專利名稱：自攜式水下呼吸器潛水的安全裝置、潛水設備和安全方法
技術領域：
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、潛水設備和安全方法，其中，潛水員裝備有潛水設備，該潛水 設備包括至少一個空氣壓力瓶；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：
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?shù)姆椒ㄟM行潛水是極其重要的。大多數(shù)計劃潛水 的人在實際開始潛水前都選擇參加培訓。多年來，為了防止?jié)撍鹿?，開 發(fā)了許多器具。 一個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合使用。其他器具 的例子為臺面和便攜式潛水計算機，這些器具可以幫助潛水員計劃潛水， 以便不會有得潛函病的危險或因為空氣用完而必需快速地浮上表面。潛水 設備本身也被開發(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在沉沒中經(jīng)常產(chǎn)生的一個情況為，當潛水員浮上 水面時，由于某種原因他感到緊張。標準的做法是，當潛水員浮上水面時， 在從嘴上取下呼吸調(diào)節(jié)器前，他首先應利用充滿潛水救生衣的空氣保證自 身的浮力。事實是，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 力會有時使?jié)撍畣T在緊張的情況下直接在浮上水面時扔掉其呼吸調(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，他只有非常短的時間 去找潛水救生衣的充氣致動器。當然，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。
與潛水設備有關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。從FR2741853已知這種裝置，該裝置包括與致動裝置結合的多個 傳感器，以便在某些預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)有幾個缺點。 一個重要的缺點是它基本上 基于電子設備的使用，這會產(chǎn)生危險，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 人的外部呼吸運動的測量有關，這意^^著有幾個缺點，因為胸部運動并不 是必需與呼吸運動有聯(lián)系的。
乂人EP 034569還知道一種裝置，它具有當停止呼吸時自動地給救生衣 充氣的系統(tǒng)。然而，所建議的系統(tǒng)具有許多功能上和/或結構上的缺點。作 為這種缺點的 一個例子，可以舉出使用可壓縮的蜂窩狀的泡沫橡膠塊作為 致動機構。當暴露在風和惡劣天氣中時，這種致動機構有嚴重的安全隱患， 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)，它可在呼吸停止時自動地使?jié)?水救生衣充氣。這種裝置也有許多缺點。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。另一個重要的不同處為不能將傳統(tǒng) 的標準設備與這個裝置連接，因為傳統(tǒng)的標準設備是基于使用與減壓閥形 成一個整體的特殊的閥裝置的，這樣，要包括兩個隔開的壓力腔，使結構 非常復雜。
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。該裝置包含一個微處理單元、三個壓力傳感器以及一起動作以控制浮 力的吸入閥和排出閥。利用開關機構，潛水員可以選擇該微處理單元的功
能，例如，設定中間浮力、保持中間浮力、保持深度或上升。然而，為了 達到上升的功能，必需始終壓住該開關機構。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，可以計劃設置安全停留處
(safety stops)。 US 6,666,623也說明了 一種相似的裝置。這個裝置也包括一 個微處理單元，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)這個裝 置，提供了一種設備，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。這個目的可 通過如果在一定的預先確定的時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到。本發(fā)明還涉及一種為實現(xiàn)這個安全方法 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(在一定的預先確定的時間內(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件，因此可以降低產(chǎn)品成本。根據(jù)優(yōu)選實施例，該安 全裝置容易與現(xiàn)有的潛水設備連接，或者與新的設備形成一個整體，例如 使壓力瓶與救生衣連接或與潛水計算機形成一個整體。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 無關地可與現(xiàn)有的設備結合使用本發(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，該方法主要是當潛水員在接近水面的位置(或最近已處在該位置)時開始 給救生衣充氣。這點可通過提供帶有當潛水員在水面下的致動區(qū)時開始給 潛水救生衣充氣的致動器的潛水設備達到。在所謂與水面有關的事故中， 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， 因為潛水設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
非常短的時間后，潛水員喪失知覺。由于潛水設備的重量作用，潛水員非 常快地下沉。為了能夠成功，原則上必需在達到潛水員喪失知覺時刻前采 取救援措施。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該致動器優(yōu)選在潛水員處于由上部預先確
