專利名稱：自攜式水下呼吸器潛水的安全裝置、潛水設(shè)備和安全方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自攜式水下呼吸器(SCUBA)潛水中用于控制潛水員浮力的 安全裝置、潛水設(shè)備和安全方法，其中，潛水員裝備有潛水設(shè)備，該潛水 設(shè)備包括至少一個(gè)空氣壓力瓶；閥裝置，與該壓力瓶連接，并經(jīng)由第一 軟管從所述壓力瓶將空氣供給呼吸調(diào)節(jié)器以及經(jīng)由第二軟管將空氣供給局 部充氣的潛水救生衣(divingjacket),以便控制潛水員的浮力；和致動器，與 所述閥裝置連通，以便開始潛水救生衣的充氣。另外，本發(fā)明還涉及一種 用于控制潛水員的浮力的裝置。
背景技術(shù)：
在利用潛水容器的輕裝潛水中，即所謂SCUBA(自攜式水下呼吸器)潛 水，潛水員在潛水過程中由他自帶的壓力瓶提供空氣。由于明顯的原因， 為了不發(fā)生事故，用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行潛水是極其重要的。大多數(shù)計(jì)劃潛水 的人在實(shí)際開始潛水前都選擇參加培訓(xùn)。多年來，為了防止?jié)撍鹿剩_ 發(fā)了許多器具。 一個(gè)例子為潛水員所穿的可充氣的潛水救生衣，該救生衣 可幫助他控制浮力并且與用于幫助潛水員下降的重物結(jié)合使用。其他器具 的例子為臺面和便攜式潛水計(jì)算機(jī)，這些器具可以幫助潛水員計(jì)劃潛水， 以便不會有得潛函病的危險(xiǎn)或因?yàn)榭諝庥猛甓匦杩焖俚馗∩媳砻?。潛?設(shè)備本身也被開發(fā)和帶有防止事故的裝置。大多數(shù)這些裝置的目的是檢測 產(chǎn)生的問題或在潛水過程中方便潛水員。
在未遂事故中及有時(shí)在沉沒中經(jīng)常產(chǎn)生的一個(gè)情況為，當(dāng)潛水員浮上 水面時(shí)，由于某種原因他感到緊張。標(biāo)準(zhǔn)的做法是，當(dāng)潛水員浮上水面時(shí)， 在從嘴上取下呼吸調(diào)節(jié)器前，他首先應(yīng)利用充滿潛水救生衣的空氣保證自 身的浮力。事實(shí)是，在水面上呼吸大氣空氣比通過呼吸調(diào)節(jié)器呼吸不太費(fèi) 力會有時(shí)使?jié)撍畣T在緊張的情況下直接在浮上水面時(shí)扔掉其呼吸調(diào)節(jié)器。 另外，潛水員想通過呼喊助手引起其他人的注意。在那種情況下，如果潛 水員不能成功地利用充滿潛水救生衣的空氣保證自身的浮力，則由于潛水 設(shè)備的重量，他會立刻開始沉下去。在這種情況下，他只有非常短的時(shí)間 去找潛水救生衣的充氣致動器。當(dāng)然，如果潛水員首先尋找其呼吸調(diào)節(jié)器 以便能在水面下呼吸，而不是首先尋找潛水救生衣的空氣充氣致動器，則 情況會更惡化。由于這個(gè)原因，盡管在深度不超過2米的水中潛水，也會 發(fā)生淹死人的事故。
與潛水設(shè)備有關(guān)的安全裝置是先前已知的，這些安全裝置可改善上述
的缺點(diǎn)。從FR2741853已知這種裝置，該裝置包括與致動裝置結(jié)合的多個(gè) 傳感器，以便在某些預(yù)先確定的條件下開始給潛水救生衣充氣，以消除潛 在的淹沒的情況。然而，該系統(tǒng)有幾個(gè)缺點(diǎn)。 一個(gè)重要的缺點(diǎn)是它基本上 基于電子設(shè)備的使用，這會產(chǎn)生危險(xiǎn)，需要連續(xù)地供給電流且需要不受潮 濕和冷凝影響。另外，使用頻率作為指示器，所建議的傳感器部分還與個(gè) 人的外部呼吸運(yùn)動的測量有關(guān)，這意^^著有幾個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)樾夭窟\(yùn)動并不 是必需與呼吸運(yùn)動有聯(lián)系的。
乂人EP 034569還知道一種裝置，它具有當(dāng)停止呼吸時(shí)自動地給救生衣 充氣的系統(tǒng)。然而，所建議的系統(tǒng)具有許多功能上和/或結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn)。作 為這種缺點(diǎn)的 一個(gè)例子，可以舉出使用可壓縮的蜂窩狀的泡沫橡膠塊作為 致動機(jī)構(gòu)。當(dāng)暴露在風(fēng)和惡劣天氣中時(shí)，這種致動機(jī)構(gòu)有嚴(yán)重的安全隱患， 并且容易弄臟，這也會影響其功能。另外，這種系統(tǒng)只能在水面以下大約 2-3米深度起作用。如上所述，許多淹沒未遂的事故是在比2米淺得多的深 度發(fā)生的。
乂人US 4,176,418還已知一種安全系統(tǒng)，它可在呼吸停止時(shí)自動地使?jié)?水救生衣充氣。這種裝置也有許多缺點(diǎn)。第一，不能自動地檢測所使用的 致動器到底是在工作模式還是在不工作模式，還要手動將闊調(diào)節(jié)至工作或 不工作模式，這顯然是一種安全隱患。另一個(gè)重要的不同處為不能將傳統(tǒng) 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備與這個(gè)裝置連接，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是基于使用與減壓閥形 成一個(gè)整體的特殊的閥裝置的，這樣，要包括兩個(gè)隔開的壓力腔，使結(jié)構(gòu) 非常復(fù)雜。
