
1
1
56 72
1
4
51 65 72
1
66 73
2
8
59 72 67
4
67 71 70
75 71
4
12

74 73 67
75 69
5
20

75 67






75 66






27 29 42
1
25 38
1

43 42 55
1
36 50
1

47 48 71
3
45 67
2

51 48 75
7
48 74
5

59 42 72
12
50 76
10

74
.
Gradient wg
AMW
na stacjach
[mH2O]
6
3
0
[%]


2
6
8

32
50
55
60
69

33
47
60
75
71

46
62
74
69
70


















32
50
55
60
69
33
47
50
49
45
46
62
76
75
76
Table 5.
Experimental decompression table for unit
Depth [mH2O]
Time
at the
bottom
Speed
of ascending to
the first station
[min]
[min]
30
Decompression
stations
[mH2O]
6
3
Time spent at
the station
[min]
5
10
15
20
25
30
1
1
1
1
1
1



2
4
8
35
40
45
2
3
5
15
21
28
5
10
15
20
25
30
1
1
1
3
5
9






and nitrox
.
33
Gradient
according to
AMW at
stations
[mH2O]
6
3
0
Decompression
stations
[mH2O]
36
Gradient wg
AMW
na stacjach
[mH2O]
Decompression
stations
[mH2O]
6
3
6
3
0
6
3
Time spent at
Time spent at
the station
the station
[%]
[%]
[min]
[min]
Basic table
27 29 42
1
21 25 28
1


43 42 55
1
36 36 50
1


47 53 71
1
2
40 45 67
1
1
42 56 72
1
4
51 65 72
1
6
49 66 73
2
8
59 72 67
4
8
67 71 70
55 75 71
4
12


Emergency procedures for prolonging the stay under water
74 73 67
61 75 69
5
20


66 75 67







69 75 66







Emergency decompression procedures at the
station
27 29 42
1
21 25 38
1


43 42 55
1
36 36 50
1


47 48 71
3
40 45 67
2


51 48 75
7
42 48 74
5


59
42
72
12
49 50 76
10


67 38 76
55 45 75
16



Gradient
according to
AMW at
stations
[mH2O]
6
3
0
[%]
32
50
55
60
69

33
47
60
75
71

46
62
74
69
70










32
50
55
60
69

33
47
50
49
45

46
62
76
75
76

75
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 5 cd.
30
35
40
45




9
17
24
33
55
61
66
69
45
36
34
31
75
76
76
76
16
25






67
74


38
34






76
76


















Tabela 5 cd.
Głębokość [mH2O]
Czas
na
dnie
Szybkość
wynurzania
do pierwszej
stacji
[min]
[min]
39
Stacje
dekompresyjne
[mH2O]
6
3
Czas na stacji
[min]
i nitroksu
42
Gradient wg
AMW
na stacjach
[mH2O]
6
3
0
5
10
15
20
1
1
1
3


4
7
37
56
62
69
25
30






Stacje
dekompresyjne
[mH2O]
45
Gradient wg
AMW
na stacjach
[mH2O]
6
3
0
Gradient wg
AMW
na stacjach
[mH2O]
6
3
Czas na stacji
[min]
6
3
Czas na stacji
[%]
[%]
[min]
Tabela podstawowa
43 41 55
1
37 51
1

63 58 68
1
52 68
1
1
68 72
2
5
69 69 70
3
74 70






















76
.
Gradient wg
AMW
na stacjach
[mH2O]
6
3
0
[%]

2
6

48
70
76

45
63
72

59
70
68









Table 5cont
17
61 36 76

24
66 34 76

33
69 31 76

35
40
45


25


74





and station 3
34 76







and the surface is 30












maximum gradient according to
oxygen content
at the depth of work and decompression stations may not be less than
Experimental decompression table for unit
Depth [mH2O]
Time
at the
bottom
Speed
of ascending to
the first station
[min]
[min]
39
Decompression
stations
[mH2O]
6
3
Time spent at
the station
[min]
5
10
15
20
1
1
1
3


4
7
25
30




and nitrox
.
Table 5cont
42
Gradient
according to
AMW at
stations
[mH2O]
6
3
0
Decompression
stations
[mH2O]
45
Gradient
according to
AMW at
stations
[mH2O]
6
3
0
Decompression
stations
[mH2O]
6
3
6
3
Time spent at
Time spent at
the station
the station
[%]
[%]
[min]
[min]
Basic table
43 41 55
1
37 37 51
1


63 58 68
1
2
56 52 68
1
1
62 68 72
2
5
69 69 70
3
6
69 74 70



























Emergency decompression procedures at the
station
Gradient
according to
AMW at
stations
[mH2O]
6
3
0
[%]
48
70
76

45
63
72

59
70
68







77
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 5 cd.
5
10
15
20
1

1

5

10

1
2
7

oraz 3




43 41 55
1
63 49 69
3
69 49 74
9




 maksymalny gradient według
nie będzie większy niż ok.75%
na głębokości pracy i na stacjach dekompresyjnych nie może być mniejsza niż
78




48
70
76

45
49
47

59
71
73

Table 5cont.
5
10
15
20


1

1

5

10

1
2
7





and station 3
43
63
69

41 55
1
49 69
3
49 74
9







48
70
76

45
49
47

59
71
73

maximum gradient according to
oxygen content
at the depth of work and decompression stations may not be less than
79
Nr 4 (37) 2011 rok
BLOK AMW B
i
,
,
 Maksymalny gradient według
dla tkanki 1 nie będzie większy niż ok.
, dla tkanek
na stacji dekompresyjnej
nie będzie większy niż
ok.
, na powierzchni dla tkanek
,
dla pozostałych sytuacji nie będzie większy niż ok.
,
być mniejsza niż
.
Wygenerowane wszystkie profile wchodzące w skład bloku dekompresji
o kryptonimie
dla procedury podstawowej i awaryjnej dekompresji na stacji
jak i dla innych bloków nie będą tutaj przytaczane, gdyż zostały
opublikowane wcześniej (Kłos R., 2011).
BLOK AMW C
i
,
,
, dla wszystkich tkanek na stacjach dekompresyjnych 3 i
nie
będzie większy niż ok.
nie będzie większy niż
ok.
, dla pozostałych sytuacji będzie poniżej wartości
,
 Zawartość tlenu
być mniejsza niż
BLOK AMW D
i
,
,
, na stacjach dekompresyjnych 3 i
,
dla pozostałych sytuacji będzie poniżej wartości
,
 Zawartość tlenu
być mniejsza niż
.
80
AMW B PROGRAM
assumptions:
and
,
at the depth of
,
for tissue 1 will not be greater than about
, for tissues 2 and 3 at the
decompression station not greater
than about
, on the surface for tissues 12-16 it will not be greater than
about
, and in all the other cases it will not be greater than about
− oxygen content
less than
.
All the profiles included in the decompression program code-named
,
for primary and emergency decompression procedures at the
station, as well
as for all the other units, will not be quoted here, as they have been already published
(Kłos R., 2011).
AMW C PROGRAM
assumptions:
and
,
,
, for all the tissues at 3 and
decompression stations it will not be
greater than about
, on the surface for tissues 12-16it will not be greater than
, and in all the other cases it will be less than
,
− oxygen content
less than
.
AMW D PROGRAM
assumptions:
and
,
at the depth of
,
, at 3 and
decompression stations it will not be greater than
about
, on the surface for tissues 12-16it will not be greater than
, and in all the other cases it will be less than
,
− oxygen content
less than
.
81
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 6.
Analiza podejścia do tabel dekompresji przez
Głębokość [
Czas
na
dnie
[
]
5
10
15
20
25
30
35
40
45
]
Szybkość
wynurzania
do pierwszej
stacji
[
]
Stacje
dekompresyjne
[
]
6
3
Czas na stacji
[
]
.
40
Gradient i nr wiodącej
tkanki teoretycznej wg AMW
na stacjach [
]
6
3
0
40
na stacjach [
]
6
3
0
Stacje
dekompresyjne
[
]
6
3
Czas na stacji
[%]
[%]
[
]
Tabela podstawowa
15 1 28 1 41
1
14
1
27
1




35 1 48 1 62
1
32
1
48 1a




44 1 58 2 78
2
42 1a 61
2




51 2 69 2 95
3
51
2
73
2




1
58 2 81 3 101 3
1
58
2
81
2


4
65 3 90 3 96
4
4
63
3
90
3


8
72 3 98 3 90
6
8
69
3
97
3


13
77 4 103 3 90
6
13
74
3 104 4


17
81 3 107 4 91
6
17
79
4 111 4


oraz 3
System o otwartym obiegu
czynnika oddechowego
Nie można
odstać czasów ze stacji
na stacji
Zestaw tkanek według
82
44
69
87
100
106
102
1
1a
2
2
3
4
95
93
95
4
6
6
Table 6.
Analysis of the
Depth [
Time
at the
bottom
[
]
Speed
of ascending to
the first station
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Open-circuit
system
Times
station cannot
be made up for at
6
3
Time spent at
the station
[
]
40
Gradient and number of the
leading theoretical tissue
according to AMW at
stations [
]
6
3
0
Decompression
stations
[
]
40
according to AMW at stations
[
]
6
3
0
6
3
Time spent at
the station
[%]
[%]
[
]
[
]
Basic table
15
1
28
1
41
1
14 1
27
1




35 1 48 1 62 1
32 1
48 1a




44 1 58 2 78 2
42 1a 61
2




51 2 69 2 95 3
51 2
73
2




1
58
2
81
3
101
3
1
58
2
81
2


4
65 3 90 3 96 4
4
63 3
90
3


8
72
3 98 3 90 6
8
69 3
97
3


13
77 4 103 3 90 6
13
74 3 104 4


17
81 3 107 4 91 6
17
79 4 111 4


and station 3
]
from
Decompression
stations
[
]
’s approach to decompression tables.
Set of tissues according to
44
69
87
100
106
102
1
1a
2
2
3
4
95
93
95
4
6
6
st.
83
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 6cd.
Tkanka teoretyczna
czas połowicznego odsycania t (N2)
wartość a dla tkanki
a
wartość b dla tkanki
b
czas trwania ekspozycji
t
początkowe ciśnienie
po
zewnetrzne
końcowe ciśnienie zewnetrzne pc
cisnienie cząstkowe nasyconej
p
H2O H2O
zawartość azotu
x
początkowe ciśnienie po(N2
zewnetrzne azotu
)
końcowe ciśnienie zewnętrzne pi(N2
azotu
)
p(N2,
prężność azotu w tkance
t)
p(ma
maksymalne przesycenie
x)
głębokość I stacji
H
min
1
2
4
8
2,2
00
0,8
20
1,5
00
0,8
20
3
12,
5
1,0
80
0,8
25
4
18,
5
0,9
00
0,8
35
5
27
0,7
50
0,8
45
6
38,
3
0,5
80
0,8
60
.
7
54,
3
0,4
70
0,8
70
8
9
14
15
16
0,4
55
0,8
90
1,00
ata
5,00
ata
0,063
3
m
m-3
0,6
ata
0,79
ata
2,96
0,4
55
0,9
34
0,4
55
0,9
34
0,3
80
0,9
44
0,2
55
0,9
62
0,2
55
0,9
62
0,2
55
0,9
62
0,2
55
0,9
62
0,8
6
0,5
82
2,9
5
0,6
15
2,8
0
1,0
67
2,5
5
1,2
13
2,2
6
1,1
33
1,9
6
1,0
2
1,7
0
0,9
63
1,4
8
0,8
8
1,3
0
0,7
56
1,1
7
0,6
34
1,0
8
0,5
82
1,0
2
0,5
26
0,9
7
0,5
58
0,9
3
0,6
52
0,9
0
0,6
23
0,8
8
-
1
2
1
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
84
13
0,4
55
0,8
90
ata
mH2
O
12
109 146 187 239 305 390 498 635
30
ata
11
77
min
ata
10
0,6
-
Table 6cont.
Analysis of the
Theoretical tissue
time of half offgasing t (N2) min
value a for the tissue
a
value b for the tissue
b
exposure time
t
initial external pressure po
final external pressure pc
partial pressure of saturated
p
H2O H2O
nitrogen content
x
initial external pressure of po(N2
nitrogen
)
final external pressure of pi(N2
nitrogen
)
partial pressure of nitrogen in p(N2,
the tissue
t)
p(ma
maximum supersaturation
x)
depth of station I
H
1
2
4
8
2,2
00
0,8
20
1,5
00
0,8
20
3
12,
5
1,0
80
0,8
25
4
18,
5
0,9
00
0,8
35
5
27
0,7
50
0,8
45
6
38,
3
0,5
80
0,8
60
7
54,
3
0,4
70
0,8
70
8
9
13
14
15
16
0,4
55
0,8
90
0,4
55
0,8
90
ata
0,063
m3
m-3
0,6
ata
0,79
ata
2,96
mH2
O
12
109 146 187 239 305 390 498 635
30
1,00
5,00
ata
11
77
min
ata
ata
ata
10
0,4
55
0,9
34
0,4
55
0,9
34
0,3
80
0,9
44
0,2
55
0,9
62
0,2
55
0,9
62
0,2
55
0,9
62
0,2
55
0,9
62
0,8
6
0,5
82
2,9
5
0,6
15
2,8
0
1,0
67
2,5
5
1,2
13
2,2
6
1,1
33
1,9
6
1,0
2
1,7
0
0,9
63
1,4
8
0,8
8
1,3
0
0,7
56
1,1
7
0,6
34
1,0
8
0,5
82
1,0
2
0,5
26
0,9
7
0,5
58
0,9
3
0,6
52
0,9
0
0,6
23
0,8
8
-
1
2
1
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,6
-
85
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 6cd.
zaokrąglona głębokość I stacji
HI
szybkość przejści na I stację
tt
mH2
O
m/mi
n
prężność azotu po dojściu do I
p(tt)
stacji
gradient wartości M M%
czas postoju na I stacji tI
ata
%
min
prężność azotu po I stacji p(I)
ata
gradient wartości M M%
%
mH2
O
min
II
głębokość II stacji H
czas postoju na II stacji
prężność azotu po II stacji
gradient wartości M
czas odpoczynku po nurkowaniu
prężność azotu po odpoczynku
II
t
p(II
)
M%
ts
p(s
)
ata
6
17
2,8
6
49
2,7
6
63
2,5
3
65
2,2
4
53
1,9
5
33
1,6
9
11
1,4
8
-
1,3
0
-
2,8
6
63
2,7
6
82
2,5
3
90
2,2
4
81
1,9
5
66
1,6
9
50
1,4
8
27
1,3
0
0
1,0
8
-
1,0
2
-
0,9
7
-
0,9
3
-
0,9
0
-
0,8
8
-
0,8
6
-
1,1
7
-
1,0
8
-
1,0
2
-
0,9
7
-
0,9
3
-
0,9
0
-
0,8
8
-
0,8
6
-
1,0
7
14
1,0
2
3
0,9
7
-
0,9
3
-
0,9
0
-
0,8
8
-
0,8
6
-
0,7
9
0,7
9
0,7
9
0,8
0
0,8
0
0,8
0
0,8
0
0
3
1,8
7
36
2,2
1
70
2,2
0
93
2,0
5
96
1,8
4
90
1,6
4
86
1,4
5
72
0,7
9
0,7
9
0,7
9
0,7
9
0,7
9
0,7
9
0,7
9
min
ata
1,1
7
-
4
1,2 1,1
9
6
50 27
1440
0,7 0,7
9
9
86
Table 6cont.
depth of station I (rounded)
HI
speed of transition to station I
tt
partial pressure of nitrogen
after reaching station I
M value gradient
waiting time at station I
partial pressure of nitrogen after
station I
M value gradient
mH2
O
m/mi
n
p(tt
)
M%
tI
%
min
p(I)
ata
M%
%
mH2
O
min
depth of station II HII
waiting time at station II tII
partial pressure of nitrogen after p(II
station II )
M value gradient M%
length of rest after diving ts
p(s
partial pressure of nitrogen after rest
)
ata
ata
6
17
2,8
6
49
2,7
6
63
2,5
3
65
2,2
4
53
1,9
5
33
1,6
9
11
1,4
8
-
1,1
7
-
1,0
8
-
1,0
2
-
0,9
7
-
0,9
3
-
0,9
0
-
0,8
8
-
0,8
6
-
1,1
7
-
1,0
8
-
1,0
2
-
0,9
7
-
0,9
3
-
0,9
0
-
0,8
8
-
0,8
6
-
1,0
7
14
1,0
2
3
0,9
7
-
0,9
3
-
0,9
0
-
0,8
8
-
0,8
6
-
0,7
9
0,7
9
0,7
9
0,8
0
0,8
0
0,8
0
0,8
0
0
2,8
6
63
2,7
6
82
2,5
3
90
2,2
4
81
1,9
5
66
1,6
9
50
1,4
8
27
1,3
0
0
3
1,8
7
36
2,2
1
70
2,2
0
93
2,0
5
96
1,8
4
90
1,6
4
86
1,4
5
72
0,7
9
0,7
9
0,7
9
0,7
9
0,7
9
0,7
9
0,7
9
min
ata
1,3
0
-
4
1,2 1,1
9
6
50 27
1440
0,7 0,7
9
9
87
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 6cd.
Tkanka teoretyczna
czas połowicznego odsycania
wartość a dla tkanki
wartość b dla tkanki
czas trwania ekspozycji
początkowe ciśnienie zewnetrzne
końcowe ciśnienie zewnetrzne
cisnienie cząstkowe nasyconej H2O
zawartość azotu
początkowe ciśnienie zewnetrzne azotu
końcowe ciśnienie zewnętrzne azotu
prężność azotu w tkance
maksymalne przesycenie
głębokość I stacji
zaokrąglona głębokość I stacji
szybkość przejści na I stację
prężność azotu po dojściu do I stacji
czas postoju na I stacji
prężność azotu po I stacji
głębokość II stacji
czas postoju na II stacji
prężność azotu po II stacji
czas odpoczynku po nurkowaniu
prężność azotu po odpoczynku
t (N2)
a
b
t
po
pc
pH2O
x
po(N2)
pi(N2)
p(N2,t)
p(max)
H
HI
tt
p(tt)
M%
tI
p(I)
M%
HII
tII
p(II)
M%
ts
p(s)
min
min
ata
ata
ata
m3 m-3
ata
ata
ata
ata
mH2O
mH2O
m/min
ata
%
min
ata
%
mH2O
min
ata
min
ata
.
1
1a
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
4
5
8
12,5
18,5
27
38,3
54,3
77
109
146
187
239
1,2599 1,1696 1,0000 0,8618 0,7562 0,6667 0,5600 0,4947 0,4500 0,4187 0,3798 0,3497 0,3223
0,5050 0,5578 0,6514 0,7222 0,7825 0,8126 0,8434 0,8693 0,8910 0,9092 0,9222 0,9319 0,9403
30
1,00
5,00
0,063
0,6
0,79
2,96
2,95
2,93
2,80
2,55
2,26
1,96
1,70
1,48
1,30
1,17
1,08
1,02
0,97
0,854 0,981 1,173 1,22 1,174 1,048 0,962 0,857 0,761 0,681 0,644 0,623 0,61
2
2
2
0
6
17
2,86
2,86
2,76
2,53
2,24
1,95
1,69
1,48
1,30
1,17
1,08
1,02
0,97
45
52
62
63
53
34
11
0
2,86
2,86
2,76
2,53
2,24
1,95
1,69
1,48
1,30
1,17
1,08
1,02
0,97
62
71
86
90
84
67
49
26
0
3
4
1,87
2,02
2,21
2,20
2,05
1,84
1,64
1,45
1,29
1,16
1,07
1,02
0,97
39
52
79
96
102
94
86
70
50
31
16
4
1440
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
88
Analysis of the
Theoretical tissue
time of half offgasing
value a for the tissue
value b for the tissue
exposure time
initial external pressure
final external pressure
partial pressure of saturated H2O
nitrogen content
initial external pressure of nitrogen
final external pressure of nitrogen
partial pressure of nitrogen in the tissue
maximum supersaturation
depth of station I
depth of station I (rounded)
speed of transition to station I
partial pressure of nitrogen
after reaching station I
M value gradient
waiting time at station I
partial pressure of nitrogen after station I
M value gradient
depth of station II
waiting time at station II
partial pressure of nitrogen after station II
M value gradient
length of rest after diving
partial pressure of nitrogen after rest
t (N2)
a
b
t
po
pc
pH2O
x
po(N2)
pi(N2)
p(N2,t)
p(max)
H
HI
tt
Table 6cont.
1
1a
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
min
4
5
8
12,5
18,5
27
38,3
54,3
77
109
146
187
239
1,2599 1,1696 1,0000 0,8618 0,7562 0,6667 0,5600 0,4947 0,4500 0,4187 0,3798 0,3497 0,3223
0,5050 0,5578 0,6514 0,7222 0,7825 0,8126 0,8434 0,8693 0,8910 0,9092 0,9222 0,9319 0,9403
min
30
ata
1,00
ata
5,00
ata
0,063
m3 m-3
0,6
ata
0,79
ata
2,96
ata
2,95
2,93
2,80
2,55
2,26
1,96
1,70
1,48
1,30
1,17
1,08
1,02
0,97
ata
0,854 0,981 1,173 1,22 1,174 1,048 0,962 0,857 0,761 0,681 0,644 0,623 0,61
mH2O
2
2
2
0
mH2O
6
m/min
17
p(tt)
ata
2,86
2,86
2,76
2,53
2,24
1,95
1,69
1,48
1,30
1,17
1,08
1,02
0,97
M%
tI
p(I)
M%
HII
tII
p(II)
M%
ts
p(s)
%
min
ata
%
mH2O
min
ata
45
52
62
63
53
34
11
-
-
-
-
-
2,86
62
2,86
71
2,76
86
2,53
90
2,24
84
1,95
67
1,69
49
1,48
26
1,17
-
1,08
-
1,02
-
0,97
-
1,87
39
2,02
52
2,21
79
2,20
96
2,05
102
1,84
94
1,64
86
1,45
70
1,16
31
1,07
16
1,02
4
0,97
-
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
0
1,30
0
3
4
1,29
50
1440
0,79
0,79
0,79
0,79
0,79
min
ata
89
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 7.
Głębokość [
Czas
na
dnie
[
]
]
Szybkość
wynurzania
do pierwszej
stacji
[
5
10
15
20
25
30
35
40
System CRABE
]
Stacje
dekompresyjne
[
]
6
3
Czas na stacji
[
]
.
40
na stacjach [
]
6
3
0
40
na stacjach [
]
6
3
0
Stacje
dekompresyjne
[
]
6
3
Czas na stacji
[%]
[%]
[
]
Tabela podstawowa
21
1
36
1
54
1
24
1
36




43 1a 61 1a 84 1a
47
1
61




1
56 1a 77 2
96
2
57
1
74



1
2
68 2 83 2 100 3
1
68
2
87

2
5
76 2 90 3
98
4
3
77
3 102

4
6
84 3 90 4
99
4
2
4
87
3 100
6
9
92 3 92 4 100 6
4
6
96
3
98
7
14
98 3 96 4
99
6
5
11
102 3 102
oraz 3
Jeśli gradient
w chwili rozpoczęcia
Nie
można
odstać dekompresji jest większy niż od
, to
czasów ze stacji
przy opuszczeniu stacji
musi mieć
na stacji
wartość, co najwyżej równą tej wartości
Na powierzchni gradient nie może być większy
od ok.100%
50
75
94
108
109
109
1
1
3
3
3
4
4
4
110
109
6
6
Gradient
podczas dekompresji nie większy
niż 100%
Na powierzchni gradient nie może być większy
od ok.110%
90
1
1
2
3
3
3
Table 7.
Experimental decompression table for
Depth [
Time
at the
bottom
[
]
5
10
15
20
25
30
35
40
]
Speed
of ascending to
the first station
Decompression
stations
[
]
Decompression
stations
[
]
40
according to AMW at
stations [
]
6
3
0
6
3
Time spent at
the station
[%]
[%]
[
]
[
]
Basic table
21 1 36 1
54
1
24 1 36




43 1a 61 1a 84 1a
47 1 61




1
56 1a 77 2
96
2
57 1 74



1
2
68 2 83 2 100 3
1
68 2 87

2
5
76 2 90 3
98
4
3
77 3 102

4
6
84 3 90 4
99
4
2
4
87 3 100
6
9
92 3 92 4 100 6
4
6
96 3 98
7
14
98 3 96 4
99
6
5
11
102 3 102
and station 3
The CRABE system
Times from
station
cannot be made up for at
station
6
3
Time spent at
the station
[
]
40
according to AMW at
stations [
]
6
3
0
programs.
1
1
2
3
3
3
50
75
94
108
109
109
1
1
3
3
3
4
4
4
110
109
6
6
If gradient
Gradient during decompression not greater than
100%
On the surface, gradient cannot be greater than
about 110%
at the start of decompression is greater
than
, then at leaving the
station it
must have a value at most equal to this value
On the surface, gradient cannot be greater than
about 100%
91
Nr 4 (37) 2011 rok
BLOK AMW E I SYSTEM FN
Analizując system nitroksowy o otwartym obiegu czynnika oddechowego
o zawartości tlenu
bez możliwości przechodzenia dekompresji
przewidzianej dla stacji
i odbyciu jej na stacji
można zauważyć, że
25
podejście bülmannowskie jest spójne z systemem dekompresji
y dla
aparatu CRABE pod warunkiem dopuszczenia do przesyceń rzędu 110% na
głębokości
 tab.6−7.
W celu bezpiecznego, stopniowego zbliżenia się do dekompresji
przyjęto dwa profile o zwiększającym się zagrożeniu

i
. Dla
systemu
przyjęto, że najniższe stężenie tlenu w obiegu aparatu CRABE
będzie wynosić
bez możliwości przeniesienia czasów ze stacji
na stację
. Dla zestawu tkanek według
, jeśli gradient
w chwili
rozpoczęcia dekompresji jest większy niż od
, to przy opuszczeniu stacji
musi mieć wartość, co najwyżej równą tej wartości. Zaś na powierzchni
gradient nie może być większy od ok.
 tab.7.
Dla systemu
przyjęto, że najniższe stężenie tlenu w obiegu aparatu
CRABE będzie wynosić
bez możliwości przeniesienia czasów ze stacji
na stację
. Dla zestawu tkanek według
gradient podczas
dekompresji nie był większy niż
. Na powierzchni gradient nie był większy
od ok.
 tab.7.
WYNIKI
ORGANIZACJA EKSPERYMENTÓW
Nurek roboczy wykonując wysiłek w basenie kompleksu nurkowego
DGKN120 ubezpieczany jest przez nurka zabezpieczającego  rys.5a. W ciągu
całego eksperymentu nurek przebywa w wodzie oddychając z aparatu nurkowego
CRABE ‒ rys.5d. Nurek na stanowisku wysiłkowym posiada komputer, na którego
ekranie możliwe jest wyświetlanie poleceń oraz parametrów nacisku oraz zawartości
tlenu w czynniku oddechowym26 ‒ rys.5c. Na pulpicie komputera nurek ma do
dyspozycji trzy przyciski do szybkiej komunikacji. Do komunikacji z nurkiem można
wykorzystać system łączności przewodowej lub głośnik znajdujący się w wodzie do
bezpośredniego wydawania nurkowi komend poprzez środowisko wodne. W skrzynce
komputera znajduje się kamera do obserwacji twarzy nurka, oprócz tego
zamontowane są kamery pokazujące prawidłowość ułożenia sylwetki nurka pod wodą
oraz ogólny widok w komorze pokazujący nurka roboczego i nurka
zabezpieczającego ‒ rys.5f.
25
zarówno dla zestawu tkanek według
funkcje te można pojedynczo wyłączać
i
26
92
AMW E UNIT AND FN SYSTEM
Having analyzed the open-circuit nitrox system with oxygen content
without the possibility of shifting the decompression provided for the
station at the depth of
to the station
, we can state that the Bülmann
24
approach is consistent with the
’s decompression system for the
CRABE apparatus, on the condition that 110% supersaturations at the depth of
are allowed – Table s 6-7.
In order to approach the
’s decompression safely and gradually, two
profiles with an increased risk of

