Информация

Дишане под вода

Дишане под вода


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Защо рибите могат да дишат под вода, но сухопътните бозайници не могат? Как рибите могат да извличат кислород направо от водата, но хората не могат?


Приемам този въпрос чистосърдечно. Да, рибите имат хриле, но ние също имаме дихателна повърхност в белите си дробове, така че защо не можем да „дишаме“ вода и да извличаме кислорода (тъй като екстракцията е прост въпрос на дифузия от съдържанието на белите дробове в кръвта).

Очевидно използваме 550 л чист О2 на ден. Това се получава като приблизително 400 g.

Разтворимостта на О2 в прясна вода е около 10 mg L-1. Приемайки хипотетична ситуация, в която можем да дишаме вода и да извличаме целия О2 от всеки бял дроб това означава, че ще трябва да дишаме 28 L вода на минута, в сравнение с 8 L въздух, който дишаме.

Сега, разбира се, водата има много по-висока плътност от въздуха, така че много енергия ще бъде изразходвана за придвижване на толкова вода в и извън белите дробове (което от своя страна ще изисква от нас да консумираме повече кислород). Съчетайте това с факта, че реалистично бихме могли да използваме само част от О2 разтворен във всеки бял дроб и можете да започнете да разбирате защо това не е начало.

Хрилете позволяват до голяма степен този проблем да бъде заобиколен чрез еднопосочен поток на вода над дихателната повърхност, което при рибите често се постига поне частично чрез движение във водата.


Синьо в лицето: дишане под вода

Мечтали ли сте някога да живеете на дъното на океана? Има само един малък проблем, не можете да дишате под вода. Лесно е за рибите, но как работят хрилете? Водата не разполага с много кислород. Всъщност той заема само около 1% от обема!

Науката зад хрилете е пълна с химия, биология и дори малко физика. Потопете се в невероятната адаптация, която тези животни използват, за да живеят в свят, който не е твърде далеч от нашия. Всичко ще има смисъл в две разклащания на рибена опашка.


Дишане под вода: Доказателство за микроскопичен живот в океанската кора

Въпреки че дълго време се смяташе, че е лишено от живот, сега е известно, че дъното на дълбокия океан приютява цели екосистеми, гъмжащи от микроби. Наскоро учените документираха, че кислородът изчезва от морската вода, циркулираща през дълбоката океанска кора, значителна първа стъпка в разбирането на начина, по който животът в „дълбоката биосфера“ под морското дъно е в състояние да оцелее и процъфтява. Новите резултати от изследването бяха публикувани в списанието Природни комуникации на 27 септември 2013 г. и помагат за предефинирането на нашите концепции за границите на живота на нашата планета.

Екип от изследователи, ръководен от д-р Бет Оркът от лабораторията за океански науки Бигелоу, използва JOIDES Resolution, усъвършенстван 470-футов научен сондажен кораб, управляван от международната интегрирана програма за пробиване на океана (IODP), за вземане на проби от калните и пясъчни седименти, които покривайте скалите на морското дъно, както и пробивайте в самите скали от твърда кора - считани от мнозина за най-големия резервоар на живот на Земята - за да разберат как микробите могат да "дишат" и да получават енергията, необходима за живот в тази отдалечена среда.

Екипът измерва концентрациите на кислород в седиментните ядра, събрани над скалиста океанска кора, почти три мили под морската повърхност, на западния край на отдалечения Средноатлантически хребет. След това тези измервания позволиха на изследователите да определят концентрацията на кислород в морската вода, циркулираща в скалите на самата океанска кора.

„Нашите компютърни модели показаха, че концентрациите на кислород в кората в региона най-вероятно са резултат от микробни форми на живот, които поглъщат кислород в кората, докато морската вода се движи през пукнатини и пукнатини дълбоко в скалите“, каза Оркът. "При студените условия на кората в тази област чисто химическата консумация на кислород е минимална, което предполага, че микробите в океанската кора са отговорни за използването на кислорода, който е там долу."

„Знаем, че в океанската кора има огромен резервоар на живот, но ако не предприемем стъпки за количествено определяне на метаболизма му, никога няма да разберем колко е огромен“, каза съавторът д-р Сам Хълм от Moss Landing Marine Laboratories.

Друг съавтор на статията, д-р Джеф Уит от Университета на Аляска Феърбанкс, посочи, че химическият състав на морската вода в поровите пространства между зърната на седиментите предоставя важна информация за това какви реакции се случват там и колко бързо се случват. „Този ​​резултат поставя основата за по-насочени експерименти, за да разберат как микробите използват кислорода за растеж на място с малко храна“, каза Уит.

„Една от най-големите цели на международната изследователска общност за научни сондажи в океана е да разбере как функционира животът в огромната „дълбока биосфера“, погребана жив под морското дъно, но е много предизвикателство за достъп и изследване на твърдите скали, които съставляват основата на морското дъно", добави Оркът. "Нашите резултати са първите, които документират отстраняването на кислород в околната среда на скалната кора - нещо, което се очакваше, но не беше показано досега. С тази информация можем да започнем да разкриваме сложната мистерия на живота под морското дъно."

„Откриването на живот чрез измерване на кислород в подводни среди с енергичен поток от морска вода не е лесна задача“, съгласи се д-р Волфганг Бах, учен от университета в Бремен в Германия и друг съавтор на статията. „Представете си извънземна оперативна група за откриване на живот, кацнала на Земята с кислородни сонди като единствен инструмент за откриване на живот. Ако се озоват в добре вентилирана заседателна зала, пълна с делегати, те биха направили заключение от измерванията, които ще правят че дишането е минимално, следователно животът е бавен, ако не и липсва. Извършването на тези измервания в среда, в която смятаме, че знаем посоката на потока на морската вода и откриването на градиент в кислорода, прави всичко различно при правенето на заключения за живота на подводното дъно."

„Малкият микробен живот на Земята е отговорен за големи задачи като глобалното химическо колоездене. За да разберем колко важни елементи като кислорода – който всички ние трябва да дишаме – се движат около Земята, трябва да разберем колко бързо се консумира в най-големият водоносен хоризонт на Земята, океанската кора", каза Оркът.


ГЛЕДАЙТЕ: Първи в историята кадри на гущер, дишащ под водата

Кадри от речен анол, заснет наскоро в Коста Рика, разкриха, че видът — Anolis oxylophus — притежава изключително необичайна способност. Анолите дишат натрупания кислород, докато са под вода, нещо, което никога не е било виждано или документирано преди при гущерите.