在US 5,746,543中還表示了一種裝置，它可幫助潛水員自動地控制浮 力。該裝置包含一個(gè)微處理單元、三個(gè)壓力傳感器以及一起動作以控制浮 力的吸入閥和排出閥。利用開關(guān)機(jī)構(gòu)，潛水員可以選擇該微處理單元的功
能，例如，設(shè)定中間浮力、保持中間浮力、保持深度或上升。然而，為了 達(dá)到上升的功能，必需始終壓住該開關(guān)機(jī)構(gòu)。根據(jù)潛水員所處的深度不同， 該微處理單元可調(diào)整上升速度，并且如有需要，可以計(jì)劃設(shè)置安全停留處
(safety stops)。 US 6,666,623也說明了 一種相似的裝置。這個(gè)裝置也包括一 個(gè)微處理單元，它可以編程，通過為潛水救生衣充氣或通過從潛水救生衣 放氣，自動地控制和調(diào)節(jié)浮力。這樣，可以在兩個(gè)位置即正常位置和緊急 位置之間切換潛水員浮上水面的上升速度。然而，緊急位置必需手動起動。 在US 5,560,738中還表示了潛水的安全裝置的一種變型。根據(jù)這個(gè)裝 置，提供了一種設(shè)備，其控制潛水員不處在其壓力瓶中沒有留下足夠空氣 的深度。在該裝置檢測壓力瓶中沒有足夠空氣的情況下，該裝置自動地為 潛水員的救生衣充氣，使得潛水員可上升。如果潛水員下降至預(yù)先確定的 最大深度，該裝置還可以使他自動地上升至水面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改善的SCUBA潛水的安全方法。這個(gè)目的可 通過如果在一定的預(yù)先確定的時(shí)間潛水員沒有通過呼吸調(diào)節(jié)器使空氣流動 則開始給潛水救生衣充氣來達(dá)到。本發(fā)明還涉及一種為實(shí)現(xiàn)這個(gè)安全方法 的安全裝置。
利用本發(fā)明，可將不然會有淹沒危險(xiǎn)的潛水員安全地送至水面。由于 該方法基于檢測潛水員是否用呼吸調(diào)節(jié)器呼吸，因此在正常的安全系統(tǒng)沒 有檢測緊急情況——例如如果潛水員明顯地在控制之下接近水面，但由于 心臟問題沒有利用呼吸調(diào)節(jié)器(在一定的預(yù)先確定的時(shí)間內(nèi))呼吸——的情 況下，該安全裝置可以開始給潛水救生衣充氣。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該安全裝置利用來自壓力瓶的空氣工作，這表示該 安全裝置的可靠性高。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的裝置的特征還在于，它只使用 市場上幾種已知的構(gòu)件，因此可以降低產(chǎn)品成本。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該安 全裝置容易與現(xiàn)有的潛水設(shè)備連接，或者與新的設(shè)備形成一個(gè)整體，例如 使壓力瓶與救生衣連接或與潛水計(jì)算機(jī)形成一個(gè)整體。這樣，可用靈活的 方法和較合理的成本，大大改善SCUBA潛水的安全性。由于原則上與制造 無關(guān)地可與現(xiàn)有的設(shè)備結(jié)合使用本發(fā)明，因此潛水員可以繼續(xù)使用他感到 最舒服的設(shè)備，使安全性得到附加的協(xié)同保證。 為了不致使?jié)撍畣T有由于從大的深度快速地上升至水面造成受傷的危 險(xiǎn)，該方法主要是當(dāng)潛水員在接近水面的位置(或最近已處在該位置)時(shí)開始 給救生衣充氣。這點(diǎn)可通過提供帶有當(dāng)潛水員在水面下的致動區(qū)時(shí)開始給 潛水救生衣充氣的致動器的潛水設(shè)備達(dá)到。在所謂與水面有關(guān)的事故中， 有一些事故是，由于某種原因，潛水員不能通過給潛水救生衣充氣保證其 浮力而沉至水面以下產(chǎn)生的。例如，如果在上升后，潛水員浮上水面和由 于某種原因他感到緊張， 一種普遍且不合理的行為為盡管已經(jīng)告訴潛水員 首先要保證浮力，但他直接就扔掉呼吸調(diào)節(jié)器。如果潛水員不能通過給潛 水救生衣充氣來保證在水面上的浮力，他會立刻開始再次沉至水面以下， 因?yàn)闈撍O(shè)備具有幫助潛水員停留于水下面的重量。如果嘴中沒有呼吸調(diào)
節(jié)器，則潛水員在大約15-30秒內(nèi)開始在水中呼吸。在第一次吞下水后，在
非常短的時(shí)間后，潛水員喪失知覺。由于潛水設(shè)備的重量作用，潛水員非 常快地下沉。為了能夠成功，原則上必需在達(dá)到潛水員喪失知覺時(shí)刻前采 取救援措施。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該致動器優(yōu)選在潛水員處于由上部預(yù)先確
定的致動深度(actuation depth)D，和下部預(yù)先確定的致動深度D2限制的致動 區(qū)(actuationzone)A內(nèi)時(shí)致動。這樣，還可得到如果潛水員在不希望/不適合 直接上升至水面的深度時(shí)可防止救生衣充氣的優(yōu)點(diǎn)。如果潛水員自己的空 氣用完，但可從另一個(gè)潛水員的設(shè)備接收空氣，則可以產(chǎn)生這種情況。為 了防止在上升過程中肺破裂和為了將吸收的氮排出至身體的組織中，必需 在上升過程中、在一定的間隔上形成安全停留處(safety st叩s)。在這種情況 下，給潛水救生衣充氣是對生命的直接威脅。為了穿透狹窄的空間，當(dāng)向 下潛得深時(shí)，潛水員還可以在短時(shí)間內(nèi)脫去潛水設(shè)備。對于這種短的時(shí)間， 可以使用帶有夠幾分鐘潛水用的小的形成整體壓力瓶的特殊呼吸調(diào)節(jié)器。 由于這個(gè)原因，上部預(yù)先確定的致動深度相當(dāng)于從恰在水面之下到水面下 lm、優(yōu)選為0.1-0.5m、更優(yōu)選為0.1-0.3m、最優(yōu)選大約0.2m的深度；而下 部預(yù)先確定的致動深度相當(dāng)于考慮優(yōu)先選擇的深度，例如在與上升至水面 有關(guān)的所謂安全停留處(safety stops)的慣常深度以上的深度，優(yōu)選為水面下 的2-5m,更優(yōu)選為水面下3m,最優(yōu)選為水面下大約2.5m。