and
– were adopted. It was
assumed that in the
system, the lowest concentration of oxygen in the loop
will be
, without the possibility of transferring times from station
to
station
. For a set of tissues according to
, if the gradient
at the
start of decompression is greater than
, then at leaving the
station it
must have a value at most equal to this value. On the surface, the gradient cannot be
greater than about
- Table 7.
It was assumed that in the
system, the lowest concentration of oxygen in the
loop will be
, without the possibility of transferring times from station
to station
. For a set of tissues according to
, the gradient
during decompression was not greater than
. On the surface, the gradient
was not greater than about
- Table 7.
RESULTS
ORGANIZATION OF EXPERIMENTS
A diver engaged in physical activity in the swimming pool of the DGKN120
complex, is secured by a safety diver – Fig.5. Throughout the experiment, the diver
uses the CRABE rebreather while under water – Fig.5d. On the workstation, there is
a computer on whose screen it is possible to display the commands and parameters
of oxygen pressure and content in the breathing mixture25 – Fig.5c. On the computer
desktop, there are three buttons for quick communication. To communicate with the
diver, we can use a wired communication system or a loudspeaker located in water,
to issue commands directly to the diver in the aquatic environment. In the computer
box, there is a camera for observing the diver's face; there are also cameras showing
the correct arrangement of the diver under water and a general view showing both
divers in the chamber – Fig.5f.
24
25
both for the sets of tissues according to
these functions can be turned off individually
and
93
Nr 4 (37) 2011 rok
a)
b)
c)
d)
94
a)
b)
c)
d)
95
Nr 4 (37) 2011 rok
e)
f)
Rys.5. Doświadczalny Głębokowodny Kompleks Nurkowy DGKN120 a)nurkowie w komorze
wodnej
kompleksu
przygotowujący
się
do
nurkowania b)nurek
gotowy
do
nurkowania c)komputer
ze
wskazaniami
dla
nurka d)nurek
na
stanowisku
ergonometru e)kompleks DGKN‒120 widok z góry f)system obserwacji i nadzoru
eksperymentu.
a)
b)
c)
d)
96
e)
f)
Fig.5. Experimental Deepwater Diving Complex DGKN120 a) divers in the water chamber of
the complex, preparing to dive b) a diver ready to dive c) computer with some indexes for the
diver d) a diver on an ergometer e) DGKN-120 complex seen from above f) a system of
observation and supervision of the experiment.
a)
b)
c)
d)
97
Nr 4 (37) 2011 rok
e)
f)
Rys.6.Doświadczalny Głębokowodny Kompleks Nurkowy DGKN120 a)widok komory
mieszkalnej od strony komory przejściowej b)schemat zespołu komór wchodzących w skład
kompleksu c)Automatyczny
system
pomiarowy
czynnika
oddechowego
nurka
roboczego d)automatyczny system pomiaru składu atmosfery komory DZWONIEC
i PRZEJŚCIOWA e)dyszowy system do systemu automatycznego dozowania tlenu do
atmosfery komory DZWONIEC f)element wykonawczy do systemu automatycznego
utrzymywania ciśnienia i realizacji procesu dekompresji (po lewej).
Przed zanurzeniem nurek ubezpieczający podłącza szybkozłączem przetokę
zamontowaną na wężu wdechowym aparatu nurkowego27. W ten sposób czynnik
oddechowy wdychany przez nurka jest odprowadzany do analizy. Maksymalny
strumień pobieranego czynnika oddechowgo wynosi
i kierowany
jest na sondę cyrkonową typu SERVOMEX Zr743 Industrial Oxygen Sensor28 lub
paramagnetyczny analizator tlenu typu SERVOMEX Pm1111E701 Oxygen
Transducer29. Analizatory wchodzące w skład automatycznego systemu
pomiarowego składu czynnika oddechowego wdychanego przez nurka roboczego
pokazano na rys.6c. Podobne systemy pomiarowe posiada każda komora kompleksu
DGKN‒120 ‒ rys.6d. System posiada także automatyczne urządzenia do
utrzymywania stałego ciśnienia i realizacji zadanej dekompresji oraz utrzymywania
stałego ciśnienia cząstkowego tlenu w atmosferze komory hiperbarycznej ‒ rys.6 e-f.
Wyniki pomiarów realizowane przez stanowiska pomiaru składu czynnika
oddechowego, tensometru, utrzymywania ciśnienia, realizacji dekompresji
i utrzymywania cisnienia cząstkowego tlenu są nadzorowane, zobrazowywane a dane
archiwizowane przez dowolnie wybrany komputer będący na wyposażeniu sieci
pomiarowej kompleksu DGKN‒120. Wszystkie systemy nadzorowane są przez
zintegrowane oprogramowanie mogące działać na dowolnie wybranym komputerze
Ethernetowej sieci pomiarowej.
Podczas pobytu na głębokości nurek roboczy wykonuje wysiłek polegający na
symulacji pływania w płetwach jednocześnie napierając na pionową płytę połączoną
z tensometrem typu NKSS 300N Keli Electric Manufacturing (Ning 80) Co.,Ltd.
Nurek zabezpieczający asekuruje jedynie nurka roboczego bez wykonywania
jakiejkolwiek innej pracy ‒ rys.5c‒d.
e)
f)
27
przed zaworem zwrotnym urządzenia ustnikowego
zrezygnowano z wykorzystania sondy cyrkonowej ze względu na znaczny wpływ
zanieczyszczeń na dokładność wskazań zawartości tlenu
29
dodatkowo monitorowana jest zawartość ditlenku węgla oraz detekcji związków utlenialnych
przy pomocy eksplozymetru
28
98
Fig.6. Experimental Deepwater Diving Complex DGKN120 a) a view of the living chamber
from the transition chamber b) an outline of the chambers in the complex c) an automatic
system for measuring the breathing mixture of the diver d) an automatic system for measuring
the composition of the atmosphere of the DZWONIEC and PRZEJŚCIOWA chambers e)
nozzle system for automatic oxygen dispensing into the DZWONIEC chamber’s air f) an
actuator of the automatic pressure maintenance system and the process of decompression
(left).
Before immersion, the safety diver connects the one part of the inhalation
hose with a quick coupler 26. In this way, the breathing mixture inhaled by the diver is
taken for analysis. The maximum intake of the breathing mixture is
and is directed to a zirconium probe, SERVOMEX Zr743 Industrial Oxygen Sensor27,
or a paramagnetic oxygen analyser, SERVOMEX Pm1111E701 Oxygen
Transducer28. The analyzers which are part of an automatic measuring system of the
breathing mixture inhaled by the diver are shown in Fig.6c. Similar measuring
systems can be found in every chamber if the DGKN‒120 complex – Fig.6d. The
system is also equipped with an automatic device for maintaining constant pressure,
conducting decompression, and maintaining permanent partial pressure of oxygen in
the atmosphere of the hyperbaric chamber - Fig.6e-f. The results of measurements
carried out at workstations measuring the composition of the breathing mixture, strain
gauge, pressure maintenance, conducting decompression, and maintenance partial
pressure of oxygen are monitored, and the data is archived on any computer
available in the measurement network of the DGKN-120 complex. All the systems are
supervised by integrated software that can run on any of the Ethernet measurement
network computer.
While staying underwater, the working diver performs a simulation of
swimming with flippers on while pushing a vertical plate connected to a strain gauge
NKSS 300N Keli Electric Manufacturing (Ning 80) Co.,Ltd. The safety diver only
protects the working diver, without performing any other tasks – Fig.5c-d.
26
before the non-return valve of the mouthpiece
a zirconia probe was not used due to a significant influence of impurities on the accuracy of
the oxygen content index
28
additionally, carbon dioxide content and the presence of oxidizable compounds (detected
with an explosimeter) are monitored
27
99
Nr 4 (37) 2011 rok
Nurek zabezpieczający podczas przebywania na dnie, może oddychać
z atmosfery komory zawartym w niej powietrzem lub nitroksem/tlenem poprzez
30
system
wyposażony w półmaskę z wydechem kierowanym przez system
utrzymywania odpowiedniej różnicy ciśnień na zewnątrz komory. Długość węży
pozwala nurkowi na poruszanie się w obrębie całej komory.
Jeżeli nurek zabezpieczający oddychał powietrzem z komory, musi on być
wymieniony przed rozpoczęciem dekompresji na innego nurka zabezpieczającego,
gdyż rozkład jego dekompresji będzie się różnił od dekompresji nurka roboczego ze
względu na różne zawartości tlenu we wdychanym czynniku oddechowym31. Po
wymianie nurków, pierwszy nurek zabezpieczający przechodzi dekompresję
w komorze mieszkalnej kompleksu DGKN120 według
z możliwością
zastosowania dekompresji tlenowej  rys.6a. Drugi nurek zabezpieczający
przechodzi dekompresją wraz z nurkiem roboczym. Moment wymiany musi być
dokładnie przemyślane przez kierownika nurkowania tak, aby procedura ta była
bezpieczna i wygodna z punktu widzenia eksperymentu.
Wymiana nurków pod ciśnieniem możliwa jest, gdyż wszystkie komory
kompleksu DGKN120 mogą pracować niezależnie i mogą być w nich utrzymywane
różne ciśnienia32  rys.6b. Jeśli nurek zabezpieczający oddycha poprzez system
nitroksem o zawartości
, to nie musi być on wymieniany na
czas dekompresji, gdyż założenia dekompresyjne dla niego są podobne jak dla nurka
roboczego z tą różnicą, że nie jest on podczas ekspozycji obciążany pracą.
Podczas dekompresji nurek roboczy nie wykonuje żadnej pracy. Po
zakończeniu dekompresji przechodzi on szybko do komory mieszkalnej33, gdzie
przechodzi badanie na obecność śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej. Czas
przerwy pomiędzy zakończeniem nurkowania a rozpoczęciem badania powinien być
34
nie dłuższy niż
. Jeśli lekarz udzieli zezwolenia, to po badaniu nurek bierze
ciepły prysznic celem sprowokowania skórnych objawów
. Po prysznicu
nurek wraca do komory mieszkalnej, gdzie powtórnie przechodzi badania na
obecność śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej.
Po zakończeniu badań nurek jest obserwowany minimum
od czasu
zakończenia dekompresji pod warunkiem, że nie wystąpi sygnał od wolnej fazy
gazowej. Jeśli taki sygnał zostanie odnotowany, to obserwacja przedłużana jest do
od zaniku sygnału pochodzącego od śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej.
30
built in breathing system
nurek roboczy oddycha nitroksem o zawartości tlenu
31
, gdy nurek
zabezpieczający powietrzem o zawartości tlenu
32
każda komora kompleksu DGKN120 posiada dwa włazy a przestrzeń pomiędzy nimi może
być niezależnie ewakuowana do ciśnienia atmosferycznego lub połączona z komorą sąsiednią
celem wyrównania z nią ciśnienia
33
przejście do komory mieszkalnej gwarantuje, że w chwili wykrycia nagromadzenia
śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej można szybko podjąć rekompresję leczniczą
34
preferowany czas poniżej
100
The safety diver, while underwater, can breathe air or nitrox/oxygen from the
29
atmosphere of the chamber through the
system equipped with a half-mask with
an exhaust-driven system maintaining proper pressure difference outside the
chamber. The length of hose allows the diver to move across the chamber.
If the safety diver breathed air from the chamber, he or she must be replaced
before the start of decompression by another safety diver, because his or her
decompression distribution will differ from the working diver’s decompression due to
different oxygen content in the inhaled breathing mixture30. After replacing the divers,
the first safety diver undergoes decompression in a residential chamber of the
DGKN120 complex according to
, with the possibility of employing
oxygen decompression – Fig.6. The second safety diver undergoes decompression
along with the working diver. The moment of the exchange must be carefully thought
out by the person in charge of the dive so that this procedure is safe and convenient
for the experiment.
Replacing the divers under pressure is possible, since all the chambers in the
DGKN120 complex may operate independently and have different pressures inside
them31 – Fig.6b.
If the safety diver breathes nitrox
through the
system, there is
no need to replace him, as the decompression assumptions will be similar to the ones
of the working diver, the difference being that the safety diver is not assigned any
work at exposure time.
During decompression, the working diver does not perform any work. After
decompression, he goes quickly to the living chamber32, where he is examined to
check the presence of intravascular free gas phase. The time of the interval between
33
the end of the dive and the start of the examination should be no longer than
.
If the doctor agrees, the diver can take a 5-minute warm shower in order to trigger
skin symptoms of
. After the shower, the diver returns to the living chamber,
where he is examined again to check the presence of intravascular free gas phase.
After the research is finished, the diver is kept under observation for at least
since the end of decompression, provided that there is no free gas phase.
If such a signal is recorded, the observation time is extended to
, counting
from the moment the signal from the intravascular free gas phase fades out.
29
30
built in breathing system
the working diver breathes nitrox with oxygen content
, while the safety
diver breathes air with oxygen content
31
each chamber of the DGKN120 complex has two openings; the space between them can
be independently evacuated to atmospheric pressure or connected with the adjacent chamber
to offset the pressure
32
transition to the living chamber ensures that, at the time of detection of intravascular
accumulation of free gas phase, a therapeutic recompression can be applied quickly
33
preferred time – below
101
Nr 4 (37) 2011 rok
BADANIA WSTĘPNE
Weryfikację poczynionych założeń wykonano wstępnie prowadząc
35
nurkowania, gdzie aparat CRABE zasilany był premiksem
na
głębokość
z czasami pobytu
z obciążeniem
dowolnie kształtowanym przez nurków. Średnie obciążenie dla tych nurkowań
wyrażone w sile
nacisku wywieranej na poziomą płytę połączoną z tensometrem
kształtowało się kolejno na poziomie
. Wysiłek ten
rozłożony był w czasie
, który w trzech pierwszych
nurkowaniach był wydatkowany ciągle, zaś w czwartym z przerwami36.
Oszacowanie pracy można w przybliżeniu przyjąć, że średnie obserwowane
napory
odpowiadają
prędkościom
średnim
pokonywania dystansów wyrażoną w węzłach
. Akcja serca
nurka podczas trzeciej i czwartej ekspozycji dochodziła do
przy
końcowych ekspozycjach wysiłkowych, co odpowiada konsumpcji tlenu na poziomie
podczas pracy z obciążeniem ok.
dla wysiłku
realizowanego na cykloergometrze przez nurka. Zgodnie z tab.2 jest to wysiłek
umiarkowany i średni (Przylipiak M., Torbus J., 1981).
Z przeprowadzonych prób wstępnych wynikało, że podczas dekompresji zaraz
po wykonaniu wysiłku problematyczne jest osiągnięcie i utrzymanie zawartości tlenu
na założonym początkowo poziomie
. Dodatkowo można zauważyć,
że nawet niewielki wysiłek podczas dekompresji powoduje szybkie zmiany zawartości
tlenu. Badania wstępne wymusiły zmianę założeń dekompresyjnych zmieniając
zakładany minimalny poziom stężenia tlenu na
.
ZGRYWANIE ZESPOŁU
Celem potwierdzenia poczynionych założeń dekompresyjnych oraz zgrywania
zespołu nurków eksperymentalnych przeprowadzono cztery nurkowania wstępne
37
z wykorzystaniem premiksu
na głębokość
z maksymalnym,
wymaganym czasem pobytu
z obciążeniem dowolnie kształtowanym
przez nurków, oraz dla najbezpieczniejszego systemu dekompresji
. Średnie
obciążenie dla tych nurkowań wyrażone w sile
nacisku wywieranej na poziomą
płytę połączoną z tensometrem kształtowało się kolejno na poziomie
. Wysiłek ten wydatkowany był w czasie
,
który w trzech nurkowaniach był wydatkowany ciągle, zaś w jednym został
przerwany38. Oszacowano odpowiadające naporom
prędkości
średnie
pokonywania
dystansów
wyrażone
w
węzłach
.
35
inżektor
wynikały one z przekroczenia założeń o minimalnej koncentracji tlenu, która zaczynała
spadać poniżej wartości
37
inżektor
38
ze względu na za niedostateczne wypełnienie skafandra suchego nastąpiło spłycenie
oddechu i zadyszka, dlatego nurek musiał przerwać pracę a podczas dekompresji, ze względu
na złe samopoczucie nurka, kierownik nurkowania zarządził przerwanie oddychania z aparatu
i wydłużenie dekompresji wraz z zastosowaniem dekompresji tlenowej
36
102
PRELIMINARY TESTS
The process of verifying the assumptions was initiated by dives at the depth of
that lasted
, with a load shaped by divers, who
34
breathed premix
from the CRABE rebreather. The average load for
these dives, expressed in the pressure force
exerted on the horizontal plate
connected to a strain gauge, was at the level of
. The
physical effort was distributed in time
, with some intervals
present only in the fourth dive35. While estimating the work, it can be roughly assumed
that the average force observed
corresponded to the
average speeds of overcoming distances expressed in knots
.
The diver's heart rate during the third and fourth exposure reached
in final exercise exposures, which corresponds to the consumption
of oxygen at the level of
while working with a load of about
on a cycloergometer. According to Table 2, this is a moderate and
average physical activity (Przylipiak M., Torbus J., 1981).
The preliminary tests showed that during decompression, immediately after
the exercise, it is problematic to achieve and maintain the oxygen content at the level
originally assumed
. Additionally, one may notice that even a small
effort during decompression causes rapid changes in oxygen content. Preliminary
studies have forced a change of decompression assumptions by changing the
assumed minimum level of oxygen concentration to
.
TEAM BUILDING
In order to confirm the decompression assumptions made earlier and to build
the team of experimental divers, four dives were conducted at the depth
in
maximum required time
, with a load adjusted by divers breathing premix
36
; the
system was used to ensure the highest safety level of
decompression. The average load for these dives, expressed in the pressure force
exerted on the horizontal plate connected to a strain gauge, was at the level of
. The pressure force was applied continually throughout
the period of
; there were no intervals in the dives, except for one37. The
average speeds of overcoming distances expressed in knots
corresponding to the force
have been estimated. The
diver's heart rate during the first three exposures stayed at more or less the same
level, at about
. During the fourth exposure, the rate fell from about
to about
.
34
injector
they resulted from exceeding the guidelines of a minimum concentration of oxygen, which
began to fall below
36
injector
37
due to an inadequate dry suit filling, the diver’s breath was shortened; that is why he had to
stop working, and because he felt bad, the person in charge of the dives ordered him to stop
breathing with the apparatus during decompression, extend decompression time, and use
oxygen decompression
35
103
Nr 4 (37) 2011 rok
Akcja serca nurka podczas wysiłku w pierwszych trzech ekspozycjach
utrzymywała się prawie na stałym poziomie ok.
. Podczas czwartej
ekspozycji spadała od wartości ok.
do wartości ok.
.
Średnia wartość akcji serca ok.
odpowiada obciążeniu pracą ok.
i konsumpcji tlenu na poziomie
. Zgodnie z tab.2
odpowiada to obciążeniu ciężkiemu. Tak oszacowane obciążenie jest zgodne
z odczuciami nurków.
Temperatura wody dla poszczególnych nurkowań wyniosła
.
Podobne obciążenie realizowane przez nurków powodowały podobne reakcje
systemu oddechowego aparatu nurkowego.
Wyniki nurkowań potwierdziły słuszność założenia o minimalnej zawartości tlenu we
wdychanym przez nurka czynniku oddechowym kształtujące się na poziomie
39
.
BADANIA NA GŁĘBOKOŚCI
30 MH2O
Celem wstępnej optymalizacji założeń dekompresyjnych przeprowadzono
40
cztery nurkowania z wykorzystaniem premiksu
na głębokość
z maksymalnym, wymaganym czasem pobytu
i obciążeniem
dowolnie kształtowanym przez nurków oraz systemami dekompresji
. Po
analizie wyników badań wstępnych zdecydowano się włączyć dwa z nich do puli
nurkowań eksperymentalnych odbytych na głębokości
jako serię
.
Średnie obciążenie dla nurkowań wyrażone w sile
nacisku wywieranej na
poziomą płytę połączoną z tensometrem kształtowało się kolejno na poziomie
. Wysiłek ten wydatkowany był w czasie
, który w pięciu nurkowaniach był wydatkowany ciągle, zaś
w nurkowaniu z dn.2010.02.23 został dwukrotnie przerwany41. Stosując oszacowanie
pracy można w pierwszym przybliżeniu przyjąć, że średnie obserwowane napory
odpowiadają
prędkościom
średnim
pokonywania dystansów wyrażoną w węzłach
.
42
Akcja serca nurków podczas wysiłku w pierwszym nurkowaniu utrzymywała
się prawie na stałym poziomie
. Podczas drugiej i trzeciej43
ekspozycji spadała od wartości
do wartości
.
Podczas czwartej i szóstej44 ekspozycji spadała od wartości
do
wartości
, a przy piątej45 utrzymywała się prawie na stałym poziomie
.
39
obserwuje się wzrost zawartości tlenu we wdychanym czynniku oddechowym podczas
dekompresji, lecz ze względu na stosunkowo krótki jej czas w porównaniu z ekspozycją na
maksymalnej głębokości, ze względów bezpieczeństwa przyjęto wstępnie założenie
upraszczające dotyczące minimalnej zawartości tlenu we wdychanym przez nurka czynniku
oddechowym na poziomie
40
inżektor
ze względu na spadek zawartości tlenu poniżej
z przyjętymi założeniami dekompresyjnymi
42
2010.02.10
43
2010.02.11 i 2010.02.23
44
2010.02.24 i 2010.02.26
45
2010.02.25
41
co było niezgodne
104
The average heart rate, about
, corresponds to a workload of
about
and oxygen consumption at
. According Table
2, this corresponds to a severe load. Such estimation is consistent with the feelings of
the divers. Water temperature for each dive was
.
Similar load caused similar reactions of the respiratory system of the diving
apparatus.
The results of the dives confirmed the validity of the assumptions about the minimum
38
oxygen content in the breathing mixture inspired by the diver,
.
STUDY AT THE DEPTH OF 30 MH2O
In order to optimize the decompression assumptions, four dives were
conducted at the depth of
in maximum required time
, with a load
39
adjusted by divers breathing premix
; the
decompression
system was applied. After analyzing the results of preliminary tests, a decision was
made to include two of them in the group of experimental dives at the depth of
as an
series.
The average load for these dives, expressed in the pressure force exerted
on the horizontal plate connected to a strain gauge, was at the level of
. The physical effort was distributed in time
, with two intervals present only in the dive from Feb 23rd, 201040. While
estimating the work, it can be roughly assumed that the average force observed
corresponded to the average speeds of
overcoming distances expressed in knots
.
41
The divers’ heart rate during the first dive
was at the level of
. During the second and third42 exposure, it fell from about
to about
. During the fourth and sixth43 exposure, it
fell from about
to about
, and during the fifth44
exposure it remained almost all the time at
.
The average heart rate, at about
, corresponds to a workload
of about
, as related to
exercising on a cycloergometer. According Table 2, this corresponds to a heavy load.
Such estimation is consistent with the divers’ feelings.
38
there is an increase in the oxygen content in the inhaled breathing gas mixture during
decompression, but because of its relatively short time, compared with exposure at the
maximum depth, an initial simplifying assumption concerning the minimum content of oxygen
in the breathing mixture inhaled by the diver (at the level of
) was adopted for
safety reasons
39
injector
40
due to a decrease in oxygen content below
, which was incompatible with
the decompression assumptions
41
10.02.2010
42
11.02.2010 and 23.02.2010
43
24.02.2010 and 26.02.2010
44
25.02.2010
105
Nr 4 (37) 2011 rok
odpowiada obciążeniu pracą
ok.
w odniesieniu
do wysiłku realizowanego na cykloergometrze. Zgodnie z tab.2 odpowiada to
obciążeniu ciężkiemu. Tak oszacowane obciążenie jest zgodne z odczuciami nurków.
Temperatura wody dla poszczególnych nurkowań wyniosła
Podobne obciążenia realizowane przez nurków powodowały podobne reakcje
systemu oddechowego aparatu nurkowego. Wyniki nurkowań potwierdziły
słuszność założenia o minimalnej zawartości tlenu we wdychanym przez nurka
czynniku oddechowym na poziomie
e.
Podczas tego cyklu nurkowań zanotowano dwie sytuacje pojawienia się
śródnaczyniowej cichej fazy gazowej u tego samego nurka. W jednym z nich 46
niewymagane było podejmowanie żadnych działań poza obserwacją.
W drugim47 zastosowano dekompresję leczniczą według procedury
zaraz po zakończeniu nurkowania nurek miał objawy w rejonie prawej i lewej żyły
podobojczykowej na poziomie
, który po kompresji i standardowym odbyciu
dwóch
cykli oddychania na głębokości
został całkowicie
zniwelowany. Po odbyciu standardowej dekompresji tlenowej nie zaobserwowano
nawrotu. Po wywiadzie z nurkiem okazało się, że ze względu na złe wyważenie się
zużył on zapas czynnika do napełniania skafandra i był on podczas nurkowania za
mocno obciśnięty. Spowodowało to spłycenie oddechu, co można zaobserwować
poprzez związany z tym efektem wzrost częstotliwości oddechu (Birch K., MacLaren
D., George K., 2009).
42-45 MH2O
Celem wstępnej optymalizacji założeń dekompresyjnych na głębokościach
w zakresie
przeprowadzono pięć nurkowań z wykorzystaniem
48
premiksu
, z czasem pobytu
dla głębokości
,
z czasem pobytu
dla głębokości
oraz z czasem pobytu
dla głębokości
. Obciążenie było dowolnie kształtowane przez
nurków. Testowano systemy dekompresji
dla głębokości
oraz
dla głębokości
.
. Wysiłek ten wydatkowany był ciągle w czasie
. Można przyjąć, że średnie obserwowane napory
odpowiadają prędkościom średnim pokonywania
dystansów wyrażoną w węzłach
. Akcja serca nurków
podczas wysiłku we wszystkich nurkowaniach utrzymywała się prawie na stałym
poziomie ok.
.
46
2010.02.25.; u nurka po odbyciu dekompresji nie zaobserwowano śródnaczyniowej wolnej
fazy gazowej, lecz po prowokacji skórnych objawów
po
ciepłym prysznicu pojawiła
się wolna faza gazowa w rejonie prawej żyły podobojczykowej
47
2010.02.23.
48
inżektor
106
Water temperature for each dive was
apparatus.
The results of the dives confirmed the validity of the assumptions about the minimum
oxygen content in the breathing gas mixture inhaled by the diver, at the level of
45
.
During this series of dives, two cases of silent intravascular bubbles presence
were recorded in one diver. In one of them46, no action apart from observation had to
be taken; in the second case47, therapeutic decompression was employed, following
the
procedure.
Immediately after the dive, the diver had symptoms in the region of the right
and left subclavian vein at the level of
, which after compression and going
through two standard breathing cycles lasting
at the depth of
was
levelled completely. There was no recurrence after completing standard oxygen
decompression. After an interview with the diver, it turned out that, due to bad
balance, he used the whole supply of the agent filling the suit and then the suit was
too tight. This resulted in shortening the breath, consequence of which can be seen in
the increase in breathing frequency (Birch K., MacLaren D., George K., 2009).
STUDY AT THE DEPTH OF 42-45 MH2O
In order to optimize the decompression assumptions, five dives were
conducted at the depth ranging from
to
; in time
at the depth
of
, in time
at the depth of
, and in time
at
the depth of
. The load was adjusted by divers breathing premix
48
. The following decompression systems were applied: the
system at the depth of
and the
system at the depths of
.
, with no intervals. It can be roughly assumed that the
average force observed
corresponded to the
average
speeds
of
overcoming
distances
expressed
in
knots
.
The divers’ heart rate during all the dives remained at almost the same level of
.
45
there is an increase in the oxygen content in the inhaled breathing gas mixture during
decompression, but because of its relatively short time, compared with exposure at the
maximum depth, an initial simplifying assumption concerning the minimum content of oxygen
in the breathing mixture inhaled by the diver (at the level of
) was adopted for
safety reasons
46
25.02.2010; no presence of intravascular bubbles was detected after decompression, but
after triggering cutaneous symptoms of
after a 5-minute warm shower, intravascular
bubbles appeared in the region of the right subclavian vein
47
23.02.2010
48
injector
107
Nr 4 (37) 2011 rok
odpowiada obciążeniu pracą
ok.
. Zgodnie z tab.2
odpowiada to obciążeniu ciężkiemu. Tak oszacowane obciążenie jest zgodne
z odczuciami nurków. Temperatura wody dla poszczególnych nurkowań wyniosła
Podobne obciążenia realizowane przez nurków powodowały podobne reakcje
systemu oddechowego aparatu nurkowego. Podobnie jak poprzednio wyniki
nurkowań na głębokość
potwierdziły słuszność założenia o minimalnej
zawartości tlenu we wdychanym przez nurka czynniku oddechowym na poziomie
. Podczas nurkowań w zakresie głębokości
zawartość
tlenu utrzymywała się na wyższym poziomie
powodując znaczny
wzrost zagrożenia ośrodkową toksycznością tlenową. Przy nurkowaniu na głębokość
ciśnienie cząstkowe na początku nurkowania doszło do wartości
, aby później spaść do wartości
. Tak wysokie ciśnienia
cząstkowe utrzymywały się pomimo tego, że nurek utrzymywał nacisk na
tensometrze ok.
, co odpowiadałoby płynięciu z prędkością
.
W czasie wysiłku akcja serca nurka utrzymywała się na poziomie ok.
co odpowiada obciążeniu pracą ok.
Zgodnie z tab.2 odpowiada to obciążeniu ciężkiemu. Pomimo ekstremalnej
ekspozycji tlenowej u nurka zaobserwowano wolną fazę gazową w prawej żyle
podobojczykowej o stopniu gradacji
zaraz po ekspozycji i
po
prowokowaniu skórnych objawów
poprzez
ciepły prysznic. Stopień
gradacji
utrzymywał się ponad
ustępując dopiero po ponad
od
49
zakończenia dekompresji .
Drugi przypadek wystąpienia wolnej fazy gazowej odnotowano podczas
nurkowania na głębokość
. Podczas nurkowania wystąpiło chwilowe
przekroczenie dopuszczalnej wartości ciśnienia cząstkowego tlenu powyżej
, później utrzymywało się ono na stałym poziomie ok.
.
Nurek wydatkował pracę poniżej wartości dotąd przez niego preferowanych. Nacisk
wyniósł średnio
, co odpowiadałoby płynięciu z prędkością
.
W czasie wysiłku akcja serca nurka utrzymywała się na poziomie ok.
, co odpowiada obciążeniu pracą ok.
i konsumpcji
tlenu na poziomie
. Zgodnie z tab.2 odpowiada to obciążeniu
ciężkiemu.
49
nie zastosowano rekompresji tlenowej jedynie obserwowano przez cały czas nurka  nie
wystąpiły żadne objawy
108
The average heart rate, at about
, corresponds to a workload
of about
. According
Table 2, this corresponds to a heavy load. Such estimation is consistent with the
divers’ feelings.
Water
temperature
for
each
dive
was
apparatus. As before, the results of the dives at the depth of
confirmed the
validity of the assumptions about the minimum oxygen content in the breathing gas
mixture inhaled by the diver, at the level of
. During the dives at the
depths of
, oxygen content remained at a higher level of