Биолозите и режисьорите Нийл Лосин и Нейт Дапен уловиха това забележително поведение, докато снимаха документалния филм, посветен на анолите, „Законите на гущера“ за Smithsonian Channel. Костариканските речни аноли са известни с това, че изчезват под водата за минути наведнъж, но учените смятат, че неуловимите влечуги просто са много добри в задържането на дъха си. Истината обаче се оказа далеч по-странна, тъй като Лосин и Дапен откриха непознато досега поведение в групата. [Изображения: Екзотичните гущери изскачат от земята във Флорида]

Повече от година създателите на филма пътуваха до места по света, за да заснемат "Законите на гущера", който разказва изненадващо сложната история на аноли, група гущери, открита в американските тропици. Анолите са малки и цветни и са еднакво у дома си в различни местообитания, от тропически гори до крайградски задни дворове.

Въпреки че тези гущери може да изглеждат обичайни и безинтересни, учените са очаровани от съществата, публикувайки хиляди изследвания върху аноли през последните 50 години, каза Лосин пред Live Science. И тъй като анолите са толкова добре проучени, те предоставят на учените възможността да задават много нюансирани въпроси за еволюцията, биологията и поведението на анолиите, обясни Дапен.

Един от тези въпроси за дълбоко гмуркане беше за гмуркащия се анол от река Коста Рика и какво точно се случваше, след като скочиха във водата, оставайки там цели 15 минути. Херпетологът Люк Малер, асистент по екология и еволюционна биология в Университета в Торонто, призова създателите на филма да разгледат внимателно своите подводни кадри, когато са заснели аноли, за да видят дали могат да идентифицират някакви улики, които биха обяснили какво представляват речните аноли. прави.

Докато Дапен и Лосин не видяха нищо необичайно, когато за първи път прегледаха видеото, те го гледаха по-внимателно, след като се върнаха в Съединените щати. Тогава забелязаха нещо забележително.

„Видяхме това поведение при повторно дишане, което не е било документирано или описано преди“, каза Лосин.

Това, което наблюдаваха, беше поразително. Докато потопен женски анол приклекна на дъното на реката за близо 10 минути, малко мехурче многократно се разширява и свива в горната част на главата й. Изглежда, че гущерът рециклира въздуха си, точно както водолазът би черпил кислород от резервоар.

Предполага се, че повторното вдишване на натрупания въздух би позволило на речните аноли да останат под водата достатъчно дълго, за да изчакат заплахите на сушата, обясни Дапен. Известно е, че черпенето на въздушни тайници се среща при някои безгръбначни, като паяци и водолазни бръмбари, но това може да е единственият пример за повторно дишане на сухоземни животни, които имат гръбначен стълб, каза Лосин.

Все още не е сигурно как речните аноли постигат този подвиг, но Малер и колегите му в момента разследват механиката на поведението, каза Лосин пред Live Science.

„Това демонстрира едно от нещата, които биолозите често откриват, а именно, че има толкова много неща, които не знаем за природата“, каза Дапен.

Чрез представянето на този вид аноли - и многобройните му братовчеди в Америка - "Законите на гущерите" може да помогне на зрителите най-накрая да разберат защо учените смятат, че тези гущери са толкова специални.

„Бих искал хората да излязат от филма, като видят, че дори най-привидно светските същества в задните им дворове могат да бъдат извори на научно познание – ако някой просто отдели време да разгледа“, каза Лосин.


4 отговора 4

Нямате нужда от генетично модифицирани хора, достатъчни са нормалните хора.

Налягането освен белите дробове не е проблем за хората, тъй като тялото ни е пълно с течности, които са много леко свити и налягането не влияе на правилните функции. Костите ни са здрави, но тъй като натискът идва от всички страни, те също не се чупят и не са увредени.

Така че напълнете белите дробове с дишаща течност и хората могат да издържат на екстремни натоварвания.

Докато филмът Бездната изобразява идеята, много хора смятат, че е научна фантастика. Не е, дишащи течности като перфлуоровъглерод съществуват и наистина могат да се използват за тази цел.

И така, това, от което се нуждаете, е апарат за дълбоко гмуркане.

Човекът настройва съоръжението. Той диша или получава инжекция, която го прави в безсъзнание (Можете да направите това съзнателно, но би било мъчение). След това предавката бавно изпълва белите дробове с дишаща течност и предавката вкарва сгъваеми тръби в трахеята/белите дробове.

Тези тръби действат като усилвател на дишането. Проблемът е, че човек не може да диша достатъчно дълбоко, за да циркулира течността, така че уредите регистрират дишането ви, а тръбите усилват дишането, за да смесят течността съответно и да я попълнят с кислород. Следователно дишането е ограничено само от количеството кислород. С ядрена батерия и следователно съществена неограничена енергия, необходимият кислород може да се произвежда от морската вода и позволява неограничен достъп.

След гмуркане човекът отново изпада в безсъзнание, полага се с главата надолу върху носилка, за да изпомпва течността, предавката изпомпва течността навън, срутва се и се прибира и може да бъде извадена. Задачата приключи.

Някои забележки към критиката на Арно Жермонд: Всички тези точки с изключение на нервния синдром на високо налягане (HPNS) нямат нищо общо с течното дишане, а само с нормалното газообразно дишане и следователно са буквално безсмислени. За да се позволи дишането, газовете трябва да имат същото налягане като външната вода и тъй като кислородът става токсичен при твърде голямо парциално налягане, единственият необходим компонент кислород трябва да бъде заменен с азот, водород или хелий. Тези газове се разтварят в кръвния поток/телесните течности и причиняват неприятни явления като декомпресионна болест, когато изпускат мехурчета при по-ниско налягане.

Тези явления не се появяват при течно дишане защото не са необходими други газове освен кислород. HPNS се задейства от налягане, но може да се противодейства с наркотични газове (можете или да използвате водород като втори компонент, или да изобретите ново стабилизиращо вещество, което адаптира нервите към високо налягане). Ако водолазът се появи, няма други токсични газове в кръвния поток и следователно няма декомпресионни ефекти.

Средното ухо и други въздушни контейнери (параназални синуси) също трябва да се напълнят с течност през евстахиевата тръба и отворите на синусите. Перфлуоровъглеродът е нетоксичен и средното ухо е в състояние да отстранява течности от ухото. В този случай не се срещат проблеми със счупването на тъпанчетата.

Не съм лекар, но не съм наясно с "натрупването на токсини" или "високото налягане пречи на правилното функциониране на клетките". Клетките не се свиват (намаляването на обема е почти незначително за течности и твърди вещества) и високото налягане не променя скоростта на реакцията за твърди вещества и течности (!).

Разбира се, вероятно ще има неизвестни негативни ефекти, които ще се случат на дълбочина над 1 км в действителност, но докато не са известни, можете да ги игнорирате в името на историята, която пишете.


Тези гущери използват вградена „водолазна екипировка“, за да дишат под вода

Полуводните аноли могат да останат под водата почти 20 минути, за да избегнат хищници.

