2013年3月15日 星期五

APD大黃背包循環水肺拆解

APD Inspiration Vision and Classic teardown Part 1




原文出處 : www.ccrexplorers.com  Inspiration / Evolution論壇
文章標題 : Ambient Pressure Diving Inspiration Vision and Classic Teardown 
發表時間 : June 2nd, 2012,  12:09 AM



原文作者 : Matthew outram,馬修.歐南
現居:英國倫敦1987年開始潛水,2002年開始循環水肺潛水,
執照等級 : Trimix
使用機型 : Inspiration
CCR潛水時數 : 1000小時
   : Trimixman @TAIWAN 2012
版權注意事項 :
1.     本文中譯版已函獲馬修歐南先生同意中譯並公開自由分享、轉載、列印或引用,惟不得使用於任何營利用途。
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APD(Ambient Pressure Diving)公司研製的靈感(Inspiration)循環水肺(台稱大黃背包)有二種基本構型 - 經典(Classic)和遠見(Vision)。嚴格來說vision只是在電子系統上較為現代化(配備有抬頭顯示器和內建減壓軟體)classic則是較為老舊的設計,共有3種尺寸 – Inspriation(靈感)Evolution(進化)Evolution+(進化plus)

Inspriation是較大尺寸的系統,配置了3公升氣瓶和3小時過濾罐;Evolution較為嬌小使用2公升氣瓶和2小時過濾罐;而Evolution+則是混種系統 : 2公升氣瓶來自Evolution3小時過濾罐是來自Inspriation




盒子裡有什麼?

APD全系列產品均以完整的包裝售出,包含一具高品質的裝備箱,裝載了全部的零配件(迴路管、外殼、電子系統、氣囊),氣瓶和電腦下載軟體(只限Vision),另外像緊急脫離閥(bailout valve)和氣源連接系統等額外選購配備也可以裝載其中。

重量
一部完整備妥的Inspiration Vision,不含氣瓶運送重量是27公斤,加了氣瓶則為37公斤,以空運來說是有點棘手的。不過不含背架的基本單元則減為23公斤。在某些情況下,例如一個熱帶島嶼假期 : 若可以不必擕帶氣瓶的話,你可以用一具手拉行李箱就搞定了,再外加一個手提行李箱就可以帶著裝備出門了。

上蓋總成(Electronics Lid)內部剖析
任何電子控制式循環水肺(eCCR)的碁石就是電子系統,所有APD的循環水肺均為eCCR,簡單來說,它們全都有自動氧分壓設定點(set-point)的控制機能。儘管VisionClassic二者在構型上十分相似,但是在電子控制系統中,有許多設計理念是截然不同的。
所有APD的循環水肺均配置有二套獨立的氧控制器,各自有獨立的供應電源、校正機制和獨立的氧分壓(PPO2)顯示。
你何以從每一套APD循環水肺頂部的編號中看出它資歷 : 編號格式是2H1234562代表2002H代表8 (H的字母順序是第8);這項訊息在Vision開機時也可以看到。





電磁閥
經過多年的演變,電磁閥的版本有些微的改變,但基本上沒什麼差別 : 因為它們執行的功能都一樣。相較於MK2電磁閥的低功耗,MK1電磁閥是一具較高功耗但用戶可自行更換的電磁閥,MK1相當可靠,不像MK2不能由用戶自行更換,這是由於它是個密閉封裝的單元之故,也由於鹽腐蝕的威脅,它有早期壽期失效的傾向。MK3是低功耗且用戶可自行更換的電磁閥,但必須由工廠安裝;在回路進水的情況下,它的纜線部分具有較良好的保護作用。
電磁閥是個依賴正確中壓才能正常運作的機械裝置,中壓壓力應為7.5bar(進氣殘壓50bar),不可超過8.0bar,否則可能失效而關閉。

混氣艙
Vision具有獨立的混氣艙,分別有三種版本,每一版都較上一代更進化;Classic則無獨立的氣艙 氧氣單純的直接在上蓋總成中完成混氣。




電池與電池盒
電池盒的設計有3種,在2011年底前的版本,所有的系統均使用CRP2電池(6V鋰電池),之後迄今改為CR123電池(每一套氧控制系統配置23V鋰電池),可用的功率都是相同的。CRP2電池有2種不同的電池盒 最早期的版本是黃金接腳,但很快為彈簧所取代;最新的CR123則是密封包裝在迴路中;電池壽命將盡的前20小時就該更換。

