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hy200m型潜水装具的设计 hy200m潜水装置是hy混合气潜水装置类的一种。采用管、气、半闭呼吸装置的气循环方式。在大深度He-O2混合气潜水作业中, 由于这类装具有结构简单, 使用方便, 作业时间长, 供气安全可靠, 耗气量小等优点, 得到了广泛应用, 如美海军MK6、MK11半闭式回路自携式水下呼吸器、德国SMS-Ⅰ型和FGG-Ⅲ型半闭式潜水呼吸器、法国LBS (lock-out breathing system) 调压出潜呼吸系统等都属于此类。 通过对国际上流行的几种潜水装具的比较并根据国内的工业技术水平, 我们参考法国LBS回路系统设计出背包-半闭式呼吸气循环系统, 参考法国COMEX Pro面罩和美国KMB-10面罩设计出披风式全面罩呼吸器及开放式水加热服方案, 从而研制出HY200m型水深不超过200 m的He-O2混合气潜水装具。 一、 呼吸气回路面包 最大潜水深度200 m;每次可持续使用时间≥2 h;呼吸阻力 (常压下) ≤0.5 kPa, CO2吸收剂罐装满时≤0.8 kPa;呼吸气回路 (背包) 重量9.3 kg;全面罩重量4.5 kg;背包外形尺寸460 mm×320 mm×170 mm;呼吸袋内容积6.5 L;CO2吸收罐装满CO2吸收剂后总重1.7 kg (内装吸收剂1.4 kg) 。 二、 半闭式呼吸气回路 本装具主要由200 m潜水呼吸器和开放式水加热服组成。其200 m潜水呼吸器由披风式全面罩和半闭式呼吸气回路系统 (背包) 构成。披风式全面罩由ABS塑料注塑成型的面罩框、供气组合阀、面部密封边、披风式头罩、头带、可卸式大面窗、口鼻罩、排气阀、呼吸阀箱和送、受话器等组成。半闭式呼吸气回路由呼吸袋、呼气波纹管、吸气波纹管、排气阀、CO2吸收剂罐、流量转换阀、定量喷嘴、旁通器、供气止回阀、背架、连接管和应急供气系统组成。 工作原理:潜水员吸入的气体经潜水员脐带、供气止回阀、定量喷嘴进入呼吸袋。潜水员呼出的气体通过口鼻罩、呼吸阀箱内的呼气单向阀、呼气波纹管, 经前级CO2吸收剂罐净化后, 再进入呼吸袋。呼吸袋中大部分气体通过次级CO2吸收剂罐再净化后, 经吸气波纹管、吸气单向阀再供潜水员呼吸。其少量多余气体经排气阀自动周期性地排入水中, 潜水员消耗的氧气通过管供混合气定量补充, 从而构成半闭式呼吸气循环回路, 见图1。 三、 主要技术特点 1. 水面的设计 潜水面罩采用可卸式大面窗、翻折密封边和口鼻罩等结构, 面部密封边制成与我国人体面部相吻合的曲面, 使其具有良好的水密性, 面部受压均匀, 佩带舒适。半闭式呼吸气循环回路把呼吸袋、排气阀、CO2吸收剂罐、定量喷嘴、供气止回阀、旁通器、应急供气系统等, 组装在玻璃钢制作的背包内, 通过呼、吸波纹管与面罩呼吸阀箱两端连接, 结构紧凑、佩戴与使用方便。 2. 压力杆 采用管供混合气定量孔喷嘴补给, 供气量大小可事先选定;在下潜或气体转换过程中感到供气量不足时, 可以用手揿压杆按压旁通器增大供气量;若出现管供供气中断时, 通过应急供气系统气瓶 (应急气瓶的容量为2×0.7 L, 工作压力为20 MPa) 内储藏的混合气足以维持呼吸气回路正常工作5 min以上, 使潜水员返回潜水钟。潜水员在潜水过程中始终可以利用全面罩内的送、受话器与潜水钟内的潜水监督人员双向通话, 保持联系。 3. 消耗低 本装具平均耗气量为开放式呼吸器的1/5～1/10, 可大大节约昂贵的氦气, 延长水下停留时间。 四、 性能试验 1. 呼吸气回路内容积 在潜水实验室进行, 主要参数测定: (1) 潜水全面罩重量4.5 kg; (2) 背包呼吸气回路重量9.3 kg; (3) 背包呼吸气回路在淡水中的浮力 (呼吸袋内充满空气) 7 kg; (4) 背包-半闭式呼吸气回路内容积10 L (其中呼吸袋内容积6.5 L) ; (5) 呼吸阻力0.4～0.47 kPa (人工肺通气量20 L/min, 呼吸频率16次/min的条件下) , 均达到设计任务书要求。 2. 潜水分离器检测结果 采用潜水呼吸器高压无人检测设备进行, 模拟海水深度200 m、劳动量中等 (通气量30 L/min, 耗氧量1.4 L/min) 和休息 (通气量9 L/min, 耗氧量0.4 L/min) 、管供He-O2混合气流量 (常压下) 52 L/min、环境温度14 °C、呼气温度32～37 °C、呼吸气相对湿度90%～100%、呼吸气介质为He-O2混合气 (氧体积分数8.5%) , 对200 m潜水呼吸器进行性能评价。检测结果为: (1) 呼吸阻力最大值3.05 kPa; (2) 呼吸功最大值15.9 J; (3) 吸入气CO2体积分数在45 min时为0.63% (水面等值) ; (4) 吸入气氧分压变