/>Анолите имат своя собствена форма на „водолазна екипировка“, мехурче на носа, което им позволява да продължат да дишат под водата. Линдзи Свиърк

Изправени пред заплахата от хищник, полуводните аноли – вид гущер, произхождащ от Америка – ще предприемат скок на вяра, хвърляйки се от скалите и се гмуркайки във водата. Там, на дъното на бързо течащи потоци, те могат да останат потопени до 18 минути, изчаквайки, докато стане безопасно да пълзят обратно на сушата.

Но как гущерите, чиито бели дробове са развити за добър въздух, могат да успеят да задържат дъха си толкова дълго? Е, изглежда, че не трябва. Според скорошно проучване, проведено от еволюционни биолози в Университета в Торонто, тези водолюбиви влечуги използват своя собствена форма на гмуркане, изследователи уместно измислиха „повторно дишане“. Преди това еколозите са наблюдавали тази техника само при членестоноги като паяци и буболечки.

Проучването, публикувано този месец в Текуща биология, Откритите аноли имат уникална способност да дишат под вода благодарение на въздушен мехур, който седи върху муцуната им. При всяко вдишване и издишване въздушният мехур се разширява и свива, като пулсиращ балон. Това позволява на гущерите да всмукват така необходимия кислород.

Чрез наблюдения учените открили, щом кожата на гущера докосне водата, субмилиметров слой въздух покрива тялото му, което им позволява да улавят кислород. Те наричат ​​това „подплата от бързо сребро“.

Люк Малер, асистент в катедрата по екология и еволюционна биология в Университета в Торонто, чиято лаборатория ръководи проекта, каза, че за първи път забелязал това явление случайно по време на пътуване до Хаити през 2009 г.

Там в отдалечените северни планини на острова се намира критично застрашен вид анол, наречен Анолис Евгенеграхами. Малер, който изучаваше рядката подгрупа, се случи при повторно дишане, когато внимателно хвърли екземпляр обратно в чист, плитък участък на потока.

Бързо напред към 2016 г. и негов ученик по това време, Крис Боча – водещият изследовател на проекта – отиде на пътуване до Коста Рика, за да наблюдава далечен роднина на хаитянски гущер. Малер го помоли да внимава за всякакви признаци на повторно дишане. Разбира се, когато се потапя във вода, Боча видя как съседният четирикрак двойник използва резервоар с въздух, за да остане потопен.

За да докажат, че несигурно кацналата капка въздух помага на гущерите да дишат, изследователите трябваше да покажат, че кислородното насищане на балона се изчерпва с времето. За да направят това, те внимателно държаха уловените аноли на ръка и внимателно ги потапяха в резервоари с вода. След това те насочиха специализирана сонда към центъра на въздушния мехур, за да измерят насищането с кислород.

„Това е, когато опитът с група организми е полезен“, казва Малер. Той изучава аноли повече от 10 години. „Не бихте си помислили, че ще можете просто да вземете един и да го изхвърлите в кофата, но ако се справите с тях по спокоен начин, те се чувстват удобно.

Едно от най-изненадващите открития на проекта беше, че повторното дишане не беше отличително за гмуркащите се влечуги - то беше универсално за всички аноли, наблюдавани от изследването, включително видове, които не се срещат близо до потоци, и тези, ендемични за Колумбия, Мексико, Доминиканската република, Ямайка, Еквадор и Коста Рика.

Въпреки това, свързаните със земята гущери не бяха толкова опитни, когато ставаше дума за повторно дишане. Това показва, че чертата е възникнала в популацията на предците за някаква друга употреба, каза Малер, но след това е пригодена и специализирана за тези, които живеят в малки потоци.

„[Живото] покритие от въздух, което смятаме, че вероятно е възникнало за някаква друга цел, несвързана с гмуркането, но сега е дало на [полуводните видове аноли] способността да преувеличи този механизъм за повторно дишане в нещо доста полезно“, казва Малер, който вярва теренни проучвания като това са от съществено значение за разкриването на улики за това как работи адаптивната еволюция.

Откритието не само дава представа на биолозите за това как функционира еволюцията, но може да предложи известен потенциал за бъдещи приложения, казва Малер. Научете повече за повърхностните свойства на кожата на тези подводно дишащи гръбначни животни, например, може да доведе до нови хидрофобни материали или филми.

Но това е много години далеч. Следващата стъпка за Малер е да разбере какво кара тънките люспи на аноли да отблъскват водата. Той смята, че това вероятно е свързано със структурата им, но може да има химическо обяснение.

„Най-голямата идея е, че това е просто страхотна иновация, която гръбначните животни са измислили, която не е била много оценена преди“, казва Малер.

Грейс Уейди е асоцииран редактор на Вътрешна информацияздравния референтен екип на и сътрудник за Научно-популярна. Нейната работа обхваща широк спектър от научни и здравни теми, включително хранене, различия в общественото здраве, психично здраве и биология. Грейс има двойна степен по журналистика и наука в човешките култури от Северозападния университет с концентрация в околната среда, науката и обществото. Свържете се с автора тук.


2 мисли за &ldquo Дишане под вода &rdquo

Имам въпрос относно атмосферното налягане. Като 30-годишен ветеран от комерсиалното гмуркане, аз знам само как се държат газовете, когато са затворени в сравнително малки съдове, тези малки съдове винаги имат еднакво налягане във всяка точка вътре. Може ли това наблюдение да се приложи в планетарен мащаб?
Разбирате ли, опитвам се да докажа на някои плоски земни тестени глави, че няма купол над нас, тъй като атмосферата трябва да остане под постоянно налягане, ако е запечатана (запечатана) независимо от надморската височина…. Здраво ли е мисленето ми?


Дишане под вода - Биология

дишане

Дишането е газообмен, поемане на кислород от околната среда и изпускане на въглероден диоксид.

Всички жаби започват живота си като водни попови лъжички, дишат под водата чрез вътрешни хриле и кожата си. След това по-късно повечето се развиват в сухоземни животни с бели дробове за дишане на въздух. Но във всички етапи дишането се контролира чрез пулсиране на гърлото. Повечето жаби губят хрилете си, когато метаорфират.

Жабите дишат със затворени уста. Движенията на гърлото им изтеглят въздух през ноздрите към белите дробове. След това издишайте с контракции на тялото.

Активността и температурата на животното определят колко важно е дишането. Анурите имат много по-сложни бели дробове от другите земноводни, като саламандри, защото са по-активни и имат по-висока телесна температура.

Белите дробове също могат да помогнат във водата. Напълването на белите дробове с въздух дава на жабата по-добра плаваемост, което я кара да плава по-лесно.