利用優(yōu)選包括檢測潛水員深度D的壓力檢測裝置的致動器，可以得到 潛水員進(jìn)入致動區(qū)時(shí)，安全系統(tǒng)立即自動地起動，同時(shí)當(dāng)潛水員處于一個(gè)
從此處快速上升至水面會對健康造成嚴(yán)重?fù)p害的深度時(shí)，該系統(tǒng)可防止?jié)?水救生衣充氣的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)于這點(diǎn)，潛水員在下降時(shí)進(jìn)入致動區(qū)或在上升至 水面時(shí)進(jìn)入致動區(qū)并不重要。由于安全裝置的所有元件只需要壓縮空氣進(jìn) 行工作，而壓縮空氣可從壓力瓶來，因此可以提供非?？煽康陌踩椒ā?當(dāng)然，致動區(qū)可按所希望的設(shè)定和根據(jù)潛水是如何進(jìn)行的來設(shè)定。 從附加的從屬權(quán)利要求和說明中可以了解本發(fā)明的其他方面。 除此之外，根據(jù)本發(fā)明的安全方法和安全裝置可以達(dá)到下述的一個(gè)、
幾個(gè)或大部分目的
該安全裝置可以安裝在現(xiàn)有的潛水設(shè)備上，
該安全裝置可從一組潛水設(shè)備移動至另 一組潛水設(shè)備，
該安全裝置具有高的可靠性，
在接近發(fā)生事故時(shí)，該安全裝置可以手動給潛水救生衣充氣， 可使單個(gè)的潛水員具有更好的抗?jié)撍鹿实陌踩校? 可以手動設(shè)定致動區(qū)的深度，
當(dāng)培訓(xùn)(例如使安全系統(tǒng)連續(xù)工作)而在淺水(不超過3-5m)中潛水時(shí)， 可提高沒有經(jīng)驗(yàn)的潛水員的安全性，
可以手動致動安全系統(tǒng)，這在培訓(xùn)方面和從安全的觀點(diǎn)來看是有優(yōu) 點(diǎn)的，這時(shí)可以在陸地上致動安全系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)，
-可以通過遙控，例如與潛水計(jì)算機(jī)、無線傳輸/接收裝置結(jié)合進(jìn)行致
動，
-可將該安全系統(tǒng)與潛水計(jì)算機(jī)連接(或形成一個(gè)整體)。


下文種，將參見附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中
圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的一組潛水設(shè)備,
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的致動器的流程圖，
圖3表示使用本發(fā)明的潛水員的示意圖，
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的致動器的稍微改良的流程圖，和
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的致動器的一個(gè)構(gòu)想的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖l表示在SCUBA潛水中使用的一組潛水設(shè)備。該設(shè)備包括至少一 個(gè)壓力瓶l;閥裝置2，與該壓力瓶連接并且經(jīng)由第一軟管5從所述壓力瓶 將空氣供給呼吸調(diào)節(jié)器4。該閥裝置2還可將空氣從該壓力瓶供給所謂的潛 水救生衣6。潛水員穿上可充氣的潛水救生衣6，并用它控制其浮力?？諝?經(jīng)由第二軟管7從壓力瓶供給潛水救生衣6。該潛水設(shè)備還包括致動器8， 該致動器與所述閥裝置2連通，以便開始給潛水救生衣6充氣。合適地， 致動器8與閥裝置2連接，使得它們之間的連接是撓性的，例如為中間彈 性管裝置(未示出)的形式，以便能適應(yīng)防止沖擊或碰撞在連接上產(chǎn)生大的力 的目的。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的致動器8和所包括的元件的實(shí)施例的流程圖。 該致動器包括經(jīng)由第 一連接L1 a與閥裝置2的出口 25流體連通的壓力檢測 閥20。此外，該致動器8還包括膜片閥21(等)，其經(jīng)由第二連接Llb與閥 裝置2的出口 25流體連通，并經(jīng)由出口 L10與壓力檢測閥20流體連通。 這樣，膜片閥21與延時(shí)裝置22連接。在膜片閥21和延時(shí)裝置22的第一 側(cè)Sl之間有第三連接L20。在膜片閥21和延時(shí)裝置22的第二側(cè)S2之間有 第四連接L21。另外，該致動器8包括經(jīng)由第六連接L3與延時(shí)裝置22流體 連通的觸發(fā)閥23。該觸發(fā)閥23還可經(jīng)由第七連接Llc與閥裝置2的出口 25流體連通，以便能夠從所述第二軟管7供給潛水救生衣6空氣。
