Rebreathers

Do rekreačního potápění pronikají čím dál víc přístroje s jiným, než otevřeným okruhem. Anglicky se nazývají rebreathery, český překlad znovudechy se přes úsilí různých šprýmařů dosud neujal.

Technické principy přístrojů s recyklací dýchacího média nejsou nijak nové. Ale teprve současné technologie a rozvoj technického potápění umožní, zdá se, jejich širší použití i mimo profesionální sféru.

Polouzavřený okruh

SCR - Semi Closed Rebreather

Přístroje s polouzavřeným okruhem používají pouze jeden plyn, mají tedy typicky pouze jednu láhev pro vlastní provoz (a případně druhou jako bezpečnostní zálohu - bailout). Pro jeskynní potápění se samozřejmě i zde setkáme s vícelahvovou konfigurací. Při dýchání směs prochází okruhem, kyslík je spotřebováván a vydechovaný oxid uhličitý je pohlcován v pohlcovači. Doplňován není čistý kyslík, ale předem namíchaná směs.

V nejběžnější konstrukci je toho dosaženo stálým přítokem směsi do okruhu prostřednictvím trysky stálé dodávky. Přebytečný objem směsi uniká při výdechu z okruhu přetlakovým ventilem. Jiná konstrukce spolu s každým nádechem odpustí určitý objem z okruhu do okolní vody. Směs je doplňována při nádechu, splasklý nádechový vak (nebo měch) zatlačí na páčku, která otevře ventil.

Přístroje s polozavřeným okruhem nebývají konstrukčně příliš složité, vše je zpravidla řízeno pouze mechanicky. Elektronika se někdy používá ke kontrole parciálního tlaku kyslíku v okruhu, tato hodnota může vstupovat přímo do dekompresních výpočtů.

Sestup

S nárůstem tlaku klesá objem plynu v okruhu, na což reaguje mechanismus zajišťující doplňování objemu. U některých přístrojů se stálou dodávkou je nutno doplnit dýchací médium do okruhu ručně. Ihned po rychlém zanoření je koncentrace kyslíku v okruhu prakticky shodná s jeho koncentraci v připravené směsi.

Setrvání v hloubce

Na dně je doplňována směs podle konstrukce buď stálou rychlostí (nezávislou na hloubce - chemických pochodů v těle se účastní pořád stejný počet molekul kyslíku), nebo v závislosti na dýchání (plicní ventilaci) potápěče. Obsah kyslíku v okruhu klesá díky jeho fyziologické spotřebě v těle potápěče. Jak moc parciální tlak kyslíku kolísá, to závisí na konstrukci přístroje a na fyzické námaze.

Výstup

Při výstupu plyn v okruhu expanduje. U některých konstrukcí musí na dostatečné doplnění směsi do okruhu myslet sám potápěč, jinak by hrozil pokles parciálního tlaku kyslíku pod přípustnou hranici. Dekomprese se při náročných ponorech (kdy v rebreatheru je trimix) zpravidla dělá s použitím stage lahví a otevřeného okruhu.

Uzavřený okruh

CCR - Close Circuit Rebreathers

Směsové přístroje s uzavřeným okruhem typicky používají dva plyny - čistý kyslík a další plyn jako "ředidlo" (diluent), kterým může být téměř cokoli s obsahem kyslíku podle plánované maximální hloubky - vzduch, nitrox, trimix, heliox nebo i čistý inertní plyn (zpravidla hélium). Mají tedy vždy minimálně dva zásobníky plynu pro vlastní provoz. Někdy jsou to malé láhve klasického tvaru, jindy malé kulové nádoby. Z bezpečnostních důvodů je vhodné jako "ředidlo" používat směs obsahující kyslík pro případ, že vestavěný počítač zkolabuje a odmítá cokoli mixovat (potom se dá ručně doplnit ředidlo do vaku či použít na výstup jako bailout). Tento druh přístrojů musí být vybaven počítačem, který se stará o měření (měří se parciální tlak kyslíku a hloubka) a mixování směsi (obvykle trimix) a většinou i o dekompresní výpočty (s průběžně měněnou dýchací směsí). Počítač určuje, v jakém poměru má plnit dýchací okruh ředidlem a kyslíkem. V okruhu je zařazen pohlcovač oxidu uhličitého.