Жабите могат да дишат и през кожата си, с малки кръвоносни съдове, капиляри, под външните слоеве на кожата. Африканската „космата“ жаба, Trichobatrachus robustus, има малки бели дробове и по време на размножителния период мъжките получават косми като издатини на задните си крака. Това се дължи на високите нужди от кислород в този момент.


Съдържание

Докато човек диша, тялото консумира кислород и произвежда въглероден диоксид. Основният метаболизъм изисква около 0,25 л/мин кислород при скорост на дишане от около 6 л/мин, а човек, работещ усилено, може да вентилира със скорост от 95 л/мин, но ще метаболизира само около 4 л/мин кислород [1 ] Метаболизираният кислород обикновено е около 4% до 5% от вдишвания обем при нормално атмосферно налягане или около 20% от наличния кислород във въздуха на морското равнище. Издишаният въздух на морското равнище съдържа приблизително 13,5% до 16% кислород. [2]

Ситуацията е още по-разточителна на кислород, когато кислородната фракция на дихателния газ е по-висока, а при подводно гмуркане компресията на дихателния газ поради дълбочината прави рециркулацията на издишания газ още по-желана, като още по-голям дял от отворения кръг газът се губи. Продължителното повторно вдишване на същия газ ще изчерпи кислорода до ниво, което вече няма да поддържа съзнанието и в крайна сметка живота, така че газ, съдържащ кислород, трябва да се добави към дихателния газ, за ​​да се поддържа необходимата концентрация на кислород. [3]

Въпреки това, ако това се направи без премахване на въглеродния диоксид, той бързо ще се натрупа в рециклирания газ, което ще доведе почти веднага до лек респираторен дистрес и бързо ще се развие в по-нататъшни етапи на хиперкапния или токсичност на въглероден диоксид. Обикновено е необходима висока скорост на вентилация за елиминиране на метаболитния продукт въглероден диоксид (CO2). Дихателният рефлекс се задейства от CO2 концентрация в кръвта, а не от концентрацията на кислород, така че дори малко натрупване на CO2 във вдишвания газ бързо става непоносимо, ако човек се опита директно да вдиша отново издишания си газ, скоро ще почувства остро чувство на задушаване, така че ребризерите трябва химически да отстранят CO2 в компонент, известен като скрубер за въглероден диоксид. [3]

Чрез добавяне на достатъчно кислород за компенсиране на метаболитното използване, премахване на въглеродния диоксид и повторно вдишване на газа, по-голямата част от обема се запазва. [3]

Ефекти на различни нива на парциално налягане на кислород [1]
ПО2
(бар)
Приложение и ефект
<0.08 Кома в крайна сметка води до смърт
0.08-0.10 Безсъзнание при повечето хора
0.09-0.10 Сериозни признаци/симптоми на хипоксия
0.14-0.16 Първоначални признаци/симптоми на хипоксия (нормална кислородна среда в някои райони с много голяма надморска височина)
0.21 Нормална среда на кислород (въздух на морското равнище)
0.35–0.40 Нормално насищане на гмуркане PO2 ниво
0.50 Праг за въздействие върху цялото тяло, максимална експозиция при гмуркане при насищане
1.0–1.20 Общ диапазон за зададена точка за развлекателна затворена верига
1.40 Препоръчителна граница за долен сектор с отворена верига за отдих
1.60 NOAA ограничение за максимална експозиция за работещ водолаз
Развлекателно/техническо ограничение за декомпресия
2.20 Търговска/военна повърхностна декомпресия на камерата "Sur-D" при 100% O2 на 12 msw
2.40 40% О2 газ за третиране на нитрокс за рекомпресия за използване в камерата при 50 msw (метра морска вода)
2.80 100% О2 газ за обработка на рекомпресия за използване в камерата при 18 msw
3.00 50% О2 нитрокс газ за рекомпресия за използване в камерата при 50 msw

Ранна история Редактиране

Около 1620 г. в Англия Корнелиус Дреббел прави ранна подводница с гребла. За да насити отново кислорода на въздуха в него, той вероятно генерира кислород чрез нагряване на селитра (калиев нитрат) в метален тиган, за да отдели кислород. Нагряването превръща селитрата в калиев оксид или хидроксид, който абсорбира въглеродния диоксид от въздуха. Това може да обясни защо хората на Дреббел не са били засегнати от натрупването на въглероден диоксид толкова, колкото се очаква. Ако е така, той случайно е направил груб ребризер повече от два века преди патента на Saint Simon Sicard. [5] [ необходимо цитиране ]

Първият основен ребризер, базиран на абсорбция на въглероден диоксид, е патентован във Франция през 1808 г. от Пиер-Мари Тубулик [fr] от Брест, механик в императорския флот на Наполеон. Този ранен дизайн на ребризер работи с резервоар за кислород, като кислородът се доставя постепенно от водолаза и циркулира в затворен кръг през гъба, напоена с варова вода. [6] Тубулик нарече своето изобретение Ихтиоандре (на гръцки за „човек-риба“). [7] [ необходимо цитиране ] Няма доказателства за производство на прототип.

Прототип на ребризер е построен през 1849 г. от Пиер Аймаб Де Сен Симон Сикард [8] и през 1853 г. от професор Т. Шван в Белгия. [9] Имаше голям монтиран отзад кислороден резервоар с работно налягане от около 13,3 бара и два скрубера, съдържащи гъби, напоени с разтвор на сода каустик.

Модерни ребризери Редактиране

Първият практически практически гмурканец със затворена верига е проектиран и построен от инженера по гмуркане Хенри Фльос през 1878 г., докато работи за Siebe Gorman в Лондон. [10] [11] Неговият самостоятелен дихателен апарат се състоеше от гумена маска, свързана с дихателен чувал, с (приблизително) 50–60% O2 доставя се от меден резервоар и CO2 търкане с въжена прежда, напоена с разтвор на каустик поташ, системата дава продължителност около три часа. [11] [12] Fleuss изпробва устройството си през 1879 г., като прекара един час потопен във воден резервоар, а след това една седмица по-късно, като се гмурка на дълбочина от 5,5 m в открита вода, при което той беше леко ранен, когато асистентите му внезапно издърпаха го на повърхността.

Апаратът му е използван за първи път при експлоатационни условия през 1880 г. от Александър Ламбърт, водещ водолаз по проекта за изграждане на тунел Северн, който успява да измине 1000 фута в тъмнината, за да затвори няколко потопени шлюзови врати в тунела, което е погубило най-добрите му усилия с стандартна водолазна рокля поради опасността от замърсяване на маркуча за подаване на въздух върху потопени отломки и силните водни течения в изработката. [11]

Fleuss непрекъснато подобрява своя апарат, добавяйки регулатор на потреблението и резервоари, способни да задържат по-голямо количество кислород при по-високо налягане. Сър Робърт Дейвис, ръководител на Siebe Gorman, подобрява кислородния ребризер през 1910 г. [11] [12] с изобретението си на апарата за бягство под водата на Дейвис, първият практичен ребризер, произведен в количество. Въпреки че е предназначен основно като апарат за аварийно бягство за екипажите на подводници, той скоро се използва и за гмуркане, като удобен апарат за гмуркане в плитка вода с тридесетминутна издръжливост [12] и като индустриален комплект за дишане.