氧感測器
Inspiration使用了針對循環水肺設計的「轉換電流式氧感測器」(例如:表層配置有疏水薄膜、樹脂塗佈的電路板和溫度補償電路..),依線束不同型別裝配有Molex或是同軸連接端子。
感測器是以螺紋的方式鎖在上蓋總成中,正常輸出值是7 mv ~ 13.5mv,在空氣中一般操作情況下則約為9.5mv ~ 10.5mv;超出7 – 13.5mv的範圍系統將無法進行校正。

線束端子
同軸線束端子(Co-axial wiring looms)現已全面裝配在APD全系列的產品中,在Vision中是列為標準配備,Vision的線束、端子和上蓋總成的電子系統較為穩固,這部份vision出問題的情況很少見。
舊款的Classic仍裝配著較較劣質的Molex的線束,端子週圍易產生腐蝕的現象,多數二手的Classic都會升級為同軸線束端子,這種投資很值得。另外值得注意的是Classic在每次維修時,都會更換新款的連接端子和絕緣套管 在實務上這種線束的壽期是有限的,大約是更換屆期的前六個月。


蜂鳴器
警示蜂鳴器在外觀上是一項經年未改的元件,直接連接到上蓋總成,安裝的位置已有所改變;舊款的機型是以整合固定帶固定在進氣對應氣囊的T型管上,較後期的機型安裝位置較低,並改用魔鬼沾帶固定。
蜂鳴器提供潛水員一系列的緊急錯誤聲響警示 - Vision則提供關閉警示的功能(某些高度優先的警示如過高或過低的po2則無法關閉),在Classic則無法關閉。

自動校正程序
APD的循環水肺在開機時整合了自動感測器校正和自我診斷的功能,校正以氧氣執行,程序快速而簡單,易於每次潛水前進行。




Classic的電子系統
Classic的電子系統非常簡單,二具手持顯示器均有電子模組安裝其中,每個電子模組包含了氧分壓控制系統和所有的氧感測器顯示功能,並可對某些少數的操作參數逕行修改(高低設定點、潛水時間和顯示亮度等)。二具顯示器由安裝在上蓋總成的獨立電池模組供應電源,均可控制電磁閥;首先開機的顯示器會被當做主控顯示器,而隨後的則作為被動的次要顯示器。

主控顯示器會負責維持設定點並顯示氧分壓值,次要顯示器單純地顯示該數值(由於設定為被動,因此它並不操控電磁閥)在主控顯示器失效時,次要顯示器會接管並自動升階為主控地位,這時它亦會接管操控電磁閥的作用,已失效的主控則會自動切換為被動的次要顯示器。

顯示器上附有3個機械式按鈕,採用機械式的磁滯效應滑動開關,主要的操作有 : 開機(向上推滑第一個開關),切換氧分壓設定點(按住中間開關),以及操作選單(左邊和右邊開關)要注意的是低設定點必須先選定後,才能操作選單,這是由於在潛水模式回復前,有一個15秒的閒置計時器使設定點的控制機能暫不受控制。

在任何時侯都可以將主控顯示器關掉,將主控/次要二個顯示器的角色逆轉互換,次要顯示器提升為主控的地位;再依相同程序把主控位階置換回來。這二部顯示器也是最早具有背光功能的手持式顯示器。

小心謹慎的說明Classic電子系統是必要的;系統本身並無配置壓力感測器,因此它無法得知你何時開始潛水,當主控顯示器開機時,會同時對電池和氧感測器完成自我診斷測試,若電量太低或感測器失效則無法進行潛水,在實際的正常作法中,若遇到主控顯示器低電量的情況時,只須要關機再開機即可,如此可使次要顯示器自動升階成主控顯示器,而原主控降階為次要;電磁閥則由新升階的主控顯示器提供電源,預潛檢查程序(Pre-dive check)將會跳過而其它程序則繼續正常進行。

然而如果在水中將二部顯示器同時關開機,這些預潛檢查程序仍會再次執行,將造成檢查失效、螢幕顯示禁止潛水且無法開機的結果 即使你正在潛水中!!這是個嚴重的問題,因此要避免水中故意將二部顯示器關機。
正確有效的電池電源管理對Classic來說是不可或缺的;儘量使用同一部顯示器作為主控,而且要確認次要顯示器裝了新電池 當電池失效時你有一個備援系統可對電磁閥供電。

早期的Classic用戶均犯了一個共通性的錯誤 就是交替輪流使用左右顯示器作為主控以有效的平均消耗電力但如此做的結果是 : 當你遇到低電量警告時,你會發現次要顯示器也快要沒電了。