,
causing a significant increase in the risk of central oxygen toxicity. When diving at the
depth of
, the partial pressure at the beginning of the dive reached
and then fell to
. Such high partial pressures persisted
despite the diver’s continued pressure on the cycloergometer at about
,
which corresponds to swimming at the speed of
.
The average heart rate during the exercise was at about
, which
corresponds to a workload of about
. According Table 2, this corresponds to a heavy load.
Despite extreme oxygen exposure, the presence of intravascular bubbles
presence was recorded in the right subclavian vein with a degree of gradation
just after exposure and
after provoking cutaneous
symptoms by
taking a 5-minute warm shower. The degree of gradation
remained for more
than
, to finally subside after more than 2 hours after the end of
decompression49.
The second case of during a dive at the depth of
. During the dive,
the partial pressure temporarily exceeded the allowable value above
,
then remained constant at around
. The diver’s force was smaller than
the one preferred so far. The pressure force was about
, which
corresponds to swimming at the speed of
.
The heart rate during the exercise was at about
, which
corresponds to a workload of about
. According Table 2, this corresponds to a heavy load.
Immediately after the dive, no intravascular bubbles presence was observed in either
the subclavian veins or the cardiac area. After provoking cutaneous
symptoms
by a 5-minute warm shower, thr degree of gradation reached
on the right
subclavian vein, which was reduced to
after 50 min after the end of
decompression and stayed for nearly two hours after the end of decompression50.
49
no oxygen recompression was applied; the diver was under observation all the time; there
were no signs of
50
no oxygen recompression was applied; the diver was under observation all the time; there
were no signs of
109
Nr 4 (37) 2011 rok
Zaraz po nurkowaniu nie wystąpiła u nurka wolna faza gazowa ani w żyłach
podobojczykowych ani w obszarze przedsercowym. Po prowokowaniu skórnych
objawów
poprzez
ciepły prysznic wystąpił stopień gradacji
na prawej
żyle podobojczykowej, który zmalał do
po 50 min od zakończenia
dekompresji i utrzymywał się prawie
od zakończenia dekompresji51.
40 MH2O
Celem określenia wstępnego zagrożenia jakie niosą za sobą profile
opracowano profile dekompresji dla głębokości
w taki sposób, że profil
ma podwojony czas dekompresji w stosunku do
, a
podwojony
w stosunku do
. Przeprowadzono pięć nurkowań z wykorzystaniem premiksu
52
z czasem pobytu
. Obciążenie było dowolnie
kształtowane przez nurków. Testowane zostały systemy dekompresji
oraz
dla głębokości
.
. Wysiłek ten wydatkowany był ciągle w czasie
Można przyjąć, że średnie obserwowane napory
odpowiadają prędkościom średnim pokonywania
dystansów wyrażoną w węzłach
. Akcja serca nurków
podczas wysiłku we wszystkich nurkowaniach utrzymywała się prawie na stałym
poziomie ok.
.
Jeden z nurków poddany był ekspozycjom
oraz
. Dla
ekspozycji
nie wychwycono sygnału od śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej
po dekompresji
i
. Po ekspozycji
powtórnie nie
wychwycono sygnału od śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej po dekompresji
i
. Po ekspozycji
i dekompresji
nie
zaobserwowano sygnału od śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej po dekompresji
i podczas badania po
od zakończenia dekompresji. Po
od
zakończenia dekompresji zaobserwowano w żyle podobojczykowej po lewej stronie
sygnał {111,111,112} 53 a po
w tym samym miejscu sygnał {111,000,000} 54,
który po badaniu po upływie
samoistnie zanikł.
Inny nurek poddano ekspozycji
z taką samą dekompresją jak nurek
poprzedni. Bezpośrednio po dekompresji zaobserwowano w lewej żyle
podobojczykowej sygnały od wolnej fazy gazowej {222,212,213} 55, podczas
powtórnego badania po
od ukończenia dekompresji zaobserwowano w lewej
żyle podobojczykowej sygnały {333,323,323} 56.
51
nie zastosowano rekompresji tlenowej jedynie obserwowano przez cały czas nurka  nie
wystąpiły żadne objawy
52
inżektor
53
54
55
56
110
STUDY AT THE DEPTH OF 40 MH2O
In order to determine the initial threat posed by
profiles, the
decompression profiles for the depth of
were developed in such a way that
the
profile has double decompression time compared to
, and the
profile has double decompression time compared to the
profile. Five dives
51
were conducted in time
, with the use of premix
as
breathing mixture. The load was adjusted by divers. The following decompression
profiles were applied:
and
for the depth of
.
, with no intervals. It can be roughly assumed that the
average force observed
corresponded to the
average
speeds
of
overcoming
distances
expressed
in
knots
.
The divers’ heart rate during all the dives remained at almost the same level of
.
One of the divers was subjected to
and
exposures. In
the
exposure, no presence of intravascular bubbles was detected after
and
decompressions. The same happened after
exposure and after
and
decompressions. After
exposure and
decompression, there was still no presence of
intravascular bubbles both after decompression and during an examination carried
out 20 min after the end of decompression. Eighty minutes after the end of
decompression, a signal {111,111,112} 52 was detected in the left subclavian vein;
after 140 min, the signal in the same place was {111,000,000} 53; after
, it
disappeared completely.
Another diver was exposed to
with the same decompression as the
previous one. Immediately after decompression, a signal of intravascular bubbles
presence {222,212,213} 54 was detected in the in the left subclavian vein; during the
second examination, after
after the end of decompression, the following signal
was detected in the same vein: {333,323,323} 55. Recompression was applied
according to
; after one oxygen breathing cycle56, no presence of
intravascular bubbles was recorded.
51
injector
52
53
54
55
56
after the end of decompression
111
Nr 4 (37) 2011 rok
Zastosowano rekompresję według
, po 1 cyklu oddychania
tlenem nie obserwowano już obecności wolnej fazy gazowej.
Następny nurek poddany był ekspozycji
z taką samą dekompresją jak
jak poprzedni. Bezpośrednio po dekompresji zaobserwowano w lewej żyle
podobojczykowej sygnały od wolnej fazy gazowej {112,112,121} 58, po prysznicu
w
od ukończenia nurkowania zaobserwowano w tym samym miejscu sygnał
{212,113,312} 59, w
{212,213,122} 60 i w
zaobserwowano sygnał
61
{112,212,112} . Zdecydowano się na rekompresję według
, po 1 cyklu
62
oddychania tlenem nie obserwowano już obecności wolnej fazy gazowej.
57
WYNIKI NURKOWAŃ EKSPERYMENTALNYCH
Przykładowe wyniki nurkowania eksperymentalnego pokazano na rys.7. Pełne
wyniki badań można znaleźć w monografii (Kłos R., 2011).
NURKOWANIA STANDARDOWE
Organizacja nurkowań standardowych była taka sama jak nurkowań
eksperymentalnych. Różnica polegała na planowaniu dekompresji w oparciu o tabele
powietrzne i metodę obliczania azotowej głębokości równoważnej (Kłos R., 2011).
Powietrzne tabele dekompresyjne są obliczane ze względu na odsycanie organizmu
ludzkiego z azotu. Jeśli o oddychania w aparatach nurkowych stosuje się nitroks
o zawartościach tlenu powyżej
, to obniżenie ciśnienia cząstkowego
azotu umożliwia skrócenie czasu dekompresji w stosunku do dekompresji
powietrznej. Możliwe jest też zastosowanie dekompresji tlenowej w celu dalszego
zmniejszenia czasu jej trwania. Wychodząc z założenia o identycznej reakcji
organizmu bez względu na to, w jaki sposób powstało jego nasycenie azotem, można
63
obliczyć tzw. azotową głębokość równoważną –
.
A zotowa głębokość równowa żna
odpowiada ciśnieniu całkowitemu
na głębokości nurkowania, przy którym ciśnienie cząstkowe azotu dla powietrza 64
będzie identyczne z ciśnieniem cząstkowym azotu we wdychanym przez nurka
nitroksie.
Dla aparatu nurkowego o półzamkniętym obiegu czynnika oddechowego,
wartość azotowej głębokości równoważnej musi być odniesiona do ciśnienia
cząstkowego azotu w nitroksie wdychanym przez nurka. Wartość tę można
oszacować jedynie z dobrze poznanego65 modelu matematycznego opisującego
wentylację przestrzeni oddechowej aparatu nurkowego.
57
od ukończenia dekompresji
58
59
60
61
62
od ukończenia dekompresji
Equivalent Air Depth
64
można przyjąć, że stwierdzenie to jest równoważne realnej sytuacji oddychania powietrzem
z aparatu nurkowego o otwartym obiegu czynnika oddechowego
65
zwalidowanego
63
112
The next diver was subjected to exposure
, with the same
decompression as the previous one. Immediately after decompression, a signal of
intravascular bubbles presence {112,112,121} 57 was detected in the in the left
subclavian vein; after a shower taken
after the dive, the signal
58
{212,113,312} was detected in the same place; after
it was {212,213,122} 59
and after
it was {112,212,112} 60. Recompression was applied according to
; after one oxygen breathing cycle60, no presence of intravascular
bubbles was recorded.
RESULTS OF EXPERIMENTAL DIVES
Sample results of experimental diving are shown in Figure 7. Full results can
be found in the monograph (Kłos R., 2011).
STANDARD DIVING
The organization of standard dives was the same as the one of experimental
dives. The difference lay in planning decompression on the basis of air tables and in
the method of calculating equivalent air depth (Kłos R., 2011). Air decompression
tables are prepared on the basis of the level of nitrogen desaturation. If nitrox
is used in breathing apparatuses, reducing the partial pressure of
nitrogen can reduce the decompression time, compared to air decompression. It is
possible to use oxygen decompression in order to reduce its duration even further. If
we assume that the body responses are the same, regardless of how it was
saturation with nitrogen, we can calculate
- equivalent air depth.
The equivalent air depth
corresponds to the total pressure at the
dive depth, at which the partial pressure of nitrogen in the air61 will be identical to the
partial pressure of nitrogen in the nitrox inhaled by the diver.
For a semi-closed circuit breathing apparatus, the value of equivalent air depth must
be related to the partial pressure of nitrogen in the nitrox inhaled by the diver. This
value can be estimated only from a validated mathematical model describing the
ventilation of the breathing space in a diving apparatus.
AIM OF STUDY
The aim of standard dives carried out on the basis of the standard method for
calculating the equivalent air depth and
was to:
− determine the maximum decrease in oxygen content in the semi-closed circuit
breathing apparatus CRABE,
− determine the need and way to carry out the ventilation procedures in the
breathing space of the CRABE,
− determine the effectiveness of conducting oxygen decompression.
57
58
59
60
60
after the end of decompression
it can be assumed that this statement is equivalent to the real situation of breathing air with
an open circuit breathing apparatus
61
113
Nr 4 (37) 2011 rok
CEL BADAŃ
Nurkowania standardowe w oparciu o metodę obliczania azotowej głębokości
równoważnej oraz powietrzną
prowadzono celem:
‒ określenia maksymalnego spadku zawartości tlenu w półzamkniętym obiegu
czynnika oddechowego aparatu CRABE,
‒ określenia konieczności i sposobu przeprowadzania procedur płukania przestrzeni
oddechowej aparatu typu CRABE,
‒ określenia skuteczności prowadzenia dekompresji tlenowej.
Część nurkowań przeprowadzono bez stosowania przepłukiwania przestrzeni
oddechowej oraz stosowania dekompresji tlenowej – tab.8. Widać z nich, że
nurkowania na głębokości rzędu
zaczynają stwarzać zwiększone
zagrożenie
.
Gdy nie można przeprowadzić dekompresji tlenowej po nurkowaniach na
głębokości powyżej
zaleca się, już przy wysiłku średnim, stosowanie
dekompresji wydłużonej.
Można także zauważyć, ujawnianie się skłonności osobniczych do
66
zmniejszenia tolerancji na dekompresję, czy warunki nurkowania – nurek
.
Z tego powodu warto jest prowadzić badania przesiewowe nurków podczas ćwiczeń
na symulatorze nurkowania zamontowanym w kompleksie DGKN−120.
BADANIA WENTYLACJI NA 15 MH2O
Badania wentylacji na głębokości
przy wykorzystaniu nitroksu
do zasilania aparatu nurkowego CRABE przeprowadzono dla
sprawdzenia czy możliwe jest zwiększenie koncentracji tlenu w czynniku
oddechowym wdychanym przez nurka celem zminimalizowania czasu dekompresji.
Zastosowano następującą procedurę:
66
musiało być podjęte leczenie po nurkowaniu na głębokość
; nurek LAMBDA miał
wcześniej uraz lewego ramienia i po wyleczeniu zaobserwowano zwiększoną podatność na
wyłapywanie śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej w żyle podobojczykowej
114
Some dives were carried out without ventilating the breathing space and
conducting oxygen decompression – Table 8. We can see that dives at a depth of
start posing an increased risk of
.
When no oxygen decompression can be applied after dives to depths of more
than
, it is recommended, even at medium effort, to carry out extended
decompression.
You may also notice an individual tendency to reduce tolerance to decompression or
diving conditions, as in the case of
diver63. For this reason, it is useful to
conduct screening of divers during diving exercises on the simulator installed in the
DGKN-120 complex.
STUDY OF VENTILATION AT THE DEPTH OF 15 MH2O
The studies of ventilation at the depth of
, with the use of nitrox
, were conducted to verify whether it was possible to increase the
concentration of oxygen in the breathing gas mixture inhaled by the diver to minimize
decompression time. The following procedures were employed:
63
treatment had to be administered after the dive at the depth of
; diver LAMBDA had
previously had a left shoulder injury and after recovering, an increased susceptibility to
intravascular bubbles formation in the subclavian vein was observed
115
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 8.
Rezultaty nurkowań standardowych przy wykorzystaniu aparatu nurkowego CRABE bez
stosowania płukania przestrzeni oddechowej.
Data
[
]
[
]
Czas
nurkowania
Czas pobytu
na
maksymalnej
głębokości
Głębokość
LP
Nurek
Plan nurkowania
[
]
08.02.2010
30
40
54
2
11.02.2010
30
30
48
21.04.2010
39
30
66
4
22.04.2010
49
20
66
5
20.04.2010
39
30
66
22.04.2010
49
20
66
27.04.2010
49
20
67
8
29.04.2010
49
20
65
9
08.03.2010
30
20
26
10
20.04.2010
39
30
68
28.04.2010
49
20
65
12
30.04.2010
49
20
65
12
05.03.2010
30
20
26
09.03.2010
30
20
30
04.03.2010
30
30
47
10.03.2010
30
20
27
Eta 25.02.2010
30
30
46
14
15
16
17
Lambda
Mi
11
Kapp
a
7
Ni
6
Jota
1
3
Uwagi
OS=I-,LR=I−
bez leczenia
OS=I, LR=III+
TT 5
LR=II
inhalacja O2, 6m/30min
OS=I, LR=II
inhalacja O2, 6m/30min
OS=I, LR=II, PR=I−
bez leczenia
PR=I−
bez leczenia
116
Table 8.
The results of standard dives with the CRABE apparatus, without ventilating the breathing
space.
Date
[
]
[
]
Diving time
Time at the
max depth
Depth
No
Diver
Diving plan
[
]
08.02.2010
30
40
54
2
11.02.2010
30
30
48
21.04.2010
39
30
66
4
22.04.2010
49
20
66
5
20.04.2010
39
30
66
22.04.2010
49
20
66
27.04.2010
49
20
67
8
29.04.2010
49
20
65
9
08.03.2010
30
20
26
10
20.04.2010
39
30
68
28.04.2010
49
20
65
12
30.04.2010
49
20
65
12
05.03.2010
30
20
26
09.03.2010
30
20
30
04.03.2010
30
30
47
10.03.2010
30
20
27
Eta 25.02.2010
30
30
46
14
15
16
17
Lambda
Mi
11
Kapp
a
7
Ni
6
Jota
1
3
Comments
OS=I-,LR=I−
no treatment
OS=I, LR=III+
TT 5
LR=II
O2 inhalation, 6m/30min
OS=I, LR=II
O2 inhalation, 6m/30min
OS=I, LR=II, PR=I−
no treatment
PR=I−
no treatment
117
Nr 4 (37) 2011 rok
1. Tuż przed rozpoczęciem zanurzania nurek wykonywał trzykrotne płukanie
przestrzeni oddechowej67. Polegało ono na szybkim zamknięciu butli aparatu
nurkowego, wyssaniu przez ustnik czynnika oddechowego i wydmuchanie go
nosem68 poprzez maskę do środowiska wodnego. Następnie otwarciu butli
i pozwoleniu na napełnienie się przestrzeni oddechowej premiksem69. Czynności
te powtarzano trzykrotnie.
2. Podczas pobytu na dnie nurek płukał co
przestrzeń oddechową aparatu
nurkowego. Polegało to na szybkim głębokim wdechu70, wydechu nosem,
pozwoleniu na napełnienie się przestrzeni oddechowej świeżym czynnikiem
oddechowym71 i trzykrotnym powtórzeniem wdechu i wydechu.
3. Wynurzenie poprzedzone było procedurą płukania przestrzeni oddechowej.
Polegała ono na szybkim głębokim wdechu72, wydechu nosem, pozwoleniu na
napełnienie się przestrzeni oddechowej świeżym czynnikiem oddechowym 73
i trzykrotnym powtórzeniem wdechu i wydechu. Następnie spokojnym oddychaniu
ok.
i powtórnym przeprowadzeniu płukania. Procedura płukania powtarzana
była trzykrotnie74.
Wyniki badań wentylacji przestrzeni oddechowej aparatu nurkowego CRABE
nitroksem
na głębokości
zebrano w tab.9. Widać stąd, że
75
średni spadek zawartości tlenu wyniósł ok.
a maksymalny ponad
.
Analizując wyniki przeprowadzonych czterech nurkowań można stwierdzić, że
wykonanie wentylacji na głębokości
powoduje wzrost zawartości tlenu
utrzymujący się jedynie przez
, co jest zgodne z obliczeniami teoretycznymi
(5). Tak krótkotrwały efekt nie może być brany pod uwagę w celu ustanowienia
bardziej optymalnego profilu dekompresji. Wykonanie wentylacji aparatu nurkowego
przed dekompresją podwyższa do bezpiecznych wartości zawartość tlenu
w cyrkulującym czynniku oddechowym przyczyniając się do wzrostu bezpieczeństwa
dekompresji, dlatego zaleca się jej obligatoryjne stosowanie.
67
czynności takie zaleca się wykonać także podczas przygotowania aparatu przed
nurkowaniem i pozostawienia go uszczelnionego do chwili rozpoczęcia nurkowania, jednak
nie zastępuje to obowiązkowego płukania przestrzeni oddechowej przed nurkowaniem, gdyż
procedura ta dotyczy także płukania płuc nurka
68
lub ustami po uprzednim zamknięciu ustnika
69
w tym czasie nie należy oddychać z aparatu nurkowego
70
należy zwrócić baczną uwagę na utrzymaniu neutralnej pływalności i zapobieżeniu
możliwości wyrzucenia przy tej czynności, dlatego objętość wdechu musi być dostosowana do
aktualnego wyważenia – jeśli możliwe, to należy odpowiednio skorygować pływalność przez
zmianę pływalności skafandra lub kompensatora pływalności
71
zaleca się, aby w czasie napełniania przestrzeni oddechowej nurek wstrzymał oddech
72
należy zwrócić baczną uwagę na utrzymaniu neutralnej pływalności i zapobieżeniu
możliwości wyrzucenia przy tej czynności
73
74
trzy razy po trzy wdechy i wydechy przedzielone
oddychaniem z aparatu
75
lecz jest to wartość chwilowa
118
1. Just before submersion, the diver ventilated the breathing space three times64.
It consisted in closing the cylinder, sucking the breathing mixture through the
mouthpiece, and blowing it out through the nose65 and a mask into the aquatic
environment. Then the cylinder was opened to let the breathing space fill with
premix66. These steps were repeated three times.
2. During his stay at the bottom, the diver ventilated the breathing space of his
diving apparatus every
. This meant67 exhalation through the nose,
letting the breathing space fill with fresh breathing gas mixture 68, and
repeating the inhalation-exhalation step three times.
3. Ascending was preceded by ventilating the breathing space. It consisted in
a quick deep inhalation69, exhalation through the nose, letting the breathing
space fill with fresh breathing gas mixture70, and repeating the inhalationexhalation step three-times, followed by
of quiet breathing and ventilating
the breathing space again. The whole ventilation process was repeated three
times71.
The results of ventilating the breathing space of the CRABE apparatus with
nitrox
at the depth of
are presented in Table 9. It can be
seen that the average decrease in oxygen content was approximately
, and
72
the maximum was more than
.
Having analyzed the results of the four dives, we can conclude that conducting
ventilation at the depth of
increases oxygen content for only
, which
is consistent with the theoretical calculations (5). Such a short-term effect cannot be
taken into account in order to establish a more optimal decompression profile.
Conducting a ventilation of a diving apparatus before decompression causes a safe
increase in oxygen content in the circulating breathing gas mixture, contributing to the
safety of decompression, so its mandatory application is recommended.
64
such a procedure is also recommended while preparing the apparatus before a dive; it
should be left sealed until the start of the dive; however, it does not replace the mandatory
ventilation of the breathing space before diving, because this procedure also applies to
ventilating the diver's lungs
65
or through the mouth, after closing the mouthpiece
66
the diver should not breathe with the apparatus at that time
67
close attention should be paid to maintaining neutral buoyancy and preventing the possibility
of expulsion during this action, because the volume of inspiration must be adapted to the
current balance - if possible, the buoyancy should be adjusted by changing the buoyancy of
the suit or buoyancy compensator
68
it is recommended that, at the time of filling the breathing space, the diver hold his breath
69
close attention should be paid to maintaining neutral buoyancy and preventing the possibility
of expulsion during this action
70
71
three series of three inhalations and three exhalations, separated by
of breathing with
the apparatus
72
but it is an instantaneous value
119
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 9.
Wyniki badań nad wentylacją przestrzeni oddechowej aparatu nurkowego nitroksem
na głębokości
.
Nurek
data
Epsilon
Jota
Kappa
Eta
Delta
Zawartości tlenu [
]
minimalna
średnia
w nitroksie
spadek
11.01.2011
12.01.2011
12.01.2011
13.01.2011
51,0
48,5
49,0
49,0
54,07
51,71
51,83
51,73
60
60
60
60
5,93
8,29
8,17
8,27
13.01.2011
50,0
53,34
6,66
minimalna
48,5
51,71
średnia
49,5
52,54
60
maksymaln
a
średnia
8,29
7,46
Wyniki szacowania według formuły (3) wartości średniego strumienia
zużywanego tlenu
oraz wentylacji płuc dla uśrednionych wyników nurkowań przy
wykorzystaniu aparatu nurkowego CRABE dla premiksu
na
głębokości
podano w tab.10. Przy szacowaniu okazało się, że
zaobserwowany średni wysiłek można sklasyfikować jako umiarkowany według tab.2
oraz wartość średnią stosunku
strumienia konsumowanego tlenu
do strumienia
akcji oddechowej
(PN-EN-14143, 2004). Dodatkowo szacowania te są spójne
z wynikami otrzymanymi z innych nurkowań.
NURKOWANIA NA GŁĘBOKOŚCI 30 MH2O
Nurkowania na głębokości
z czasem pobytu na dnie ok.
prowadzono przy wykorzystaniu nitroksu
do zasilania aparatu
nurkowego CRABE. Podczas nurkowań sprawdzano, czy możliwe jest zwiększenie
koncentracji tlenu w czynniku oddechowym wdychanym przez nurka celem
zminimalizowania czasu dekompresji oraz sprawdzono skuteczność dekompresji
tlenowej. Zastosowano następującą procedurę:
120
Table 9.
The results of the breathing space ventilation with nitrox
.
Diver
Date
Epsilon
at the depth of
Oxygen content [
]
minimum
average
in nitrox
decrease
11.01.2011
51,0
54,07
60
5,93
Jota
Kappa
12.01.2011
12.01.2011
48,5
49,0
51,71
51,83
60
60
8,29
8,17
Eta
13.01.2011
49,0
51,73
60
8,27
Delta
13.01.2011
50,0
53,34
60
6,66
minimum
average
48,5
49,5
51,71
52,54
maximum
average
The results of estimating the average oxygen consumption
8,29
7,46
and lung
ventilation , according to formula (3), for average results of dives with the CRABE
rebreather and premix
at the depth of
are presented in
Table 10. While estimating, it turned out that the observed average physical activity
can be classified as moderate according to Table 2, with the average value of the
ratio
of oxygen consumed
to lung ventilation
(PN-EN-14143, 2004).
In addition, the estimations are consistent with the results obtained from other dives.
DIVES AT THE DEPTH OF 30 MH2O
Diving at the depth of
in time around
was performed using
nitrox
in the CRABE.
During the dives, it was tested whether it was possible to increase the
concentration of oxygen in the breathing gas mixture inhaled by the diver in order to
minimize decompression time; the effectiveness of oxygen decompression was also
tested. The following procedure was applied:
121
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 10
Wyniki szacowania według formuły (2.3) wartości średniego strumienia zużywanego tlenu oraz
wentylacja płuc dla uśrednionych wyników nurkowań przy wykorzystaniu aparatu nurkowego
CRABE dla zastosowanego premiksu
na głębokości
.
250
10,63
0,0352 0,0480 0,0552
0,6
0,5
0,88
1,2
1,38
25
25
25
0,540
0,518
0,506
gdzie:
ciśnienie zewnętrzne [
,
i dużego worka
,
stosunek strumienia konsumowanego tlenu do strumienia
akcji oddechowej
,
ułamek molowy tlenu w świeżym czynniku oddechowym
[
,
objętość worka małego
,
strumień zużywanego tlenu
,
wentylacja płuc
,
stabilna zawartość tlenu w czynniku wdychanym przez
nurka
.
1. Tuż przed rozpoczęciem zanurzania nurek wykonywał trzykrotne płukanie
przestrzeni oddechowej76. Polegało ono na szybkim zamknięciu butli aparatu
nurkowego, wyssaniu przez ustnik czynnika oddechowego i wydmuchanie go
nosem77. Następnie otwarciu butli i pozwoleniu na napełnienie się przestrzeni
oddechowej świeżym czynnikiem gazowym78. Czynności te powtarzano
trzykrotnie.
2. Podczas pobytu na dnie nurek płukał po
przestrzeń oddechową aparatu
nurkowego. Polegało to na szybkim głębokim wdechu79, wydechu nosem,
pozwoleniu na napełnienie się przestrzeni oddechowej świeżym czynnikiem
oddechowym80 i trzykrotnym powtórzeniem wdechu i wydechu.
3. Wynurzenie poprzedzone było procedurą płukania przestrzeni oddechowej.
Polegała ono na szybkim głębokim wdechu81, wydechu nosem, pozwoleniu na
napełnienie się przestrzeni oddechowej świeżym czynnikiem oddechowym82
i trzykrotnym powtórzeniem wdechu i wydechu.
76
czynności takie zaleca się wykonać także podczas przygotowania aparatu przed
nurkowaniem i pozostawienia go uszczelnionego do chwili rozpoczęcia nurkowania, jednak
nie zastępuje to obowiązkowego płukania przestrzeni oddechowej przed nurkowaniem, gdyż
procedura ta dotyczy także płukania płuc nurka
77
lub ustami po uprzednim zamknięciu ustnika
78
w tym czasie nie należy oddychać z aparatu nurkowego
79
należy zwrócić baczną uwagę na utrzymaniu neutralnej pływalności
80
81
82
122
Table 10.
The results of estimating the average oxygen consumption and lung ventilation, according
to formula (2.3), for average results of dives with the CRABE rebreather and premix
at the depth of
.
250
10,63
0,0352 0,0480 0,0552
0,6
0,5
where:
ambient pressure [
,
0,88
1,2
1,38
25
25
25
0,540
0,518
0,506
,
ratio of ventilated volume of small bag to large bag
ratio of oxygen consumed to lung ventilation
of oxygen in fresh breathing gas mixture [
oxygen consumption
,
,
,
small bag volume
lung ventilation
content in the breathing gas mixture inhaled by the diver
mole fraction
,
,
stable oxygen
.
1. Just before submersion, the diver ventilated the breathing space three times73.
It consisted in closing the cylinder, sucking the breathing mixture through the
mouthpiece, and blowing it out through the nose74. Then the cylinder was
opened to let the breathing space fill with fresh breathing gas mixture75. These
steps were repeated three times.
2. During his stay at the bottom, the diver ventilated the breathing space of his
diving apparatus every
. This meant exhalation76 through the nose,
letting the breathing space fill with fresh breathing gas mixture77, and
repeating the inhalation-exhalation step three times.
3. Ascending was preceded by ventilating the breathing space. It consisted in a
quick deep inhalation78, exhalation through the nose, letting the breathing
space fill with fresh breathing gas mixture79, and repeating the inhalationexhalation step three-times, followed by
of quiet breathing and ventilating
the breathing space again.
73
such a procedure is also recommended while preparing the apparatus before a dive; it
should be left sealed until the start of the dive; however, it does not replace the mandatory
ventilation of the breathing space before diving, because this procedure also applies to
ventilating the diver's lungs
74
or through the mouth, after closing the mouthpiece
75
the diver should not breathe with the apparatus at that time
76
close attention should be paid to maintaining neutral buoyancy
77
78
79
123
Nr 4 (37) 2011 rok
Następnie spokojnym oddychaniu ok.
i powtórnym przeprowadzeniu
płukania. Procedura płukania powtarzana była trzykrotnie83.
4. Dekompresja tlenowa była poprzedzona płukaniem przestrzeni oddechowej
aparatu tlenem. Zastosowano dwie procedury zależnie od umiejętności nurka.
Pierwsza polegała ona na szybkim głębokim wdechu84, wydechu nosem,
pozwoleniu na napełnienie się przestrzeni oddechowej świeżym tlenem85
i trzykrotnym powtórzeniem wdechu i wydechu. Następnie spokojnym
oddychaniu ok.
i powtórnym przeprowadzeniu płukania. Procedura
płukania powtórzona musiała być czterokrotnie86. Czas płukania nie jest
wliczany do odbytej dekompresji tlenowej.Druga polegała na wyssaniu całej
zawartości przestrzeni oddechowej aparatu i wydychaniu jej do środowiska
wodnego przy zamkniętym dopływie tlenu i nitroksu. Następnie otworzeniu
butli z tlenem i pozwoleniu na wypełnieniesię przestrzeni oddechowej czystym
tlenem. W tym czasie nurek nie oddycha z aparatu. Następnie zamykano
butlę z tlenem i powtórne powtarzana byłą procedura płukania. Takie
postępowanie powtarzane było trzykrotnie.
Tabela 11.
na głębokości
.
Nurek
data
Ksi
Jota
Eta
19.01.2011
19.01.2011
20.01.2011
21.01.2011
Lambda
minimalna
średnia
Zawartości tlenu [
]
minimalna
średnia
w nitroksie
spadek
31,07
29,04
29,38
34,70
32,75
32,20
40
40
40
5,30
7,25
7,80
29,88
32,81
7,19
29,04
29,84
32,20
33,12
40
maksymaln
a
średnia
7,80
6,89
nitroksem
na głębokości
zebrano w tab.11.
Z tab.11 wynika, że średni spadek zawartości tlenu wyniósł ok.
a maksymalny
87
.
Analizując wyniki przeprowadzonych czterech nurkowań można stwierdzić, jak
przy nurkowaniach na głębokość
, że wykonanie wentylacji na głębokości
powoduje wzrost zawartości tlenu utrzymujący się jedynie przez
, co
jest zgodne z obliczeniami teoretycznymi (5).
83
trzy razy po trzy wdechy i wydechy przedzielone
85
86
cztery razy po trzy wdechy i wydechy przedzielone
87
84
124
The whole ventilation process was repeated three times80.
4. Oxygen decompression was preceded by ventilating the breathing space with
oxygen. Two procedures were applied, depending on the diver’s abilities. The first
one consisted in a quick deep inhalation81, exhalation through the nose, letting the
breathing space fill with fresh oxygen82, and repeating the inhalation-exhalation step
three-times, followed by
of quiet breathing and ventilating the breathing space
again. The whole ventilation process was repeated four times83. Ventilation time is not
included in the oxygen decompression time. The second procedure consisted in