Съоръжението се състои от гумена торба за дишане/плаваемост, съдържаща кутия с бариев хидроксид за почистване на издишания CO2 и в джоб в долния край на торбата, стоманен цилиндър под налягане, съдържащ приблизително 56 литра кислород при налягане от 120 бара. Цилиндърът е снабден с контролен клапан и е свързан към дихателната торба. Отварянето на клапана на цилиндъра допусна кислород в торбата и я зареди до налягането на околната вода. Съоръжението включваше и аварийна чанта за плаваемост в предната част, за да помогне на потребителя да остане на повърхността. DSEA е приет от Кралския флот след по-нататъшно развитие от Дейвис през 1927 г. [13] Различни промишлени кислородни ребризери като Siebe Gorman Salvus и Siebe Gorman Proto, и двата изобретени в началото на 1900 г., са получени от него.

Професор Жорж Жобер изобретява химичното съединение Oxylithe през 1907 г. Това е форма на натриев пероксид (Na2О2) или натриев супероксид (NaO2). Тъй като абсорбира въглеродния диоксид в скрубера на ребризера, той отделя кислород. Това съединение за първи път е включено в дизайна на ребризера от капитан SS Хол и д-р О. Рийс от Кралския флот през 1909 г. Въпреки че е предназначено за използване като апарат за евакуация на подводница, то никога не е прието от Кралския флот и вместо това е използвано за плитки гмуркане във вода. [12]

През 1912 г. немската фирма Dräger започва масово производство на собствена версия на стандартна водолазна рокля с подаване на въздух от ребризер. Апаратът е изобретен няколко години по-рано от Херман Стелцнер, инженер в компанията Dräger, [14] за спасяване на мини. [15]

Rebreathers по време на Втората световна война Редактиране

През 30-те години на миналия век италианските спортни подводни риболовци започват да използват ребризера Davis. Италианските производители получават лиценз от английските патентопритежатели за производството му. Тази практика скоро привлече вниманието на италианския флот, който разработи широко модернизиран модел, проектиран от Teseo Tesei и Angelo Belloni, който беше използван от нейното подразделение Decima Flottiglia MAS с добри резултати по време на Втората световна война. [12]

По време на Втората световна война заловените италиански ребризери на жаби повлияха на подобрения дизайн на британските ребризери. [12] Много дихателни комплекти на британските жаби са използвали дишащи кислородни бутилки на летния екипаж, спасени от свалени немски самолети на Луфтвафе. Най-ранните от тези дихателни комплекти може да са били модифицирани на Davis Submerged Escape Apparatus, техните маски за пълно лице бяха от типа, предназначени за Siebe Gorman Salvus, но в по-късните операции бяха използвани различни дизайни, водещи до маска за цялото лице с един голям прозорец за лице, първоначално кръгъл или овални и по-късно правоъгълни (предимно плоски, но страните са извити назад, за да позволят по-добро виждане отстрани). Ранните британски ребризери на жаба имаха правоъгълни контрабели дробове на гръдния кош като италианските ребризери на жаба, но по-късните дизайни имаха квадратна вдлъбнатина в горната част на контралуга, така че да може да се простира по-нагоре към раменете. Отпред имаха гумена яка, която беше захваната около абсорбиращия контейнер. [12] Някои водолази от британските въоръжени сили са използвали обемисти дебели водолазни костюми, наречени костюми Sladen, едната версия имаше единична лицева плоча за двете очи, за да позволи на потребителя да доближи бинокъла до очите си, когато е на повърхността.

Ребризерите Dräger, особено серията модели DM20 и DM40, са били използвани от немските водолази с каски и немските жаби по време на Втората световна война. Ребризерите за ВМС на САЩ са разработени от д-р Кристиан Дж. Ламбертсен за подводна война. [16] [17] Ламбертсен провежда първия курс за кислороден ребризер в затворена верига в Съединените щати за морското звено на Службата за стратегически услуги във Военноморската академия на 17 май 1943 г. [17] [18]

Редактиране след Втората световна война

Пионерът на гмуркането Ханс Хас използва кислородни ребризери Dräger в началото на 40-те години на миналия век за подводна кинематография.

Поради военното значение на ребризера, широко демонстрирано по време на военноморските кампании на Втората световна война, повечето правителства не са склонни да пуснат технологията в публичното пространство. Във Великобритания използването на ребризер за цивилни беше незначително – BSAC дори официално забрани използването на ребризер от своите членове. Италианските фирми Pirelli и Cressi-Sub отначало продадоха всеки модел ребризер за спортно гмуркане, но след известно време спряха тези модели. Някои домашни ребризери са били използвани от пещерните водолази, за да проникнат в пещерните шахти.

Повечето планинари на голяма надморска височина използват кислородно оборудване с отворена верига, експедицията на Еверест от 1953 г. използва както затворено, така и кислородно оборудване с отворена верига: виж бутилиран кислород.

With the end of the Cold War and the subsequent collapse of the Communist Bloc, the perceived risk of attack by combat divers dwindled. Western armed forces had less reason to requisition civilian rebreather patents, and automatic and semi-automatic recreational diving rebreathers started to appear.

Rebreathers can be primarily categorised as diving rebreathers, intended for hyperbaric use, and other rebreathers used at pressures from slightly more than normal atmospheric pressure at sea level to significantly lower ambient pressure at high altitudes and in space. Diving rebreathers must often deal with the complications of avoiding hyperbaric oxygen toxicity, while normobaric and hypobaric applications can use the relatively trivially simple oxygen rebreather technology, where there is no requirement to monitor oxygen partial pressure during use providing the ambient pressure is sufficient.