Classic的主要弱點就是顯示器,除了機械式的滑動開機外,整個電子電路是封裝住的,開關則否。電子模組就安裝在一具硬質塑膠的外殼中。這外殼由於脆弱而易裂開(特別是上部有許多小螺絲的末端),而非封裝的滑動開關則易因腐蝕緣故,導致電源方面的問題(無端的低電量顯示,或是短路而造成的關機)。這些就是Classic的阿基里斯腱,否則它簡直就像是防彈似的。

如果你的系統是二手裝備,使用前進行全面性的檢修,是避免上述問題的唯一方法;後續則建議定期送回原廠維護檢查,可確保你的裝備經年累月都保持在尖峰性能。





Vision的電子系統
Vision的電子系統主要來自Classic的架構;配備有一部手持式顯示器、一部抬頭顯示器和二套氧分壓設定點的控制器,雖然二者的操作和介面十分相似,實則不然。



顯示器
Vision的顯式器不包含設定點控制功能,取而代之的是以3個壓電式按鈕,對設定點控制器進行設定的功能。按一號按鈕即可開機 不像Classic : 如果在進入潛水模式前不小心下潛,它會在一個所謂的啟動錯誤(Satrt Error)中開機(此時它仍不會供氧)!!在此一特定模式下(針對Classic而言),錯誤訊息將被忽略,例如氧感測器失效所造成的禁止潛水這樣的重大警告,系統卻依然開機 當然,裝備會因為感測器警告(Cell Warning),造成蜂鳴器狂鳴不已。
中間按鈕可對設定點進行切換 從低到高,再切回低,這部分和Classic是相同的。Vision有一個自動模式可在下潛時將設定點自動上移(預設的深度,20m),在上升時則自動下移(預設的深度,3m)
左右二個按鈕提供選單操作之用,包含了一些循環水肺的操作參數,諸如高/低設定點,自動設定點調整,抬頭顯示器的亮度,LCD螢幕的對比、背光和潛水時間的計時器。如果你有減壓的需求 那麼氣體的設定(可儲存10種稀釋氣體),梯度參數/保守直,英制/公制,時間/日期,潛水紀錄,氧中毒耐受指數(肺部型)/感測器診斷,展示模式等,都可在此操作。
在潛水模式中操作介面有些不同,那意味著你無法關掉它,如果你有完整的減壓方案,亦可在此操作切換為開放系統的減壓模式(或是緊急脫離)

減壓電腦
基本款的顯示器只包含了一部內建計時器,針對高氧或氦氮氧版本,則提供了梯度參數演算模型的減壓軟體(選購配備),高氧版本在保守值設定項目中,只提供了1組預設值,而氦氮氧版本則提供了梯度參數的完整設定配置(可自行設定)。這些選項包含了開放式緊急脫離模式(OC bail-out),和稀釋氣體清單。

控制器
二套控制器都安裝在上蓋總成內的封裝隔艙中,其數值都輸出到顯示器中,也由顯示器所控制。
每套控制器在顯示器上都有一排感測器數值顯示(一排固定顯示3個輸出值,另一排則視需要呼叫顯示),各自有一對LED燈在抬頭顯示器處顯示(一紅一綠)
在前述的Classic中,位於被動次要顯示器裡的控制器並無作用;在Vision中則二者均能交互備援運作,故稱為降落傘模式;主控位階的控制器決定目前的運作,命名為C1,而C2則是待命備援的次要控制器,C2會持續監控氧分壓值但不控制電磁閥,除非氧分壓低於設定點的80%(假若設定點為1.3,那麼此一臨界值就是1.04),因為此時C1會關閉而C2則接管設定點的控制權。另外C2也獨立提供一些如氧分壓過高、過低等警告訊息。
水中若須切換主控為C2,或是次要為C1時,只須將主控的電源關閉再打開即可,在Classic中也是相同的操作方式,但在Vision則無法在潛水中將二者的電源同時關閉。

智慧型電源管理
不論是编號CPR2或是編號CR123電池,均配備二組同型號電池,通常B1電池供電給C1控制器,B2電池供電給C2控制器,當自動切換的指令產生一個觸發電壓時,C1便由第二組電池供電,也就是B2。如此持續運作直到另一個觸發電壓產生(例如須要二者同時供電時),提供潛水員全程適當的警告訊息。