sucking all the breathing mixture and blowing it out to the aquatic environment, with a
closed flow of oxygen and nitrox, then opening then the cylinder to let the breathing
space fill with fresh pure oxygen. During this time, the diver is not breathing from the
apparatus. Then the closed bottle of oxygen and re-washing procedure was repeated.
This procedure was repeated three times. Then the cylinder was closed and the
whole ventilation procedure was repeated three times.
Table 11.
.
Diver
Date
Ksi
Jota
Eta
19.01.2011
19.01.2011
20.01.2011
21.01.2011
Lambda
minimum
average
at the depth of
Oxygen content [
]
minimum
average
in nitrox
decrease
31,07
29,04
29,38
34,70
32,75
32,20
40
40
40
5,30
7,25
7,80
29,88
29,04
29,84
32,81
32,20
33,12
40
7,19
7,80
6,89
maximum
average
at the
depth of
are presented in Table 11.
Table 11 shows that the average decline in oxygen content was approximately
84
, and the maximum –
.
Having analyzed the results of the four dives, we can conclude that, as it was
in the case of dives at the depth of
, conducting ventilation at the depth of
, which is consistent with the
theoretical calculations (5). Such a short-term effect cannot be taken into account in
order to establish a more optimal decompression profile.
80
three series of three inhalations and three exhalations, separated by
of breathing with
the apparatus
81
82
83
four series of three inhalations and three exhalations, separated by
of breathing with
the apparatus
84
125
Nr 4 (37) 2011 rok
Tak krótkotrwały efekt nie może być brany pod uwagę w celu ustanowienia
przed dekompresją podwyższa do wartości bezpiecznych zawartość tlenu
Należy zauważyć, że zbyt długi czas oddychania z aparatu nurkowego do
rozpoczęcia nurkowania może spowodować zjawiska hipoksyczne88, więc nurkowie
powinni przełączać się jednocześnie na oddychanie z aparatu i jak najszybciej
rozpocząć zanurzanie. Wykonano podobnie jak poprzednio szacowania według
formuły (3) wartości średniego strumienia zużywanego tlenu oraz wentylacja płuc dla
uśrednionych wyników nurkowań przy wykorzystaniu aparatu nurkowego CRABE dla
premiksu
na głębokości
dochodząc do wniosku, że
zaobserwowany wysiłek średni można sklasyfikować, jako umiarkowany według tab.2
oraz wartość średnią stosunku
do strumienia
akcji oddechowej
(PN-EN-14143, 2004). Dodatkowo szacowania te są spójne
z wynikami otrzymanymi dla nurkowań na innych głębokościach.
Wyniki badań nad wentylacją przestrzeni oddechowej aparatu nurkowego
tlenem na głębokości
po nurkowaniu z wykorzystaniem premiksu
na głębokości
zebrano w tab.12. Widać z nich, że
preferowaną metodą jest sposób związany z zamykaniem butli tlenowej. Jednak, gdy
nurek nie jest dostatecznie wyszkolony może mieć obawy ze stosowaniem tego
wariantu płukania lub może mieć problemy z utrzymaniem pływalności i w ten sposób
zmieni warunki programu dekompresji. W takim przypadku można stosować, opisaną
wcześniej, równoważną procedurę płukania bez zamykania butli.
Podczas badań potwierdzono, ujawnione wcześniej skłonności osobnicze obniżonej
tolerancji na dekompresję, czy warunki nurkowania u nurka
– tab.8.
Granica głębokości nurkowania dla premiksu
powinna zostać
określona na ok.
, gdyż dozwolone ekspozycje tlenowe nie powinny
przekraczać granicy ciśnienia cząstkowego tlenu wynoszącej
.
Tabela 12.
na głębokości
na głębokości
.
data
Ksi
Jota
Eta
19.01.2011
19.01.2011
20.01.2011
21.01.2011
Lambda
minimalna
średnia
Nurek
Nurek
88
Zawartości tlenu [
Nurek
dla premiksu
]
minimalna
średnia
tlen
spadek
94,20
95,78
94,09
97,63
97,62
96,93
100
100
100
2,37
2,38
3,07
91,22
97,15
2,85
91,22
96,93
100
maksymaln
a
średnia
93,82
97,33
Doppler II bez leczenia Nurek: OK
płukanie bez zamykania butli tlenowej
nie jest wykorzystywany eżektor
126
3,07
2,67
tlenem
Conducting a ventilation of a diving apparatus before decompression causes
a safe increase in oxygen content in the circulating breathing gas mixture,
contributing to the safety of decompression, so its mandatory application
is recommended. It should be noted that if a diver breathes the mixture from a diving
apparatus for too long before the start of his dive, he might be affected by hypoxia 85,
so divers should start breathing from the apparatus at the time of submersion.
As before, estimation of the average oxygen consumption
and lung
ventilation , according to formula (3) was performed, for average results of dives
with the CRABE rebreather and premix
at the depth of
. The
observed average physical activity can be classified as moderate according to Table
2, and the average value of the ratio
of oxygen consumed
to lung ventilation
(PN-EN-14143, 2004). Additionally, the estimations are consistent with the results
obtained from dives at different depths.
at the
depth of
, after a dive at the depth of
We can see the method where the cylinder is closed is the preferred one. However,
when the diver is not adequately trained, he may have doubts regarding this option,
or he may have problems with maintaining buoyancy and thus will change
decompression conditions. In this case, the procedure without closing the cylinder
described above can be applied.
The study confirmed the previously observed tendency to reduce tolerance to
decompression or diving conditions in the case of
diver – Table 8.
Dive depth limit for premix
should be determined at about
,
as the allowed oxygen exposures should not exceed the limit of oxygen partial
pressure of
.
Table 12.
The results of the breathing space ventilation with oxygen at the depth of
a dive at the depth of
with premix
.
Diver
Date
Ksi
Jota
Eta
19.01.2011
19.01.2011
20.01.2011
21.01.2011
Oxygen content [
for premix
]
minimum
average
oxygen
decrease
94,20
95,78
94,09
97,63
97,62
96,93
100
100
100
2,37
2,38
3,07
100
2,85
maximum
average
3,07
2,67
91,22
97,15
Lambda
minimum
91,22
96,93
average
93,82
97,33
diver Doppler II without treatment: OK
diver – ventilation without closing the cylinder
85
, after
, no injector is used
127
Nr 4 (37) 2011 rok
prowadzono przy wykorzystaniu premiksu
nurkowego CRABE. Podczas nurkowań stosowano tę samą procedurę, co dla
głębokości
z tą różnicą89, że dekompresja była poprzedzona płukaniem
przestrzeni oddechowej aparatu tlenem przy zastosowaniu procedury polegającej na
wykonywaniu szybkiego i głębokiego wdechu90, wydechu nosem, pozwoleniu na
napełnienie się przestrzeni oddechowej świeżym tlenem91 i trzykrotnym powtórzeniem
wdechu i wydechu. Następnie spokojnym oddychaniu ok.
i powtórnym
przeprowadzeniu płukania. Procedura płukania powtarzana była czterokrotnie92. Czas
płukania nie jest wliczany do odbytej dekompresji tlenowej.
Badania prowadzono celem ustalenia maksymalnego ciśnienia cząstkowego tlenu
podczas pobytu na dnie.
nitroksem
na głębokości
zebrano w tab.13.
Z tabeli wynika, że średni spadek zawartości tlenu wyniósł niecałe
93
a maksymalny
.
Tabela 13.
na głębokości
.
Nurek
data
Ypsilon
Tau
Zawartości tlenu [
]
minimalna
średnia
w nitroksie
spadek
24.01.2011
27,43
34,70
5,30
Fi
Pi
25.01.2011
26.01.2011
27.01.2011
28,82
26,08
30,40
32,99
32,94
33,84
40
40
Omikron
28.01.2011
28,15
31,26
26,08
28,18
31,26
33,15
minimalna
średnia
40
40
40
maksymaln
a
średnia
7,01
7,06
6,16
8,74
8,74
6,85
Analizując wyniki przeprowadzonych czterech nurkowań pozwalają stwierdzić,
że wykonanie wentylacji na głębokości
powoduje wzrost zawartości tlenu
utrzymujący się jedynie przez
, co jest zgodne z obliczeniami teoretycznymi
(5). Tak krótkotrwały efekt nie może być brany pod uwagę w celu ustanowienia
przed dekompresją podwyższa do wartości bezpiecznych zawartość tlenu
89
ze względu na nurkowania wykonywane przez mało doświadczonych nurków
91
92
cztery razy po trzy wdechy i wydechy przedzielone
93
90
128
in time around
was performed using
premix
in the CRABE. During the dives, the same procedure as in the
dives at the depth of
was applied, the only difference86 being that
decompression was preceded by ventilating the breathing apparatus with oxygen,
which consisted in a quick deep inhalation, exhalat87ion through the nose, letting the
breathing space fill with fresh oxygen88, and repeating the inhalation-exhalation step
three-times, followed by
of quiet breathing and ventilating the breathing space
again. The whole ventilation process was repeated four times89. Ventilation time is
not included in the oxygen decompression time.
The study was conducted to determine the maximum oxygen partial pressure
during the dive. The results of the breathing space ventilation with nitrox
at the depth of
The table shows that the average decline in oxygen content was less than
,
90
and the maximum –
.
Table 13.
The results of the CRABE breathing space ventilation with nitrox
of
.
Diver
Date
Ypsilon
Tau
Fi
Pi
at the depth
Oxygen content [
]
minimum
average
in nitrox
decrease
24.01.2011
27,43
34,70
5,30
25.01.2011
26.01.2011
28,82
26,08
32,99
32,94
40
40
40
27.01.2011
30,40
33,84
40
6,16
28.01.2011
minimum
average
28,15
26,08
28,18
31,26
31,26
33,15
40
8,74
8,74
6,85
Omikron
maximum
average
7,01
7,06
Having analyzed the results of the four dives, we can conclude that conducting
ventilation at the depth of
, which
is consistent with the theoretical calculations (5). Such a short-term effect cannot be
taken into account in order to establish a more optimal decompression profile.
Conducting a ventilation of a diving apparatus before decompression causes a safe
increase in oxygen content in the circulating breathing gas mixture, contributing to the
safety of decompression, so its mandatory application is recommended.
86
due to the fact that the dives were performed by inexperienced divers
88
89
four series of three inhalations and three exhalations, separated by
of breathing with
the appartus
90
87
129
Nr 4 (37) 2011 rok
Przeprowadzone, jak poprzednio, szacowania wartości średniego strumienia
zużywanego tlenu
oraz wentylacji płuc
według formuły (3) dla uśrednionych
wyników nurkowań przy wykorzystaniu aparatu nurkowego CRABE dla premiksu
na głębokości
pozwalają ustalić, że zaobserwowany średni
wysiłek można sklasyfikować, jako umiarkowany według tab.2 z wartością średnią
stosunku
do strumienia akcji oddechowej
(PN-EN-14143, 2004). Dodatkowo szacowania te są spójne z wynikami
otrzymanymi dla innych nurkowań.
na głębokości
zebrano w tab.14.
Podczas nurkowań z wykorzystaniem premiksu
została
przekroczona granica ciśnienia cząstkowego tlenu wynosząca
, którą
ustalono za nieprzekraczalną.
Tabela 14.
na głębokości
na głębokości
.
Nurek
data
Ypsilon
Tau
Fi
Pi
24.01.2011
25.01.2011
26.01.2011
27.01.2011
Omikron
28.01.2011
Zawartości tlenu [
tlenem
]
minimalna
średnia
tlen
spadek
95,13
93,84
95,05
97,07
96,41
94,75
96,04
97,73
100
100
100
100
3,59
5,25
3,96
2,27
100
2,24
maksymaln
minimalna
93,84
94,75
a
5,25
średnia
średnia
95,57
96,54
3,46
Nurek
i
Doppler poniżej II bez leczenia Nurek: OK
Płukanie czterokrotne bez zamykania butli tlenowej
96,77
97,76
prowadzono przy wykorzystaniu premiksu
nurkowego CRABE. Podczas nurkowań stosowano tę samą procedurę, co dla
głębokości
. Badania prowadzono celem ustalenia bezpieczeństwa
dekompresji.
nitroksem
na głębokości
zebrano w tab.15. Wynika z niej,
94
że średni spadek zawartości tlenu wyniósł ok.
a maksymalny
.
94
130
As before, the results of estimating the average oxygen consumption
and
lung ventilation , according to formula (3), for average results of dives with the
CRABE rebreather and premix
at the depth of
let us state
that the observed average physical activity can be classified as moderate according
to Table 2, with the average value of the ratio
of oxygen consumed
to lung
ventilation
(PN-EN-14143, 2004). In addition, the estimations are consistent with
the results obtained from other dives.
with premix
, are
presented in Table 14.
During dives with premix
, the limit of oxygen partial pressure was
exceeded above
, the value which had been declared impassable.
Table 14.
with premix
.
Diver
Date
Ypsilon
Tau
Fi
Pi
24.01.2011
25.01.2011
26.01.2011
27.01.2011
Oxygen content [
, after
]
minimum
average
oxygen
decrease
95,13
93,84
95,05
97,07
96,41
94,75
96,04
97,73
100
100
100
100
3,59
5,25
3,96
2,27
Omikron
100
28.01.2011
96,77
97,76
2,24
minimum
maximum
93,84
94,75
5,25
average
average
95,57
96,54
3,46
Divers
and
Doppler less than II no treatment, Diver: OK
Four ventilations without closing the oxygen cylinder
in time around
was performed using
premix
in the CRABE. During the dives, the same procedure as in
the dives at the depth of
was applied. The study was conducted to
determine decompression safety.
at
the depth of
are presented in Table 15. It can be seen that the average
decrease in oxygen content was approximately
, and the maximum was
91
.
91
131
Nr 4 (37) 2011 rok
Analizując wyniki przeprowadzonych czterech nurkowań można stwierdzić, tak
jak poprzednio, że wykonanie wentylacji na głębokości
powoduje wzrost
zawartości tlenu utrzymujący się jedynie przez ok.
, co jest zgodne
z obliczeniami teoretycznymi (5). Tak krótkotrwały efekt nie może być brany pod
uwagę w celu ustanowienia bardziej optymalnego profilu dekompresji. Wykonanie
wentylacji aparatu nurkowego przed dekompresją podwyższa do wartości
bezpiecznych zawartość tlenu w cyrkulującym czynniku oddechowym przyczyniając
się do wzrostu bezpieczeństwa dekompresji, dlatego zaleca się jej obligatoryjne
stosowanie.
Tabela 15.
na głębokości
.
Nurek
data
Lambda
Zawartości tlenu [
]
minimalna
średnia
w nitroksie
spadek
Ypsilon
Tau
Fi
24.01.2011
26.01.2011
27.01.2011
27.01.2011
24,84
24,67
24,20
24,63
26,73
27,19
26,52
27,09
32,5
32,5
32,5
33,5
5,77
5,31
5,98
6,41
Pi
28.01.2011
24,67
27,06
7,44
24,20
24,60
26,52
26,92
34,5
Maksymal
na
średnia
minimalna
średnia
7,44
5,58
Należy zwrócić szczególną uwagę na pracę eżektora, gdyż w przeciwnym
razie nurkowi na powierzchni grozi hipoksja. Przeprowadzone szacowania według
formuły (3) wartości średniego strumienia zużywanego tlenu
oraz wentylacji płuc
dla uśrednionych wyników nurkowań przy wykorzystaniu aparatu nurkowego
CRABE dla premiksu
na głębokości
pozwoliły ustalić, że
zaobserwowany wysiłek średni można sklasyfikować, tak jak poprzednio, jako
umiarkowany.
132
Having analyzed the results of the four dives, we can conclude that
conducting ventilation at the depth of
, which is consistent with the theoretical calculations (5). Such a short-term
effect cannot be taken into account in order to establish a more optimal
decompression profile. Conducting a ventilation of a diving apparatus before
decompression causes a safe increase in oxygen content in the circulating
breathing gas mixture, contributing to the safety of decompression, so its
mandatory application is recommended.
Table 15.
.
Diver
Date
Lambda
Ypsilon
Tau
Fi
Pi
at the depth of
Oxygen content [
]
minimum
average
in nitrox
decrease
24.01.2011
26.01.2011
24,84
24,67
26,73
27,19
32,5
32,5
5,77
5,31
27.01.2011
27.01.2011
24,20
24,63
26,52
27,09
32,5
33,5
5,98
6,41
28.01.2011
minimum
average
24,67
24,20
24,60
27,06
26,52
26,92
34,5
maximum
average
7,44
7,44
5,58
Special attention must be paid to the work of the ejector, because otherwise
the diver is in the danger of hypoxia after surfacing.
The results of estimating the average oxygen consumption
and lung ventilation
, according to formula (3), for average results of dives with the CRABE rebreather
and premix
at the depth of
allowed to classify the
observed average physical activity as moderate.
133
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 16.
Wyniki badań
na głębokości
na głębokości
nad
wentylacją przestrzeni oddechowej aparatu nurkowego
.
Nurek
data
Lambda
Zawartości tlenu [
]
minimalna
średnia
tlen
spadek
Fi
24.01.2011
26.01.2011
27.01.2011
27.01.2011
96,38
96,06
95,55
95,09
97,18
96,80
96,69
97,39
100
100
100
100
2,82
3,20
3,31
2,61
Pi
28.01.2011
97,03
98,82
Ypsilon
Tau
tlenem
100
1,18
maksymaln
minimalna
95,09
96,69
a
3,31
średnia
średnia
96,02
97,38
2,62
Nurek
i
Doppler poniżej II bez leczenia Nurek: OK
Płukanie czterokrotne bez zamykania butli tlenowej
Tabela 17.
Rezultaty nurkowań standardowych przy wykorzystaniu aparatu nurkowego CRABE
z wykorzystywaniem płukania przestrzeni oddechowej.
Data
[
]
[
]
Czas
nurkowania
Czas pobytu
na
maksymalnej
głębokości
Głębokość
LP
Nurek
Plan nurkowania
[
]
1
DELTA
18.01.2011
15
10
25
2
EPSILON
17.01.2011
15
05
29
3
KSI
19.01.2011
30
59
91
4
JOTA
19.01.2011
30
59
91
5
ETA
20.01.2011
30
59
92
21.01.2011
30
59
91
24.01.2011
45
31
91
24.01.2011
35
30
60
26.01.2011
45
29
78
6
LAMBDA
7
8
YPSILON
9
Uwagi
LR=III
bez leczenia
LR=II, PR=II
bez leczenia
LR=II,
bez leczenia
LR=I, PR=I+
bez leczenia
LR=II+, PR=I−
bez leczenia
134
Table 16.
with premix
.
Diver
Date
Lambda
Oxygen content [
, after
]
minimum
average
oxygen
decrease
24.01.2011
96,38
97,18
100
2,82
Ypsilon
Tau
26.01.2011
27.01.2011
96,06
95,55
96,80
96,69
100
100
3,20
3,31
Fi
27.01.2011
95,09
97,39
100
2,61
Pi
28.01.2011
97,03
98,82
100
1,18
minimum
maximum
95,09
96,69
3,31
average
average
96,02
97,38
2,62
Divers
and
Doppler less than II no treatment, Diver: OK
Four ventilations without closing the oxygen cylinder
Table 17.
The results of standard dives with the CRABE apparatus, with ventilating the breathing space.
Date
[
]
[
]
Diving time
Time at the
max depth
Depth
No
Diver
Diving plan
[
]
1
DELTA
18.01.2011
15
10
25
2
EPSILON
17.01.2011
15
05
29
3
KSI
19.01.2011
30
59
91
4
JOTA
19.01.2011
30
59
91
5
ETA
20.01.2011
30
59
92
21.01.2011
30
59
91
7
24.01.2011
45
31
91
8
24.01.2011
35
30
60
26.01.2011
45
29
78
25.01.2011
35
29
61
27.01.2011
45
29
78
6
LAMBDA
YPSILON
9
10
11
TAU
Comments
LR=III
no treatment
LR=II, PR=II
no treatment
LR=II,
no treatment
LR=I, PR=I+
no treatment
LR=II+, PR=I−
no treatment
135
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 17 cd.
10
11
12
13
14
15
TAU
RO
FI
SIGMA
16
17
18
PI
OMIKRON
25.01.2011
35
29
61
27.01.2011
45
29
78
25.01.2011
35
32
58
26.01.2011
35
30
61
27.01.2011
45
29
77
26.01.2011
35
29
60
27.01.2011
35
30
61
28.01.2011
45
30
80
28.01.2011
35
30
63
PR=I
bez leczenia
PR=II
inhalacja O2,
6m/30min
na głębokości
zebrano w tab.16 a wyniki wszystkich
nurkowań eksperymentalnych nurkowań z wykorzystaniem przeliczenia dekompresji
na obowiązujące w MW RP standardowe tabele powietrzne zebrano w tab.17.
Podczas nurkowań z wykorzystaniem premiksu
granica
ciśnienia cząstkowego tlenu wynoszącej
nie została przekroczona.
PODSUMOWANIE WYNIKÓW BADAŃ
W artykule zamieszczono tylko przykładowe wyniki różnych etapów badań
oraz wyniki końcowe. Pełne wyniki zostały opisane wcześniej (Kłos R., 2011).
136
Table 17 cont.
12
13
14
15
RO
FI
SIGMA
16
17
18
PI
OMIKRON
25.01.2011
35
32
58
26.01.2011
35
30
61
27.01.2011
45
29
77
26.01.2011
35
29
60
27.01.2011
35
30
61
28.01.2011
45
30
80
28.01.2011
35
30
63
PR=I
no treatment
PR=II
O2 inhalation,
6m/30min
with premix
are
presented in Table 16. All the results of all experimental dives are summarized in
Table 17 (decompression results were converted according to the standard air tables
of the Polish Navy).
During the dives with premix
, the limit of oxygen partial
pressure (
) was not exceeded.
SUMMARY OF STUDY RESULTS
The article contains only sample results of various stages of research and the
final results. Full results have been described previously. (Kłos R., 2011)
137
Nr 4 (37) 2011 rok
95
Rys.7.Porównanie danych teoretycznych przy założeniu wysiłku średniego z wynikami
przeprowadzonych nurkowań standardowych przy wykorzystaniu premiksu
na
głębokości
,
na głębokościach
i
oraz
na głębokości
− liczbę nurkowań składających się na wartość
średnią zaznaczoną jako pozycja kwadratu podano w jego wnętrzu.
DEKOMPRESJE EKSPERYMENTALNE
Przeprowadzone nurkowania pokazały, że już dekompresje
są dość niebezpieczne a dekompresja
jest nie do przyjęcia. Możliwe jest jednak
trenowanie nurków do przechodzenia bardziej forsownych programów
dekompresyjnych − obserwowane objawy o stosunkowo małej intensywności
w stosunku do wcześniej obserwowanych u tych samych nurków dowodzą ich
rosnącej odporności na forsowne procedury dekompresyjne.
DEKOMPRESJE EKWIWALENTNE NURKOWANIOM POWIETRZNYM
Porównanie danych teoretycznych z wynikami przeprowadzonych nurkowań
przedstawiono na rys.7. Krzywe zawartości tlenu dla poszczególnych premiksów
w funkcji głębokości wykreślono zakładając algebraiczny model matematyczny (1)
oraz wysiłek średni. Zgodnie z tab.2 przyjęto konsumpcję tlenu
na poziomie
a wentylację płuc
95
tab.2.2 − konsumpcja tlenu
na poziomie
i wentylacja płuc
138
.
92
Fig.7. Comparison of theoretical data, assuming the average load , with the results of
standard dives carried out using premix
at the depth of
,
at the depths of
and
, and
at the depth of
; numbers of dives that make up the averages is given in squares.
EXPERIMENTAL DECOMPRESSIONS
The dives showed that even
decompressions are quite
dangerous, and the
decompression is not acceptable. It is possible, however, to
train divers to undergo more strenuous decompression programs; the relatively low
intensity of symptoms, compared to the previously reported ones in the same group
of divers, demonstrate their growing resistance to strenuous decompression
procedures.
DECOMPRESSIONS EQUIVALENT TO AIR DIVES
The comparison of theoretical data with the results of the dives is shown in
Figure 7. Curves of oxygen content for each premix as a function of depth was drawn
according an algebraic model (1) and average physical activity. Oxygen consumption
at the level of
and lung ventilation
at the level of
were assumed according to Table 2.
92
Table
2.2
–
oxygen
consumption
and
lung
ventilation
139
Nr 4 (37) 2011 rok
Dla głębokości
przyjęto wykorzystanie premiksu
, dla
głębokości
i
premiks
oraz dla głębokości
premiks
.
Wewnątrz
kwadratów
oznaczających
punkty
eksperymentalne podano liczbę nurkowań składających się na wartości średnie.
Zaobserwowano dużą zgodność wyników eksperymentów z wartościami
teoretycznymi, gdzie odchylenie standardowe tak otrzymanych wartości od wartości
teoretycznych wyniosło
.
DYSKUSJA I WNIOSKI
Podczas wzrostu obciążenia wykonywaną pracą występuje zwiększone
zużycie tlenu
i zwiększona produkcja ditlenku węgla
w komórkach
mięśniowych, lecz prężność tych gazów we krwi tętniczej ulega niewielkim zmianom,
dzięki zwiększeniu objętości rzutowej serca i zwiększeniu przepływu krwi.
W momencie rozpoczęcia wysiłku96 dochodzi do szybkiego wzrostu wentylacji płuc
, a później wzrost ten jest wolniejszy, zaś po
przy stałym obciążeniu
następuje stabilizacja. Przy zaprzestaniu wysiłku mechanizm jest podobny,
początkowo wentylacja
spada gwałtownie, następnie wolniej aż do stabilizacji
(Jegier A., Nazar K., Dziak A., 2005). Wraz z akcją oddechową rośnie konsumpcja
tlenu
. Stały poziom koncentracji tlenu
dla małego i średniego obciążenia
pracą97 osiągany jest w ciągu
. Jednak przy większych obciążeniach rośnie
powoli poza tę granicę czasową (Wasserman K., 1982). Często przyjmuje się, że stan
względnie stabilny osiągany jest w
wysiłku (Åstrand P.-O. and Rodahl K.,
1977). Konsumpcja tlenu
podczas wysiłku wydatkowanego na cykloergometrze
jest w przybliżeniu stała dla całej populacji bez względu na wytrenowanie, wiek czy
płeć, zależąc jedynie od masy ciała i obciążenia (Wasserman K., 1982):
(6)
gdzie:
strumień zużywanego tlenu w warunkach standardowych w przeliczeniu
98
na suchy gaz
[
],
masa ciała [ ],
obciążenie pracą [ ],
stała
[
],
stała
[
],
stała
[
]
Formuła (6) dotyczy wysiłku małego i średniego. Do obliczeń konsumpcji
granicznej99 stosuje się inną formułę (Birch K., MacLaren D., George K., 2009):
(7)
gdzie:
maksymalne zużycie tlenu
96
w ciągu
maksymalnie
98
standard temperature, pressure, dry
99
tzw. pułapu tlenowego
97
140
For the depth at
, premix
was used; for the depths of
and
, premix
, and for the depth of
, premix
. Inside the squares denoting the experimental points, the number of
dives that make up the averages are given. A high consistency of experiment results
with the theoretical values was observed, with standard deviation of the values
reaching
.
DISCUSSION AND CONCLUSIONS
As the workload is increased, the oxygen
consumption and carbon dioxide
production in muscle cells increase too; however, the compressibility of these
gases in the arterial blood is slightly altered, thanks to increasing the volume of the
heart and blood flow. At the beginning of exercise93, there is a rapid increase in lung
ventilation , then this increase is slower, and after
, when the load is
constant, ventilation is stabilized. After exercise, the mechanism is similar: ventilation
initially decreases rapidly, then slower, up to stabilization (Jegier A., Nazar K.,
Dziak A., 2005).
Along with lung ventilation , oxygen consumption
increases. Constant
level of oxygen concentration
for small and medium workload94 is achieved within
. However, with higher loads, it slowly grows beyond that limit of time
(Wasserman K., 1982). It is often assumed that a relatively stable state is reached in
of exercise (Åstrand P.-O. and Rodahl K., 1977). Oxygen consumption
during exercise on cycloergometer is approximately constant for the entire population,
regardless of fitness, age or sex, depending only on the weight and load (Wasserman
K., 1982):
(6)
where:
95
[
[
oxygen consumption in standard conditions, converted into dry gas
],
weigt [ ],
workload [ ],
constant
],
constant
[
],
constant
[
]
Formula (6) applies to light and moderate intensity of physical activity. To
calculate maximal oxygen consumption96, another formula is used (Birch K.,
MacLaren D., George K., 2009):
(7)
where:
maximal oxygen consumption
93
in
up to
95
standard temperature, pressure, dry
96
also called VO2 max or aerobic capacity
94
141
Nr 4 (37) 2011 rok
Rys.8. Przykładowa zależność konsumpcji tlenu
przez nurka nacisku na stanowisku wysiłkowym.
w stosunku do wytwarzanego
Intensywność wentylacji płuc odniesionej do warunków standardowych
w stosunku do strumienia konsumowanego tlenu
odniesiony do tych samych
100
warunków przy umiarkowanym wysiłku
jest wartością stałą wynoszącą ok.
101
(Jegier A., Nazar K., Dziak A., 2005).
Teoretycznie wykorzystując zależność konsumpcji tlenu
pracy na
stanowisku wysiłkowym oraz akcji serca
dla wybranego nurka o kryptonimie
GAMMA na podstawie przeprowadzonych trzech testów wysiłkowych
oraz
równanie (6) można otrzymać zależność konsumpcji tlenu
w stosunku do
wytwarzanego przez nurka nacisku na stanowisku wysiłkowym  rys.8.
Istnieje dobrze sprecyzowana zależność pomiędzy obciążeniem
, akcją
serca
i konsumpcją tlenu
, którą można wyznaczyć dla poszczególnych
102
nurków
(Åstrand P.-O. and Rodahl K., 1977). Jednak na podstawie
przedstawionych tutaj badań własnych stwierdzono, że powyższe wyniki nie są
adekwatne dla przypadku obciążenia pracą w zanurzeniu ze względu na występujące
zjawisko bradykardii103.
100
ok.
pułapu tlenowego
dla ludzi niewytrenowanych i ok.
tlenowego dla ludzi uprawiających czynnie sport
101
stosunek ten jest wyższy przy angażowaniu małych partii mięśni niż dużych
102
np. podczas przeprowadzania standardowego testu
103
obniżenie częstości akcji serca (Birch K., MacLaren D., George K., 2009)
142
pułapu
Fig.8. Sample relation between oxygen consumption
and pressure
applied by the diver.
The intensity of lung ventilation referred to the standard conditions
in
relation to the oxygen consumed
referred to the same conditions, with moderate
97
98
exercise , is a constant value of approximately
(Jegier A., Nazar K., Dziak
A., 2005). Theoretically, if we use the relation between oxygen consumption
, exercise , and heart rate
for the selected diver code-named GAMMA, on the
basis of it, three
tests, and equation (6), we can obtain a relation between
oxygen consumption
and pressure applied by the diver – Figure 8.
There is a well-specified relation between the load
, heart rate
and
oxygen consumption , which can be calculated for individual divers99 (Åstrand P.-O.
and Rodahl K., 1977). However, on the basis of the research results presented here,
it has been found that the above results are not adequate for the workload in
submersion because of bradycardia100.
97
about
of VO2 max for untrained people, and approximately
of VO2 max
for people doing sport
98
this relation is higher is higher when more small than large muscles are involved
99
e.g. during a standard
test
100
heart rate reduction (Birch K., MacLaren D., George K., 2009)
143
Nr 4 (37) 2011 rok
Dowodów na to dostarczają także badania NEDU, gdzie dla prędkości
, płynięcia nurka w skafandrze i płetwach104, wyznaczono konsumpcję
tlenu105 na poziomie ok.
a dla prędkości
wynosiła
ona ok.
(Sterba J.A., 1990). Zgodnie z tab. 2 jest to wysiłek
umiarkowany i średni (Przylipiak M., Torbus J., 1981). Wynika stąd, że dla warunków
hiperbarycznych należy przeprowadzić takie badania celem znalezienia adekwatnych
zależności. Przybliżona funkcja przedstawiona na rys.4.2 powinna być także
sprawdzona podczas osobnych badań.
WNIOSKI Z BADAŃ WSTĘPNYCH
Z faktu, że podczas dekompresji zaraz po wykonaniu wysiłku w aparacie
CRABE nie jest możliwe osiągnięcie i utrzymanie zawartości tlenu
na
wymaganym założeniami dekompresyjnymi poziomie
, wynikła
konieczność zmiany założeń dekompresyjnych i przyjęcie minimalnej zawartości tlenu
we wdychanym przez nurka czynniku oddechowym, kształtujące się na poziomie
.
WNIOSKI Z BADAŃ
1. Zaproponowany tutaj model wentylacji przestrzeni oddechowej aparatu nurkowego
typu CRABE jest nieznacznie różny od tego, który posłużył konstruktorom do
opracowania założeń dla tego systemu oddechowego (Aqua Lung, 2004). Jest on
jednak zgodny z modelem opisanym w piśmiennictwie (Williams S., 1975).
2. Podczas przeprowadzonych badań potwierdziła się obserwowana od lat
skuteczność dopplerowskiej detekcji śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej, jako
metody diagnostycznej do wczesnego wykrywania możliwości wystąpienia
.
3. Analiza danych dopplerowskiej detekcji śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej
pokazała, że wykorzystanie
(Praca zbiorowa, 1982) jest
wystarczająco efektywnym sposobem prowadzenia procesu dekompresji dla
aparatu nurkowego CRABE pod warunkiem stosowania dekompresji tlenowej. Gdy
nie można przeprowadzić dekompresji tlenowej po nurkowaniach na głębokości
powyżej
zaleca się, już przy wysiłku średnim, stosowanie dekompresji
wydłużonej.
4. Obecnie nie ma przesłanek do intensyfikacji prac nad specjalnym systemem
dekompresji nitroksowej106 dedykowanemu dla aparatu CRABE.
104
niezależnie od rodzaju płetw
były to wartości wyższe niż otrzymane wcześniej (Lamphier E. H., 1954)
106
dla
nitroksowych
systemów
oddechowych
wykorzystywanych
w
warunkach
hiperbarycznych projektuje się specjalne systemy dekompresji a jedynie w początkowej fazie
wdrożenia wykorzystuje się tabele oparte na tabelach powietrznych, wynika to z różnic
powstających podczas ekspozycji na zwiększone ciśnienie cząstkowe tlenu wpływające nie
tylko na zwiększone zagrożenie ośrodkową toksycznością tlenową