定的致動深度(actuation depth)D，和下部預先確定的致動深度D2限制的致動 區(qū)(actuationzone)A內(nèi)時致動。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可防止救生衣充氣的優(yōu)點。如果潛水員自己的空 氣用完，但可從另一個潛水員的設備接收空氣，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，當向 下潛得深時，潛水員還可以在短時間內(nèi)脫去潛水設備。對于這種短的時間， 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。 由于這個原因，上部預先確定的致動深度相當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 部預先確定的致動深度相當于考慮優(yōu)先選擇的深度，例如在與上升至水面 有關的所謂安全停留處(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 潛水員進入致動區(qū)時，安全系統(tǒng)立即自動地起動，同時當潛水員處于一個
從此處快速上升至水面會對健康造成嚴重損害的深度時，該系統(tǒng)可防止?jié)?水救生衣充氣的優(yōu)點。關于這點，潛水員在下降時進入致動區(qū)或在上升至 水面時進入致動區(qū)并不重要。由于安全裝置的所有元件只需要壓縮空氣進 行工作，而壓縮空氣可從壓力瓶來，因此可以提供非常可靠的安全方法。 當然，致動區(qū)可按所希望的設定和根據(jù)潛水是如何進行的來設定。 從附加的從屬權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到下述的一個、
幾個或大部分目的
該安全裝置可以安裝在現(xiàn)有的潛水設備上，
該安全裝置可從一組潛水設備移動至另 一組潛水設備，
該安全裝置具有高的可靠性，
在接近發(fā)生事故時，該安全裝置可以手動給潛水救生衣充氣， 可使單個的潛水員具有更好的抗?jié)撍鹿实陌踩校? 可以手動設定致動區(qū)的深度，
當培訓(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， 可提高沒有經(jīng)驗的潛水員的安全性，
可以手動致動安全系統(tǒng)，這在培訓方面和從安全的觀點來看是有優(yōu) 點的，這時可以在陸地上致動安全系統(tǒng)進行培訓，
-可以通過遙控，例如與潛水計算機、無線傳輸/接收裝置結合進行致
動，
-可將該安全系統(tǒng)與潛水計算機連接(或形成一個整體)。


下文種，將參見附圖更詳細地說明本發(fā)明，其中
圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一組潛水設備,
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)明的致動器的一個構想的實施例。
具體實施例方式
圖l表示在SCUBA潛水中使用的一組潛水設備。該設備包括至少一 個壓力瓶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與延時裝置22連接。在膜片閥21和延時裝置22的第一 側Sl之間有第三連接L20。在膜片閥21和延時裝置22的第二側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)明的一個實施例中，該壓力4企測閥20由在兩個末端位置之 間工作的調(diào)節(jié)閥構成。在任一個末端位置上該閥20關閉，使得空氣不能通 過閥20輸送進入導管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先確定值、導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，它引導壓力檢測岡20中的從出口 L10來的輸入 空氣(經(jīng)由供給導管Lla進入的氣流)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， 將引導空氣流出進入所述第三連接L20中。當在導管Lib中的空氣壓力改 變時(在吸氣時發(fā)生)，膜在膜片閥21內(nèi)運動，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的驅動空':氣流經(jīng)由導管L10進入，并且這樣，空氣流通過膜片閥被引導至第三供給導管L20或第四供給導管L21，這二 根供給導管都與延時裝置22連通。
延時裝置22只在經(jīng)過一定的時間后、即在一定的時間延時后，才將空 氣流從第三供給導管L20送至導管L3。為了使空氣通過延時裝置22流向觸 發(fā)閥23，必需使經(jīng)由導管L20的有效壓力作用在通至延時裝置22的一個入 口 Sl上。在延時裝置22中裝入一重置機構22，該機構與第二入口 S2連接。 當膜片閥引導空氣流從出口 L10通過第四供給導管L21時，這個重置機構 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，空氣流就相應地從L10偏轉，因此吸氣使與膜片閥連接的導 管Lib中的壓力改變。只要膜片閥21感受到這種壓力改變(即確認有吸氣)， 從LIO來的空氣流將相應地重置延時裝置至其初始位置，使得在觸發(fā)閥23 起動前，再一次達到預先確定的延時。觸發(fā)閥23是一種簡單的邏輯元件， 它的一導管Llc總是與壓力瓶21的出口連接，并且只要經(jīng)由與延時裝置22 連接的導管L3中的壓力脈沖而起動，就可通過軟管7供給空氣。適當?shù)兀?軟管7的末端設有用彈簧加載的球閥(未示出)，球閥是已知的，這表示當將 軟管7從救生衣6上拆下時，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)選地包括標準閥管接頭，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構無 關，因為通常這種裝置制成有可與不同類型的設備配合的標準管接頭。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形成一個整體，使它們形成一個聯(lián)合部件(未示出)，還 可獲得許多優(yōu)點。
在所示的優(yōu)選實施例中，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。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?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按時間順序進行通過點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的情況的嚴重事故。在優(yōu)選實施例中，當潛水員11 進入致動區(qū)A中或在致動區(qū)A中時，致動器8起動。通常，這個致動區(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。如果在一定的預先確定時 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 在比由致動區(qū)A確定的深度大的深度潛水時，則不致動。這個功能，即不 工作模式可通過將壓力檢測閥20設計成在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關閉，使得 空氣不能通過出口導管L10供給。在下降時，潛水員11在某一點a(見圖3) 進入致動區(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)由導管L10再通過引向延時裝置22 的連接導管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，使連接導管中的壓力改變，這
