2009年11月13日 星期五

CCR初學者指南_Part 4

D. 迴路容積Loop Volume
整個循環呼吸器迴路中的氣體容積很少是固定不變的(管路、過濾罐、對應氣囊加上潛水員的肺),我所定義的"最小"迴路容積是指當對應氣囊完全收縮時,迴路中的氣體容積,而且潛水員已完全吐出肺部中的氣體。



相反地"最大"迴路容積提指對應氣囊充氣至最大,而且潛水員的肺也完全地吸飽氣。儘管這二者容積差異性相當大([Vmax] [Vmin]),不同潛水員之間變化也很大,但一定不會趨近於零。

針對個人所使用的特定機種,循環呼吸潛水員必須學習將迴路容積維持在一個最佳化的狀態,如果迴路容積太接近最小容積(Vmin),那麼當潛水員完全吸飽氣時,對應氣囊會有變成塌陷的傾向。
如果迴路容積太接近最大容積,那麼洩壓閥(overpressure relief valve)會在潛水員吐氣最大時排掉超出的氣體,此外,由於流體靜力學的關係,總迴路容積將會影響並改變呼吸的工作負荷。

當[Vmax]與[Vmin]容積在趨近較大值的模式下,理想的最佳化容積是接近Vmin;而相對於趨近較小值的模式下,則最佳化迴路容積應該接近中間點(mid-point)。
在以上任一情況中,潛水員所保持的迴路容積,其結果都應當是最小的呼吸負荷和最少的氣體損失。

E. 浮力Buoyancy

水肺潛水員有2個主要的"可壓縮浮力"的元件;換言之,也就是浮力補償裝置(BC),和乾式防寒衣(thermal protection suit);而循環呼吸器潛水員則還要增加這第3個"可壓縮浮力"的元件,呼吸迴路。

很多循環呼吸器潛水員運用變動的呼吸迴路容積微調並控制浮力,當深度變化時要維持迴路中固定的氧分壓和容積,潛水員必須熟練氣體灌注和排氣的技巧。

在下潛的過程中,大部分的循環呼吸器系統會自動灌注稀釋氣體,以便補償減少的迴路容積,視稀釋氣體中的氧濃度而定,因為這個功能也可能連帶導致了迴路中的氧分壓下降(這不太可能造成氧分壓上升,因為環境壓力下的稀釋氣體之氧分壓,將不會超過氧分壓設定點)。隨著迴路容積的增加,接著引發電磁閥作用,使氧氣灌注到迴路中。

熟練的循環系統潛水員應該有能力藉著浮力和呼吸的改變,間接地查覺到迴路容積的改變,要增加迴路容積可藉著灌注稀釋氣體或氧氣來做到(這點要看現有的氧分壓上下值是否大於或小於氧分壓設定點)。
要減少迴路容積,則可由迴路手動排氣、或是由鼻子吐氣(FFM除外),或是由嘴唇與咬嘴間的縫隙逸出,或是由迴路中的快洩閥排氣。最理想的狀態是:完成著裝後在可水面保持中性浮力(或是非常輕微的負浮力),調整好最佳迴路容積,而且BC不充氣。
在此狀態下,只有當乾式防寒衣被壓縮時,才須要對BC充氣,在任何情況下,當呼吸迴路接近最佳容積且中性浮力時,潛水員應當加以配重。

V. 上升Ascent

在循環系統潛水的上升過程中,特別是深潛時,迴路中氧分壓將會開始下降(由於週遭環境壓力下降的緣故)。氧控制系統可能會為了維持氧分壓定值,而開始灌注氧氣;然而,除了最慢的上升速率外,電磁閥不太可能因為週遭環境壓力的下降,而企圖維持住下降中的氧分壓。儘管這有可能促使潛水員以手動的方式灌氧到迴路中,以"幫助"電磁閥維持住氧分壓設定點,在大部分的情況下,這可能不是個好主意。

在上升中,迴路中的氣體會因為膨脹的關係,自迴路中排出,這些損失氣體當中的稀釋氣體,是無法再利用的(無法再回填到氣瓶中,自然也無法被身體所使用),況且在連續性的上升模式中,剩餘的潛水程序不再須要將稀釋氣體充灌到迴路當中。

而損失氣體當中的氧氣,尤其是系統為了維持住氧分壓設定點而不斷地充灌氣氣到迴路中,更格外地顯的浪費了,我們可以在上升的過程中,允許氧分壓相對的下降,將這些浪費可以減到最小,當然,你必須不斷地持續監控迴路中的氧分壓以便確保不會下降到危險範圍(例如低於0.5 atm)。為了要維持無效的氧分壓設定點而手動灌注額外的氧氣到迴路中,其實沒有什麼實質的益處。