在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該壓力4企測閥20由在兩個(gè)末端位置之 間工作的調(diào)節(jié)閥構(gòu)成。在任一個(gè)末端位置上該閥20關(guān)閉，使得空氣不能通 過閥20輸送進(jìn)入導(dǎo)管L10至膜片閥21。只有在周圍水9的壓力影響該閥使 壓力檢測裝置指示預(yù)先確定值、導(dǎo)致該閥位于上述末端位置之間的位置上 的情況下，該壓力檢測閥20打開連接，將空氣從壓力瓶1經(jīng)由供給導(dǎo)管Ll 并再通過其出口 L10供給膜片閥21。
膜片閥21為方向閥，它引導(dǎo)壓力檢測岡20中的從出口 L10來的輸入 空氣(經(jīng)由供給導(dǎo)管Lla進(jìn)入的氣流)經(jīng)由所述第三連接L20或所述第四連接 L21流動。在Llb中的空氣壓力為靜壓力，該空氣壓力作用在膜片閥21上， 將引導(dǎo)空氣流出進(jìn)入所述第三連接L20中。當(dāng)在導(dǎo)管Lib中的空氣壓力改 變時(shí)(在吸氣時(shí)發(fā)生)，膜在膜片閥21內(nèi)運(yùn)動，這又影響流經(jīng)膜片閥21的方 向，從流向L20偏移至流向第四連接L21 。
因此，只有通向膜片閥21的驅(qū)動空':氣流經(jīng)由導(dǎo)管L10進(jìn)入，并且這樣，空氣流通過膜片閥被引導(dǎo)至第三供給導(dǎo)管L20或第四供給導(dǎo)管L21，這二 根供給導(dǎo)管都與延時(shí)裝置22連通。
延時(shí)裝置22只在經(jīng)過一定的時(shí)間后、即在一定的時(shí)間延時(shí)后，才將空 氣流從第三供給導(dǎo)管L20送至導(dǎo)管L3。為了使空氣通過延時(shí)裝置22流向觸 發(fā)閥23，必需使經(jīng)由導(dǎo)管L20的有效壓力作用在通至延時(shí)裝置22的一個(gè)入 口 Sl上。在延時(shí)裝置22中裝入一重置機(jī)構(gòu)22，該機(jī)構(gòu)與第二入口 S2連接。 當(dāng)膜片閥引導(dǎo)空氣流從出口 L10通過第四供給導(dǎo)管L21時(shí)，這個(gè)重置機(jī)構(gòu) 經(jīng)由入口 S2起動。只要膜片閥21中壓力改變，就產(chǎn)生這種方向改變。只 要產(chǎn)生吸氣，空氣流就相應(yīng)地從L10偏轉(zhuǎn)，因此吸氣使與膜片閥連接的導(dǎo) 管Lib中的壓力改變。只要膜片閥21感受到這種壓力改變(即確認(rèn)有吸氣)， 從LIO來的空氣流將相應(yīng)地重置延時(shí)裝置至其初始位置，使得在觸發(fā)閥23 起動前，再一次達(dá)到預(yù)先確定的延時(shí)。觸發(fā)閥23是一種簡單的邏輯元件， 它的一導(dǎo)管Llc總是與壓力瓶21的出口連接，并且只要經(jīng)由與延時(shí)裝置22 連接的導(dǎo)管L3中的壓力脈沖而起動，就可通過軟管7供給空氣。適當(dāng)?shù)兀?軟管7的末端設(shè)有用彈簧加載的球閥(未示出)，球閥是已知的，這表示當(dāng)將 軟管7從救生衣6上拆下時(shí)，軟管7即可密封住空氣流。如果希望的話， 還可以簡單地拆卸安全裝置。
致動器8可以經(jīng)由聯(lián)接裝置26(圖2中只是示意性地示出)與壓力瓶1 和閥裝置2連接。這種聯(lián)接裝置26優(yōu)選地包括標(biāo)準(zhǔn)閥管接頭，這表示該致 動器8原則上可與市場上的所有閥裝置2配合，而與這些閥裝置的結(jié)構(gòu)無 關(guān)，因?yàn)橥ǔ＿@種裝置制成有可與不同類型的設(shè)備配合的標(biāo)準(zhǔn)管接頭。閥 裝置2通常包括減壓閥(未示出)，它降低從壓力瓶1出來的空氣壓力(通常 約為20-30MPa)，使得可將低壓(通常為0.8-1.lMPa)的空氣供給潛水救生衣 6和呼吸調(diào)節(jié)器4。然而，在一些應(yīng)用中，可以在致動器8中降壓。如果將 致動器8與閥裝置2形成一個(gè)整體，使它們形成一個(gè)聯(lián)合部件(未示出)，還 可獲得許多優(yōu)點(diǎn)。
在所示的優(yōu)選實(shí)施例中，致動器的元件主要為才幾械元件，例如氣動或 液壓控制的閥。這還有安全裝置8不需要電來工作的優(yōu)點(diǎn)。這樣，該安全 裝置只需利用從壓力瓶1出來的空氣即可工作并可以因外部影響(例如一定 形式的潮濕和/或一定的水壓力)而起動。因此，工作可靠性極高。"一定形 式的潮濕"應(yīng)理解為不包括雨而是包括在連續(xù)的液體池(湖、游泳池、海洋
等)中的潮濕，因此在不需使用壓力計(jì)的情況下，例如通過檢測在致動器的 一定區(qū)域上存在的持續(xù)的潮濕，即可檢測存在流體靜力。
圖3示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的裝置的使用。它示意性地表示通過充 滿水的區(qū)域9(例如湖的一部分)的垂直截面，其表面為IO向下至與大約10 米相當(dāng)?shù)囊欢ㄉ疃?。為了表示利用根?jù)本發(fā)明的裝置的潛水，潛水員11用
箭頭表示，潛水員11按時(shí)間順序進(jìn)行通過點(diǎn)a-d的潛水。還表示，根據(jù)本 發(fā)明的裝置優(yōu)選地具有分別由上部深度D,和下部深度D2確定的致動區(qū)A。 功能的說明