Oxygen rebreathers Edit

  • 1 Dive/surface valve
  • 2 Two way breathing hose
  • 3 Scrubber (radial flow)
  • 4 Counterlung
  • 5 Automatic make-up valve
  • 6 Manual bypass valve
  • 7 Breathing gas storage cylinder
  • 8 Cylinder valve
  • 9 Regulator first stage
  • 10 Submersible pressure gauge
  • 11 Overpressure valve
  • 1 Dive/surface valve with loop non return valves
  • 2 Exhaust hose
  • 3 Scrubber (axial flow)
  • 4 Counterlung
  • 5 Overpressure valve
  • 6 Inhalation hose
  • 7 Breathing gas storage cylinder
  • 8 Cylinder valve
  • 9 Regulator first stage
  • 10 Submersible pressure gauge
  • 11 Automatic make-up valve
  • 12 Manual bypass valve

This is the earliest type of rebreather and was commonly used by navies and for mining rescue from the early twentieth century. Oxygen rebreathers can be remarkably simple designs, and they were invented before open-circuit scuba. They only supply oxygen, so there is no requirement to control the gas mixture other than removing the carbon dioxide. [19]

Oxygen feed options Edit

In some rebreathers, e.g. the Siebe Gorman Salvus, the oxygen cylinder has oxygen supply mechanisms in parallel. One is constant flow the other is a manual on-off valve called a bypass valve both feed into the same hose which feeds the counterlung. [11] In the Salvus there is no second stage and the gas is turned on and off at the cylinder.

Others such as the USN Mk25 UBA are supplied via a demand valve on the counterlung. This will add gas at any time that the counterlung is emptied and the diver continues to inhale. Oxygen can also be added manually by a button which activates the demand valve. [20]

Some simple oxygen rebreathers had no automatic supply system, but only the manual feed valve, and the diver had to operate the valve at intervals to refill the breathing bag as the volume of oxygen decreased below a comfortable level.

Mixed gas rebreathers Edit

All rebreathers other than oxygen rebreathers may be considered mixed gas rebreathers, as the breathing gas is a mixture of oxygen and metabolically inactive diluent gas. These can be divided into semi-closed circuit, where the supply gas is a breathable mixture containing oxygen and inert diluents, usually nitrogen and helium, and which is replenished by adding more of the mixture as the oxygen is used up, sufficient to maintain a breathable partial pressure of oxygen in the loop, and closed circuit rebreathers, where two parallel gas supplies are used: the diluent, to provide the bulk of the gas, and which is recycled, and oxygen, which is metabolically expended. Carbon dioxide is considered a waste product, and in a correctly functioning rebreather, is effectively removed when the gas passes through the scrubber.

Semi-closed circuit rebreathers Edit

SCRs are almost exclusively used for underwater diving, as they are bulkier, heavier, and more complex than closed circuit oxygen rebreathers, and applications at bear and sub-atmospheric pressures do not require the oxygen to be dilated to avoid acute toxicity. Military and recreational divers use these because they provide better underwater duration than open circuit, have a deeper maximum operating depth than oxygen rebreathers and can be fairly simple and cheap. They do not rely on electronics for control of gas composition, but may use electronic monitoring for improved safety and more efficient decompression. An alternative term for this technology is "gas extender".

Semi-closed circuit equipment generally supplies one breathing gas such as nitrox or trimix at a time. The gas is injected into the loop at a rate to replenish oxygen consumed from the loop by the diver. Excess gas must be vented from the loop as necessary to make space for fresh, oxygen-rich gas. As some oxygen remains in the vented gas, semi-closed circuit is wasteful of both oxygen and inert components. [21]

A gas mix which has a maximum operating depth that is safe for the depth of the dive being planned, and which will provide a breathable mixture at the surface must be used, or it will be necessary to change mixtures during the dive. As the amount of oxygen required by the diver increases with work rate, the gas injection rate must be carefully chosen and controlled to prevent unconsciousness in the diver due to hypoxia. [22] A higher gas addition rate reduces the likelihood of hypoxia and provides a more stable loop gas composition, but wastes more gas.

Passive addition semi-closed circuit Edit

This type of rebreather works on the principle of adding fresh gas to compensate for reduced volume in the breathing circuit. A portion of the respired gas is discharged that is in some way proportional to usage. Generally it is a fixed volumetric fraction of the respiratory flow, but more complex systems have been developed which exhaust a close approximation of a ratio to the surface respiratory flow rate. These are described as depth compensated or partially depth compensated systems. Gas addition is triggered by low counterlung volume.

Active addition semi-closed circuit Edit

An active addition system adds feed gas to the breathing circuit and excess gas is dumped to the environment via an over-pressure valve. These rebreathers tend to operate near maximum volume.

The most common system of active addition of make-up gas in semi-closed rebreathers is by use of a constant mass flow injector, also known as choked flow. This is easily achieved by using a sonic orifice, as provided the pressure drop over the orifice is sufficient to ensure sonic flow, the mass flow for a specific gas will be independent of the downstream pressure. [23] The mass flow through a sonic orifice is a function of the upstream pressure and the gas mixture, so the upstream pressure must remain constant for the working depth range of the rebreather to provide a reliably predictable mixture in the breathing circuit, and a modified regulator is used which is not affected by changes in ambient pressure. Gas addition is independent of oxygen use, and the gas fraction in the loop is strongly dependent on exertion of the diver – it is possible to dangerously deplete the oxygen by excessive physical exertion.

Demand controlled gas addition Edit

The principle of operation is to add a mass of oxygen that is proportional to the volume of each breath. This approach is based on the assumption that the volumetric breathing rate of a diver is directly proportional to metabolic oxygen consumption as a proxy for carbon dioxide production, which experimental evidence indicates is close enough to work within reasonable tolerances. [24]

Closed circuit mixed gas rebreathers Edit

Closed circuit rebreathers (CCR) allow long dives and produce no bubbles most of the time. [25] Closed circuit rebreathers supply two breathing gases to the loop: one is pure oxygen and the other is a diluent gas such as air, nitrox, heliox or trimix.

A major function of the closed circuit rebreather is to control the oxygen partial pressure in the loop and to warn the diver if it becomes dangerously low or high. Too low a concentration of oxygen results in hypoxia leading to unconsciousness and ultimately death. Too high a concentration of oxygen results in hyperoxia, leading to oxygen toxicity, a condition causing convulsions which can make the diver lose the mouthpiece when they occur underwater, and can lead to drowning. The gas mixture is controlled by the diver in manually controlled closed circuit rebreathers by adding diluent gas or oxygen. Adding diluent can prevent the loop gas mixture becoming too oxygen rich, and adding oxygen increases oxygen concentration.

In fully automatic closed-circuit systems, an electronically controlled solenoid valve injects oxygen into the loop when the control system detects that the partial pressure of oxygen in the loop has fallen below the required level. Electronically controlled CCRs can be switched to manual control in the event of some control system failures. Addition of gas to compensate for compression during descent is usually done by an automatic diluent valve.

Rebreathers using an absorbent that releases oxygen Edit

There have been a few rebreather designs (e.g. the Oxylite) which use potassium superoxide, which gives off oxygen as it absorbs carbon dioxide, as the carbon dioxide absorbent: 4KO2 + 2CO2 = 2K2CO3 + 3O2. A small volume oxygen cylinder is needed to fill and purge the loop at the start of the dive. [26] This technology may be applied to both oxygen and mixed gas rebreathers, and can be used for diving and other applications.