我的程序是在上升時可允許氧分壓下降,只有當氧分壓低於0.5atm或是抵達第一個減壓站時,我才手動灌氧。在第一減壓站時,我會手動灌氧直到氧分壓上升到設定點的上限。適當的手動灌氧須要大量的練習和訓練;過多的灌氧會意外地過度補償(over-compensate),逐步使氧分壓上升到高危險值。如果氧氣是劇烈地大量充灌(而不是數個快速短充),那麼在呼吸迴路中將會形成四處流動的高氧分壓氣團(a packet of hight-PO2 gas)。

多數的大深度減壓潛水中會應用到氦氣,潛水員將會想要把氦氣沖出迴路,並且以氮氣替代。我通常會在上升到130-150呎/40-45 公尺時執行這項程序,開始沖灌迴路並且排出氣體,直到形成最小迴路容積([Vmin]),接著我會以標準空氣(air)充灌迴路直到形成最大迴路容積([Vmax])。

重複以上程序至少3次,迴路中的任何氦氣分壓是無效用的,在接下來的上升過程中,隨著氣體的排出,迴路中的氦分壓會持續下降。當我到達20呎 /6公尺的減壓站時,我關閉稀釋氣體的輸氣給供,並且以氧氣沖灌迴路,直到氧分壓設定點的上限,通常我會停留在此深度直到減壓上限(decompression ceiling)清除。如果我上升到較淺的水層,我會將氧分壓設定點減少到1.0 atm。

VI. 系統回復與緊急脫離System Recovery and Bailout
循環系統潛水員必須學習的最有價值的技巧,就是在各種失效的情況中,系統的回復,或是緊急脫離。這些技巧必須定期且規律地練習,因為潛水員只有在一個真實的緊急情況下,才會真正的使用這些技巧。
A. 氧氣控制系統失效Oxygen Control System Failure

1. 電磁閥失效Solenoid Failure
大部全密閉循環呼吸器都有可能面臨的一個故障情況就是電磁閥卡在開啟的位置,在這種情況下,氧氣將會持續不斷地灌注到呼吸迴路中,氧分壓也因此相對的快速上升到高危險值,這種情況的第一反應就是暫時地切換到開放式模式(通常這會有立即明顯的聲響警告和迴路容積增加),手動關閉氧氣的供給後,潛水員可以用稀釋氣體沖灌迴路直到氣體安全可用,再切換回到密閉模式,接著以手動維持氧分壓的模式放棄潛水。
電磁閥若是卡在關閉的位置,最直接的反應就是放棄潛水,並且手動維持氣分壓。

2.電子系統局部失效Partial Electronics Failure
如果潛水中主用(primary)或是次要(secondary)氧分壓顯示系統故障,當次潛水應當放棄。如果自動氧氣控制系統同時故障,潛水員應該依據剩餘可用的氧分壓顯示,手動維持呼吸迴路中的氧分壓。

3. 電子系統全面失效Total Electronics Failure
全面性的電子系統失效通常意味著主用和次要氧分壓顯示系統同時故障,遭遇此種情況時,儘管切換到開放系統並緊急脫離,通常是最常採用的反應,但至少仍有2個不同的替代方案:

a. 半密閉模式操作Semi-Closed Operation
任何全密閉循環呼吸器都可由潛水員以半密閉模式(semi-closed rebreather)進行手動操作,要執行此項操作時,潛水員只要簡單地每3、4或5次吐氣(exhaled)時,將氣體排出(vents)迴路即可,然後再以更多的稀釋氣體充填。

吐氣時排出迴路氣體的頻率視深度、稀釋氣體中的氧濃度以及潛水員的新陳代謝率(工作負荷)而定。也許系統不盡完美,但是一個受過完整訓練的潛水員,應該有能力控制迴路中的氣體維持生命直到抵達減壓站的緊急氣瓶;或是抵達"純氧模式(Oxygen Rebreather)"的操作深度(詳見以下章節),前提是氣體消耗量少於緊急脫離(bailout)時的開放式模式(open-circuit mode)。這個方法必須要有大量的練習,而且氧分壓顯示要完全正常,才能專精。很顯然地,其後的緊急脫離程序,應當要遵循適切且保守的減壓程序。

b. 手動氣體混合Manual Gas Mixing
在手動混合迴路氣體的各種操作方法中,這是一個更為困難、但更為省氣的方法。當緊急脫離開始上升時,在避免缺氧的前提下,潛水員只是間歇性的灌注恰好足量的氧氣到迴路中(適當的灌氧頻率必須有大量的練習和經驗)。當接近第一個減壓站時,潛水員手動混合出第一個預先計算好的混合氣,那麼潛水員就至少有2種已知的混合氣可供運用(氧氣,和至少一種已知氧濃度的稀釋氣體),以及2個已知的迴路容積([Vmin]和[Vmax])。