現(xiàn)參見圖2和圖3說明該裝置的功能。如上所述，該方法的主要目的 為避免與浮上水面有關(guān)的情況的嚴(yán)重事故。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)潛水員11 進(jìn)入致動區(qū)A中或在致動區(qū)A中時(shí)，致動器8起動。通常，這個(gè)致動區(qū)A 包括從深度D,延伸至所希望的深度D2的區(qū)域，深度D,為從剛在水面下至 水面下大約lm、通常為0.1-0.5m、優(yōu)選為0.1-0.3m、最優(yōu)選為大約0.2m的 深度，深度D2例如為200m;或如果希望的話，致動區(qū)A包括從深度D,延 伸至無限的深度；或致動區(qū)A包括從深度D，延伸至深度D2的區(qū)域，其中 深度D2通常用作與上升至水面有關(guān)的所謂安全停留處(safety stops)，為水面 下的優(yōu)選2-5m,更優(yōu)選3m,最優(yōu)選大約2.5m。如果在一定的預(yù)先確定時(shí) 間內(nèi)潛水員不能用呼吸調(diào)節(jié)器4呼吸，則致動器8開始給潛水員的潛水救 生衣6充氣，從而將潛水員ll輸送至水面10。
當(dāng)潛水員在致動區(qū)A外面，或者在岸上，或者沒有開始潛水，或者當(dāng) 在比由致動區(qū)A確定的深度大的深度潛水時(shí)，則不致動。這個(gè)功能，即不 工作模式可通過將壓力檢測閥20設(shè)計(jì)成在D廣D2范圍內(nèi)的外部水壓力影響 下打開致動連接L10來達(dá)到，該水壓力范圍包括在上部致動深度(actuation depth)D,處的靜水壓力和下降至下部致動深度D2的靜水壓力。
在水面位置或潛水員11正好在水面10以下的位置，閥20關(guān)閉，使得 空氣不能通過出口導(dǎo)管L10供給。在下降時(shí)，潛水員11在某一點(diǎn)a(見圖3) 進(jìn)入致動區(qū)A，然后周圍水9將足夠大的壓力作用在壓力檢測閥20上，打 開經(jīng)由出口L10的連接。這樣，空氣經(jīng)由導(dǎo)管L10再通過引向延時(shí)裝置22 的連接導(dǎo)管L20供給膜片閥21,從而開始在向著觸發(fā)位置的方向上來自于 起始位置的影響。這種工作模式在使膜片閥21切換前不會斷開，只要有利 用呼吸調(diào)節(jié)器4的呼吸，膜片閥21就切換，使連接導(dǎo)管中的壓力改變，這
樣，與膜片閥21連接的導(dǎo)管Llb切換膜片閥21。由此，為了在第四連接
L21中排出，切換膜片閥21可使從壓力閥20供給出口 L10的空氣在膜片閥 21內(nèi)改變方向，其影響延時(shí)裝置22的重置。只要潛水員在致動區(qū)A內(nèi)， 這個(gè)過程將重復(fù)。在預(yù)先確定的延時(shí)T內(nèi)進(jìn)行呼吸的條件下(T在延時(shí)裝置 22中預(yù)先確定)，觸發(fā)閥23不會相應(yīng)地經(jīng)由L3被打開，這表示救生衣6不充氣。
從開始模式至觸發(fā)模式影響延時(shí)裝置的壓縮空氣的致動時(shí)間T,相當(dāng) 長，為壓縮空氣在相反方向(即至開始模式)影響延時(shí)腔的重置時(shí)間T2大小 的10-100倍、優(yōu)選為10-20倍那樣長，重置時(shí)間T2不超過2秒，優(yōu)選為不 超過1.5秒，最優(yōu)選為不超過l秒。
當(dāng)下降的潛水員通過下部致動深度D2，即通過圖3中的點(diǎn)b時(shí)，周圍 水9的壓力將影響壓力檢測閥20,使它處在第二末端位置，這時(shí)，閥20再 一次關(guān)閉，使空氣不能通過出口 L10排出。如果潛水員已經(jīng)開始通過下部 致動深度D2，則壓力檢測閥20保持通過出口 L10的連接。因此，進(jìn)入下部 致動深度D2下面的區(qū)域的潛水員不會自動地切斷機(jī)構(gòu)，而且在這種情況下， 只有利用檢測呼吸的膜片閱21可以切斷觸發(fā)機(jī)構(gòu)，從而重置延時(shí)裝置。如 果潛水員ll在致動區(qū)A中，例如當(dāng)由于不能保證水面上的浮力而下沉?xí)r通 過致動區(qū)，則即使在潛水員通過下部預(yù)先確定的致動深度D2后，致動器8 還可繼續(xù)工作。因此，只有當(dāng)潛水員11再一次用其呼吸調(diào)節(jié)器4呼吸時(shí)， 可以斷開該裝置。在其他情況下，潛水救生衣6充氣，并將潛水員l]升高 至水面10。
當(dāng)潛水員在下部致動深度D2以下時(shí)，致動機(jī)構(gòu)8不能起動，因?yàn)閴毫?調(diào)節(jié)閥20在其一個(gè)關(guān)閉位置上。
當(dāng)潛水員開始上升并達(dá)到上升點(diǎn)c時(shí)，水9將壓力作用在壓力檢測閥 20上，壓力檢測閥20再一次打開通至出口 L10的連接，驅(qū)動空氣再次供給 膜片閥21。因此，只要潛水員在致動區(qū)A內(nèi)，致動器8的功能與上述相同。 在潛水員上升至周圍水9的壓力降低至預(yù)先確定的上部致動深度D,以下的 點(diǎn)d前，致動器不會再斷開。當(dāng)潛水員在水面上時(shí)，他可以扔掉呼吸調(diào)節(jié) 器4，而不會有潛水救生衣6沒有適當(dāng)?shù)睦碛沙錃獾奈ｋU(xiǎn)。另一方面，如果 潛水員開始下沉，可再進(jìn)入致動區(qū)A,在這種情況下，只有通過再一次用 呼吸調(diào)節(jié)器4呼吸才能斷開致動器8。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，壓力檢測閥20