, lecz także
wpływem tych ekspozycji na kształt końcowych faz dekompresji
105
144
NEDU tests also prove it; there, for a diver in the suit and fins101, swimming at
the speed of
, oxygen consumption102 was determined at about
, and at the speed of
, it was about
(Sterba J.A., 1990). According to Table 2, it is moderate and
average physical activity (Przylipiak M., Torbus J., 1981). Thus, such research should
be carried out for hyperbaric conditions in order to find adequate relations.
Approximate function shown in Fig.4.2 should also be checked during a separate
study.
CONCLUSIONS FROM PRELIMINARY TESTS
As during decompression carried out immediately after exercise it was not
possible to achieve and maintain oxygen content
in the CRABE at the required
level of
, determined by decompression assumptions, a need has
arisen to change decompression assumptions and adopt minimum content oxygen in
the breathing gas mixture to the level of
.
CONCLUSIONS FROM THE STUDY
1. The model of ventilating the breathing space of the CRABE rebreather
proposed here is slightly different from the one used by the designers to
develop guidelines for the respiratory system (Aqua Lung, 2004). However, it
is consistent with the model described in the literature (Williams S., 1975).
2. The study has confirmed the efficacy of Doppler ultrasonic detection of
intravascular bubbles as a diagnostic tool for early detection of the possibility
of
, observed for years.
3. Data analysis of Doppler intravascular bubbles detection has showed that
using Table 3 of the Polish Navy (Praca zbiorowa, 1982) is a sufficiently
effective way of conducting the process of decompression for the CRABE,
provided that oxygen decompression is performed. If no oxygen
decompression can be carried out after dives to depths of more than
, it is recommended, even with medium physical activity, to apply
extended decompression.
4. Currently, there are no reasons to intensify work on a special nitrox
decompression system103 for the CRABE rebreather. In the case of such
construction of the respiratory system, premix cannot be proposed,
though it would cover a wide range of operating depths104,
101
regardless of the type of fins
the values were higher than those obtained previously (Lamphier E. H., 1954)
103
there are special decompression systems designed for nitrox breathing systems used in
hyperbaric conditions; only in the initial phase of implementation are tables based on air tables
used, due to differences arising from the exposure to increased partial pressure of oxygen
affecting not only the increased risk of central oxygen toxicity
, but also the influence of
these exposures on the shape of the final stages of decompression
104
the big advantage of the premix-supplied system with bags placed one into the other,
connected with a relatively narrow range of variability in the composition of the breathing gas
mixture inhaled by the diver, is also its biggest disadvantage - such a system should be
powered by breathing mixture produced during the dive and modified according to the depth of
the dive and the intensity of workload
102
145
Nr 4 (37) 2011 rok
5.
6.
7.
8.
Dla tej konstrukcji systemu oddechowego nie można zaproponować premiksu,
który pokryłby szeroki zakres głębokości operacyjnych107 jednocześnie
znacznie skracając czas dekompresji w stosunku do dekompresji
powietrznej108.
Możliwe jest trenowanie nurków do przechodzenia bardziej forsownych
programów dekompresyjnych109. Efektywniejsze rozkłady dekompresji
zwiększające możliwości bojowe mogą być opracowane jedynie dla specjalnie
trenowanych i utrzymywanych w kondycji nurków.
Można zauważyć, ujawnianie się skłonności osobniczych do zmniejszenia
tolerancji na dekompresję, czy warunki nurkowania (Kłos R., 2011). Z tego
powodu warto jest prowadzić badania przesiewowe nurków podczas ćwiczeń
na symulatorze nurkowania w kompleksie DGKN−120110.
Jak dotąd, nie udało się zastosować w
żadnej statystycznej metody
111
walidacji tabel dekompresyjnych ze względu na koszty pozyskania danych.
Wykonanie wentylacji aparatu nurkowego przed dekompresją powoduje
podwyższenie do wartości bezpiecznych zawartości tlenu w cyrkulującym
czynniku oddechowym przyczyniając się do wzrostu bezpieczeństwa
WNIOSKI KOŃCOWE
Dotychczas prowadzone badania w
, wraz z przeprowadzonymi obecnie,
skłaniają do głębszych refleksji (Kłos R., 2000; Kłos R., 2007).
Można postulować z dużym prawdopodobieństwem istnienie możliwości
opracowania na tyle dokładnych modeli matematycznych systemu oddechowego, że
nie będą potrzebne jednoczesne badania walidacyjne systemu oddechowego
i powiązanej z nim dekompresji112.
107
duży atut konstrukcji zasilanego premiksem systemu dwuworkowego, dla worków
umieszczonych jeden w drugim, związany ze stosunkowo wąskim zakresem zmienności
składu czynnika oddechowego wdychanego przez nurka jest jednocześnie jego największą
wadą − system taki powinien być zasilany wytwarzanym podczas procesu nurkowania
czynnikiem o zmiennym składzie modyfikowanym wraz z głębokością nurkowania
i intensywnością obciążenia nurka wykonywaną pracą
108
dla niewytrenowanych i średnio wytrenowanych nurków rozkłady dekompresji równoważnej
dekompresji powietrznej według
leżą już na granicy bezpieczeństwa
109
specjalny trening daje przewagę nurków oddziałów specjalnych, którzy niejednokrotnie
muszą działać przeciw zdeterminowanemu przeciwnikowi
110
należy na drodze dalszych badań ustalić, jakie wartości antropometryczne eliminują nurków
z zadań wykonywanych przy wykorzystaniu aparatu nurkowego typu CRABE
111
Dla
nie jest możliwa do zaakceptowania procedura weryfikacji tabel
dekompresyjnych dla
z przedziałem ufności
, oparta o rozkład
dwumianowy. Wynika to z ograniczeń czasowych i finansowych podczas prowadzenia
nurkowań eksperymentalnych. Możliwa do zaakceptowania wydaje się natomiast procedura
. Jednak, jak pokazały badania i ta metoda jest zbyt kosztowna.
112
o ile znany jest model matematyczny proponowanej do zastosowania dekompresji
146
at the same time reducing the time for decompression compared to air
decompression105.
5.
It is possible to train divers to undergo more strenuous decompression
program106s. Decompression schedules which increase divers’ combat capabilities
more efficiently can be developed only for specially trained and fit divers.
6.
Individual tendencies to reduce tolerance to decompression or diving
conditions can be noticed (Kłos R., 2011). For this reason, it is useful to conduct
screening of divers during diving exercises on the simulator in the DGKN120complex107.
7.
So far, no statistical methods of validating decompression tables108
have been applied in the Polish Navy because of the cost of obtaining such data.
8.
Conducting a ventilation of a diving apparatus before decompression
causes a safe increase in oxygen content in the circulating breathing gas mixture,
contributing to the safety of decompression, so its mandatory application is
recommended.
FINAL CONCLUSIONS
The studies conducted so far in the Naval Academy, along with the ones
carried out recently, lead to deeper reflection (Kłos R., 2000; Kłos R., 2007).
We can postulate the existence of a high probability of developing a sufficiently
accurate mathematical models of the respiratory system that will not need
simultaneous validation study of the respiratory system and the associated
decompression109.
We can also state that, with the knowledge of the mathematical model of
respiratory system ventilation and its associated mathematical model of
decompression, it is possible to establish a common model for such a system. The
usefulness of the mathematical model is not difficult to show in the era of widespread
use of electronic computer technology. The classic set of a test object and the
mathematical model is accompanied by a computer to assist the processes of
knowledge processing and making it possible to simulate the behaviour of the object
of research. Hence designing new hyperbaric breathing systems along with
decompression dedicated for them would be much faster and less expensive.
ACKNOWLEDGE
The research aimed at the diving apparatus CRABE are the result of scientific
project financed by funds for research from the Polish Ministry of Sciences and
Higher Education in 2009-2011.
105
for untrained and semi-trained divers, equivalent decompression and air decompression
systems according to
of the Polish Navy are already on the border of safety
106
special forces divers who have gone through special training have an advantage, as they
often must work against a determined opponent
107
further research should determine what anthropometric values prevent divers from
performiong tasks using the CRABE apparatus
108
for the Polish Navy, the verification procedure for decompression tables for
with confidence interval
, based on the binomial distribution, is not acceptable. This is
due to time and financial constraints during the conduct of experimental dives.
procedure seems acceptable, though. However, as it was demonstrated in the study, even this
method is too expensive.
109
if the mathematical model of the proposed decompression is known
147
Nr 4 (37) 2011 rok
Z dużym prawdopodobieństwem można postulować także, że przy znajomości
modelu matematycznego wentylacji systemu oddechowego i powiązanego z nim
modelu matematycznego dekompresji możliwe jest ustanowienie wspólnego modelu
dla takiego systemu. Użyteczność takiego modelu matematycznego nie jest trudno
wykazać w dobie powszechnego wykorzystania elektronicznej techniki obliczeniowej.
Do klasycznego zestawu obiektu badań i modelu matematycznego, dołącza się
komputer wspomagający procesy poznania dając możliwość symulacji zachowania
obiektu badań. Stąd projektowanie nowych hiperbarycznych systemów oddechowych
wraz z dedykowaną dla nich dekompresją stałoby się szybsze i znacznie mniej
kosztowne.
WIADOMOŚCI UZUPEŁNIAJĄCE
Opisane badania aparatu nurkowego CRABE są efektem prowadzonej pracy
rozwojowej realizowanej w Akademii Marynarki Wojennej a finansowanej przez
Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w latach 2009‒2011.
Nurkowanie jest działalnością zespołową, dla tego uzyskanie opisanych efektów nie
byłoby możliwe bez pomocy moich przyjaciół z Zakładu Technologii Prac
Podwodnych Akademii Marynarki Wojennej.
Wprowadzanie nowych aparatów nurkowych jest ściśle powiązane
z eksperymentami na ludziach, dlatego chciałbym podziękować moim kolegom
nurkowm z Marynarki Wojennej RP za zaufanie i chęć podjęcia ryzyka. Ten typ
eksperymentów Może powodować incydenty nurkowe, dlatego dziękuje moim
przyjaciołom lekarzom nurkowym za wsparcie.
Specjalne podziękowania kieruję do kmdr.rez. Huberta Dommartin z Aqua
Lung France oraz kmdr. Oliviera Nastroga dowódcy CEPHISMER French Navy za
pomoc.
148
As diving requires team work, therefore preparation of this report would not be
possible without efficient assistance and help of my friends at the Department of
Diving Gear and Underwater Work Technology, The Naval Academy of Gdynia.
Introduction of the new diving apparatuses is strongly linked with manned
experiments, therefore I would like to thank my colleagues – Polish Navy divers for
their trust and their wish to undertake the risk. As this type of research is hazardous
and diving accidents can occur, therefore my sincere thanks to my friend Diving
Medical Officers for the medical care.
I wish to extend my gratitude to Capt Hubert Dommartin rtd from Aqua Lung
France and Capt Olivier Nastorg from CEPHISMER French Navy for exhausting help.
149
Nr 4 (37) 2011 rok
LITERATURA/ BIBLIORAPHY
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
Aqua Lung. 2004. User manual CRABE. Nice : Aqua Lung France, 2004.
provisional version 1.12. 2004.
AQUA-LUNG. 2004. User manual CRABE provisional. Nice: AQUA-LUNG, 2004.
version 1.12.2004.
Åstrand P.-O. and Rodahl K. 1977. Textbook of work physiology: Physiological
bases of exercises. New Jork : McGraw-Hill, Inc., 1977. ISBN 0-07-002406-5.
Birch K., MacLaren D., George K. 2009. Fizjologia sportu-krótkie wykłady.
Warszawa : Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009. ISBN 978-83-01-15460-8.
Bühlmann A.A. 1984. Decompression-Decompression sickness. Berlin: SpringerVerlag, 1984. ISBN 3-540-13308-9; ISBN 0-387-13308-9.
1995. Tauchmedizin. Berlin : Springer-Verlag, 1995. ISBN 3-540-58970-8.
Declaration of Helsinki . 2008. Ethical principles for medical research involving
human subjects. Seoul : World Medical Association, 2008. 59th WMA General
Assembly.
Jegier A., Nazar K., Dziak A. 2005. Medycyna sportowa. Warszawa : Polskie
Towarzystwo Medycyny Sportowej, 2005. ISBN 83-906715-9-X.
Kłos R. 2000. Aparaty Nurkowe z regeneracją czynnika oddechowego. Poznań :
COOPgraf, 2000. ISBN 83-909187-2-2.
2010. Detekcja śródnaczyniowej wolnej fazy gazowej. Polish Hyperbaric
Research. 2010, Tom 32, strony 15-30.
2007. Mathematical modelling of the normobaric and hyperbaric facilities
ventilation. Gdynia : Wydawnictwo Polskiego Towarzystwa Medycyny i Techniki
Hiperbarycznej, 2007. ISBN 978-83-924989-0-2.
2011. Możliwości doboru dekompresji dla aparatu nurkowego typu CRABE założenia do nurkowań standardowych i eksperymentalnych. Gdynia : Polskie
Towarzystwo Medycyny i Techniki Hiperbarycznej, 2011. ISBN 978-83-924989-40.
2007. Niektóre problemy związane z wyborem sposobu dekompresji. Polish
Hyperbaric Research. 2007, 18, str. 33.
2007. Niektóre problemy związane z wyborem sposobu dekompresji. Polish
Hyperbaric Research. 2007, Tom 18, strony 33-76.
Lamphier E. H. 1954. Oxygen consumption in water swimming. Panama City:
Navy Experimental Diving Unit, 1954. NEDU Report 14-54.
PN-EN-14143. 2004. Sprzęt do nurkowania. Autonomiczne aparaty do
nurkowania z obiegiem zamkniętym. Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny,
2004. ICS 13.340.30.
Praca zbiorowa. 1982. Tabele dekompresji i rekompresji nurków. Gdynia :
Dowództwo Marynarki Wojennej, 1982. Sygn.Mar.Woj. 860/81.
Przylipiak M., Torbus J. 1981. Sprzęt i prace nurkowe-poradnik. Warszawa :
Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1981. ISBN 83-11-06590-X.
Sterba J.A. 1990. Oxygen consumption during underwater fin swimming wearing
dry suit. Panama City : Navy Experimental Diving Unit, 1990. NEDU Report 1190.
US Navy diving manual. 2008. Praca zbiorowa (revision 6). The Direction of
Commander : Naval Sea Systems Command, 2008. 0910-LP-106-0957.
Wasserman K. 1982. Dyspnea on exertion. J.Am.Med.Assoc. 1982, Tom 248,
strony 2039-2045.
Williams S. 1975. Engineering principles of underwater breathing apparatus. [aut.
książki] Elliott D.H. Bennett P.B. The physiology and Medicine of diving. London:
Bailliere Tidall, 1975, strony 34-46.
150
Zbigniew Talaśka
dr inż. Zbigniew Talaśka
81-103 Gdynia 3 ul. Śmidowicza 69
tel. + 58 626 27 46, fax. +58 625 38 82
e-mail : [email protected]
DOBÓR ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA DLA ZBIORNIKA CIŚNIENIOWEGO
NOWEJ GENERACJI HIPERBARYCZNEGO SYMULATORA
W artykule opisano dobór zaworu bezpieczeństwa dla komory hiperbarycznej
nowej generacji symulatora oddechowego w aspekcie możliwości wystąpienia sytuacji awaryjnych przy ciśnieniu nominalnym, wytworzonym w poduszce pneumatycznej
wewnątrz zbiornika.
Słowa kluczowe: komora hiperbaryczna, nurkowanie.
SAFETY VALVE SELECTION FOR THE PRESSURE TANK OF A NEW GENERATION HYPERBARIC BREATHING SIMULATOR
The article presents the process of selecting a safety valve for a new generation hyperbaric chamber breathing simulator, in the context of a possibility of an
emergency situation at a nominal pressure, produced in a pneumatic cushion inside
the tank.
Key words: hyperbaric chamber, diving.
151
Nr 4 (37) 2011 rok
WSTĘP
Na przestrzeni lat 2008 – 2010, w Zakładzie Technologii Prac Podwodnych
Akademii Marynarki Wojennej w Gdyni, realizowano pracę naukowo-badawczą
p.t. „Nawa generacja hiperbarycznego symulatora oddechowego”. Podstawowym jej
celem było zaprojektowanie i zbudowanie stanowiska badawczego oraz przeprowadzenie cyklu testów nurkowych aparatów oddechowych w pełnej zgodności z normą
PN-EN 250 – „Sprzęt do oddychania. – Aparaty powietrzne butlowe do nurkowania ze
sprężonym powietrzem, z obiegiem otwartym. – Wymagania, badania, znakowanie”
[3]. Spełnienie wymagań normy i badania stanowiskowe nurkowego sprzętu oddechowego mają zapewnić minimalny poziom bezpiecznego działania aparatów z obiegiem otwartym do maksymalnej głębokości 50 m.
Określone zapisy w przedmiotowej normie wskazują, że podstawowym jej założeniem jest przeprowadzanie badań stanowiskowych i eksploatacyjnych kompletnego aparatu nurkowego. Dopuszcza ona również oddzielne badanie części składowych aparatu, jednak w takich sytuacjach laboratorium badawcze powinno dołożyć
starań, aby uzupełnić ich brak innymi częściami, spełniającymi jej wymagania.
Stan techniczno-użytkowy aparatu oddechowego dla nurka, odpowiadający
punktowi 3.1 normy, określany jest jako SCUBA. Oznacza to zmontowany, kompletny
aparat, umożliwiający użytkownikowi wdychanie powietrza zgodnie z zapotrzebowaniem z butli o wysokim ciśnieniu (jednej lub więcej) przez regulator zapotrzebowania,
podłączony do części twarzowej. Wydychane powietrze przechodzi, bez recyrkulacji,
z regulatora zapotrzebowania przez zawór wydechowy do otaczającej wody [3].
Do wykonania badań określonych w rozdziale 6 normy, niezbędnym jest użycie specjalizowanego stanowiska badawczego, wyposażonego w odpowiednią aparaturę pomiarową. Musi ono umożliwiać wykonywanie symulacji, odwzorowujących
zmienne warunki środowiska wodnego do głębokości względnej 0,5 MPa (50 mH2O).
Takie stanowisko badawcze powstało w ZTPP AMW w Gdyni.
Na etapie projektowania symulatora oddechowego występowało szereg problemów natury rozwiązań techniczno-konstrukcyjnych. Jednym z nich był dobór zaworu bezpieczeństwa dla komory hiperbarycznej, który umieszczono na górnej, ruchomej pokrywie zbiornika. W normalnych, typowych zastosowaniach zbiorników,
przeznaczonych do magazynowania gazów lub płynów, dobór zaworu bezpieczeństwa dokonuje się w sposób zgodny z tokiem obliczeń, określonym w przepisach
Dozoru Technicznego. Jednakże w przypadku przedmiotowego stanowiska
badawczego (symulatora) oprócz wykonania typowego doboru zaworu, należało
przeprowadzić dodatkową analizę zabezpieczenia zbiornika, wynikającą z jego charakteru i przeznaczenia. Należy zauważyć, że warunki jego pracy odbiegają od typowych zastosowań zbiorników ciśnieniowych. Wynika to z faktu, że w symulatorze,
o określonej wytrzymałości na nadciśnienie, umieszcza się zbiorniki ciśnieniowe, stanowiące butle nurkowe ze sprężonym gazem, o ciśnieniach znacznie przekraczających ciśnienie nominalne (robocze) komory hiperbarycznej. W nietypowych sytuacjach, jakim są m.in. nieprzewidziane awarie lub nie przestrzeganie procedur badawczych, może dojść do gwałtownego rozszczelnienia lub incydentalnego rozerwania
butli.
152
INTRODUCTION
Scientific research under the name of “The new generation of hyperbaric
breathing simulator” was carried out over the years 2008 - 2010 in the Department of
Underwater Work Technology at the Naval Academy in Gdynia. Its basic objective
was to design and build a test stand and to perform a series of tests of diving apparatuses in full compliance with PN-EN 250 - "Respiratory equipment – Open-circuit
self-contained compressed air diving apparatus – Requirements, testing, marking" [3].
Meeting the requirements of the above standard and bench testing of respiratory
equipment have to ensure a minimum level of safety of open-circuit apparatuses to
a maximum depth of 50 m.
Certain entries in this standard indicate that its primary objective is to conduct
tests of a complete diving apparatus. Examining some parts of the apparatus separately is also allowed, but in such situations the testing laboratory should make an
effort to supplement the lack of such parts with those meeting the same requirements.
The technical condition of a breathing apparatus for divers, corresponding to
point 3.1 of the standard, is referred to as SCUBA. It is an assembled, complete apparatus, which allows the user to adjust the amount of air inhaled from a highpressure cylinder(s) through a demand regulator, connected to the face-piece.
Exhaled air passes, without recirculation, from the demand regulator through the
exhaust valve to water [3].
In order to perform the tests referred to in section 6 of the standard, it is necessary to use a specialized test stand equipped with suitable measuring equipment. It
must enable the simulation exercise, imitating the varying conditions of the aquatic
environment to the relative depth of 0.5 MPa (50 mH2O). Such a test stand was created in the Department of Underwater Work Technology at the Naval Academy in
Gdynia.
At the design stage of a breathing simulator, some technical and design problems occurred. One of them was the selection of a safety valve for the hyperbaric
chamber, which was placed on top, moving lid of the tank. In normal, typical applications of tanks intended for storage of gases or liquids, the safety valve is chosen in
a way consistent with the course of the calculations specified in the provisions of
Technical Inspection. However, in the case of the test stand (simulator), in addition to
choosing a typical selection of the valve, it was necessary to carry out additional
analysis of the tank safety due to its nature and purpose. It should be noted that the
conditions of its work differ from the typical applications of pressure vessels. This follows from the fact that pressure vessels, which are cylinders of compressed gas, with
pressures far exceeding the nominal (working) pressure of a hyperbaric chamber, are
placed in the simulator, which has certain resistance to hypertension. In unusual situations, which include unforeseen breakdowns or failure to follow test procedures,
sudden leaks or incidental rupture of the cylinder may take place.
153
Nr 4 (37) 2011 rok
1. HIPERBARYCZNY SYMULATOR ODDECHOWY – BUDOWA
W swojej istocie hiperbaryczny symulator oddechowy stanowi sztuczne płuca,
które w sposób mechaniczny, możliwie najbardziej zbliżony do rzeczywistości, odwzorowuje proces oddechowy bez udziału człowieka.
Podstawowym elementem symulatora jest komora hiperbaryczna. Umożliwia
ona zasymulowanie zmiennych i zróżnicowanych warunków środowiska wodnego,
panujących na określonej głębokości. Scala w jedną całość wszystkie części składowe, które współpracują z komorą, tworząc specjalizowane stanowisko badawcze
i umożliwiając tym samym wykonywanie pomiarów istotnych parametrów technicznoużytkowych oddechowego sprzętu nurkowego. Parametry geometryczne zbiornika –
komory hiperbarycznej umożliwiają badania nurkowych, powietrznych, butlowych
aparatów oddechowych (SCUBA) ze stosunkowo szeroką gamą wielkości butli zasilających, ustawianych zarówno w pozycji pionowej jak i poziomej, z co najmniej 20 cm
warstwą wody ponad badanym zestawem, zgodnie z normą PN-EN 250. Ponadto
komora hiperbaryczna zapewnia:
 możliwość zmian ciśnienia w zbiorniku, odpowiadająca zmianom głębokości
w zakresie do 200 mH2O,
 możliwość symulowania zmian temperatury wody, stanowiącej otoczenie badanego sprzętu oddechowego, w zakresie +4OC (±2 OC) do +20 OC, poprzez
zastosowanie odpowiedniego, automatycznego układu chłodniczogrzewczego i regulacji temperatury w zbiorniku,
 szybkie jej zamykanie i otwieranie poprzez odpowiednią konstrukcję górnej
pokrywy oraz dogodny dostęp do przestrzeni badawczej, w której umieszczane są testowane aparaty nurkowe lub inne urządzenia techniki nurkowej,
 możliwość doprowadzania wszystkich niezbędnych układów zasilających,
połączonych z istniejącym stanowiskiem manewrowo-kontrolnym oraz podłączanie układów pomiarowo-kontrolnych, z których w sposób niezakłócony
wyprowadzane są sygnały pomiarowe,
 rozwiązania konstrukcyjne współpracujących z komorą urządzeń i układów
gwarantujących bezpieczną eksploatację oraz wygodną obsługę komory.
W skład symulatora wchodzą m.in. następujące grupy urządzeń:
 agregat chłodniczy schładzający wodę w komorze hiperbarycznej wraz
z wymiennikami ciepła i pompą przetłaczającą,
 układ dozujący, symulujący proces nawilżania wydychanego czynnika oddechowego,
 pulpit kontrolno-manewrowy.
Drugim istotnym elementem symulatora jest dwumodułowa pompa oddechowa. Pierwszy moduł stanowi cylinder wraz z tłoczyskiem montowany wewnątrz komory hiperbarycznej. Istotą tego rozwiązania jest osiągnięcie możliwie jak najkrótszego
połączenia pomiędzy badanym elementem, a wylotem z pompy.
Drugi moduł, montowany na pokrywie zbiornika, jest napędem tłoka w cylindrze poprzez tłoczysko wychodzące przez centralny otwór w pokrywie. Napęd przekształca, za pomocą motoreduktora servo, ruch obrotowy w posuwisto-zwrotny.
Zmontowany zestaw posiada regulacje mechaniczne i elektroniczne. Zmiany
położenia łożyska przeniesienia napędu na kole oddechowym umożliwiają zmianę
skoku tłoczyska, odpowiadającą zmianie objętości wdech-wydech w zakresie 0,5 do
4,0 litrów z przeskokami co 0,5 litra. Z kolei elektroniczna regulacja pracy motoreduktora servo, zapewnia zmiany częstotliwości ruchu posuwisto-zwrotnego w zakresie od
0 do 40 obrotów na min.
154
1. HYPERBARIC BREATHING SIMULATOR - CONSTRUCTION
A hyperbaric breathing simulator is actually an artificial lung, which in a mechanical way, as close as possible to reality, copies the process of breathing without
human intervention.
The basic element of the simulator is a hyperbaric chamber. It allows you to
simulate variable and diverse aquatic conditions prevailing at a certain depth.
It merges into one whole all the components that work with the chamber, creating
a specialized test stand and thereby allowing measurements of relevant technical and
operational parameters of breathing diving equipment. Geometrical parameters of the
tank (hyperbaric chamber) allow you to test self-contained breathing apparatuses
(SCUBA) with a relatively wide range of sizes of cylinder power, adjustable both vertically and horizontally, with at least 20 cm layer of water over the test set, according to
PN-EN 250. In addition, the hyperbaric chamber provides:
 the possibility to change pressure in the tank, corresponding to the changes
in the depth range of 200 mH2O,
 the possibility to simulate changes in water temperature surrounding the
tested respiratory equipment, in the range from +4OC (±2 OC) to +20 OC,
through the use of an appropriate automatic cooling and heating system and
temperature regulation in the tank,
 rapid opening and closing the chamber through a well-designed top cover
and easy access to the research area in which the tested apparatuses or
some other diving equipment are placed,
 the possibility of supplying all necessary power systems, combined with the
existing test stand and connecting measuring and control systems, which
emit signals in an undisturbing way,
 design solutions of devices and systems cooperating with the chamber to
ensure safe operation and easy handling of the chamber.
The simulator includes, among others, the following groups of devices:
 water chiller with heat exchangers and pump,
 injection system that simulates the process of moisturizing breathing mixture,
 control desktop.
Another important element of the simulator is doublemodular respiratory
pump. The first module is a cylinder with a piston rod mounted inside the hyperbaric
chamber. What is important in such a solution is to achieve the shortest possible connection between the tested element and the outlet of the pump.
The second module, mounted on the lid of the tank, is the drive of the piston in
the cylinder through a piston rod coming through the central hole in the lid. The drive
converts the rotary motion into reciprocating motion by means of.
An assembled set has mechanical and electronic adjustments. Changes in the
position of the transmission bearing on the wheel can change the respiratory piston
stroke, corresponding to a change in inhale-exhale volume in the range of 0.5 to 4.0
litres with sudden changes every 0.5 litres. The electronic control of the servo geared
motor provides frequency changes of the reciprocating motion in the range from 0 to
40 revolutions per minute.
155
Nr 4 (37) 2011 rok
Hiperbaryczny symulator oddechowy wyposażony jest w elektroniczny system
zbierania i przetwarzania danych, w skład którego wchodzi komputer nadrzędny, połączony z czujnikami i przetwornikami analogowo-cyfrowymi. Pomiary dokonywane za
pomocą stanowiska badawczego podzielone są na : kontrolne oraz badawcze.
W pierwszej grupie wykonywane są wszystkie pomiary niezbędne do utrzymania ruchu i pracy komory hiperbarycznej oraz uzyskiwania warunków badawczych
jak np. ciśnienie komorowe, temperatura wody w zbiorniku itp.
W drugiej grupie dokonuje się pomiary badawcze aparaturą pomiarową umieszczoną
bezpośrednio w wybranych i istotnych dla badania punktach.
Najważniejszym efektem pomiarów, dla oddechowych aparatów nurkowych,
jest otrzymanie tzw. pętli oddechowej, określającej ilościowo pracę potrzebną do pokonania oporów oddechowych w danym sprzęcie. Otrzymuje się ją jako pośrednie
złożenie, w układzie p-V, dwóch najważniejszych parametrów mierzonych bezpośrednio:
 zmiany objętości geometrycznej mierzonej za pomocą liniowego przetwornika położenia oraz
 zmiany wartości ciśnienia w ustniku automatu oddechowego, mierzonego
przez czujnik różnicy ciśnień.
Wyniki badań, w zależności od potrzeb, w każdej chwili można wyprowadzić w postaci zestawień tabelarycznych.
Na rys. 1 przedstawiono podstawowy schemat ideowy hiperbarycznego symulatora oddechowego do badania nurkowych aparatów oddechowych oraz elementów
techniki nurkowej.
2. DOBÓR ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA − TYPOWA PRACA SYMULATORA
Typowa praca symulatora, zgodna z normą PN-EN 250, obejmuje wykonywanie badań nurkowego sprzętu oddechowego wraz z butlami zasilającymi (nbz), w stanie wystabilizowanym i przyjętych na jej podstawie parametrach wyjściowych, zestawionych w Tabeli 1.
Z tabeli 1 wynika, że badania wykonywane są przy ciśnieniu względnym
0,5 MPa, co odpowiada głębokości 50 mH2O. Jest to znacznie poniżej wartości ciśnienia nominalnego komory hiperbarycznej, które wynosi 2 MPa (200 mH2O). Dlatego też przyjęto założenie, że zawór bezpieczeństwa zostanie dobrany dla nominalnych warunków pracy komory hiperbarycznej z wypełnioną przestrzenią wodną i bez
umieszczonych w niej nurkowych butli zasilających. Dla takiego stanu dobór zaworu
bezpieczeństwa można dokonać na podstawie ustalonej, w przepisach Wojskowego
Dozoru Technicznego, procedurze.
Tabela 1.
Zestawienie podstawowych parametrów wyjściowych dla hiperbarycznego symulatora oddechowego w typowej pracy podczas badań nurkowego sprzętu oddechowego zgodnie z normą
PN-EN-250.
KOMORA HIPERBARYCZNA
o

