Karl´s Kreislauftauchgeräte Seite

Funktionsweisen

Vorläufer

Sauerstoff-Kreislaufgeräte

Chemische-Mischgas-Kreislaufgeräte

Halbgeschlossende-Kreislauftauchgeräte

Activer Flow

Passiver Flow

Elektronisch gesteuerte Kreislauftauchgeräte

Kryogenisch gesteuerte Kreislauftauchgeräte

Flüssigkeits-Atemgeräte

Skaphander

Der Vorläufer jedes modernen Kreislauftauchgerätes ist die Verwendung eines einfachen Beutels als Gegenlunge. Dieses Prinzip fand schon vor mehr als 2000 Jahren Verwendung. Der Trick ist sehr einfach: die Atmung wird durch Streß und CO2 stimuliert, Ohnmacht jedoch durch Sauerstoffmangel. Es ist daher einfacher aus und in einen Beutel zu atmen als den Atem anzuhalten, obwohl man auf diese Art nicht mehr Sauerstoff zur Verfügung hat. Aus der Taucher-Rettungsweste zu atmen, und dabei das Atemgas nur jeden vierten Atemzug zu wechseln war (vom Prinzip her gesehen) der nächste Schritt. Man konnte auf diesem Weg mit 100barl für bis zu 10Minuten auskommen (in Anhängigkeit von Tiefe, Training usw.).
Klassisches Helm-Tauchen basierte auf dem gleichen Prinzip: die Pumpe an der Wasseroberfläche lieferte genug bar*l Luft um den Taucher ausreichend mit Sauerstoff zu versorgen, der Trockentauchanzug des Helmtauchers fungierte auch als Gegenlunge, und manchmal wurde bereits ein nasses Handtuch mit Weinstein (= Kaliumhydrogentartrat = Tartar = Potassiumhydrogentartrat) als CO2 Absorber ("Scrubber") eingesetzt.

Sauerstoff-Kreislaufgeräte sind der nächste Schritt. Sie basieren auf der Tatsache, das der Körper O2 braucht und CO2 abgibt. Je nach Anwendungsgebiet wird der Sauerstoff manuell, bedarfsgesteuert oder durch konstanten Massenfluß ergänzt. Das IDA57 ist zum Beispiel ein kompaktes Sauerstoff-Kreislauftauchgerät. Bei den meisten Sauerstoff-Kreislaufgeräten für autonome Tauchanwendung (SCUBA) wird das O2 mittels eines Unterdruck gesteuerten Ventiles nachgeliefert. Manueller Sauerstoff-Einlaß ist typisch für Uboot-Retter, konstanter Massenfluß für Fluchtgeräte in Berkwerken und Industrieanlagen sowie bei Oldtimern (da seinerzeit der Sauerstoff nicht hinreichend rein sondern eher Nitrox oder Hydrox war). Das CO2 wird absorbiert, zumeist durch gelöschten Kalk (=Calciumhydroxid = Löschkalk = Atemkalk). Es ist von entscheidender Wichtigkeit den Kreislauf frei von andern Gasen zu halten um eine Ohnmacht zu vermeiden. Dies bedeutet, daß man den Stickstoff abatmen muß der vorher in der Lunge war, den Stickstoff der sich im Körper befand sowie "Verunreinigungen" aus der Sauerstofflasche. Sauerstoff unter hohem Partialdruck zu atemen kann Vergiftungserscheinungen hervorrufen, dies bedingt Einschränkungen der Nutzungszeit und Tiefe von Sauerstoffkreislauf-Tauchgeräten.

Chemische Mischgas-Kreislauftauchgeräte erweitern den Einsatzbereich, da sie es erlauben Mischgase in einem einfachen Gerät einzusetzen. Eine Chemikalie produziert O2 in dem Maße in dem sie CO2 konsumiert. Das bekannteste dieser Geräte ist das Navy CCCR aus der CCCP (=Sowjetunion), das IDA71. Wie tief man mit diesen Geräten tauchen kann hängt nur vom verwendeten Atemgas ab, aber auch bei ihnen ist es wichtig den Kreislauf frei von Fremdgasen zu halten.

Halbgeschlossene Kreislaufgeräte (Semiclosed-Rebreather = SCR) finden seit 1726 Verwendung, also lange bevor Cousteau und Gagnan die Aqualunge (das offene Preßlufttauchgerät) entwickelten. Das CO2 wird durch Atemkalk gebunden, wie beim O2-Kreislaufgerät, der Unterschied liegt darin wie Gas zudosiert wird:
Activer Flow (CMF-Rebreathers): Das Dräger-Atlantis (neuer Name: Dräger-Dolphin) ist ein derartiges SCR. Ein konstanter Mischgas-Massenfluß wird eingesetzt und stellt sicher, daß der Taucher genug Sauerstoff erhält. Daher blubbern diese Geräte ein wenig: eine sichere Nitrox Menge wird zudosiert (bei manchen Geräten kann auch Trimix verwendet werden), was im Kreislauf zu viel ist wird durch ein Überdruckventil abgegeben.
Passiver Flow bedeutet, daß die Menge des zudosierten Gases davon abhängt wie viel der Taucher atmet. Passive flow semicloed rebreather blubbern meist weniger als der active-flow Typ. Ein Passive Variable Ratio-Biased Addition Semi-Closed (PVR-BASC) wie der Halcyon-Rebreather wird durch das Respiratorische Atem Minuten Volumen (RMV) und die Tauchtiefe gesteuert, es wecheslt nicht das selbe Volumen pro Atemzugvolumen, es wechselt die selbe Gasmenge (bar*l) pro geatmetem Volumen (Liter).

