Kajman (R-7) - automat oddechowy

Historia nurkowania

Polski automat oddechowy jednostopniowy. Produkowany przez Zakłady Mechaniki Precyzyjnej w Gdańsku w lata 1970 - 1979. Konstruktor inż. Leszek Suchy z zespołu inż. J. Hiszpańskiego. Automat jednostopniowy membranowy, stopień redukcyj współbieżny odciążony, ze wspomaganiem.

Widok ogólny na automat oddechowy Kajman

Puszka automatu oddechowego

Ustnik w całości gumowy, był dzięki temu znacznie lżejszy od stalowego, jaki występował w automacie Mors.

Zaworki zwrotne, jeden na wejściu ...

... i jeden na wyjściu

łączenie ustnika z wężem karbowanym

Mechanizm automatu oddechowego

Kaczy dziób

Ustnik automatu Kajman był cały gumowy.

Automat oddechowy Kajman w całości

Kajman jest automatem bardzo skomplikowanym, a wymagana dokładność wykonania elementu grzybek-gniazdo, jest wyższa niż w automatach dwustopniowych współcześnie produkowanych.

Sposób działania automatów będzie przedstawiona według schematu.

A. Poglądowy opis budowy AO oraz funkcje poszczególnych jego części.

B. Ustawienie części automatu oddechowego przed podłączeniem go do zasilania.

C. Opis współdziałania części składowych AO, oraz kierunek przepływu czynnika oddechowego po podłączeniu AO do zasilania.

D. Opis współdziałania części AO w fazie wdechu.

E. Opis współdziałania części AO w fazie wydechu.

F. Opis współdziałania części AO w fazie zanurzania.

G. Opis współdziałania części AO w fazie wynurzania.

Opis konstrukcji

A. Całość mieści się w metalowej puszce podzielonej na dwie komory:

  1. powietrzną KP
  2. wodną KW

Komory te są oddzielone gumową membraną w kształcie krążka ściśniętego na swoich obrzeżach dwoma połówkami puszki. Z komorą powietrzną połączony jest wąż wdechowy, natomiast z komorą wodną - wąż wydechowy. Węże łączy ustnik. W komorze wodnej znajduje się zawór wydechowy tzw. "kaczy dziób", a w komorze powietrznej (KP) - układ redukcji ciśnienia. Jest to układ jednostopniowy z odciążeniem i ze wspomaganiem.

B. W komorze powietrznej (KP) i w komorze wodnej (KW) panuje ciśnienie otoczenia P, sprężyna dociska wstępnie grzybek do gniazda.

C. Sprężony czynnik oddechowy wpływa do komory wysokiego ciśnienia (HP), gdzie wywiera nacisk na powierzchnię czynną grzybka i tłoczek odciążenia. Ponieważ powierzchnie obu tych elementów są równe i elementy te są sztywno połączone ze sobą, ciśnienie nie ma wpływu na ich działanie. Siły powstałe na skutek parcia znoszą się.

D. W przypadku gdy płetwonurek bierze wdech (płuca wykonują pracę), układ: płuca - wąż wdechowy - komora powietrzna (KP) zwiększa swoją objętość, co wywołuje spadek ciśnienia P w komorze powietrznej. W komorze tej powstaje podciśnienie w stosunku do komory wodnej. Różnica ciśnień powoduje wytworzenie na membranie siły F, która ze wzrostem różnicy ciśnień wzrasta i powoduje obniżenie membrany w stronę komory powietrznej. Obniżająca się membrana naciska na dźwignię o dużym przełożeniu, której ruch jest przekazywany przez popychacz (pociągacz) na grzybek. Gdy siła F osiągnie wartość potrzebną do pokonania siły sprężyny grzybek odsunie się od gniazda i nastąpi przepływ czynnika oddechowego do dyszy wspomagającej, i dalej przez wąż wdechowy do ust nurka. Po otwarciu przepływu zaczyna działać dysza wspomagania, która podtrzymuje przepływ - płuca nie muszą pracować na wytworzenie podciśnienia i podtrzymanie przepływu.

W końcowej fazie wdechu, kiedy płuca zostaną całkowicie wypełnione czynnikiem oddechowym, różnica ciśnień delta P pomiędzy komorą powietrzną i wodną stopniowo maleje aż do zera. Gdy siła F będzie mniejsza od siły potrzebnej do zrównoważenia nacisku sprężyny, grzybek zostanie dosunięty do gniazda i przepływ ustanie.

E. Po wdechu następuje wydech, klatka piersiowa zmniejsza swoją objętość co powoduje wzrost ciśnienia w płucach i wypchnięcie czynnika oddechowego do ustnika (rys. ...). Ponieważ w ustniku umieszczone są zaworki zwrotne (zabezpieczające komorę powietrzną przed dostaniem się wody), czynnik oddechowy może skierować się tylko do węża wydechowego.

W wężu wydechowym wzrośnie ciśnienie i gdy będzie większe niż w komorze wodnej, zawór wydechowy ("kaczy dziób") otworzy się i nadmiar czynnika oddechowego przepłynie do komory wodnej, z której wydostanie się przez otwory w korpusie automatu.

F. Podczas zanurzania na membranę działa ciśnienie hydrostatyczne od strony komory wodnej, które zwiększa się z głębokością. W komorze powietrznej ciśnienie jest stałe. Różnica ciśnień powoduje obniżenie membrany i dopływ czynnika oddechowego do komory powietrznej aż do momentu ponownego wyrównania się ciśnień. Cykl ten wykonywany jest automatycznie w czasie nurkowania.

G. W trakcie wynurzania spada ciśnienie hydrostatyczne w komorze wodnej, natomiast ciśnienie w komorze powietrznej nie zmienia się. Powstająca różnica ciśnień powoduje otwarcie zaworu wydechowego i nadmiar czynnika oddechowego wypływa na zewnątrz automatu.

AO może oczywiście jednoczenie podawać nurkowi czynnik oddechowy i reagować na zmiany ciśnienia w czasie zanurzania i wynurzania, co w niczym nie utrudnia jego pracy.