zbiornik napełniony wodą o temperaturze (część mokra)
TW = + 4 C
lub
o
TW = + 10 C

ciśnienie absolutne poduszki pneumatycznej nad lustrem wody
pKP = 0,6 MPa

temperatura powietrza w poduszce pneumatycznej
TKP = 8 – 10 C

geometryczna objętość poduszki pneumatycznej
VKP = 0,415 m
o
156
3
Hyperbaric breathing simulator is equipped with an electronic system for collecting and processing data, comprising a host computer, connected to sensors and
analog-digital converters. Measurements made using the test bench are divided into
control and research ones.
In the first group, all measurements necessary for the maintenance and operation of hyperbaric chambers and obtaining research conditions such as chamber
pressure, water temperature in the tank, etc. are performed.
In the second group, test measurements are performed using measuring apparatus in selected placed relevant to the study.
The most important result of the measurements, for breathing apparatuses for
divers, is to get the so-called breathing loop, determining quantitatively the work
needed to overcome the resistance of breathing in a given apparatus. It is obtained
as an indirect combination, in the p-V system, the two most important parameters
measured directly:
 geometric volume changes measured by linear encoder and
 changes in pressure in the regulator mouthpiece, measured by a differential
pressure sensor.
The results, depending on the needs, can at any time be derived in the form of
summary tables.
Figure 1 shows a basic schematic diagram of hyperbaric breathing simulator
for testing diving breathing apparatus and other diving elements.
2. SAFETY VALVE SELECTION - TYPICAL WORK OF A SIMULATOR
Typical work of a simulator, according to PN-EN 250, includes testing the diving equipment and its power supply cylinders in a stabilized state and adopting output
parameters on the basis of its work, summarized in Table 1.
Table 1 shows that the tests are made at a relative pressure of 0.5 MPa,
which corresponds to a depth of 50 mH2O. This is well below the nominal pressure of
the hyperbaric chamber, which is 2 MPa (200 mH2O). Therefore, it is assumed that
the safety valve will be selected for the nominal operating conditions of hyperbaric
chamber filled with water and without power cylinders. For such a state, safety valve
selection can be made on the basis of a fixed procedure, included in the provisions of
the Military Technical Supervision.
Table 1.
Summary of basic output parameters for hyperbaric breathing simulator in typical work during
respiratory equipment test in accordance with PN-EN-250.
HYPERBARIC CHAMBER
o

cylinder filled with water at the temperature (wet part)
TW = + 4 C
or
o
TW = + 10 C

absolute pressure of the pneumatic cushion above water
pKP = 0.6 MPa

air temperature in the pneumatic cushion
TKP = 8 – 10 C

geometric volume of the pneumatic cushion
VKP = 0.415 m
o
3
157
Nr 4 (37) 2011 rok
Rys. 1 Schemat ideowy hiperbarycznego symulatora oddechowego.
1 – komora hiperbaryczna (zbiornik); 2 – zdejmowana pokrywa górna; 3 – zawór bezpieczeństwa; 4 – pompa oddechowa; 5 – napęd pompy oddechowej; 6 – badany regulator zapotrzebowania; 7 – nurkowa butla zasilająca (nbz); 8 – poduszka powietrzna – część sucha; 9 –
woda – część mokra; 10 – dolot powietrza z instalacji zasilającej; 11 – odlot powietrza z komory hiperbarycznej; 12 – układ stabilizacji ciśnienia poduszki powietrznej w komorze hiperbarycznej.
158
Figure 1. Diagram of hyperbaric breathing simulator.
1 - hyperbaric chamber (tank); 2 - removable top cover; 3 - safety valve; 4 - respiratory pump;
5 - respiratory pump drive; 6 - tested demand regulator; 7 - diving supply cylinder 8 - airbag –
dry part; 9 - water – wet part; 10 - air inlet from supply system; 11 - air outlet from hyperbaric
chamber; 12 – system stabilizing air bag pressure in hyperbaric chamber.
159
Nr 4 (37) 2011 rok
W obliczeniach przyjmuje się, że przepływ gazu przez zawór bezpieczeństwa,
kanałem o kształcie zbliżonym do dyszy Bandemana jest przepływem adiabatycznym
i izentropowym. Oznacza to, że podczas ekspansji powietrza nie jest doprowadzane,
ani odprowadzane z niego ciepło (tzn. tak jakby przemiana zachodziła w doskonale
zaizolowanym zbiorniku i rurociągach przesyłowych). Podczas adiabatycznego rozprężania czynnik gazowy wykonuje pracę jedynie kosztem swojej energii wewnętrznej. Natomiast podczas izentropowej przemiany rozprężania entropia czynnika nie
ulegnie zmianie. Należy zauważyć, iż przepływ czynnika zachodzi tak szybko, że nawet w nieizolowanej dyszy czynnik traci nieznaczne ilości ciepła.
Zgodnie z przepisami WUDT-UC-WO-A/01:10.2003 sumaryczna przepustowość zaworu bezpieczeństwa powinna być tak dobrana, aby w zbiorniku nie mogło
wytworzyć się ciśnienie przekraczające ciśnienie dopuszczone (nominalne) więcej,
niż o 10 %. Punkt 9.1 określa, że przepustowość zaworu bezpieczeństwa dla gazów
i par, opisana jest wzorem:
   10  K1  K 2    F  (p1  0,1)  1
m
Z
(1)
Gdzie:
  – przepustowość zaworu bezpieczeństwa w [kg/h],
m
K1 – współczynnik poprawkowy uwzględniający właściwości czynnika roboczego (gazu) i jego parametry przed zaworem bezpieczeństwa (odczyt
z wykresu lub obliczenie),
K2 – współczynnik poprawkowy uwzględniający wpływ stosunku ciśnień
przed i za zaworem bezpieczeństwa (odczyt z wykresu na podstawie
obliczonych współczynników),
 – współczynnik wypływu zaworu bezpieczeństwa dla gazów i par,
F – obliczeniowa powierzchnia przekroju kanału dopływowego zaworu bezpieczeństwa w [mm2],
p1 – ciśnienie zrzutowe (ciśnienie początku otwarcia zaworu bezpieczeństwa) w [MPa],
Z – współczynnik ściśliwości, którego wielkość wyznacza się na podstawie
obliczonej zredukowanej temperatury Tr i zredukowanego ciśnienia pr.
Wykonane obliczenia dla przyjętych parametrów termodynamicznych i geometrycznych komory oraz przy wyznaczeniu strumienia masy powietrza dopływającego
do poduszki powietrznej, określono średnicę kanału dopływowego do zaworu bezpieczeństwa na ϕ ≈ 14,0 mm. Na tej podstawie dobrano zawór: Si 6302.01 PN 40
wykonanie PM produkcji Śląskich Zakładów Armatury Przemysłowej „ARMAK”. Sposób zainstalowania zaworu na pokrywie komory hiperbarycznej pokazano na fot. 1.
3. ZDARZENIA AWARYJNE W PRACY HIPERBARYCZNEGO SYMULATORA
ODCHOWEGO
Zgodnie m.in. z punktem 6.5.1 i 6.5.2 normy PN-EN 250, do wnętrza komory
należy włożyć kompletny aparat nurkowy, składający się z regulatora zapotrzebowania i nurkowej (-ych) butli zasilającej (-ych). Przedmiotowa butla zasilająca (nbz), stanowi podstawowy element zagrożenia. Wynika to z faktu, że wypełniona jest powietrzem (lub mieszaniną odde-chową) sprężonym do ciśnienia nominalnego w zakresie
15 – 30 MPa.
160
In the calculations, it is assumed that the flow of gas through the safety valve,
which is a channel whose shape is similar to the Bandeman’s nozzle, is an adiabatic
and isentropic flow. This means that during the expansion of air, the heat is neither
supplied nor discharged (i.e. as if the change occurred in the well-insulated tank and
transmission pipelines). During the adiabatic expansion, gas performs work only at
the expense of its internal energy. However, during isentropic expansion, entropy of
the gas will not change. It should be noted that the flow of the gas occurs so quickly
that even in a non-isolated nozzle, the gas loses only slight amounts of heat.
In accordance with the regulations of WUDT-UC-WO-A/01:10.2003, the total
capacity of the safety valve should be such that the tank cannot produce pressure
exceeding permitted (nominal) pressure by more than 10%. Point 9.1 states that the
capacity of safety valve for gases and vapours is described by the following formula:
   10  K1  K 2    F  (p1  0,1)  1
m
Z
(1)
Where:
  – safety valve capacity in [kg/h],
m
K1 – correction coefficient taking into account the properties of the gas and
its parameters before the safety valve (read from chart or calculated),
K2 – correction coefficient taking into account the influence of pressure ratio
before and after the safety valve (read from chart on the basis of calculated coefficients),
 – safety valve discharge coefficient for gases and vapours,
F – computational cross-sectional area of the safety valve inlet channel in
[mm2],
p1 – discharge pressure (safety valve opening initial pressure) in [MPa],
Z – compressibility factor, determined on the basis of the calculated reduced temperature Tr and reduced pressure pr.
Using the calculations for the adopted thermodynamic and geometric parameters of the chamber and determining the mass flow air entering the air bag, the diameter of the safety valve inlet channel was calculated at ϕ ≈ 14.0 mm. On the basis
of that, the following valve was chosen: Si 6302.01 PN 40 made by Śląskie Zakłady
Armatury Przemysłowej „ARMAK”.
Figure 2 shows how to install the valve on the lid of a hyperbaric chamber.
3. EMERGENCIES IN THE WORK OF A BREATHING SIMULATOR
According to point 6.5.1 and 6.5.2 of PN-EN 250 standard, a complete diving
apparatus, consisting of demand regulator(s) of cylinder(s), should be placed into
a chamber.
The supply cylinder poses the greatest threat here, which follows from the fact
that it is filled with air (or mixture of gases), compressed to a nominal pressure of 15 30 MPa.
161
Nr 4 (37) 2011 rok
Fot. 1 Zawór bezpieczeństwa zainstalowany na pokrywie komory hiperbarycznej.
Do niedawna typowa butla powietrzna napełniana była do wartości 20 MPa.
Obecnie podstawowym standardem są butle ładowane do 30 MPa. Uznano, że
w doborze zaworu bezpieczeństwa, dla komory hiperbarycznej pracującej przy
ciśnieniu nominalnym 2 MPa, niezbędnym jest uwzględnienie sytuacji, w której:
a) wystąpiło niekontrolowane i gwałtowne rozszczelnienie nbz, w typowych warunkach prowadzenia badań, zgodnie z normą PN-EN 250 tzn. 0,5 MPa
(50 mH2O) oraz
b) hipotetycznie możliwe, niekontrolowane i gwałtowne rozszczelnienie nbz
przy nominalnych wartościach pracy komory, tzn. 2,0 MPa (200 mH2O).
W obu przypadkach dodatkowym źródłem „zasilania”, poza napełnieniem
przestrzeni gazowej z instalacji zewnętrznej, jest butla (lub zespół butli), która uległa
awarii i spowodowała niezamierzony, gwałtowny dopływ czynnika oddechowego do
objętości poduszki pneumatycznej wewnątrz komory hiperbarycznej.
Przyjęto hipotetyczne założenie, że przyczyną powstania sytuacji awaryjnej
może być m.in.:
a) zerwanie gwintu w szyjce butli,
b) pęknięcie i/lub urwanie części poszycia butli.
W pierwszym przypadku doszłoby do niezamierzonego wyrwania z szyjki butli
zaworu odcinającego o typowym złączu M25x2 i wpłynięciu jej zawartości do poduszki pełnym przekrojem o średnicy  25 mm.
W drugim przypadku, w wyniku awarii, mogłoby nastąpić np. wyrwanie denka
butli. Wówczas atmosfera oddechowa (np. powietrze) wpłynęłaby do poduszki, będącej pod ciśnieniem nominalnym, pełnym przekrojem o przyjętej średnicy wewnętrznej
 170 mm.
Należy zaznaczyć, że norma PN-EN 250 [3] nie przewiduje badań pod ciśnieniem większym, niż 0,5 MPa (50 mH2O). Nie oznacza to jednak, że taka sytuacja nie
może wystąpić.
162
Figure 2. Safety valve installed on the lid of a hyperbaric chamber.
Until recently, the typical air cylinder was filled up to the value of 20 MPa. Currently, cylinders loaded up to 30 MPa are a standard. It was considered that in the
selection of a safety valve for a hyperbaric chamber working at the pressure of
2 MPa, it is necessary to take into account situations in which:
a) there was an uncontrolled and violent unsealing, in typical test conditions, in
accordance with PN-EN 250, i.e. 0.5 MPa (50 mH2O) and
b) hypothetically possible, uncontrolled and violent unsealing at nominal values
of the chamber, i.e., 2.0 MPa (200 mH2O).
In both cases, a cylinder (or a group of cylinders) is an additional source of "power",
apart from filling the space from an outdoor installation; the cylinder(s) crashed and
caused unintended, sudden flow of gas to pneumatic cushion inside the hyperbaric
chamber.
A hypothetical assumption was made that the causes of the emergency situation may be such as:
a) broken threads on the neck of the cylinder,
b) rupture and / or tearing off some part of the cylinder plating.
In the first case, the stop valve with a typical connector M25x2would be torn out
the neck of the cylinder and its full contents would all go into the pillow with a diameter of  25 mm.
In the second case, the cylinder crown could be torn off. Then the breathing
atmosphere (e.g. air) would go into the pillow, which is at the nominal pressure, with
an inner diameter of  170 mm.
It should be noted that the PN-EN 250 standard [3] does not envisage tests at
a pressure greater than 0.5 MPa (50 mH2O). This does not mean that this situation
cannot occur. In both cases, the "recoil" effect of the cylinder that could take place
after such damage is not included. The diving apparatus was stably placed in the hyperbaric chamber. Such behaviour of diving cylinders, under normobaric conditions,
confirms the diving accidents that have taken place.
163
Nr 4 (37) 2011 rok
W obu przypadkach nie uwzględniono efektu "odrzutu" butli, który nastąpiłby
po takim uszkodzeniu. Założono odpowiednio stabilne mocowanie badanego, nurkowego zestawu oddechowego w komorze hiperbarycznej. Takie zachowanie butli nurkowych, w warunkach normobarycznych, potwierdzają zaistniałe wypadki nurkowe.
2.1
DOBÓR ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA DLA SYTUACJI AWARYJNEJ PRZY
NOMINALNYCH PARAMETRACH PRACY KOMORY HIPERBARYCZNEJ
W rozpatrywanych przypadkach zajść awaryjnych w komorze dekompresyjnej,
należy spodziewać się wystąpienia praktycznie w jednym czasie dwóch przepływów
gazu:
a) wypływu nadkrytycznego z butli zasilającej do objętości poduszki pneumatycznej,
b) wypływu z poduszki pneumatycznej do atmosfery normobarycznej (tzn. na
zewnątrz komory dekompresyjnej).
2.1.1 OKREŚLENIE MAS POWIETRZA W ZBIORNIKACH W CHWILI RÓWNOWAGI
W chwili równowagi układu butla zasilająca-komora dekompresyjna w zbiornikach zgromadzona jest masa powietrza, którą określono z wzorów:
mKP 
pKP  VKP
R  TKP
(2)
mBN 
pBN  VBN
R  TBN
(3)
Gdzie:
mKP – masa powietrza poduszki pneumatycznej w komorze hiperbarycznej
[kg],
mBN – masa powietrza w zasilającej butli nurkowej [kg],
pKP – ciśnienie nominalne powietrza w poduszce pneumatycznej w komorze
hiperbarycznej [MPa],
pBN – ciśnienie nominalne powietrza w nurkowej butli zasilającej [MPa],
VKP – geometryczna objętość poduszki pneumatycznej w komorze hiperbarycznej [m3],
VBN – geometryczna objętość wnętrza nurkowej butli zasilającej [m3],
R – indywidualna stała gazowa dla powietrza [J/kg K].
Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymano odpowiednio : mKP = 10,20 kg i mBN
= 5,66 kg.
2.1.2. OKREŚLENIE PARAMETRÓW POWIETRZA W PODUSZCE PNEUMATYCZNEJ
W CHWILI AWARII
W chwili wystąpienia rozważanych awarii w komorze hiperbarycznej, w poduszce pneumatycznej panuje nominalne ciśnienie pracy równe pKP = 2 MPa. Każdy
wzrost ciśnienia ponad tą wartość, bez odpowiedniego zabezpieczenia, może spowodować trudne do określenia uszkodzenia lub zniszczenia zbiornika.
164
2.1 SELECTION OF A SAFETY VALVE FOR AN EMERGENCY AT NOMINAL PARAMETERS OF A HYPERBARIC CHAMBER
In the examined emergency cases in a recompression chamber, two gas flows
should be expected to occur almost at the same time
a) supercritical discharge from the cylinder to the pneumatic cushion,
b) discharge from the pneumatic cushion to normobaric air (i.e. outside the
recompression chamber).
2.1.1
DETERMINING AIR MASSES IN THE CYLINDERS AT THE TIME OF EQUILIB-
RIUM
At the time of equilibrium between the cylinder and decompression chamber,
air mass, determined from the formulas below, is accumulated in the tanks:
Where:
mKP
mBN
pKP
pBN
VKP
VBN
R
–
–
–
–
–
–
–
mKP 
pKP  VKP
R  TKP
(2)
mBN 
pBN  VBN
R  TBN
(3)
air mass of pneumatic cushion in a hyperbaric chamber [kg],
mass of air in the cylinder [kg],
nominal pressure in pneumatic cushion in a hyperbaric chamber [MPa],
nominal pressure in the cylinder [MPa],
geometric volume of pneumatic cushion in a hyperbaric chamber [m3],
geometric volume of the inside of the cylinder [m3],
individual gas constant for air [J/kg K].
After replacing the symbols with numerical values, we got the following result: mKP =
10.20 kg and mBN = 5.66 kg.
2.1.2. DETERMINING PARAMETERS OF A PNEUMATIC CUSHION AT THE TIME OF
EMERGENCY
At the time of emergency in a hyperbaric chamber, in the pneumatic cushion
the nominal working pressure equals to pKP = 2 MPa. Any increase in pressure above
this value, without proper protection, can cause damage difficult to determine or destruction of the tank.
In emergency situations considered here, it was assumed those processes
occurring rapidly and almost simultaneously do not cause significant changes in the
temperature and heat exchange with the environment. Thus, air flowing from the
pneumatic cushion to normobaric atmosphere maintain its temperature at approximately TKP  283,15 K.
165
Nr 4 (37) 2011 rok
W rozważanych sytuacjach awaryjnych przyjęto założenie, że zachodzące
szybko i praktycznie równolegle procesy, nie spowodują istotnej zmiany temperatury
układu i wymiany ciepła z otoczeniem. Stąd też powietrze wypływające z poduszki
pneumatycznej do atmosfery normobarycznej w przybliżeniu utrzyma swoją wartość
temperatury na poziomie TKP  283,15 K.
Wartość ciśnienia w poduszce po wpłynięciu zawartości nurkowej butli zasilającej określono ze wzoru:
'
pKP

(mKP  mBN )  R  TKP
VKP
(4)
Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymano: pKP' = 3,1 MPa.
Oznacza to, że chwilowa wartość ciśnienia w poduszce pneumatycznej wzrosłaby o p = 1,1 MPa ponad nominalne ciśnienie pracy komory hiperbarycznej. Próba
hydrauliczna, przeprowadzona w ramach odbioru zbiornika ciśnieniowego, wynosiła
2,9 MPa. Była to maksymalna, obliczeniowa granica wytrzymałości, jaką komora hiperbaryczna mogłaby być chwilowo przeciążona.
2.1.3.
OKREŚLENIE
MASOWEGO
NATĘŻENIA
PRZEPŁYWU
POWIETRZA
W UKŁADZIE
W celu określenia masowego natężenia przepływu, w przedmiotowych sytuacjach awaryjnych przyjęto, że masa powietrza zawarta w butli stanowi nadmiar gazu,
który należy usunąć. Ponieważ ciśnienie w zbiorniku jest nominalne, to odprowadzanie masy wpływającej z nurkowej butli zasilającej do poduszki powietrznej, a z niej do
otoczenia komory dekompresyjnej, powinno odbywać się równoległe i w tym samym
czasie. Dlatego też do obliczeń przyjęto, że masa powietrza do odprowadzenia z butli
równa będzie wartościowo mBN = 5,66 kg. Aby przekształcić ją w strumień masy, niezbędnym jest określenie czasu wypływu dla obu rozważanych awarii. W tym celu wykorzystano bilans masy powietrza zawartego w butli dla dowolnego momentu czasu
wypływu, który zapisano [2]:
VBN  dBN  wKR  FBN  dBN
(5)
Gdzie:
VBN – objętość geometryczna nurkowej butli zasilającej [m2],
dBN – zmiana gęstości powietrza pomiędzy początkiem a końcem wypływu
[kg/m3],
wKR – prędkość krytyczna wypływu powietrza z butli [m/s],
FBP – pole powierzchni przekroju, przez który wypływa powietrze [m2],
dBN – przyrost czasu podczas wypływu powietrza z butli [s].
Całkując obie strony równości (5) w przyjętych granicach:
 2BN
VBN 
 d
BN
1BN


 w KR  FBN  dBN
0
166
(6)
The pressure in the cushion after the inflow of the contents of diving cylinders
is defined by the formula:
'
pKP

(mKP  mBN )  R  TKP
VKP
(4)
After replacing the symbols with numerical values, we got the following result:
pKP' = 3,1 MPa. This means that the instantaneous pressure in the pneumatic cushion increased by p = 1,1 MPa above the nominal operating pressure of the hyperbaric chamber. The hydraulic test, showed pressure at 2.9 MPa. This was the maximum
strength limit with which the hyperbaric chamber could be temporarily loaded.
2.1.3. DETERMINING THE MASS FLOW OF AIR IN THE SYSTEM
In order to determine the mass flow rate, in these emergency situations it is
assumed that the mass of air contained in a cylinder is some excess of gas, which
must be removed. As the cylinder pressure is nominal, discharging the mass flowing
from the supply cylinder into the bag, and from there to the recompression chamber,
should happen simultaneously. Therefore, the calculation assumes that the mass of
air to be discharged from the cylinder will be equal in value to mBN = 5,66 kg. To turn it
into a mass flux, it is necessary to determine the flow time for the two emergencies
discussed. In order to do so, the mass balance of air contained in the cylinder for any
discharge point in time was used, which was written as [2]:
VBN  dBN  wKR  FBN  dBN
(5)
Where:
VBN – geometric volume of the supply cylinder [m2],
dBN – change in air density between the beginning and the end of the discharge [kg/m3],
wKR – critical velocity of air flow from the cylinder [m/s],
FBP – cross-sectional area through which air flows [m2],
dBN – increase in the time during the flow of air from the bottle [s].
Integrating both sides of the equation (5) within the adopted limits:
 2BN
VBN 



dBN  w KR  FBN  dBN
1BN
(6)
0
assuming that the discharge will be held at a critical speed:
w KR 
2
 pBN  BN
 1
(7)
where
BN – volume of air in the cylinder under nominal pressure pB; it can be expressed as and substituting the mass balance in the equations and
transformation, the formula for the duration of air discharge from the
cylinder was calculated:
167
Nr 4 (37) 2011 rok
przyjmując, że prędkość wypływu odbywać się będzie z prędkością
krytyczną:
w KR 
2
 pBN  BN
 1
(7)
Gdzie:
BN – objętość właściwa powietrza w butli pod ciśnieniem
nominalnym pB; można ją wyrazić
BN 
1
1BN
(8)
i podstawieniu do równania bilansu masy oraz przekształceniach, otrzymano wzór na
czas wypływu powietrza z butli:
BN 
VBN  (1BN  2BN )
FBN
2
p
 BN
(   1) 1BN
(9)
Po wstawieniu danych liczbowych, otrzymanych po zastosowaniu poniższych wzorów
[1]:
 ciśnienie wylotowe z butli (końcowe) [Pa] – przepływ nadkrytyczny:
pBKR  KR  pBN
(10)
 temperatura krytyczna na wylocie z nbz [K] – przepływ nadkrytyczny:
TBKR
p
 T1BN   BKR
 p1BN



 1

(11)
 gęstość powietrza w butli [kg/m3] przy pBN = 30 MPa i temperaturze T1BN =
277,15 K:
1BN 
pBN
R  T1BN
(12)
 gęstość powietrza na wylocie z butli [kg/m3] przy ciśnieniu wylotowym i temperaturze krytycznej TBKR = 230,9 K:
2BN 
pBKR
R  TBKR
(13)
 pola przekrojów: dla szyjki butli o średnicy  25 i pełnego przekroju butli
o średnicy  170 - [m2]:
168
BN 
VBN  (1BN  2BN )
2
p
 BN
(   1) 1BN
FBN
(9)
After inserting the figures, obtained after applying the following formulas [1]:
 discharge (final) pressure from the cylinder [Pa] - supercritical flow:
pBKR  KR  pBN
(10)
 critical temperature at the time of discharge [K] - supercritical flow:
TBKR
p
 T1BN   BKR
 p1BN



 1

(11)
 air density in the cylinder [kg/m3] at pBN = 30 MPa and temperature T1BN =
277,15 K:
1BN 
pBN
R  T1BN
(12)
 air density at the outlet of the cylinder [kg/ m3] at the outlet pressure and critical temperature TBKR = 230,9 K:
2BN 
pBKR
R  TBKR
(13)
 fields of cross-sections: for the neck of the cylinder with a diameter of  25
and a full cylinder profile with a diameter of 170 - [m2]:
FBN25 (170 ) 
  d25 (170 )
2
4
(14)
flow times were obtained as follows:
a) for the discharge through the neck of the cylinder:
BN25  13,84 s
b) for the discharge from the whole cylinder profile:
BN170  0,3 s .
Referring the obtained time values to the air mass contained in the cylinder, which
flows into the pneumatic cushion, and using the formula:
 25 (170 ) 
m
mBN
BN25 (170 )
(15)
 25  1 476,0 kg
m
h
169
Nr 4 (37) 2011 rok
FBN25 (170 ) 
  d25 (170 )
2
4
(14)
otrzymano następujące czasy wypływu:
a) dla wypływu przez szyjkę nurkowej butli zasilającej:
BN25  13,84 s
b) dla wypływu pełnym przekrojem nurkowej butli zasilającej:
BN170  0,3 s .
Odnosząc otrzymane wartości czasu do masy powietrza zawartej w butli, która wpływa do poduszki pneumatycznej komory i wykorzystując wzór:
 25 (170 ) 
m
mBN
BN25 (170 )
(15)
otrzymano następujące jednostkowe natężenia przepływu:
 25  1 476,0 kg
m
h
 170  67 932,0 kg
m
h
2.1.4. OBLICZENIE POWIERZCHNI PRZEKROJU ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA
Obliczenie powierzchni przekroju kanału dopływowego zaworu bezpieczeństwa, dla rozpatrywanych sytuacji awaryjnych, przeprowadzono wykorzystując przekształcony wzór (1):
A ZB( 25 )(170 ) 
 ( 25 )(170 )  Z
m
10  K1  K 2    (p1  0,1)
(16)
oraz wzór na średnicę przekroju kanału dopływowego:
dZB( 25 )(170 ) 
4  A ZB( 25 )(170 )