只可以阻止通過出口 L10向經(jīng)由下部深度極限D(zhuǎn)2離開致動區(qū)A的潛水員供 給，同時(shí)當(dāng)潛水員經(jīng)由上部致動深度D!離開致動區(qū)A時(shí)，可以斷開致動。 這樣，可消除如果潛水員在成功的上升后和最終上升前短暫的下降的錯(cuò)誤， 即在上升前在致動區(qū)A中所犯的錯(cuò)誤使?jié)撍壬?充氣的危險(xiǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該延時(shí)裝置22由包括液壓延時(shí)腔(未示出) 的機(jī)械裝置構(gòu)成。該液壓延時(shí)腔通過允許較大的液體流量在一個(gè)方向通過 及較小的液體流量在另一方向通過，可使延時(shí)裝置的調(diào)節(jié)裝置在兩個(gè)方向 以不同的速度運(yùn)動。根據(jù)壓縮空氣從哪一個(gè)導(dǎo)管L20， L21作用在液壓延時(shí) 腔上，該調(diào)節(jié)裝置可相應(yīng)地以不同的速度運(yùn)動。當(dāng)壓縮空氣從第三導(dǎo)管L20 作用時(shí)，調(diào)節(jié)裝置可在向著觸發(fā)模式的方向上從開始模式運(yùn)動，從而允許 比壓縮空氣經(jīng)由第二導(dǎo)管L21作用小得多的流量。這表示液壓延時(shí)腔如定 時(shí)器一樣工作，通過控制各個(gè)方向的流動阻力可以選擇延時(shí)裝置從開始模 式向觸發(fā)模式運(yùn)動的時(shí)間。
適當(dāng)?shù)剡x擇時(shí)間，使得在潛水員不用呼吸調(diào)節(jié)器呼吸的情況下，延時(shí) 腔可在30秒內(nèi)、優(yōu)選在20秒內(nèi)從開始模式轉(zhuǎn)變至觸發(fā)模式。如果在該時(shí) 間過程中，潛水員發(fā)現(xiàn)呼吸調(diào)節(jié)器4或另一種情況中他在致動區(qū)A中時(shí)象 通常一樣利用呼吸調(diào)節(jié)器呼吸，則呼吸會造成在第二連接L16中壓力降低， 這會使膜片控制閥21使空氣改變方向至第四連接L21。當(dāng)壓縮空氣作用在 充滿液體的延時(shí)腔的這一側(cè)S2上時(shí)，相當(dāng)大的流量通過該延時(shí)腔。這表示， 在潛水員吸入空氣所需要的短時(shí)間中，液體控制的延時(shí)腔轉(zhuǎn)變成開始模式， 并且安全功能重置成開始模式。只要潛水員在致動區(qū)A中，這個(gè)過程就重 復(fù)，然后，壓力閥20將驅(qū)動空氣供給膜片控制閥21，這表示，只要在L16 中靜壓力恢復(fù)原狀，延時(shí)腔在從開始模式至觸發(fā)模式的方向上重復(fù)地開始 運(yùn)動，使膜片閱21將空氣引導(dǎo)向第一側(cè)S1。因此，潛水員用呼吸調(diào)節(jié)器4 的呼吸可使第二連接Llb中的壓力降低，這可重置延時(shí)腔。
另一方面，如果發(fā)生在預(yù)先確定的時(shí)間內(nèi)潛水員沒有找到他的呼吸調(diào) 節(jié)器的緊急情況，則在壓縮空氣的作用下，液體控制的延時(shí)腔從開始模式 運(yùn)動至觸發(fā)模式。當(dāng)進(jìn)入觸發(fā)位置時(shí)，第六連接L3打開，使壓縮空氣經(jīng)由 延時(shí)腔送至觸發(fā)閥23。利用壓縮空氣經(jīng)由L3的作用，觸發(fā)閥23打開，并 且從閥裝置2至潛水員的潛水救生衣6的直接連接Llc打開，可以即刻開 始充氣。潛水員自動地得到浮上水面需要的浮力。圖4表示根據(jù)本發(fā)明的致動器8的另一個(gè)實(shí)施例。原則上，它與圖2
所示的固有功能相同，在圖中表示相同形式的元件用相同的標(biāo)號表示。根
據(jù)圖4的改進(jìn)為，在導(dǎo)管L4中設(shè)有另外的閥29，該導(dǎo)管L4使導(dǎo)管Llc與 救生衣6的出口 7連接，形成通過觸發(fā)閥23的"旁通"。這個(gè)另外的閥29 的功能為，當(dāng)壓力瓶1中的空氣快用完時(shí)，它打開，可以自動地給救生衣6 充氣。因此，閥29的目的是消除在潛水過，呈中潛水員將空氣用完的危險(xiǎn)， 并且當(dāng)空氣快用完時(shí)，可以自動地將潛水員升至水面上。因此，另外的閥 29可以利用任何形式的可檢測空氣快用完的檢測方法，控制連接的打開和 形成，例如，可通過使用壓力計(jì)(未示出)，在通過連接25供給的有效壓力 降低至"正常有效壓力"以下一定水平時(shí)，控制該另外的閥29。又例如， 可以在減壓閥減壓后，當(dāng)將有效壓力設(shè)定為大約0.7-0.8MPa時(shí)，使該另外 的閥在0.5MPa的壓力下打開。自然，可將減壓閥配置在致動器8的殼體80 內(nèi)。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的致動器8的優(yōu)選實(shí)施例?？梢钥闯?，裝置8為 尺寸較小的殼體80,這表示，由于較小和不笨重，容易攜帶該裝置。所示 的實(shí)施例的大致尺寸為100x50x20mm。殼體80容納一艮據(jù)以上說明所需要的 導(dǎo)管和閥(參見圖3和圖4)。另外，還有將裝置8分別連接在壓力瓶1、救 生衣6和呼吸調(diào)節(jié)器4之間所必需的連接26, 27, 28。如本領(lǐng)域的技術(shù)人 員已知那樣，這些連接可以利用本質(zhì)上已知的許多方法制造，以形成密封 連接?？梢酝ㄟ^聯(lián)接裝置26B(這里用螺母聯(lián)接表示，但自然地可以使用許 多形式的管接頭，例如快速管接頭)，將致動器8和壓力瓶1之間的連接25 形成撓性接頭25B的形式(例如，增強(qiáng)的橡膠軟管)，使得產(chǎn)生的和作用在致 動器8上的任何力(例如沖擊或彎曲應(yīng)力形式)不會在任何聯(lián)接裝置26， 25A 上產(chǎn)生大的應(yīng)力，而是被撓性接頭25B吸收/衰減。另外，救生衣的管接頭 27可以為本質(zhì)上已知的快速管接頭，它包括當(dāng)拆開管接頭時(shí)的關(guān)閉機(jī)構(gòu)(通 常為密封岡座的一個(gè)用彈簧加載的球，當(dāng)聯(lián)接時(shí)，該球打開/推開)。由于這 種固有的功能，可以在需要時(shí)拆卸救生衣的軟管7，甚至可在水面下進(jìn)行， 而不會影響設(shè)備的其余部分或功能。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，本發(fā)明不是局限在上述的例子，根據(jù)本發(fā)明 的概念的范圍包括各種各樣具有相同功能和可以達(dá)到相同目的的元件和裝 置。例如，致動器可以裝有諸如電子壓力傳感器、時(shí)間塊等一類的電子傳