Sestup

Při sestupu se postupně snižuje poměr kyslíku v dýchacím médiu tak, aby se zabránilo akutní otravě. Jsou doplňovány všechny složky dýchací směsi, aby byl udržován okruh plný. O doplňování ředidla se obvykle stará mechanická automatika na základě podtlaku v dýchacím okruhu, kyslík je doplňován na základě údajů o poklesu parciálního tlaku kyslíku vyhodnocených počítačem.

Setrvání v hloubce

Na dně je doplňován pouze spotřebovaný kyslík. Spotřeba kyslíku je velmi malá (nezáleží na hloubce - chemických pochodů v těle se účastní pořád stejný počet molekul). Elektronika drží stálý parciální tlak kyslíku.

Výstup

Při výstupu se koncentrace kyslíku zvyšuje, při hladině je už v dýchacím okruhu téměř pouze kyslík. To umožňuje maximálně zkrátit dekompresi bez použití dalších dekompresních lahví.

Bezpečnost

Běžný přístroj s otevřeným okruhem dodává potápěči do náustku plyn přímo z láhve, pouze po redukci tlaku. Výdech jde do okolní vody. Tím má potápěč jistotu, že dýchá směs totožnou s tím, co je v láhvi. Systém je velmi bezpečný. Rizikem je zejména ukončení dodávky směsi (např. díky prázdné láhvi) nebo záměna dýchací směsi při použití více směsí při jednom ponoru (při technickém potápění).

U rebreatherů obecně hrozí zejména dodávka směsi o jiném, než požadovaném složení. Při poruše některého z jednosměrných ventilů, umístěných v okruhu, může docházet k opětovnému dýchání stejného plynu bez doplnění kyslíku a odloučení oxidu uhličitého. Při vyčerpání pohlcovače nebo jeho špatné funkci (závisí na způsobu plnění, kvalitě, teplotě a vlhkosti) může hladina oxidu uhličitého překročit bezpečnou hranici. Při nedostatečné péči o přístroj se velmi zvyšuje i riziko infekce, dýchací okruh se po dobu ponoru stává prakticky součástí dýchacích cest potápěče. Vypadne-li náustek potápěči pod vodou z úst, dostane se do okruhu voda. Jelikož pohlcovač je silně zásaditý, hrozilo by při vdechnutí jeho roztoku poleptání dýchacích cest louhem.

U CCR, tedy přístrojů s uzavřeným okruhem a elektronickým řízením, je daleko více míst, která se mohou porouchat, než u mechanických přístrojů s okruhem polouzavřeným. Kritickým místem jsou čidla parciálního tlaku kyslíku. Zpravidla se ztrojují a řídící počítače používají různé algoritmy k eliminaci čidla vadného. Další riziko je v samotném řídícím počítači, jak po stránce spolehlivosti elektroniky v extrémním prostředí, tak po stránce bezchybnosti programového vybavení. Elektronika počítačů se někdy zdvojuje, ale oba počítače i tak používají stejný software. Tedy software se stejnými chybami. Jedině přístroje s uzavřeným okruhem mohou díky poruše dodat potápěči příliš velký parciální tlak kyslíku a ohrozit jej tak akutní otravou. Mohu-li vyjádřit svůj názor, tak příliš dlouho se živím programováním a prací s počítači, než abych něčemu podobnému chtěl svěřit svůj život.

Účinnost

Každý rebreather má mnohem vyšší účinnost, než přístroj s otevřeným okruhem. Mnohem menší objem spotřebovaného plynu znamená méně potřebných lahví, méně peněz za drahé hélium, menší hmotnost.

Absolutně nejvyšší účinnost má kyslíkový přístroj, který pouze nahrazuje to, co potápěč spotřebuje díky biochemickým procesům v jeho těle. V tomto článku nebyl podrobněji zmíněn, protože pro rekreační potápění je prakticky nepoužitelný - maximální operační hloubka je limitována hrozící otravou kyslíkem na šest metrů (či dokonce čtyři metry při požadovaném PO₂ 1.4 bar).