170
(17)
.
 170  67 932,0 kg .
m
h
2.1.4. CALCULATING THE CROSS-SECTIONAL AREA OF THE SAFETY VALVE
Calculating the cross-sectional area of the safety valve inlet channel, for the
emergency situations discussed, was carried out after transforming formula (1):
A ZB( 25 )(170 ) 
 ( 25 )(170 )  Z
m
10  K1  K 2    (p1  0,1)
(16)
and the formula for the diameter of the inlet channel:
dZB( 25 )(170 ) 
4  A ZB( 25 )(170 )

(17)
After replacing the symbols with numerical values, we got the following diameter
:
dZB25  9,0 mm
dZB170  58,5 mm
The calculated values indicate that:
 in the case of an uncontrolled flow of air from the cylinder through the neck with
a diameter of  25 mm to the pneumatic cushion of the hyperbaric chamber,
which is at the nominal pressure, the excess of gas may be discharged through
a safety valve chosen on the same basis as for a typical, normal operation of
the cylinder. The excess of breathing mixture accumulated for a moment in the
pneumatic cushion should not cause significant damage to the test stand,
 in the case of a damaged cylinder in a hyperbaric chamber under nominal pressure, where air would be discharged from the whole cylinder profile, the safety
valve inlet channel would have to be of diameter 3-fold greater than in the normal operation conditions of the chamber.
The above hypothetical emergency situation, could be secured by the valve SI
6302 PN 40, DIN 80x125, made by Śląskie Zakłady Armatury Przemysłowej
"ARMAK".
171
Nr 4 (37) 2011 rok
Po podstawieniu wielkości liczbowych otrzymano następujące średnice:
dZB25  9,0 mm
dZB170  58,5 mm
Obliczone wartości wskazują, że:
 W przypadku niekontrolowanego wypływu powietrza z nurkowej butli zasilającej
przez szyjkę o średnicy  25 mm do poduszki pneumatycznej komory hiperbarycznej, będącej pod ciśnieniem nominalnym, nadmiar czynnika może być odprowadzony zaworem bezpieczeństwa dobranym tak, jak dla typowej, normalnej pracy zbiornika. Nadmiar energii czynnika oddechowego, przez chwilę
zgromadzony w poduszce pneumatycznej, nie powinien spowodować istotnych
uszkodzeń stanowiska badawczego,
 W przypadku awarii butli nurkowej w komorze hiperbarycznej będącej pod ciśnieniem nominalnym, gdzie wypływ powietrza nastąpiłby pełnym przekrojem
nurkowej butli zasilającej, zawór bezpieczeństwa musiałby być o średnicy kanału dolotowego 3-krotnie większym, niż w normalnych warunkach pracy komory.
Powyższą, hipotetyczną sytuację awaryjną, zabezpieczyłby zawór: SI 6302 PN
40, DIN 80x125, produkcji Śląskich Zakładów Armatury Przemysłowej "ARMAK".
3. WNIOSKI
W tabeli 3 zestawiono wyniki obliczonych parametrów pracy zaworu bezpieczeństwa dla analizowanych typowych i awaryjnych sytuacji.
Na podstawie zestawienia widać, że tylko w jednym przypadku może nastąpić
znaczne przekroczenie parametrów pracy komory hiperbarycznej. Biorąc jednak pod
uwagę, iż komora będzie wykorzystywana tylko do celów badawczych techniki nurkowej, prowadzonych zgodnie z normą PN-EN 250, nie przewiduje się sytuacji,
w której butla nurkowa o ciśnieniu wewnętrznym 30 MPa, umieszczona w zbiorniku,
będzie sprężona do ciśnienia nominalnego pracy komory.
Pozostałe, ewentualne przypadki niekontrolowanego wzrostu ciśnienia w komorze hiperbarycznej, z powodzeniem zabezpieczy zawór bezpieczeństwa dobrany
do typowej pracy komory. Nie zmienia to faktu, że w instrukcji obsługi stanowiska
badawczego, powinno być umieszczone ostrzeżenie o nieprzekraczaniu, wewnątrz
komory hiperbarycznej, wartości ciśnienia 0,5 MPa w sytuacji umieszczenia w niej
w pełni naładowanej, nurkowej butli zasilającej.
172
3. CONCLUSIONS
Table 3 summarizes the results of the calculated parameters of the safety
valve for the normal and emergency situations discussed.
On the basis of the chart, it can be seen that only in one case there may be
a significantly exceeded performance parameters of the hyperbaric chamber. However, given that the chamber will be used for diving research purposes only, carried out
in accordance with PN-EN 250, no situations in which a diving cylinder under internal
pressure of 30 MPa, placed in the tank will be compressed to a nominal pressure of
the chamber are envisaged
Other cases of uncontrolled increase in pressure in a hyperbaric chamber will
successfully be protected by the safety valve sized for typical chamber work. It does
not change the fact that the test stand manual, there should be a warning not to exceed the pressure in the hyperbaric chamber over 0.5 MPa while placing there a fully
charged supply cylinder.
Table 3.
Summary of calculated parameters of the safety valve, depending on the type of work of the
hyperbaric chamber.
Type of work
Typical, without a cylinder
inside
ComputaDiameter of
tional area
the inlet
of the intake
channel
channel
Chamber
pressure
Mass air
flow
[MPa]
[kg/h]
[mm ]
[mm]
0.1  2.0
3 790.8
150.0
14.0
2
State of emergency (with
a cylinder)
a) in compliance with PNEN 250
0.1  0.5
not determined
not determined
not determined
b) nominal pressure, discharge at  25
2.0
1 476.0
58.4
9.0
c) nominal pressure, discharge at  170
2.0
67 932.0
2 685.0
58.5
Chosen
type of
safety
valve
Si
6303.01
PN 40
20 x 40
Si 6302
PN 40
80 x 125
173
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 3.
Zestawienie obliczonych parametrów pracy zaworu bezpieczeństwa w zależności od typu
pracy komory hiperbarycznej.
Rodzaj pracy
Typowa, bez butli wewnątrz
Ciśnienie pracy
komory
Strumień
masy
powietrza
Obliczeniowa
pow. kanału
dolotowego
[MPa]
[kg/h]
[mm ]
[mm]
0,1  2,0
3 790,8
150,0
14,0
2
Średnica
kanału
dolotowego
Stan awaryjny (z butlą) :
0,1  0,5
nie
określano
nie
określano
nie
określano
b) ciś. nomin., wypływ przy
 25
2,0
1 476,0
58,4
9,0
c) ciś. nomin., wypływ przy
 170
2,0
67 932,
0
2 685,0
58,5
a) zgodna z PN-EN 250
Typ dobranego
zaworu
bezpieczeństwa
Si
6303.01
PN 40
20 x 40
Si 6302
PN 40
80 x 125
LITERATURA/BIBLIOGRAPHY
1. Bęczkowski W.: Rurociągi energetyczne” cz. 1 Konstrukcja i obliczenie, Wyd.
II WNT, Warszawa 1964,
2. Gąsiorowski J., Radwański E., Zagórski J., Zgorzelisk M.: „Zbiór zadań z teorii
maszyn cieplnych” wyd. III WNT, Warszawa 1978
3. Polski Komitet Normalizacyjny : Polska Norma PN-EN 250 kwiecień 2003
Wprowadza EN 250:2000, IDT "Sprzęt do oddychania - Aparaty powietrzne
butlowe do nurkowania ze sprężonym powietrzem, z obiegiem otwartym Wymagania, badanie, znakowanie" Copyright by PKN, Warszawa 2003 nr ref.
PN-EN 250:2003
174
Stanisław Poleszak
dr inż. Stanisław Poleszak
81–103 Gdynia 3, ul. Śmidowicza 69
E-mail. [email protected]
MODELOWANIE STOCHASTYCZNE CZĘSTOTLIWOŚCI WYSTĘPOWANIA
ŚMIERTELNYCH WYPADKÓW NURKOWYCH
W niniejszym artykule przedstawiono rozkład śmiertelnych wypadków
nurkowych. Jako matematyczny model liczby dni odstępu pomiędzy śmiertelnymi
wypadkami nurkowymi przyjęto proces Poissona z losowym parametrem o rozkładzie
Gamma.
Na podstawie danych empirycznych obliczono parametry tego rozkładu oraz
dokonano weryfikacji zgodności modelu teoretycznego z rozkładem empirycznym
stosując test  Kołmogorowa. Przeprowadzone obliczenia potwierdziły zgodność
przyjętego modelu z rozkładem empirycznym dla wszystkich przyjętych poziomów
istotności.
Słowa kluczowe: nurkowanie, śmiertelny wypadek nurkowy, proces Poissona.
A STOCHASTIC MODEL OF THE FREQUENCY OF FATAL DIVING ACCIDENTS
This article presents the distribution of fatal diving accidents. A Poisson
process with random parameter with gamma distribution was adopted as
a mathematical model of the number of days between fatal diving accidents. On the
basis of the empirical data, the parameters of distribution and verification have been
calculated and the compliance of the theoretical model and empirical distribution has
been verified by the Kolmogorov test .
The calculations have confirmed the compliance of the accepted model with
the empirical distribution for all the accepted levels of significance.
Key words: diving, fatal diving accident, Poisson process.
175
Nr 4 (37) 2011 rok
Wykaz ważniejszych oznaczeń:
E(t)
- wartość oczekiwana rozkładu
f(t)
- gęstość rozkładu
F(t)
- dystrybuanta teoretyczna rozkładu
Fˆ (t )
- dystrybuanta empiryczna rozkładu
p
- poziom istotności
R(t)
- funkcja „przeżycia”
o
- gęstość otoczenia
_
- średnia arytmetyczna
x
W latach 1999 – 2007 wydarzyło się, co najmniej 56 śmiertelnych wypadków
nurkowych, które miały miejsce w Polsce oraz tych, których ofiarami byli obywatele
polscy, a wydarzyły się poza granicami kraju. W ich wyniku śmierć poniosło
60 nurków. Rozkład czasowy śmiertelnych wypadków nurkowych w analizowanym
okresie był bardzo nierównomierny. Najkrótsza przerwa pomiędzy poszczególnymi
wypadkami wynosiła 0 dni, natomiast najdłuższa przerwa wynosiła aż 304 dni. Na
wykresie przedstawionym poniżej przedstawiono dane dotyczące liczby dni przerwy
pomiędzy wypadkami nurkowymi w latach 1999-2007.
350
300
Liczba dni
250
200
150
100
50
0
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59
Numer wypadku
Rys. 1. Liczba dni odstępu pomiędzy kolejnymi ofiarami śmiertelnych wypadków nurkowych
w latach 1999-2007.
Średni odstęp pomiędzy nurkowaniami, w których nurek/nurkowie zginęli pod
wodą wynosi w przybliżeniu 54 dni. W tabeli oraz na wykresie przedstawionym
poniżej przedstawiono rozkład liczby dni odstępu pomiędzy wypadkami nurkowymi
w latach 1999-2007.
176
Glossary:
E(t)
- expected distribution value
f(t)
- distribution density
F(t)
- theoretical distribution function
Fˆ (t )
- empirical distribution function
p
- level of significance
R(t)
- ‘survival’ function
o
- ambient density
_
- arithmetic mean
x
In the years 1999 - 2007, at least 56 fatal diving accidents concerning Polish
divers (60 of which died) took place, either in Poland or abroad. Time distribution of
fatal diving accidents in this period was very uneven. The shortest interval between
the accidents was 0 days and the longest interval was up to 304 days. The chart
shown below presents data on the number of days between diving accidents in the
years 1999-2007.
350
300
Number of days
250
200
150
100
50
0
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59
Accident number
Fig. 1. Number of days between consecutive victims of fatal diving accidents in 1999-2007.
The mean interval between dives in which a diver / divers died under water is
approximately 54 days. The table and the graph below show the distribution of the
number of days between diving accidents in the years 1999-2007.
177
Nr 4 (37) 2011 rok
Tabela 1.
Rozkład liczby dni odstępu pomiędzy śmiertelnymi wypadkami nurkowymi w latach 1999 –
2007.
Liczba dni odstępu
[-]
0 ‚ 50
51 ‚ 100
101 ‚ 150
151 ‚ 200
201 ‚ 250
251‚ 350
Liczba obserwacji
[-]
34
14
8
1
1
1
40
35
30
Liczba obs.
25
20
15
10
5
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Przedział
Rys. 2. Rozkład liczby dni odstępu pomiędzy śmiertelnymi wypadkami nurkowymi w latach
1999 – 2007.
Niech {X (t ) : t  0} będzie proces stochastycznym, którego wartość
w chwili t oznacza liczbę śmiertelnych wypadków nurkowych w przedziale czasu
[0, t ] . Ponieważ liczby tego rodzaju wypadków w rozłącznych przedziałach czasu są
niezależnymi wielkościami losowymi można przyjąć, że proces losowy
{X (t ) : t  0} jest procesem o niezależnych i dodatnich przyrostach.
178
Table 1.
Distribution of the number of days between fatal diving accidents in 1999 – 2007.
Time interval (days)
[-]
0 ‚ 50
51 ‚ 100
101 ‚ 150
151 ‚ 200
201 ‚ 250
251‚ 350
Number of observations
[-]
34
14
8
1
1
1
Fig. 2. Distribution of the number of days of interval between fatal diving accidents in the years
1999 – 2007.
Let {X (t ) : t  0} be stochastic process whose value at time t is the number
of fatal diving accidents in the period of time [0, t ] . Because the numbers of such
accidents in disjoint periods of time are independent random quantities, it can be
assumed that the random process {X (t ) : t  0} is a process of independent and
positive increments. Each process with independent increments is a Markov process.
You can accept the hypothesis that with some specific external conditions, it is
a Poisson process.
179
Nr 4 (37) 2011 rok
Każdy proces o niezależnych przyrostach jest procesem Markowa. Można
przyjąć hipotezę, że przy ustalonych warunkach zewnętrznych jest to proces
Poissona. Jednowymiarowy rozkład Poissona jest określony równością:
P ( X (t )  k |  ) 
( t ) k e  t
, k  0,1,2,...
k!
  0.
(1)
Wartość oczekiwana tego procesu przy ustalonym parametrze   0 jest
liniową funkcją czasu:
(2)
m(t )  E[ X (t )]   t, t  0
Odchylenie standardowe tego procesu wynosi:
 (t )  V [ X (t )]   t , t  0
(3)
Chcąc uwzględnić losowe przyczyny wypadków należy przyjąć założenie, że
parametr  , który determinuje oczekiwaną liczbę wypadków, jest zmienną losową.
Przyjmujemy założenie, że ta zmienna losowa ma dwuparametrowy rozkład gamma
o gęstości:
    1 u
u e
dla u  0

f (u )   ( )
0
dla u  0

(4)
Korzystając ze wzoru na prawdopodobieństwo całkowite wyznaczymy
jednowymiarowy bezwarunkowy rozkład tego procesu:


(ut ) k e  ut  v u v 1e u
 vt k
du 
u k v 1e ( t  ) u du, k  0,1,2,...  (5)0.

k
!

(
v
)
k
!

(
v
)
0
0
P ( X (t )  k )  
)
Dokonując podstawienia:
(t   )u  x
(6)
dx  (t   )du
(7)
Stąd:
Oraz
u
x
t 
,
du 
dx
.
t 
180
(8)
One-dimensional Poisson distribution is determined by the following equation:
P ( X (t )  k |  ) 
( t ) k e  t
, k  0,1,2,...
k!
  0.
(1)
The expected value of this process for a fixed parameter   0 is a linear
function of time:
(2)
m(t )  E[ X (t )]   t, t  0
The standard deviation of this process is:
 (t )  V [ X (t )]   t , t  0
(3)
In order to take account of random causes of accidents, it should be assumed
that the parameter  which determines the expected number of accidents is
a random variable. We assume that this random variable has a two-parameter
gamma distribution with density:
    1 u
u e
dla u  0

f (u )   ( )
0
dla u  0

(4)
Using the formula for total probability, we determine the one-dimensional
unconditional distribution of this process:


(ut ) k e  ut  v u v 1e u
 vt k
P ( X (t )  k )  
du 
u k v 1e ( t  ) u du, k  0,1,2,...  (50.

k!
(v )
k! (v ) 0
0
)
Having substituted:
(t   )u  x
(6)
dx  (t   )du
(7)
Hence:
And
u
x
t 
,
du 
dx
.
t 
(8)
181
Nr 4 (37) 2011 rok
Korzystając z własności funkcji gamma otrzymujemy:
P( X ( t )  k ) 
xvt k
(k  v ) v(v  1)...(v  k  1)(v ) v
tk

a
k! (t  x) k v (v)
k! (v )
(t   ) k  v
(9)
Ostatecznie otrzymujemy:
v (v  1)...[v  (k  1)]  t

P( X (t )  k ) 
k!
t 
k
v
  a 
 
 , k  0,1,2,...   0.
 t a
(10)
Dla ustalonego t rozkład ten nosi nazwę złożonego rozkładu Poissona.
Dla k  0 otrzymujemy:
P( X (t )  0)  (
 v
)  P(T  t )  R(t ) ,
 t
(11)
Zmienna losowa T oznacza tu czas, jaki upływa między kolejnymi wypadkami.
Dystrybuanta rozkładu zmiennej losowej T ma postać:
F (t )  P(T  t )  1  (
 v
) , t0
 t
(12)
Gęstość rozkładu otrzymamy obliczając pochodną dystrybuanty. Ostatecznie
otrzymujemy:
f (t ) 
v v
, t0
(  t ) v 1
(13)
Wartość oczekiwaną tej zmiennej losowej można obliczyć:

E (T )   (
0

v
0

 v
) dt 
 t
dt
x
  v  x v dx  v
v
 v 1
(  t )
0

0

av 1
1  v x v 1
(14)

0

v


v 1
(v  1)
(v  1)
182
Using the properties of the gamma function we obtain:
P( X ( t )  k ) 
xvt k
(k  v ) v(v  1)...(v  k  1)(v ) v
tk

a
k! (t  x) k v (v)
k! (v )
(t   ) k  v
(9)
Finally, we get:
v (v  1)...[v  (k  1)]  t

P( X (t )  k ) 
k!
t 
k
v
  a 
 
 , k  0,1,2,...   0.
 t a
(10)
For fixed t, this distribution is called the compound Poisson distribution.
For k  0 we get:
P( X (t )  0)  (
 v
)  P(T  t )  R(t ) ,
 t
(11)
Random variable T refers here to the time that elapses between successive
accidents.
Distribution function of the distribution of random variable T has the following form:
F (t )  P(T  t )  1  (
 v
) , t0
 t
(12)
We get distribution density by calculating the derivative of the distribution. Finally, we
get:
f (t ) 
v v
, t0
(  t ) v 1
(13)
The expected value of this random variable can be calculated in the following way:

E (T )   (
0

v
0

 v
) dt 
 t
dt
x
  v  x v dx  v
v
 v 1
(  t )
0

0

av 1
1  v x v 1
(14)

0

v


v 1
(v  1)
(v  1)
183
Nr 4 (37) 2011 rok
Obliczmy drugi moment zwykły:



   t
t
dt 
v
v
dt  2  
E (T )  2 tR(t )dt  2 
dt   

v
v
v 
0 (  t ) 
0 (  t )
0
 0 (  t )
v
2
(15)



1 v
 2   (  t ) dt    (  t ) v dt 
0
0

v

 1

 1
 
1
1
1
 1 
 1
   
   2 v 

 2 
v2 
v 1 
v2
v  1  v 1 
2  v (  t ) 
v  2 
 1  v (  t ) 0 

v
2 v  1
1 
2 2
2  v 1 v  2 
 v 2 


2


 (v  2)(v  1)  (v  2)(v  1)
  v  2 v  1


Obliczmy wariancje w oparciu o znany związek:
V (T )  E (T 2 )  ( E (T )) 2
(16)
2 2
 2v
    2 2v  2  v  2)



 
(v  2)(v  1) 2
(v  2)(v  1) 2
(v  2)(v  1)  v  1 
2
Stąd odchylenie standardowe wyraża się wzorem:
 (T ) 

v
v 1 v  2
(17)
Podsumowując, dystrybuanta rozkładu zmiennej losowej T oznaczająca
odstęp czasowy między wypadkami śmiertelnymi ma postać:
  
F (t )  1  

  t 
v
dla t > 0
(18)
Funkcja „przeżycia” wyraża się wzorem:
  
R (t )  

  t 
v
dla t > 0
184
(19)
We can also calculate the second normal moment:



   t
t
dt 
v
v
dt  2  
E (T )  2 tR(t )dt  2 
dt   

v
v
v 
0 (  t ) 
0 (  t )
0
 0 (  t )
v
2
(15)



1 v
 2   (  t ) dt    (  t ) v dt 
0
0

v

 1

 1
 
1
1
1
 1 
 1
   
   2 v 

 2 
v2 
v 1 
v2
v  1  v 1 
2  v (  t ) 
v  2 
 1  v (  t ) 0 

v
2 v  1
1 
2 2
2  v 1 v  2 
 v 2 


2


 (v  2)(v  1)  (v  2)(v  1)
  v  2 v  1


On the basis of some known relations, we can calculate the variance:
V (T )  E (T 2 )  ( E (T )) 2
(16)
2 2
 2v
    2 2v  2  v  2)



 
(v  2)(v  1) 2
(v  2)(v  1) 2
(v  2)(v  1)  v  1 
2
Hence the standard deviation is presented as:
 (T ) 

v
v 1 v  2
(17)
In conclusion, the distribution function of the distribution of random variable T
referring to the period of time between fatal accidents has the following form:
  
F (t )  1  

  t 
v
for t > 0
(18)
The ‘survival’ function is expressed as:
  
R (t )  

  t 
v
for t > 0
(19)
Gęstość rozkładu zmiennej losowej T określona jest równością:
185
Nr 4 (37) 2011 rok
f (t ) 
v v
(  t )v 1
dla t  0
(20)
Wartość oczekiwana zmiennej losowej T wyraża się wzorem:
E (T ) 

v 1
(21)
Odchylenie standardowe ma postać:
 (T )  E (T )
v
v2
(22)
Zauważmy, że wielkości te zależą od dwóch parametrów  oraz  . Pojawia
się naturalne pytanie, w jaki sposób określić te parametry. Jedną z metod estymacji
nieznanych parametrów rozkładu jest tak zwana metoda momentów. Polega ona na
tym, że podstawowe parametry rozkładu zastępuje się ich statystycznymi
oszacowaniami uzyskanymi na podstawie wyników obserwacji. W tym przypadku
wartość oczekiwaną E (T ) zastępujemy średnią x , a wariancję V (T ) wariancją
z próby s2. Rozwiązując odpowiedni układ równań otrzymujemy nieznane parametry
rozkładu.
Zauważmy, że:
V (T )
v

2
( E (T ))
v2
(23)
Niech:
c
Stąd:
v
v2
c(v  2)  v
(24)
(25)
cv  v  2c
v(c  1)  2c
Oraz
v
2c
c 1
186
(26)
The distribution density of the random variable T is determined by the following
equation:
f (t ) 
v v
(  t )v 1
for t  0
(20)
The expected value of random variable T is expressed as:
E (T ) 

v 1
(21)
The standard deviation is:
 (T )  E (T )
v
v2
(22)
Note that these values depend on two parameters,  and  . The question is
how to determine them. One method of estimating the unknown parameters of the
distribution is the so-called method of moments. It consists in the fact that the basic
parameters of the distribution are replaced by their statistical estimates obtained from
the results of observation. In this case, we replace the expected value E (T ) with the
average x and the variance V (T ) with a variance from sample s2. Having solved the
corresponding system of equations, we get the unknown parameters of the
distribution.
Note that:
V (T )
v

2
( E (T ))
v2
(23)
Suppose:
c
v
v2
(24)
Hence:
c(v  2)  v
(25)
cv  v  2c
v(c  1)  2c
And
v
2c
c 1
(26)
187
Nr 4 (37) 2011 rok
Przyjmując, że:
V (T )  s n2
(27)
E ( X )  xn
(28)
Oraz
Otrzymujemy:
 2c

  xn 
1
 c  1 
(29)
Ostatecznie:
  xn
c 1
c 1
(30)
Gdzie:
s n2
c 2
xn
(31)
Przyjmując do obliczeń dane statystyczne otrzymane podczas analizy
śmiertelnych wypadków nurkowych, to wartość średnia odstępu pomiędzy
nurkowaniami w których nurek zginął pod wodą, obliczona zgodnie z wzorem (32)
wynosi 53,983 dnia.
x 
1 n
 xi
n i 1
(32)
gdzie:
x1, x2, xn - ciąg wartości poszczególnych danych,
Następnie obliczono wariancję empiryczną, która jest średnią arytmetyczną
kwadratów odchyleń poszczególnych wartości zmiennej od średniej arytmetycznej
całej zbiorowości. Do jej oszacowania przyjęto wzór:
s2 
1 n
( xi  x) 2

n i 1
(33)
Wartość wariancji empirycznej dla rzeczywistych zaobserwowanych wartości
wynosi 4550,641.
Wyniki powyższych obliczeń oraz wartości obliczonych parametrów c,  oraz
 zgodnie z wzorami (31), (26) oraz (30) zamieszczono poniżej:
188
Assuming that:
V (T )  s n2
(27)
E ( X )  xn
(28)
And:
We get :
 2c

  xn 
1
 c  1 
(29)
Finally:
  xn
c 1
c 1
(30)
Where:
s n2
c 2
xn
(31)
If we take the statistical data obtained from the analysis of fatal diving
accidents for our calculations, then the average interval between the dives in which
a diver was killed under water, calculated according to formula (32), is 53.983 day.
x 
1 n
 xi
n i 1
(32)
where:
x1, x2,…, xn - sequence of data values
Then, the empirical variance was calculated, which is the arithmetic mean of
the squared deviations of each variable from the arithmetic mean across the
population. For its estimation, the following formula was adopted:
s2 
1 n
( xi  x) 2

n i 1
(33)
The value of the empirical variance for the actual observed values is
4550.641.
The results of these calculations and the calculated values of the parameters
c, , and  according to formulas (31), (26) and (30) is given below:
189
Nr 4 (37) 2011 rok
Parametr
obserwowany
x
53,983
s2
4550,641
s
67,46
c
1,562

5,559

246,093
Zatem wzór (20) przedstawia się następująco:
5,559 * 246,093 5,559
f (t ) 
(246,093  t ) 5,5591
Wartość gęstości rozkładu zmiennej losowej T zamieszczono w tabeli
i przedstawiono na wykresie zamieszczonym poniżej:
xj
0
50
100
150
200
250
300
350
f(t)
0,02259
0,00671
0,00241
0,00100
0,00046
0,00023
0,00012
0,00007
0,025
Gęstość rozkładu
0,020
0,015
0,010
0,005
0,000
0
50
100
150
200
250
300
350
Przedział
Rys. 3. Gęstość rozkładu liczby dni odstępu pomiędzy śmiertelnymi wypadkami nurkowymi
w latach 1999 – 2007.
190
Parameter
observed
x
53,983
s2
4550,641
s
67,46
c
1,562

5,559

246,093
Thus, formula (20) is as follows:
f (t ) 
5,559 * 246,093 5,559
(246,093  t ) 5,5591
The value of the distribution density of the random variable T is given in the table and
shown on the chart below:
xj
0
50
100
150
200
250
300
350
f(t)
0,02259
0,00671
0,00241
0,00100
0,00046
0,00023
0,00012
0,00007
0,025
0,015
density
Distribution density
0,020
0,010
0,005
0,000
0
50
100
150
200
250
300
350
Time period
Fig. 3. The distribution density of the number of days between fatal diving accidents in the years 1999 – 2007.
191
Nr 4 (37) 2011 rok
Podstawiając do obliczeń dane statystyczne to dystrybuanta rozkładu
zmiennej losowej T oznaczająca odstęp czasowy między wypadkami obliczona
zgodnie z wzorem (18):
 246 ,09 
F (t )  1  

 246 ,09  t 
5 , 559
dla t  0
Dla wartości t przedstawia się następująco:
t
Wartość dystrybuanty
teoretycznej
Wartość dystrybuanty
empirycznej
F (t )
Fˆ (t )
[dni]
0
50
100
150
200
250
350
0,000
0,642
0,850
0,929
0,963
0,980
0,993
0,000
0,576
0,814
0,949
0,966
0,983
1,000
W celu weryfikacji hipotezy, że rozkład liczby dni odstępu pomiędzy
śmiertelnymi wypadkami nurkowymi określony przez dystrybuantę teoretyczną daną
wzorem (18) jest zgodny z dystrybuantą empiryczną dokonano obliczenia wartości
dystrybuanty teoretycznej zestawiając ją z wartościami dystrybuanty empirycznej.
Wartość statystyki obliczono z wzoru:
D  sup | Fn ( x)  F ( x) |
(34)
Stąd po podstawieniu otrzymujemy:
t
0
50
100
150
200
250
350
Fn(x) - F(x)
0,000
0,066
0,036
0,020
0,003
0,003
0,003
Następnie dokonano obliczenia statystyki  Kołmogorowa korzystając ze wzoru:
D n
192
(35)
When we use the statistical data in the calculations, then the distribution
function of the distribution of the random variable T referring to the period of time
between the accidents calculated in accordance with the formula (18):
 246 ,09 
F (t )  1  