Rebreathers which use liquid oxygen Edit

A liquid oxygen supply can be used for oxygen or mixed gas rebreathers. If used underwater, the liquid-oxygen container must be well insulated against heat transfer from the water. Industrial sets of this type may not be suitable for diving, and diving sets of this type may not be suitable for use out of water due to conflicting heat transfer requirements. The set's liquid oxygen tank must be filled immediately before use. Examples of the type include:

Cryogenic rebreather Edit

A cryogenic rebreather removes the carbon dioxide by freezing it out in a "snow box" by the low temperature produced as liquid oxygen evaporates to replace the oxygen used.

    – as a self-contained breathing apparatus, where it is sometimes known as "closed circuit scuba" as opposed to "open circuit scuba" where the diver exhales breathing gas into the surrounding water. [28]Surface-supplied diving equipment may incorporate rebreather technology either as a gas reclaim system, where the surface-supplied breathing gas is returned and scrubbed at the surface, or as a gas extender carried by the diver. [29][30] Rebreathers may also be used as self-contained diver bailout systems for either scuba or surface-supplied diving. [31] and other industrial applications – where poisonous gases may be present or oxygen may be absent.
  • Crewed spacecraft and space suits – outer space is, effectively, a vacuum without oxygen to support life.
  • Hospital anaesthesia breathing systems – to supply controlled concentrations of anaesthetic gases to patients without contaminating the air that the staff breathe. . High altitude reduces the partial pressure of oxygen in the ambient air, which reduces the ability of the climber to function effectively. Mountaineering rebreathers are closed-circuit oxygen sets that provide a higher partial pressure of oxygen to the climber than the ambient air. of submarines, underwater habitats, and saturation diving systems use a scrubber system working on the same principles as a rebreather. , where personnel may be required to operate in an atmosphere immediately dangerous to life and health for longer periods than open-circuit Self-contained breathing apparatus (SCBA) can provide air.

This may be compared with some applications of open-circuit breathing apparatus:

  • The oxygen enrichment systems primarily used by medical patients, high altitude mountaineers and commercial aircraft emergency systems, in which the user breathes ambient air which is enriched by the addition of pure oxygen,
  • Open circuit breathing apparatus used by firefighters, underwater divers and some mountaineers, which supplies fresh gas for each breath, which is then discharged into the environment.
  • Gas masks and respirators which filter contaminants from ambient air which is then breathed.

Diving rebreathers Edit

The widest variety of rebreather types is used in diving, as the consequences of breathing under pressure complicate the requirements, and a large range of options are available depending on the specific application and available budget. A diving rebreather is safety-critical life-support equipment – some modes of failure can kill the diver without warning, others can require immediate appropriate response for survival.

Surface supplied diving gas reclaim systems Edit

A helium reclaim system (or push-pull system) is used to recover helium based breathing gas after use by the diver when this is more economical than losing it to the environment in open circuit systems. The recovered gas is passed through a scrubber system to remove carbon dioxide, filtered to remove odours, and pressurised into storage containers, where it may be mixed with oxygen to the required composition for re-use, either immediately, or at a later date.

Saturation diving life-support systems Edit

The life support system provides breathing gas and other services to support life for the personnel under pressure in the accommodation chambers and closed diving bell. It includes the following components: [32]

  • Breathing gas supply, distribution and recycling equipment: scrubbers, filters, boosters, compressors, mixing, monitoring, and storage facilities
  • Chamber climate control system - control of temperature and humidity, and filtration of gas
  • Instrumentation, control, monitoring and communications equipment
  • Fire suppression systems
  • Sanitation systems

The life support system for the bell provides and monitors the main supply of breathing gas, and the control station monitors the deployment and communications with the divers. Primary gas supply, power and communications to the bell are through a bell umbilical, made up from a number of hoses and electrical cables twisted together and deployed as a unit. [33] This is extended to the divers through the diver umbilicals. [32]

The accommodation life support system maintains the chamber environment within the acceptable range for health and comfort of the occupants. Temperature, humidity, breathing gas quality, sanitation systems, and equipment function are monitored and controlled. [33]

Industrial and rescue self-contained rebreathers Edit

Different design criteria apply to SCBA rebreathers for use only out of the water:

  • There is no variation in ambient pressure on the components. The counterlung may be placed for comfort and convenience.
  • Cooling of the gas in the breathing loop may be desirable, as the absorbent produces heat as it reacts with carbon dioxide, and the warming of the gas is not welcome in hot industrial situations such as deep mines.
  • Absorbent containers may in some cases rely on gravity for preventing channeling.
  • If a full-face mask is used, it may have viewports designed for convenience or improved field of vision, and they do not need to be flat and parallel to prevent visual distortion as when underwater.
  • In firefighting rebreathers, consideration must be given to making the set reasonably flame-proof and protecting it from heat and debris impacts.
  • The need to ditch the set quickly may not arise, and harness straps may not need a quick-release.
  • Buoyancy is not a consideration, but weight may be critical.
  • There are no constraints due to the physiological effects of breathing under pressure. Complex gas mixtures are unnecessary. Oxygen rebreathers can usually be used, which makes the design considerably simpler.

Mountaineering rebreathers Edit

Mountaineering rebreathers provide oxygen at a higher concentration than available from atmospheric air in a naturally hypoxic environment. They need to be lightweight and to be reliable in severe cold including not getting choked with deposited frost. [34] A high rate of system failures due to extreme cold has not been solved. [ необходимо цитиране ] Breathing pure oxygen results in an elevated partial pressure of oxygen in the blood: a climber breathing pure oxygen at the summit of Mt. Everest has a greater oxygen partial pressure than breathing air at sea level. This results in being able to exert greater physical effort at altitude. The exothermic reaction helps keep the scrubber contents from freezing, and helps reduce heat loss from the user.

Both chemical and compressed gas oxygen have been used in experimental closed-circuit oxygen systems – the first on Mount Everest in 1938. The 1953 expedition used closed-circuit oxygen equipment developed by Tom Bourdillon and his father for the first assault team of Bourdillon and Evans with one "dural" 800l compressed oxygen cylinder and soda lime canister (the second (successful) assault team of Hillary and Tenzing used open-circuit equipment). [35]

Atmospheric diving suits Edit

An atmospheric diving suit is a small one-man articulated submersible of roughly anthropomorphic form, with limb joints which allow articulation under external pressure while maintaining an internal pressure of one atmosphere. Breathing gas supply may be surface supplied by umbilical, or from a rebreather carried on the suit. An emergency gas supply rebreather may also be fitted to a suit with either surface supply or rebreather for primary breathing gas. As the internal pressure is maintained at one atmosphere, there is no risk of acute oxygen toxicity. This is an underwater diving application, but has more in common with industrial applications than with ambient pressure scuba rebreathers.