樣，與膜片閥21連接的導管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，其影響延時裝置22的重置。只要潛水員在致動區(qū)A內(nèi)， 這個過程將重復。在預先確定的延時T內(nèi)進行呼吸的條件下(T在延時裝置 22中預先確定)，觸發(fā)閥23不會相應地經(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)模式影響延時裝置的壓縮空氣的致動時間T,相當 長，為壓縮空氣在相反方向(即至開始模式)影響延時腔的重置時間T2大小 的10-100倍、優(yōu)選為10-20倍那樣長，重置時間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。
當下降的潛水員通過下部致動深度D2，即通過圖3中的點b時，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，閥20再 一次關閉，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構，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)機構，從而重置延時裝置。如 果潛水員ll在致動區(qū)A中，例如當由于不能保證水面上的浮力而下沉時通 過致動區(qū)，則即使在潛水員通過下部預先確定的致動深度D2后，致動器8 還可繼續(xù)工作。因此，只有當潛水員11再一次用其呼吸調(diào)節(jié)器4呼吸時， 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。
當潛水員在下部致動深度D2以下時，致動機構8不能起動，因為壓力 調(diào)節(jié)閥20在其一個關閉位置上。
當潛水員開始上升并達到上升點c時，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的壓力降低至預先確定的上部致動深度D,以下的 點d前，致動器不會再斷開。當潛水員在水面上時，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?shù)睦碛沙錃獾奈ｋU。另一方面，如果 潛水員開始下沉，可再進入致動區(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)另一個實施例，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D2離開致動區(qū)A的潛水員供 給，同時當潛水員經(jīng)由上部致動深度D!離開致動區(qū)A時，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誤， 即在上升前在致動區(qū)A中所犯的錯誤使?jié)撍壬?充氣的危險。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該延時裝置22由包括液壓延時腔(未示出) 的機械裝置構成。該液壓延時腔通過允許較大的液體流量在一個方向通過 及較小的液體流量在另一方向通過，可使延時裝置的調(diào)節(jié)裝置在兩個方向 以不同的速度運動。根據(jù)壓縮空氣從哪一個導管L20， L21作用在液壓延時 腔上，該調(diào)節(jié)裝置可相應地以不同的速度運動。當壓縮空氣從第三導管L20 作用時，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動，從而允許 比壓縮空氣經(jīng)由第二導管L21作用小得多的流量。這表示液壓延時腔如定 時器一樣工作，通過控制各個方向的流動阻力可以選擇延時裝置從開始模 式向觸發(fā)模式運動的時間。
適當?shù)剡x擇時間，使得在潛水員不用呼吸調(diào)節(jié)器呼吸的情況下，延時 腔可在30秒內(nèi)、優(yōu)選在20秒內(nèi)從開始模式轉變至觸發(fā)模式。如果在該時 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。當壓縮空氣作用在 充滿液體的延時腔的這一側S2上時，相當大的流量通過該延時腔。這表示， 在潛水員吸入空氣所需要的短時間中，液體控制的延時腔轉變成開始模式， 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，這個過程就重 復，然后，壓力閥20將驅動空氣供給膜片控制閥21，這表示，只要在L16 中靜壓力恢復原狀，延時腔在從開始模式至觸發(fā)模式的方向上重復地開始 運動，使膜片閱21將空氣引導向第一側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，這可重置延時腔。
另一方面，如果發(fā)生在預先確定的時間內(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，液體控制的延時腔從開始模式 運動至觸發(fā)模式。當進入觸發(fā)位置時，第六連接L3打開，使壓縮空氣經(jīng)由 延時腔送至觸發(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的另一個實施例。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號表示。根
據(jù)圖4的改進為，在導管L4中設有另外的閥29，該導管L4使導管Llc與 救生衣6的出口 7連接，形成通過觸發(fā)閥23的"旁通"。這個另外的閥29 的功能為，當壓力瓶1中的空氣快用完時，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， 并且當空氣快用完時，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(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，控制該另外的閥29。又例如， 可以在減壓閥減壓后，當將有效壓力設定為大約0.7-0.8MPa時，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。如本領域的技術人 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(例如沖擊或彎曲應力形式)不會在任何聯(lián)接裝置26， 25A 上產(chǎn)生大的應力，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，它包括當拆開管接頭時的關閉機構(通 常為密封岡座的一個用彈簧加載的球，當聯(lián)接時，該球打開/推開)。由于這 種固有的功能，可以在需要時拆卸救生衣的軟管7，甚至可在水面下進行， 而不會影響設備的其余部分或功能。