Velmi vysokou účinností se vyznačují přístroje s uzavřeným okruhem, které také prakticky jen dodávají spotřebovaný kyslík. Rebrathery s okruhem polozavřeným mají účinnost nižší, protože dochází k pravidelnému odpouštění inertního plynu z okruhu.

Manipulace

Přístroj s otevřeným okruhem nevyžaduje téměř žádnou péči. Před ponorem stačí udělat dva-tři kontrolní nádechy při sledování manometru, po ponoru opláchnout. Jednou za rok relativně levná servisní prohlídka (někdy zbytná) a to je vše.

Příprava rebreatheru na ponor vyžaduje půl hodiny až hodinu sestavování a kontroly přístroje. Obdobně po ponoru, kdy je třeba přístroj pečlivě vyčistit. Větší roční servis spojený s výměnou relativně drahých dílů je nezbytný.

Cena

Dala by se shrnout do jediného slova - vysoká. U jednoduchých polozavřených přístrojů určených pouze pro krátké rekreační ponory s jednou směsí (nitrox) jde o vyšší desítky tisíc. Přístroje určené pro náročné ponory stojí stovky tisíc korun. K tomu je třeba připočíst nutnost absolvovat speciální kurs. Ani provoz není zadarmo, cena náplně do pohlcovače oxidu uhličitého vychází na několik korun za minutu pobytu pod vodou.

Pro koho

Jeskyňáři

Rebreather umožní nevláčet s sebou množství postupových (stage) lahví pro daleké průstupy ve velkých hloubkách. V některých jeskyních je podstatné i snížení množství bublin, které při ponoru s otevřeným okruhem strhávají kal (a někdy i kamení) ze stropu.

Hloubkaři

Rebreather umožní dosáhnou velkých hloubek a nechat přitom potápěči volné ruce pro manipulaci s předměty. Podstatná je i úspora peněz za hélium použité v dýchací směsi.

Rybičkáři

Rebreather je tichý. Fotografové a filmaři potřebují neplašit život pod vodou svojí přítomností. Stačí jim ale zpravidla ty nejjednodušší přístroje, protože ponory jsou spíše extrémně nenáročné a relativně krátké.

Pracovní potápění

Zde hraje hlavní roli cena hélia při pracích ve velkých hloubkách. Na rozdíl od sportovního potápění se ale používají téměř výhradně přístroje závislé, tj. dodávka směsi je hadicí z povrchu. Další hadicí v pupeční šňůře (angl. umbilical), se vrací vydechovaný plyn na povrch, aby byl následně upraven, analyzován a vrácen zpět.

Vojáci

No bubble - no trouble. Tedy žádné bubliny, žádné potíže. To platí především pro útočné jednotky typu Navy Seals, které s kyslíkovým přístrojem překonávají pár metrů pod hladinou velkou vzdálenost, aby se nečekaně vynořili a postříleli "zlé hochy". Dále se používají nemagnetické rebreathery pro odminovací práce. Některé miny totiž reagují na akustické či magnetické podněty. Trimixové přístroje slouží pro nouzové opouštění ponorek.

Hračičkové

Je jen velmi málo lokalit a jen velmi málo takových ponorů, kde by pro rekreačního (tj. pro radost se potápějícího) potápěče bylo použití rebreatheru přínosem z hlediska bezpečnosti. Většina potápěčů, používajících přístroje s (polo)uzavřeným okruhem, tak činí pro zábavu. Stejně, jako když si koupí pro radost silnou motorku. Nevím o žádných statistikách na toto téma, ale při pročítáním zpráv o fatálních nehodách získávám dojem, že hračičkové jsou nejčastější oběetí zvýšených rizik rebreatherového potápění.

Související články:
Koncentrace kyslíku v přístrojích s polouzavřeným okruhem
Toxicita kyslíku
Toxicita oxidu uhličitého