Rebreathers for unpressurised aircraft and high altitude parachuting Edit

Similar requirement and working environment to mountaineering, but weight is less of a problem. The Soviet IDA71 rebreather was also manufactured in a high altitude version, which was operated as an oxygen rebreather.

Anaesthesia systems Edit

Anaesthetic machines can be configured as rebreathers to provide oxygen and anaesthetic gases to a patient during surgery or other procedures that require sedation. An absorbent is present in the machine to remove the carbon dioxide from the loop. [36]

Both semi-closed and fully closed circuit systems may be used for anaesthetic machines, and both push-pull (pendulum) two directional flow and one directional loop systems are used. [37] The breathing circuit of a loop configured machine has two unidirectional valves so that only scrubbed gas flows to the patient while expired gas goes back to the machine. [36]

The anaesthetic machine can also provide gas to ventilated patients who cannot breathe on their own. [38] A waste gas scavenging system removes any gasses from the operating room to avoid environmental contamination. [39]

Space suits Edit

One of the functions of a space suit is to provide the wearer with breathing gas. This can be done via an umbilical from the life-support systems of the spacecraft or habitat, or from a primary life support system carried on the suit. Both of these systems involve rebreather technology as they both remove carbon dioxide from the breathing gas and add oxygen to compensate for oxygen used by the wearer. Space suits usually use oxygen rebreathers as this allows a lower pressure in the suit which gives the wearer better freedom of movement.

Habitat life-support systems Edit

Submarines, underwater habitats, bomb shelters, space stations, and other living spaces occupied by several people over medium to long periods on a limited gas supply, are equivalent to closed circuit rebreathers in principle, but generally rely on mechanical circulation of breathing gas through the scrubbers.

There are several safety issues with rebreather equipment, and these tend to be more severe in diving rebreathers.

Hazards Edit

Some of the hazards are due to the way the equipment works, while others are related to the environment in which the equipment is used.

Hypoxia Edit

Hypoxia can occur in any rebreather which contains enough inert gas to allow breathing without triggering automatic gas addition.

In an oxygen rebreather this can occur if the loop is not sufficiently purged at the start of use. Purging should be done while breathing off the unit so that the inert gas in the user's lungs is also removed from the system.

Carbon dioxide buildup Edit

Carbon dioxide buildup will occur if the scrubber medium is absent, badly packed, inadequate or exhausted. The normal human body is fairly sensitive to carbon dioxide partial pressure, and a buildup will be noticed by the user. However, there is not often much that can be done to rectify the problem except changing to another breathing gas supply until the scrubber can be repacked. Continued use of a rebreather with an ineffective scrubber is not possible for very long, as the levels will become toxic and the user will experience extreme respiratory distress, followed by loss of consciousness and death. The rate at which these problems develop depends on the volume of the circuit and the metabolic rate of the user at the time.

Carbon dioxide buildup can also occur when a combination of exertion and work of breathing exceeds the capacity of the user. If this occurs where the user cannot reduce exertion sufficiently, it may be impossible to correct. This problem is more likely to occur with diving rebreathers at depths where the density of the breathing gas is severely elevated.

Leakage of toxic gases into the breathing loop Edit

Industrial rebreathers are often used where the ambient air is contaminated, and may be toxic. Parts of the loop will be at a slightly lower than external ambient pressure during inhalation, and if the circuit is not airtight external gases may leak in. This is a particular issue around the edge of a full-face mask, where the rubber mask skirt must seal against the user's face.

Fire hazards of high concentration of oxygen Edit

High partial pressures of oxygen greatly increase fire hazard, and many materials which are self-extinguishing in atmospheric air will burn continuously in a high oxygen concentration. This is more of a hazard for terrestrial applications such as rescue and firefighting than for diving, where the ignition risk is relatively low.

Caustic cocktail Edit

Caused by a loop flood reaching the absorbent canister, so only applicable in immersed applications.

Failure modes Edit

Scrubber failure Edit

The term "break-through" means the failure of the scrubber to continue removing suffient carbon dioxide from the gas circulating in the loop. This will inevitably happen if the scrubber is used too long, but can happen prematurely in some circumstances. There are several ways that the scrubber may fail or become less efficient:


Air Bubbles

Some aquatic insects (diving beetles, for example) carry a bubble of air with them whenever they dive beneath the water surface. This bubble may be held under the elytra (wing covers) or it may be trapped against the body by specialized hairs. The bubble usually covers one or more spiracles so the insect can “breathe” air from the bubble while submerged.

An air bubble provides an insect with only a short-term supply of oxygen, but thanks to its unique physical properties, a bubble will also “collect” some of the oxygen molecules dissolved in the surrounding water. In effect, the bubble acts as a “physical gill” — replenishing its supply of oxygen through the physics of passive diffusion. The larger the surface area of the bubble, the more efficiently this system works. An insect can remain under water as long as the volume of oxygen diffusing into the bubble is greater than or equal to the volume of oxygen consumed by the insect. Unfortunately, the size of the bubble shrinks over time as nitrogen slowly diffuses out into the water. When the bubble’s surface area decreases, its rate of gas exchange also decreases. Eventually, the bubble becomes too small to keep up with metabolic demands and the insect must renew the entire bubble by returning to the water’s surface.


Breathe In, Breathe Out

There are two morals to the SeaCycler story. First, obtaining long-term measurements is imperative to understanding the complex ocean—scientists were only able to capture the trap-door effect through vigilant monitoring of the Labrador Sea over a year. Second, we need innovative ocean sensors to act as our eyes and ears in the ocean, particularly in harsh regions like the northern seas. No ship-based mission could have come close to the amount of data collected by the SeaCycler.

Based on the success of the first mission, the team is already hard at work refurbishing the SeaCycler and building a second platform. Armed with even more sensors, these platforms will be redeployed in the Labrador Sea this September. The scientists’ ultimate goal is to establish a permanent underwater observatory there so we can monitor the ocean’s health, one breath at a time. ■


Гледай видеото: Магомед Исмаилов ЗАДЕРЖАЛ ДЫХАНИЕ ПОД ВОДОЙ НА 2 МИНУТЫ! Рекорд Маги Исмаилова! (Юни 2022).


Коментари:

  1. Laziz

    Отличен и точен отговор.

  2. Arashikasa

    вече видях

  3. Adolphus

    Няма да ми подканите, където мога да намеря повече информация по този въпрос?

  4. Vonris

    Очарователно. Бих искал да чуя и мнението на експерти по този въпрос.

  5. Mujar

    Wacker, it seems to me, it is a brilliant phrase



Напишете съобщение