感器和調(diào)節(jié)器。又例如，呼吸檢測裝置21可以由不是上述的各種其他裝置
構(gòu)成。 一個(gè)明顯的改進(jìn)為在軟管5中或呼吸調(diào)節(jié)器4內(nèi)配置某種形式的流
動檢測裝置，例如指示流動的緊急狀態(tài)的機(jī)械裝置(例如，檢測其轉(zhuǎn)動以重
置延時(shí)裝置22的小葉輪)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可以改進(jìn)致動器的控制和調(diào) 節(jié)功能。培訓(xùn)的指導(dǎo)者還希望可以確定何時(shí)應(yīng)起動該裝置，何時(shí)不起動， 因此優(yōu)選該裝置包括遙控致動的裝置。可以使?jié)撍念I(lǐng)導(dǎo)者具有(小的)計(jì)算 機(jī)單元，其帶有與設(shè)在每一個(gè)呼吸調(diào)節(jié)器4中的呼吸檢測裝置進(jìn)行通信的 顯示器(例如"掌上電腦"等)。如果潛水員在預(yù)先確定的時(shí)間內(nèi)沒有用其調(diào) 節(jié)器呼吸，則該呼吸檢測裝置發(fā)出警告信號，從而潛水領(lǐng)導(dǎo)者可利用遙控 致動裝置(給出警告信號的相同部分，例如相同的掌上電腦)起動觸發(fā)閥23, 使它打開，以便給發(fā)出警告信號的設(shè)備(或所有設(shè)備)的潛水救生衣6充氣。 可以用不是以上舉例的許多其他方法開始對潛水救生衣6充氣。本發(fā)明的 原理可在非常規(guī)的潛水設(shè)備中使用，例如潛水員使用只裝有小量的空氣， 因而不需要作為背包攜帶、可以用潛水員的嘴托住的壓力瓶的情況；因此， 在壓力瓶和呼吸調(diào)節(jié)器4之間不需要軟管。通常，這種壓力瓶l裝的空氣 量對保證潛水救生衣6充氣不夠。在這種情況下，潛水救生衣6可帶有可
夠的浮力。當(dāng)然，可以使用后述部件的組合，使呼吸調(diào)節(jié)器4與致動器8 電子接觸，可以從常規(guī)的壓力瓶1和/或上述的安瓿來起動互相連接。另外， 與致動器聯(lián)接的壓力檢測裝置不需要為機(jī)械的，而可以使用與控制閥機(jī)構(gòu)
述的膜片閥21相同形式的功能。根據(jù)相同的思路線索，還可通過建立完成 所希望功能的定時(shí)器功能，使該延時(shí)機(jī)構(gòu)完全為電子式的，這種電子式延 時(shí)機(jī)構(gòu)也可與壓電壓力傳感器組合。許多這些功能還可從現(xiàn)今存在的潛水 計(jì)算機(jī)中獲取，因此可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同的組合。另一個(gè)協(xié)同作用為致動區(qū)、延 時(shí)時(shí)間等的設(shè)定容易靈活地改變。為了培訓(xùn)的目的，還希望提供可在岸上 測試功能的裝置，因此可手動起動該裝置也是有意義的。根據(jù)又一個(gè)方面， 還希望適當(dāng)?shù)嘏c其他條件結(jié)合，可增大致動區(qū)。比上面給出的更深的一個(gè) 致動區(qū)可以與潛水救生衣的局部充氣結(jié)合，(可以慢慢地上升至水面)，將潛 水員輸送至水面而不是消失在深處。因此，可以在比其他情況下短得多的 時(shí)間內(nèi)進(jìn)行救援工作。根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)，還可以保證將已淹沒的人搬至水面，這是親屬們 所強(qiáng)烈希望的。這可通過將附加的功能與所述的其他功能結(jié)合來達(dá)到，當(dāng) 經(jīng)過一定的較長時(shí)間(例如1小時(shí))，在不用呼吸調(diào)節(jié)器4呼吸的條件下和在 這段時(shí)間過程中，壓力檢測裝置沒有暴露在與大氣壓力相應(yīng)的壓力的條件
下，該附加功能可以開始觸發(fā)該觸發(fā)閥23。
權(quán)利要求
1.一種自攜式水下呼吸器潛水中控制潛水員的浮力的安全方法，在該方法中，潛水員(11)裝備有潛水設(shè)備，該潛水設(shè)備包括至少一個(gè)空氣壓力瓶(1)；閥裝置(2)，與該壓力瓶(1)連接，并且經(jīng)由第一供給裝置(5)從所述壓力瓶將空氣供給呼吸調(diào)節(jié)器(4)并經(jīng)由第二供給裝置(7)將空氣供給可充氣的潛水救生衣(6)，以控制潛水員的浮力；致動器(8)，其能夠當(dāng)潛水員在一定時(shí)間內(nèi)不能使空氣流過呼吸調(diào)節(jié)器(4)時(shí)自動地開始給該潛水救生衣(6)充氣；其特征在于，所述致動器(8)由致動機(jī)構(gòu)(20)控制，當(dāng)潛水員在致動區(qū)(A)內(nèi)時(shí)，該致動機(jī)構(gòu)自動地將致動器設(shè)定為工作模式。
2. 如權(quán)利要求1所述的安全方法，其特征在于，所述致動區(qū)(A)由上部 致動深度(D1)和下部致動深度(D2)確定。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的安全方法，其特征在于，所述上部致動深 度(D1)緊接在水面下，為水面下1.0m，優(yōu)選為水面下0.1-0.5m,更優(yōu)選為水 面下0.1-0.3m，最優(yōu)選為水面下大約0.2m。