假設,[Vmax]與[Vmin]之間的差值,不等同於[Vmin]的絕對值,依據這些現有的已知變數,潛水員可以混合出至少4種不同的混合氣(在合理的精確範圍內),第1種混合氣可以藉著稀釋氣體完全的沖灌迴路來達成,完成後,潛水員可藉著手動灌氧來補償迴路損失的容積(隨著氧氣新陳代謝和吸附劑吸收二氧化碳後,迴路容積會下降)。

如果潛水員能十分地敏銳查覺到迴路中的容積變化,那麼迴路中的氧分壓也就能相對地維持在一個固定範圍。潛水員持續使用這個方法直到抵達夠淺的水層,以便混合出下一種混合氣。要建立第二種混合氣,潛水員要以稀釋氣體沖灌迴路,然後建立最小容積([Vmin]),再手動灌氧到最大容積([Vmax]),幾次的呼吸後,迴路將形成最佳化容積(如果混合氣充分地混合,那麼FO2應仍是固定的),接著潛水員可藉由灌氧來維持最佳化容積。

第三種混合氣首先必須以純氧沖灌迴路,接著排氣以建立最小容積([Vmin]),再以稀釋氣體充灌迴路直到洩壓閥自動排氣達成最大容積([Vmax])狀態,迴路排氣後恢復成最佳容積,如此合成第三種混合氣。這是最難以手動建立的混合氣體,因為在氣體合成的過程中,潛水員必須切換成開放系統呼吸以避免過氧(hyperoxia)。
第四種混合氣體則是純氧,操作氧氣循環呼吸器"Oxygen Rebreather"的方法將概述於下個章節。

使用2種不同氧比例的稀釋氣體,可以建立出9種不同的氣體,而使用3種不同氧比例的稀釋氣體,則有16種可能的混合氣。在深水層中,這是最因難的方法,因為在既定的氧分壓限制下,氧比例相對的範圍小,這意味著:迴路容積的相對變化小 = 氧分壓相對變化大,這會使得補充已新陳代謝掉的氧氣甚為因難。勿須過度著重於熟練這三種方法,而且必須在電子系統完全正常的情況下進行這些練習,如此潛水員才能監控各種不同的氣體沖灌,以及對於實際氧分壓的影響。

c. 純氧循環呼吸器Oxygen Rebreather
最簡單也是最可靠的手動氧氣控制,就是只有氧氣保留在迴路中。不幸的是,這個方法只能使用在深度介於15-20呎 /3.5-6公尺間,或甚至更淺(端視潛水員所能接受的最大氧分壓值而定)。

潛水員只須以純氧沖灌迴路即可,迴路容積下降時只須以更多的氧氣替代,不須極度精確控制固定的迴路容積,在此模式下,任何固定的深度中氧分壓會保持固定,而且深度保持在20呎/6公尺以上均可維持安全無虞。

B.過濾罐局部失效 Partial Absorbent Canister Failure
過濾罐局部失效意味著過濾罐中的吸附劑移除迴路中二氧化碳的速率,遠不及潛水員產生二氧化碳的速率,這將導致迴路中的二氧化碳分壓升高。

如果這是發生在高工作負荷的潛水當中,潛水員可以中斷潛水以減少工作負荷,並且以密閉模式繼續運作一段相當時間。如果過濾罐局部失效發生在低工作負荷的潛水時,潛水員通常有二個方案:以手動半密閉模式,週期性的以稀釋氣或氧氣充灌呼吸迴路(如同前面章節所提過的),要不就是以OC模式緊急脫離。

我再強調一次,只有第一手的經驗才能幫助潛水員採取適當的解決方案,如果有充足的氣體支援(這也應當是所有的狀況中要具備的條件),必定能在OC模式下,更週延的完成潛水。

C. 全面性迴路失效Catastrophic Unrecoverable Loop Failure
對任何CCR潛水來說,「無法復原的全面性迴路失效」是最糟的情節,造成的可能原因有:呼吸迴路管線嚴重受損、對應氣囊撕裂傷、或是過濾罐全面性的失效(例如迴路進水)。
在這樣的情況下,如果潛水員無法當下啟用第二套循環系統,那麼以OC模式執行緊急脫離是無法避免的選擇。

(待續...)