 246 ,09  t 
5 , 559
for t  0
For values t is as follows:
t
The value of the theoretical
distribution function
The value of the empirical
distribution function
F (t )
Fˆ (t )
[days]
0
50
100
150
200
250
350
0,000
0,642
0,850
0,929
0,963
0,980
0,993
0,000
0,576
0,814
0,949
0,966
0,983
1,000
In order to verify the hypothesis that the distribution of the number of days
between fatal diving accidents, determined by theoretical distribution function
calculated according to formula (18), is consistent with the empirical distribution
function value, the values of the theoretical distribution function were calculated and
compared with the values of the empirical distribution function.
The value of statistics was calculated from the formula:
D  sup | Fn ( x)  F ( x) |
(34)
Hence, after substitution, we get:
t
0
50
100
150
200
250
350
Fn(x) - F(x)
0,000
0,066
0,036
0,020
0,003
0,003
0,003
Then,  statistics was calculated using the Kolmogorov formula:
D n
(35)
193
Nr 4 (37) 2011 rok
Otrzymano wartość D = 0,066. Ponieważ n = 7,68 to wartość empiryczna
statystyki
Kołmogorowa wynosi  = 0,507. Z tabeli rozkładu granicznego
Kołmogorowa dla trzech przyjętych poziomów istotności =0,01; =0,05 oraz =0,1
odczytujemy kolejno wartości  = 1,627,  = 1,358 oraz  = 1,2.
Ponieważ wartość empiryczna statystyki Kołmogorowa wynosząca  = 0,507
jest mniejsza od wartości rozkładu granicznego  dla każdego przyjętego poziomu
istotności, to w wyniku tego nie ma podstaw, aby hipotezę, że rozkład liczby dni
odstępu pomiędzy śmiertelnymi wypadkami nurkowymi określony wzorem (18) jest
zgodny z rozkładem empirycznym. W tej sytuacji przyjęty model należy uznać za
adekwatny do rzeczywistości.
194
The value obtained was D = 0.066. Since n = 7.68, the empirical value of
Kolmogorov statistics is  = 0.507. From the table of Kolmogorov limiting distribution
for the three levels of significance adopted  = 0.01,  = 0.05 and  = 0.1, we get the
following values  = 1.627,  = 1.358 and  = 1.2.
Since the empirical value to Kolmogorov statistics amounting  = 0.507 is less
than the value of the limiting distribution  for each accepted level of significance,
there is no reason to reject the hypothesis that the distribution of the number of days
between fatal diving accidents defined by formula (18) is consistent with empirical
distribution. In this situation, the model adopted should be regarded as adequate to
reality.
195
Nr 4 (37) 2011 rok
LITERATURA/ BIBLIOGRAPHY
1.
2.
3.
4.
5.
Balicki A.: Analiza przeżycia i tablice wymieralności. Polskie Wydawnictwo
Ekonomiczne, Warszawa 2006.
Fisz M.: Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna.
Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1969.
Grabski F., Jaźwiński J.: Funkcja o losowych argumentach
w zagadnieniach niezawodności, bezpieczeństwa i logistyki. Wydawnictwo
Komunikacji i Łączności, Warszawa 2009.
Greń J. Modele i zadania statystyki matematycznej. Państwowe
Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1970.
Plucińska A., Pluciński E.: Elementy probabilistyki. Państwowe
Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1979.
196
XIII KONFERENCJA
POLSKIEGO TOWARZYSTWA MEDYCYNY
I TECHNIKI HIPERBARYCZNEJ
Sopot
18 – 20 GRUDNIA 2011
Po dwóch latach przerwy, Konferencja naszego Towarzystwa ponownie
odbyła się w Sopocie. Trzynaste już spotkanie Członków PTMiTH połączone było tym
razem z uroczystością 50-tej rocznicy działania Zakładu Medycyny Morskiej
i Hiperbarycznej Wojskowego Instytutu Medycznego (dawniej Katedry i Zakładu
Medycyny Morskiej i Tropikalnej Wojskowej Akademii Medycznej). Stąd dłuższe, bo
trzydniowe obrady Konferencji.
Konferencję, tradycyjnie już, otworzył przedstawiciel Dowództwa Marynarki
Wojennej wiceadmirał Ryszard Demczuk.
W czasie inauguracji Prezes PTMiTH dr inż.
Adam Olejnik wręczył nagrody i wyróżnienia
przyznawane
corocznie
przez
Towarzystwo.
W bieżącym roku nagrodę za całokształt 50-cio letniej działalności naukowej
w zakresie medycyny nurkowej i hiperbarycznej otrzymał Zakład Medycyny Morskiej
i Hiperbarycznej WIM.
Nagrody w imieniu całej instytucji odebrali
obecny i poprzedni
Kierownicy Zakładu:
profesorowie Romuald Olszański i Kazimierz
Dęga, tę nagrodę wręczył jeden z gości
Konferencji, były biskup polowy Wojska Polskiego,
obecnie metropolita gdański arcybiskup Sławoj
Leszek Głódź.
197
Nr 4 (37) 2011 rok
Nagrodę indywidualną za działalność naukową otrzymał profesor Tadeusz
Graczyk ze Szczecińskiego Uniwersytetu Technologicznego.
Wręczono także przyznaną w 2010 roku nagrodę za działalność naukową
profesorowi Aleksandrowi Sieroniowi ze Śląskiego Uniwersytety Medycznego.
Oprócz nagród Towarzystwa, wręczono też nagrody czasopisma Polish Hyperbaric
Research (PHR) za działalność publikacyjną w roku 2011. Nagrodę tę otrzymał
p. Grzegorz Gniwkiewicz.
W 2011 roku Polskie Towarzystwo Medycyny i Techniki Hiperbarycznej
w ramach wspierania młodych naukowców uchwaliło przyznawanie stypendium.
Patronem stypendium został zmarły niedawno pionier polskiej batynautyki
Antoni Dębski, członek – założyciel Towarzystwa. Symboliczny czek pierwszemu
stypendyście p. Przemysławowi Poznańskiemu, wręczyła wdowa po Patronie
stypendium i przewodniczący Kapituły przyznającej stypendium dr med. Maciej
Konarski.
198
Wykłady inauguracyjne wygłosili obaj laureaci indywidualnych nagród
Towarzystwa. Pan profesor Graczyk na temat „Rurociągi na dnie morskim”,
natomiast Pan profesor Sieroń
„Efekty lecznicze hiperbarycznej
terapii tlenowej u chorych ze
stopą
cukrzycową
–
doświadczenia własne.”
Po krótkiej przerwie Prezes
PTMiTH
przekazał
głos
Kierownikowi Zakładu Medycyny
Morskiej
i
Hiperbarycznej
Wojskowego
Instytutu
Medycznego
profesorowi
Romualdowi
Olszańskiemu.
Rozpoczęła
się
sesja
jubileuszowa.
Na wstępie profesor Kazimierz Dęga w obszernym wystąpieniu omówił
genezę powstania i działalność Ośrodka Naukowego, zajmującego się przez 50 lat
medycyna morską, nurkową, hiperbaryczną i tropikalną.
Następnie profesor Romuald Olszański wręczał zaproszonym gościom;
profesorom, kierownikom i przedstawicielom instytucji naukowych współpracujących
od wielu lat z Zakładem Medycyny Morskiej i Hiperbarycznej WIM, przełożonym po
linii wojskowej, byłym pracownikom Zakładu a także obecnym współpracownikom
pamiątkowe medale.
199
Nr 4 (37) 2011 rok
Również
goście
jubileuszu
przekazywali
na
ręce
profesora
Olszańskiego pamiątkowe plakiety, listy
gratulacyjne i inne dowody uznania dla
wieloletniej pracy dla dobra nauki, pacjentów
i sił zbrojnych.
Zarówno
wręczający,
jak
i odbierający wyróżnienie starali się choćby
w
paru
słowach
opisać
przebieg
i efekty współpracy.
Po przerwie obiadowej rozpoczęła
się sesja referatowa, podczas której
w kolejnych referatach pracownicy Zakładu i współpracujący z Zakładem naukowcy
z innych ośrodków przedstawiali prowadzone obecnie badania oraz plany badawcze
na przyszłość.
Pierwszy dzień Konferencji zakończył się uroczystym bankietem.
W sobotę, 19 listopada rozpoczęły się obrady właściwej XIII Konferencji
Naukowej PTMiTH. Przed obiadem odbyły się dwie sesje referatowe. Pierwsza,
poświęcona
była
w
większości
medycynie nurkowej i hiperbarycznej,
ale znalazły się w niej również
ciekawe
wystąpienia
dotyczące
archeologii podwodnej, czy profilaktyki
zdrowotnej podczas podróży w tropik.
Druga sesja, już typowo techniczna,
podobnie
jak
sesja
trzecia,
poobiednia, dotyczyła technologii prac
podwodnych,
bezpieczeństwa
nurkowania w różnych rodzajach
aparatów nurkowych, czy szkolenia.
Również ten dzień zakończono
spotkaniem towarzyskim.
Niedziela, trzeci dzień Konferencji rozpoczął się od tematycznej sesji
dotyczącej wielokrotnie już poruszanego i nadal bardzo aktualnego problemu, jakim
jest zatopiona w morzu Bałtyckim amunicja chemiczna.
Po zakończeniu tej sesji, Prezes Polskiego Towarzystwa Medycyny i Techniki
Hiperbarycznej dr inż. Adam Olejnik podziękował wszystkim uczestnikom
i organizatorom i zakończył obrady XIII Konferencji. Podczas konferencji wygłoszono
37 referatów merytorycznych.
Już po zakończeniu obrad odbyło się zwyczajne zabranie Członków PTMiTH,
a nieco później środowiskowe spotkanie instruktorów Polskiego Związku
Płetwonurkowania.
200
RYS 50 – CIU LAT KATEDRY MEDYCYNY MORSKIEJ WAM I ZAKŁADU
MEDYCYNY MORSKIEJ I HIPERBARYCZNEJ WIM
Służba na morzu narzuca surowe prawa każdemu, kto się z nim zetknie,
stawiając wysokie wymagania zarówno technice jak i człowiekowi. Rodzi to
konieczność prowadzenia, w ramach morskiej służby zdrowia, nie tylko praktycznej
działalności lekarskiej i organizacyjnej, ale również naukowo-badawczej
i dydaktycznej.
Ze względu na staż
okrętowy i wysokie kwalifikacje
zawodowe, przede wszystkim
w zakresie medycyny morskiej
i tropikalnej, w 1951 roku kmdr dr
Augustyn Dolatkowski otrzymuje
polecenie zorganizowania przy
Szefostwie
Służby
Zdrowia
Marynarki
Wojennej,
Sekcji
Naukowo-Badawczej.
Została
ona utworzona w Gdyni-Oksywiu,
przy obecnej ulicy komandora
Grudzińskiego 4 w dawnym
budynku Szpitala Morskiego.
W pierwszym okresie działalności postawiono przed Sekcją zadanie
skompletowania od podstaw kadry i bazy naukowo-badawczej oraz rozwiązanie
najpilniejszych problemów z zakresu higieny okrętowej. Później Sekcja przystąpiła do
realizacji tematyki badawczej dotyczącej fizjopatologii oddychania podczas prac
nurkowych i ratowania okrętów podwodnych, higieny i bezpieczeństwa pracy
w czasie służby na morzu, odżywiania marynarzy w czasie długotrwałych rejsów
morskich oraz zajęła się wybranymi problemami medycyny tropikalnej. W okresie tym
ponownie został wydany drukiem opracowany w 1938 roku podręcznik „Higiena
okrętowa”.
W kwietniu 1953 roku Sekcja zostaje przekształcona w Wydział NaukowoBadawczy. Tematykę badań poszerzono o problematykę patofizjologii nurkowania,
badania mikroklimatyczne i toksykologiczne na różnych typach okrętów, profilaktykę
choroby morskiej itp. W okresie tym rozpoczęto ożywioną działalność dydaktyczną
organizując w ramach szkolenia podyplomowego liczne kursy, przede wszystkim
z zakresu patofizjologii nurkowania dla potrzeb Marynarki Wojennej i innych rodzajów
wojsk (np. medyczne problemy podczas pokonywania przeszkód wodnych przez
czołgi).
201
Nr 4 (37) 2011 rok
30 października 1961 roku
na podstawie Zarządzenia Szefa
Sztabu Generalnego WP Nr.
0111/Org. na bazie Wydziału
Naukowo-Badawczego Szefostwa
Służby
Zdrowia
Marynarki
Wojennej,
powołano
Katedrę
Medycyny
Morskiej
Wojskowej
Akademii Medycznej z siedzibą
w Gdyni. Szefem Katedry został
mianowany
dotychczasowy
kierownik Wydziału, kmdr dr med.
Augustyn Dolatkowski.
Katedra
w
swojej
działalności
kontynuowała
i
rozwijała
tematy badawcze
zapoczątkowane
przez
Sekcję
i Wydział, działalność ta została
ukierunkowana
na
badania
poświęcone higienie okrętowej,
epidemiologii portów i okrętów,
ekologii
morza,
ochronie
radiologicznej,
medycynie
podwodnej
i
hiperbarycznej,
medycznym problemom ratownictwa w katastrofach na morzu oraz wybranym
zagadnieniom organizacji ochrony zdrowia.
Analizowano
również
niektóre
problemy
medycyny
tropikalnej,
w aspekcie służby na morzu wiążące się z rejsami okrętów do stref
o odmiennym klimacie. Zgodnie z aktualnymi potrzebami Katedra rozpoczęła
działalność dydaktyczną i konsultacyjną na rzecz Wojskowej Akademii Medycznej
i Marynarki Wojennej. Jednym ze znaczących osiągnięć Katedry w tym okresie było
wdrożenie do systemu szkolenia Służby Zdrowia Marynarki Wojennej nowej, ważnej
szczególnie dla lekarzy wojskowych specjalizacji – Wojskowej Medycyny Morskiej,
będącej odpowiednikiem „cywilnej” specjalizacji Medycyna Morska i Tropikalna.
W związku z osiągnięciem wieku emerytalnego w 1968 roku odchodzi w stan
spoczynku kmdr prof. dr med. Augustyn Dolatkowski (umiera w 1977 roku, jest
pochowany na cmentarzu Witomińskim w Gdyni. Ulica jego imienia znajduje się na
osiedlu Komandorskim na Oksywiu), a jego obowiązki przejmuje kmdr prof. dr hab.
med. Kazimierz Ulewicz.
W 1974 roku Katedra zostaje przekształcona w Instytut Medycyny Morskiej
WAM, a jej pracownie w Zakłady prowadzone przez wykształconych już w Katedrze
samodzielnych pracowników nauki (prof. Kazimierz Ulewicz, doc. Tadeusz
Doboszyński, doc. Stanisław Klajman, doc. Kazimierz Dęga). Powstanie Instytutu
otworzyło przed placówką nowe perspektywy, większą samodzielność uzyskały
nowoutworzone Zakłady.
W tym czasie, w oparciu o własną bazę medyczną oraz systemy nurkowe
Marynarki Wojennej, po raz pierwszy w Kraju rozpoczęto nurkowania saturowane.
Postawiło to Polskę wśród nielicznych krajów stosujących te technologie badań
podwodnych. Opracowano i wdrożono nowe tabele nurkowe i test tolerancji tlenowej,
co wpłynęło na bezpieczeństwo prac podwodnych. Rozpoczęto również prace nad
zabezpieczeniem medycznym budowanych przez stocznię szczecińską kompleksów
nurkowych na okrętach ratowniczych i badawczych. Równocześnie prowadzono też
prace doświadczalne na zwierzętach w zakresie medycyny hiperbarycznej.
202
Zgodnie z zaleceniem MON, w 1974 roku powołano przy Instytucie Wojskowy
Ośrodek Medycyny Tropikalnej. Jego Kierownikiem po stażu naukowym i klinicznym
w Bazylei zostaje kmdr dr med. Brunon Kierznikowicz. Powstanie Ośrodka wiązało
się przede wszystkim z coraz większym udziałem Polskich kontyngentów wojskowych
w misjach pokojowych ONZ oraz powierzeniem Polsce organizacji i prowadzenia
Polowego Szpitala ONZ w Ismaili. Sytuacja ta stwarzała konieczność szkolenia wielu
wyjeżdżających żołnierzy i zabezpieczających ich lekarzy wojskowych. W ramach
swej działalności Ośrodek utrzymywał stałą współpracę z liczącymi się w Europie
placówkami medycyny tropikalnej.
W 1981 roku odchodzi w stan spoczynku kmdr prof. Kazimierz Ulewicz,
a jego obowiązki przejmuje kmdr prof. Kazimierz Dęga. W połowie lat
osiemdziesiątych, ze względu na wiek i staż pracy, odchodzi do rezerwy i w stan
spoczynku wielu zasłużonych pracowników Katedry.
Na początku lat dziewięćdziesiątych w wyniku kolejnych zmian
restrukturyzacyjnych w Wojskowej Akademii Medycznej Instytut ponownie zostaje
przekształcony w Katedrę, a następnie Zakład Medycyny Morskiej i Tropikalnej,
podległy Instytutowi Nauk Wojskowo-Medycznych WAM.
W nowej sytuacji, przy ograniczonych możliwościach kadrowych chcąc
bardziej zbliżyć tematykę prowadzonych badań do środowiska okrętowego, Katedra
nawiązuje coraz ściślejszą współpracę z lekarzami i strukturami organizacyjnymi
Służby Zdrowia Marynarki Wojennej, realizując liczne wspólne prace badawcze,
zarówno na okrętach jak i zakładach leczniczych MW.
W październiku 1999 roku po przejściu w stan spoczynku kmdr. prof.
Kazimierza Dęgi obowiązki Kierownika Zakładu Medycyny Morskiej i Tropikalnej
WAM przejmuje dotychczasowy Szef Zespołu Medycyny Podwodnej Zakładu kmdr dr
med. Romuald Olszański, który w międzyczasie na podstawie dorobku naukowego
i pracy habilitacyjnej „Ocena bezpieczeństwa nurków w warunkach hiperbarii, na
podstawie opracowanych procedur dekompresyjnych”, w 2004 roku uzyskuje stopień
doktora habilitowanego nauk medycznych i stanowisko docenta.
Rozformowanie Wojskowej Akademii Medycznej i powołanie w 2002 roku
Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie, który poza działalnością kliniczną
Centralnego Szpitala MON przejął również działalność naukowo-badawczą
203
Nr 4 (37) 2011 rok
i dydaktyczną na rzecz wojska spowodował włączenie w jego skład struktur
WAM-u zajmujących się tą tematyką, w tym Zakładu Medycyny Morskiej i Tropikalnej
Nowe kierunki naukowo-badawcze narzuciło przystąpienie Polski do struktur
NATO. Dotyczyło to zarówno problemów technicznych jak i medycznych w tym
medycyny podwodnej, higieny okrętowej, ergonomii na okrętach, jak również
niektórych zagadnień epidemiologicznych w aspekcie zagrożeń bioterrorystycznych.
Należy do nich zaliczyć problem wykorzystania nowych mieszanin
oddechowych w działaniach podwodnych i podczas ratowania okrętów podwodnych
(M. Konarski) oraz zmian hemostazy w diagnostyce zagrożenia chorobą ciśnieniową
(R. Olszański).
Opracowano ważny problem zagrożeń zalegającymi na dnie Bałtyku bojowymi
środkami trującymi (B. Filipek). Podjęto problem opracowania kompleksowego
systemu ratownictwa medycznego i ewakuacji rannych i porażonych w katastrofach
i wypadkach na morzu (K. Dęga, B. Morawiec). Kontynuowano także prace
doświadczalne na zwierzętach rozpoczęte jeszcze w latach 70-tych nad różnymi
baropatologiami (P. Siermontowski). Pobyt pracowników Zakładu w misjach
pokojowych w Kambodży, Syrii (B. Kierznikowicz) Libanie, Iraku i Afganistanie
(K. Korzeniewski) zaowocował opracowaniem kilku podręczników dotyczących
zabezpieczenia medycznego tych misji, jak również opracowaniem schematu
profilaktyki zdrowotnej do zastosowania w kolejnych zmianach polskich kontyngentów
wojskowych.
W związku z coraz częstszym wykorzystaniem okrętów w działaniach
mających na celu interwencję w wyniszczających wojnach lokalnych i likwidacji
skutków klęsk żywiołowych, opracowano kompleksowy system szybkiego
powiadamiania o zagrożeniach epidemicznych wynikających z możliwości
zawleczenia do kraju groźnych dla życia chorób zakaźnych i tropikalnych
(Z. Dąbrowiecki).
W 2003 roku przybył do Zakładu mjr dr med. Krzysztof Korzeniewski, który
zaangażował się w problematykę medycznego zabezpieczenia misji pokojowych. Po
habilitacji dyrekcja WIM wydzieliła z Zakładu Medycyny Morskiej i Tropikalnej nowy
Zakład Epidemiologii i Medycyny Tropikalnej, którym kieruje płk dr hab.
K. Korzeniewski.
Od zarania swego istnienia poprzez wszystkie struktury organizacyjne, aż do
chwili obecnej placówka prowadzi ożywioną działalność wydawniczą w ramach, której
opracowano cały szereg podręczników i skryptów. Poza już wspomnianą „Higieną
okrętową” autorstwa, wydano drukiem „Zarys Patofizjologii Nurkowania”. Był to
pierwszy tego typu podręcznik w polskim piśmiennictwie medycznym (1973). Pod
redakcją Tadeusza Doboszyńskiego i Tadeusza Orłowskiego opracowano
monografię o charakterze klinicznym (1975) pod tytułem „Podstawy terapii
hiperbarycznej”.
Ponadto wydano drukiem wiele monotematycznych skryptów przeznaczonych
dla potrzeb studentów WAM i szkolenia podyplomowego. Ukazały się również
podręczniki „Zarys historii medycyny morskiej” (1986) oraz w 1997 roku pod redakcją
R. Olszańskiego „Problemy medycyny i techniki nurkowej”. Ukazało się również
autorstwa R. Olszańskiego i P. Siermontowskiego ważne dla nurków amatorów
kompendium „ABC zdrowia nurka”(2000). W ostatnich latach w związku z udziałem
polskich kontyngentów wojskowych w misjach pokojowych opracowano w celach
szkoleniowych i wydano w Zakładzie pod redakcją B. Kierznikowicza i J. Knapa
podręcznik pt. „Służba zdrowia Wojska Polskiego w misjach pokojowych” (2001) oraz
pod redakcją B. Kierznikowicza, R. Olszańskiego i B. Morawca podręcznik
pt. „Sanitarnohigieniczne i przeciwepidemiczne podstawy organizacji zabezpieczenia
medycznego wojsk w klimacie tropikalnym” (2004). Ponadto pracownicy naukowi
Zakładu napisali rozdziały do książek „Medycyna Sportowa” i „Epidemiologia działań
204
wojennych i katastrof” (2000) oraz podręcznika pod redakcją K. Klukowskiego
„Medycyna wypadków w transporcie”.
W grudniu 1959 roku z inicjatywy kmdr prof. W Łasińskiego ukazał się
w Marynarce Wojennej pierwszy tom „Rocznika Służby Zdrowia Marynarki Wojennej”.
Z przerwami, w oparciu o Zakład Medycyny Morskiej i Tropikalnej WAM, a obecnie
Zakład Medycyny Morskiej i Hiperbarycznej WIM ukazuje się on do dnia dzisiejszego.
W Zakładzie swoją siedzibę ma medyczna część redakcji kwartalnika „Polish
Hyperbaric Research” wydawanego przez Polskie Towarzystwo Medycyny i Techniki
Hiperbarycznej.
W ramach działalności Katedry, a następnie Zakładu opublikowano
w liczących się czasopismach krajowych i zagranicznych (w tym wiele
karentowanych) ponad 800 prac naukowych stanowiących niekiedy unikalne
opracowania w piśmiennictwie medycznym. W ramach działalności dydaktycznej
kadra naukowa Zakładu od szeregu już lat prowadziła lub prowadzi wykłady
z podstaw medycyny morskiej dla słuchaczy Wojskowej Akademii Medycznej,
Akademii Morskiej, Akademii Marynarki Wojennej, Uniwersytetu Medycznego
w Gdańsku i w Łodzi. W ramach szkolenia podyplomowego organizowane są kursy
z zakresu higieny okrętowej, diagnostyki chorób tropikalnych i pasożytniczych oraz
medycyny podwodnej dla lekarzy rozpoczynających służbę w Marynarce Wojennej,
nadzorujących nurkowania i terapię hiperbaryczną oraz zabezpieczających pod
względem medycznym żołnierzy i marynarzy udających się w ramach misji
specjalnych do rejonów o odmiennym klimacie. W ramach Katedry, a następnie
Zakładu Medycyny Morskiej i Tropikalnej około 200 lekarzy przeważnie morskiej
służby zdrowia uzyskało specjalizację I i II stopnia z wojskowej medycyny morskiej.
W oparciu o bazę naukową placówki ponad 40 lekarzy MW uzyskało stopień doktora
nauk medycznych, 8 stopień doktora habilitowanego, a sześciu tytuł profesora.
Kolejni Profesorowie kierujący pracami Sekcji, Wydziału, Katedry, Instytutu
i Zakładu: Augustyn Dolatkowski, Kazimierz Ulewicz, Kazimierz Dęga, Romuald
Olszański.
Wspólnie ze Służbą Zdrowia Marynarki Wojennej, Akademią Marynarki
Wojennej oraz Zakładami i Klinikami WAM, później Wojskowego Instytutu
Medycznego a także Polskim Towarzystwem Medycyny i Techniki Hiperbarycznej
Zakład zorganizował 24 Sesje naukowe oraz 28 Konferencji naukowo-szkoleniowych,
w tym 6 o charakterze międzynarodowym lub z udziałem międzynarodowym.
Pracownicy Zakładu brali czynny udział w licznych Sympozjach i Konferencjach,
gdzie prezentowali swój oryginalny dorobek naukowy. Realizując stojące przed nim
zadania Zakład współpracuje z licznymi krajowymi i zagranicznymi ośrodkami
naukowymi (Kanada, Ukraina, Niemcy, Holandia, Szwecja, Belgia).
Za swą działalność naukową i szkoleniową pracownicy Zakładu byli
uhonorowani 4 nagrodami naukowymi MON. Nagrodą Ministerstwa Nauki
i Szkolnictwa Wyższego, wieloma nagrodami Komendanta WAM, AMW, WIM
205
Nr 4 (37) 2011 rok
Dowódcy Marynarki Wojennej, nagrodą naukową miasta Gdyni. Zespół Zakładu
został również wpisany do księgi czynów Roku Nauki Polskiej.
Działalność każdego zakładu naukowego jest uwarunkowana nie tylko
potrzebami merytorycznymi, lecz również życzliwością i poparciem wielu osób
i organizacji naukowych i zawodowych. Z taką właśnie życzliwością spotykamy się,
na co dzień w środowisku na rzecz, którego pracujemy. Szczególne znaczenie ma
dla naszego Zakładu bliska współpraca z Zakładem Technologii Nurkowania
Akademii Marynarki Wojennej.
Opracował prof. dr hab. med. Kazimierz Dęga
206
dr hab.inż. Tadeusz Graczyk
Wydział Techniki Morskiej i Transportu
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
71-065 Szczecin, Al. Piastów 41
tel. 091-449 4696
NOTA BIOGRAFICZNA
Absolwent Instytutu Okrętowego Politechniki Gdańskiej o specjalności okręty
i statki morskie (1974).
Doktorat w Akademii Marynarki Wojennej w Gdyni, w dziedzinie budowa
i eksploatacja maszyn o specjalności projektowanie i eksploatacja pływających
obiektów oceanotechnicznych (1992).
Habilitacja na Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki
Poznańskiej w dziedzinie budowa i eksploatacja maszyn, o specjalności
projektowanie i budowa urządzeń oceanotechnicznych (2009).
Praktyka zawodowa w zakresie budowy (1974-1977) i projektowania
kadłubów okrętowych (1977-1986) w Stoczni Szczecińskiej im. A. Warskiego
(do 1986) – projekty ofertowe, techniczne i robocze różnorodnych typów statków:
drobnicowców, kontenerowców, chemikaliowców, promów pod nadzorem towarzystw
klasyfikacyjnych ABS, BV, DNV, GL, LRS, PRS, MRS, obliczenia wytrzymałości
kadłuba, procesu wodowania, nadzór i koordynacja prac budowy statków.
W latach 1994-1998 członek Rady Nadzorczej Fabryki Sprzętu Okrętowego
Remor S.A. w Reczu. W latach 1994-2003 członek Rady Nadzorczej Stoczni
Szczecińskiej Porta Holding SA.
W latach 1984-1986 wykładowca w Wyższej Szkole Morskiej w Szczecinie.
Od września 1986 r. w Zakładzie Technologii Okrętów Instytutu Okrętowego
Politechniki Szczecińskiej na stanowiskach specjalisty, asystenta, adiunkta,
kierownika zakładu, obecnie – kierownik Katedry Konstrukcji, Mechaniki i Technologii
Okrętów na Wydziale Techniki Morskiej i Transportu Zachodniopomorskiego
Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie.
Wykłady z przedmiotów: technologia budowy, wyposażania i remontu kadłuba,
projektowanie technologii jednostek specjalnych, technika głębinowa, transport
głębinowy.
Działalność naukowa w obszarach: technologia budowy okrętów, technika
głębinowa, projektowanie i budowa oraz zastosowanie pojazdów głębinowych.
Projekty badawcze dotyczące: technologii budowy statków, własności
ruchowych pojazdów głębinowych, zastosowania pojazdów głębinowych w badaniach
morza i wód śródlądowych, także służące ochronie środowiska wodnego. Udział
w projektach europejskich w ramach 6 i 7 PR: Inbat, Marstruct, Eureka, EuroVip.
Współpraca z wieloma krajowymi i zagranicznymi ośrodkami naukowymi:
Politechniką Gdańską, Akademią Marynarki Wojennej w Gdyni oraz m.in.: HamburgHarburg University of Technology, National Technical University of Athens, Newcastle
University, Technical University of Denmark, University of Liège, University of Lisbon,
University of Rostock, Wessex Institute of Technology, Det Norske Veritas.
Autor i współautor 180 publikacji oraz opracowań naukowych i projektowych
(w tym 8 monografii, 25 artykułów, 80 referatów w materiałach konferencyjnych
w kraju i za granica), 8 patentów i wzorów użytkowych, 6 ważniejszych prac
naukowo-badawczych zastosowanych w praktyce, w tym dwóch systemów pojazdów
głębinowych. Opiekun ponad 70 prac dyplomowych inżynierskich i magisterskich.
207
Nr 4 (37) 2011 rok
Członek Rady Naukowej czasopisma Polskiego Towarzystwa Medycyny
i Techniki Hiperbarycznej „Polish Hyperbaric Research”.
Członek Stowarzyszenia Inżynierów i Mechaników Polskich, Towarzystwa
Okrętowców Polskich „Korab”, Polskiego Towarzystwa Medycyny i Techniki
Hiperbarycznej.
Organizator i współorganizator kilkunastu konferencji naukowych, w tym pięciu
międzynarodowych p.n. Maritime Technology Odra 1995-2003 w Szczecinie.
Hobby: malarstwo impresjonistyczne, muzyka poważna, narciarstwo biegowe
i zjazdowe, ogrodnictwo.
208

PHR4(37)2011

Transkrypt

Podobne dokumenty