Elektronisch gesteuerte Kreislaufgeräte werden nicht nur, wie dies m.E. bei allen Mischgas-Kreislauftauchgeräten sinnvoll ist, durch Sauerstoff-Sensoren überwacht, sondern diese steuern die Zudosierung des Sauerstoffs, daher machen diese Geräte keine Blasen. (Sicher, wenn man auftaucht und das sich ausdehnende Gas abgelassen wird, dann gibt es ein paar Blasen.) Die elektronischen Sensoren (zumeist elektrochemische Gold-Blei- oder Silber-Platin-(KOH-Elektrolyt)-Sensoren) messen den Sauerstoff-Partialdruck (ppO2) und die Steuerelektronik dosiert, durch Ansteuerung eines Magnetventils (im englischen Sprachraum "Solenoid" genannt), wenn notwendig O2 in den Atemkreislauf. Das CO2 wird wie beim O2-Kreislauftauchgerät durch Atemkalk gebunden. ECCR´s haben zwei Flaschen mir Gasen: 1) den Sauerstoff (engl. Oxygen), zur Zudosierung durch die Elektronik 2) das Füllgas (engl. Diluent Gas), das manuell und/oder durch Unterdruck gesteuert zur Volumenkontrolle dient. Das einfachste Füllgas ist Atemluft. Das "Buddy Inspriation" ist ein solches CCR (fully Closed mixed gas Circuit Rebreather) mit manueller Füllgas-Zugabe, es erlaubt Tauchgänge bis in die Dämmerungszone (100m-Bereich) wenn Trimix als Füllgas Verwendung findet.

Kryolung:
1680 hatte Giovanni Borelli die Idee ein geschlossenes Atemgerät zu bauen. Seine Idee (die so leider nicht funktionieren konnte) war es die Luft durch ein von Seewasser gekühltes Rohr zirkulieren zu lassen, er erhoffte sich davon alle Verunreinigungen an der Innen-Wandung des Rohres kondensieren lassen zu können. Ersetzt man jedoch das Seewasser durch unter (kostantem absoluten) Druck stehenden flüssigen Stickstoff und hat in diesem einen Tank mit flüssigem Sauerstoff dessen Gasphase in Verbindung mit dem Atemkreislauf steht, so hat man einen kryogischen Rebreather, ein Konzept das tatsächlich funktioniert. Das CO₂ wird dabei an der Wand des Stickstoff-Tanks (der auch die Temperatur des Sauerstoff-Tanks konstant hält) ausgefroren, der Sauerstoff-Partialdruck wird duch die Gasphase über dem flüssigen Sauerstoff konstant gehalten. Der konstante N₂-Druck über dem flüssigen Stickstoff bedeutet eine konstante Siede-Temperatur, somit wird auch die Temperatur im O₂-Tank und damit der ppO₂ konstantgehalten. Die mögliche Einsatztiefe ist durch den ppO2 vorgegeben, denn durch die Wahl des konstanten absoluten Druckes über dem flüssigen Stickstoff ergibt sich die Betriebstemperatur des Sytemes, welche ja den ppO2 bestimmt. Einen höheren Umgebungsdruck als den eingestellten N2-Siededruck zu haben bedeutet das die Regelung entgleist und den Taucher durch erhöhten ppO2 in Gefahr bringt. Ein Wassereinbruch wäre auch sehr gefährlich. Kryogenische Rebreather (Kryolungs) haben keine weite Verbreitung gefunden.

Flüssigkeits-Kreislaufgeräte verwenden kein Gas, um die Lunge des Tauchers zu ventilieren, sondern spezielle Flüssigkeiten. Dies erlaubt (abgesehen von HPNS-Problemen) unbegrenztes Tieftauchen, sogar ohne Deko Stops. Es ist mir unbekannt ob dies noch Science Fiction, wie in dem Kinofilm "The Abyss", ist oder ob es bereits in Militärischer Anwendung ist/war. Flüssigkeitsatmung (Liquid Ventilation) befindet sich jedoch bereits in klinischer Anwendung, die Chemikalie Namens "Liquivent" wird von Firma Höchst hergestellt. Ich habe gehört, daß 1994 Tauchversuche mit Flüssigkeitsatmung wegen CO2-Problemen und dem Thema Sehen (wie sieht man ohne eine Gasblase vor den Augen / wie dekomprimiert man, falls man eine Gasblase vor den Augen verwendet hatte) abgebrochen wurden.

Rebreather-Index

http://Rebreather.de/rebreather/principles.html © Karl Kramer, 09.10.1998