抬頭顯示器
縮寫HUD,只配備在Vision版本中,其發射電子模組安裝在上蓋總成的內部,並使用光纖纜線接頭執行運作。若是移除纜線,可在上蓋總成上方的透明視窗中看到紅色與綠色的LED光。而連接到HUD端的接頭並沒有密封包裝的設計 - 因為纜線中並無任何電子零件,顯示在HUD端的燈號,單純只是光纖纜線傳輸到末端的光線而己。
HUD通常以一個固定座安裝在咬嘴的左邊,但它也可修改配置到右邊;一般正常配置綠燈在上而紅燈在下,左邊一對(一綠一紅)代表C1控制器,而右邊一對則代表C2控制器,如果某一控制器關閉,那麼相對應的那組LED燈也會關閉。
HUD也支援顯示以下一些主要警告訊息:
  • 低氧警告(紅燈慢速閃爍=低於0.4 bar)
  • 過氧警告(紅燈快速閃爍=高於1.6 bar)
  • 氧感測器警告(紅綠燈同時閃爍 偏差值0.2 bar)
  • 低電量警告(紅綠燈交互閃爍)
  • 過濾罐警告,含其它所有警示,例如錯過減壓站等(紅燈固定點亮)
對應氣囊
採跨肩式設計(OTS:over the shoulder),旨在穩固的安裝於裝備上且不可移除(無需拆卸);著裝後左邊對應氣囊是進氣側(inhale),而右邊為排氣側(exhale)。二側的對應氣囊均安裝有手動注氣閥(MAV:manual addition valve)由內建的氣瓶供氣(氧氣和稀釋氣) - 稀釋氣在左側而氧氣在右側。
左對應氣囊可裝設自動稀釋氣閥(ADV:auto diluents valve,選購配備,並可另選購是否附加切斷閥)ADV閥也由內建的稀釋氣瓶供氣(一般為空氣);右對應氣囊另配有過壓閥(OPV:over pressure valve),在潛水前的正壓迴路測試時,此OPV可完全旋緊關閉以免影響測試,而潛水中則可旋開以便設定低壓。T型接管(T-pieces)的螺紋是相反方向,以避免意外的逆向氣流。
OTS的設計有助於MAV的搜尋操作、迴路進水耐受度較高,並且所有的潛水姿勢也容易呼吸。
對應氣囊有二種尺寸(單邊5.7公升和7公升),小尺寸適用於中等體型潛水員(安裝位置較高),而7公升大尺寸的氣囊則適用於大或超大的體型(安裝位置較低),但其實都是相同的對應氣囊。
雖然較大尺寸的氣囊有較高的呼吸阻抗,但都易於操作MAVOPV,二者配合操作可進行手動沖灌。

呼吸迴路
著裝完成後,迴路管會由左側連接到右側,進氣在左而排氣在右。氣流方向則由咬嘴中的單向閥(flapper-valves)決定。咬嘴的構造非常簡單,它是個管狀的旋轉桶 - 不是開就是關的狀態;潛水員自肺部吐氣後,由咬嘴流向右邊排氣側的對應氣囊,接著氣流通過過濾罐,進入電子上蓋與混氣艙;最終,已過濾完成且補充過氧氣的氣體進入左邊進氣側的對應氣囊,等待潛水員下一循環的呼吸行程。


開放迴路緊急脫離閥(OCB :Open Circuit Bail-out Valve)
原廠配置的咬嘴(連著一組令人費解的管子)是可以改裝為一組開放迴路緊急脫離閥(OCB),也有另稱BOV :bailout valveOCB與原咬嘴的操作與構造是相同的 : 管狀的旋轉桶而己!OCB連結著一個二級調節器,可由內建或外接的氣瓶中供氣,此一構型中咬嘴的狀態有二種 : 關閉/開放迴路模式,或是打開/密閉循環模式。