4. 如權(quán)利要求2所述的安全方法，其特征在于，所述下部致動深度(D2) 相當(dāng)于水面下下降至200m的深度。
5. 如權(quán)利要求4所述的安全方法，其特征在于，所述下部致動深度(D2) 相當(dāng)于在上升至水面過程中所謂安全停留處的正常深度上面的深度，優(yōu)選 為水面下大約2-5m，更優(yōu)選為水面下大約2-3.5m,最優(yōu)選為水面下大約 2.5m。
6. 如權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的安全方法，其特征在于，致動器(8) 包括檢測潛水員的深度(D)的壓力檢測裝置(20)。
7. 如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的安全方法，其特征在于，所述供給 裝置(5, 7)由與所述閥裝置(2)直接或間接連接的第一軟管(5)和第二軟管(7) 構(gòu)成。
8. 如權(quán)利要求7所述的安全方法，其特征在于，所述致動器(8)與潛水 設(shè)備配合，并且致動器(8)包括與閥裝置(2)和至少所述第二軟管(7)之間流體 連通的至少一個(gè)機(jī)械閥裝置(20， 21， 22， 23)。
9. 如權(quán)利要求8所述的安全方法，其特征在于，致動器(8)包括與所述 第二軟管(7)連接并由延時(shí)裝置(22)控制的觸發(fā)闊(23),以及包括可重置所述延時(shí)裝置(22)的呼吸;險(xiǎn)測裝置(21)。
10. 如權(quán)利要求9所述的安全方法，其特征在于，壓力檢測裝置(20)由 當(dāng)潛水員(11)在由上部致動深度(D,)和下部致動深度(D2)確定的致動區(qū)(A)內(nèi) 時(shí)起動空氣供給的調(diào)節(jié)閥構(gòu)成。
11. 如權(quán)利要求9所述的安全方法，其特征在于，在觸發(fā)模式(L2)中， 所述延時(shí)裝置(22)打開從延時(shí)裝置(22)至觸發(fā)閥(23)的觸發(fā)連接(D1),因此， 來自閥裝置(2)的壓縮空氣給潛水救生衣(6)充氣；優(yōu)選的是，從開始模式至 觸發(fā)模式的延時(shí)時(shí)間(T1)比重置成開始模式所需要的重置時(shí)間(T2)長得多， 長10-100倍，優(yōu)選長10-20倍，該重置時(shí)間(T2)不超過2秒，優(yōu)選不超過 1.5秒，且最優(yōu)選不超過l秒。
12. 如權(quán)利要求9所述的安全方法，其特征在于，所述呼吸檢測裝置(21) 由膜片控制閥構(gòu)成，只要與所述第 一軟管(5)連通的連接(L 1 b)中的靜壓力由 于潛水員不用呼吸調(diào)節(jié)器呼吸而保持恒定，該膜片控制閥就可保持第 一模 式(L1)。
13. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的安全方法，其特征在于，所述致動 器(8)與包括減壓閥的聯(lián)接裝置(26)連接。
14. 一種與潛水設(shè)備連接的安全裝置，該潛水設(shè)備包括至少一個(gè)空氣 壓力瓶(l);閥裝置(2),與該壓力瓶(l)連接，并且經(jīng)由第一供給裝置(5)從所 述壓力瓶將空氣供給呼吸調(diào)節(jié)器(4)并經(jīng)由第二供給裝置(7)將空氣供給可充 氣的潛水救生衣(6),以控制潛水員的浮力；還包括檢測通過所述呼吸調(diào)節(jié) 器(4)的呼吸的裝置(21)和當(dāng)在一定的時(shí)間內(nèi)通過該呼吸調(diào)節(jié)器(4)的空氣流 動停止時(shí)自動地開始給潛水救生衣(6)充氣的致動器(8);其特征在于， 一致 動機(jī)構(gòu)(20)與所述致動器連接，該機(jī)構(gòu)可自動地指示潛水員在致動區(qū)(A)內(nèi)。
15. 如權(quán)利要求13所述的安全裝置，其中所述供給裝置(5, 7)由與所 述閥裝置(2)直接或間接連接的第一軟管(5)和第二軟管(7)構(gòu)成，其特征在 于，所述致動器(8)與所述間裝置(2)連通，以開始給潛水救生衣(6)充氣。
16. 如權(quán)利要求15所述的安全裝置，其特征在于，所述閥裝置(2)和/ 或致動器(l 8)包括減壓裝置。
17. 如權(quán)利要求16所述的安全裝置，其特征在于，所述閥裝置(2)和致 動器(8)整體形成單一部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種SCUBA潛水中控制潛水員的浮力的方法，在該方法中，潛水員(11)裝備有潛水設(shè)備，該潛水設(shè)備包括至少一個(gè)空氣壓力瓶(1)；閥裝置(2)，與該壓力瓶(1)連接，并且經(jīng)由第一供給裝置(5)從所述壓力瓶將空氣供給呼吸調(diào)節(jié)器(4)并經(jīng)由第二供給裝置(7)將空氣供給可充氣的潛水救生衣(6)，以控制潛水員的浮力，當(dāng)潛水員在一定時(shí)間內(nèi)沒有使空氣流過呼吸調(diào)節(jié)器(4)時(shí)，開始對潛水救生衣充氣。本發(fā)明還涉及一種安全裝置和潛水設(shè)備。
文檔編號B63C11/08GK101346273SQ200680049141
公開日2009年1月14日 申請日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者克里斯琴·范烏斯特拉姆, 奧拉·帕特里克森, 托馬斯·厄德特曼, 簡·斯圖德 申請人:康森薩姆公司