過濾罐
所有APD公司的循環水肺均配備由用戶自行充填顆粒狀濾材的徑向過濾罐,指定吸附劑為Molecular Products公司生產的Sofnolime 797;充填濾材重量2.5公斤可持續使用3小時 - 設定條件為水溫4℃,RMV(每分鐘呼吸容積)=40,較小尺寸的2 小時過濾罐(4/40RMV)則供Evolution使用,濾材重量為2.1公斤。
Vision的電子系統另有一項選購配備就是溫度探棒,這個裝置向下安裝在徑向過濾罐的軸心中央,負責監控吸附劑的溫度,
顯示器以一條由6級方格所組成的橫條符號來表示吸附劑的溫度(級數由左至右),也代表吸附劑的使用程度,並自動依潛水員的工作負荷、水溫和潛水深度進行補償 不論此三項參數的組合為何,均能對吸附劑的使用情況,提供精準的監控依據,特別是當潛水員處於低度負荷、溫暖且淺的水域時,能提供較長的使用期限;且當進行多種複合型態的潛水時,尤其能排除許多不必要的疑慮。本系統在二氧化碳分壓(PCO2)5~10mbar間已進行最佳化調校。
ClassicVision的過濾罐架構,在本質上是相同的;吸附劑裝填在過濾罐後,安放於提供外在屏障的過濾桶(housing)中;過濾罐本身上下各安裝有一片具疏水作用的防塵網,避免附附劑的微塵入侵空氣管道而被吸入肺中;整個過濾組件由一個壓縮彈簧架(compression-spider)串接在一起,彈簧架連接在過濾罐的下方,上方則以O型環形成密封,下方彈簧架的作用力,與上方O型環組合成一個額外的壓力,作用在過濾罐本身的O型環上,並形成密封效果,避免CO2越過吸附劑的濾程,造成旁通竄流(by-passing breakthrough)現象。


浮力氣囊
浮力氣囊是整體裝備的組件之一,有二種型別可選用 : 1625公斤浮力,另可選用0.4公升的供氣氣瓶(它的氣瓶袋尺寸與Greenforce代號FII的電瓶同尺寸);氣囊附有整合二級頭的充排氣閥代號Auto Air,最新版的氣囊也整合了二邊可各安裝2公斤鉛塊的配重袋,一些較早期的版本的配重袋則是安裝在外殼的正上方,每邊容量是6磅;在氣囊右下後方附有一個快洩閥。

背架
共有5種尺寸(S/M/L/XL/XXL),構造非常簡單,二邊的肩部和腰部都配有快卸扣,一條胸扣帶和一條胯帶。另外附有一條可固定對應氣囊在胸前扣帶的固定帶;背架系統另在潛水員的背部與外殼之間,裝附了一片舒適的軟背墊。
最新版的背架新增了整合型配重袋,最大容量是每邊2x4公斤,舊款沒有這樣的設計,但可以加裝外掛式的配重袋,此外亦可選購額外的前置物袋。

外殼
最早期的外殼是用纖維玻璃製成的,現今已非常罕見;較近期的Inspiration Evolution機種已改為ABS塑膠外殼,可選用原配黃色外殼或額外付費的黑色外蓋。2006年以前出廠的外殼有一具可拆卸的底座,使用4支夾具固定。這型的外殼上方附有配重袋的設計,在外殼內則使用歧管總成(manifold-bar)來集中中壓管路。2006~2008年間有了一些變動 : 4支夾具改由4條織帶型的絞鏈(webbing-hinge)和一對橡膠底閂(rubber latches)代替。2008年後的外殼款式是最新的設計,均適用於Inspiration Evolution機種;但不再使用固定式的歧管總成 目前這項零件只用於稀釋氣源,外殼不再附加配重袋(移到浮力氣囊),外殼底座也更為流線化。
Evolution的外殼較小,有2種長度 分別用於Evolution Evolution+二種機型,這些較後期的外殼可額外選購外接氣瓶專用的掛載夾具 - "Metal-sub" clamp,亦可用來掛載一些附屬裝備例如燈具電瓶,緊急或氬氣氣瓶等。

氣源
來自2支內建氣瓶,從後方看左側為稀釋氣瓶右側則為氧氣氣瓶,Inspiration使用3公升的氣瓶,Evolution Evolution+則使用2公升的氣瓶,早期的款式使用Seaman Sub的一級調節器,後期改採用 ApexUST系列的一級;最新的設計則採用APD自製的內建一級調節器;所有的機種均附有二具壓力錶(SPG),早期使用全尺寸的壓力錶,現今則改用較為精簡的款式。


Vision PC版軟體
Vision的全套包裝中,亦包含了桌上型電腦版的專用軟體,可下載檢閱潛水紀錄和詳細的參數紀錄(如氧分壓、潛水深度/時間、電池狀態、溫度等),或上傳更新的韌體給裝備本身。
另外有二項選購配件 - Dive Store ProjectionDive Store是一支USB的接收器,用於下載潛水記錄;Projection則是Vision專用的桌上型電腦版的減壓軟體,另有平板電腦的版本;Dive Store Projection是同一包裝的選購項目。