本領域的技術人員知道，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
構成。 一個明顯的改進為在軟管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)的機械裝置(例如，檢測其轉動以重
置延時裝置22的小葉輪)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可以改進致動器的控制和調(diào) 節(jié)功能。培訓的指導者還希望可以確定何時應起動該裝置，何時不起動， 因此優(yōu)選該裝置包括遙控致動的裝置。可以使?jié)撍念I導者具有(小的)計算 機單元，其帶有與設在每一個呼吸調(diào)節(jié)器4中的呼吸檢測裝置進行通信的 顯示器(例如"掌上電腦"等)。如果潛水員在預先確定的時間內(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，從而潛水領導者可利用遙控 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)出警告信號的設備(或所有設備)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械的，而可以使用與控制閥機構
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 所希望功能的定時器功能，使該延時機構完全為電子式的，這種電子式延 時機構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 計算機中獲取，因此可以實現(xiàn)協(xié)同的組合。另一個協(xié)同作用為致動區(qū)、延 時時間等的設定容易靈活地改變。為了培訓的目的，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)又一個方面， 還希望適當?shù)嘏c其他條件結合，可增大致動區(qū)。比上面給出的更深的一個 致動區(qū)可以與潛水救生衣的局部充氣結合，(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 時間內(nèi)進行救援工作。根據(jù)本發(fā)明的改進，還可以保證將已淹沒的人搬至水面，這是親屬們 所強烈希望的。這可通過將附加的功能與所述的其他功能結合來達到，當 經(jīng)過一定的較長時間(例如1小時)，在不用呼吸調(diào)節(jié)器4呼吸的條件下和在 這段時間過程中，壓力檢測裝置沒有暴露在與大氣壓力相應的壓力的條件
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)裝備有潛水設備，該潛水設備包括至少一個空氣壓力瓶(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)，其能夠當潛水員在一定時間內(nèi)不能使空氣流過呼吸調(diào)節(jié)器(4)時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)由致動機構(20)控制，當潛水員在致動區(qū)(A)內(nèi)時，該致動機構自動地將致動器設定為工作模式。
2. 如權利要求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) 相當于水面下下降至200m的深度。
5. 如權利要求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. 如權利要求2-5中任一項所述的安全方法，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. 如權利要求1-6中任一項所述的安全方法，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) 構成。
8. 如權利要求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 連通的至少一個機械閥裝置(20， 21， 22， 23)。
9. 如權利要求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)連接并由延時裝置(22)控制的觸發(fā)闊(23),以及包括可重置所述延時裝置(22)的呼吸;險測裝置(21)。
10. 如權利要求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) 時起動空氣供給的調(diào)節(jié)閥構成。
11. 如權利要求9所述的安全方法，其特征在于，在觸發(fā)模式(L2)中， 所述延時裝置(22)打開從延時裝置(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)模式的延時時間(T1)比重置成開始模式所需要的重置時間(T2)長得多， 長10-100倍，優(yōu)選長10-20倍，該重置時間(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. 如上述權利要求中任一項所述的安全方法，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. 一種與潛水設備連接的安全裝置，該潛水設備包括至少一個空氣 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)和當在一定的時間內(nèi)通過該呼吸調(diào)節(jié)器(4)的空氣流 動停止時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 動機構(20)與所述致動器連接，該機構可自動地指示潛水員在致動區(qū)(A)內(nèi)。
15. 如權利要求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)裝備有潛水設備，該潛水設備包括至少一個空氣壓力瓶(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，當潛水員在一定時間內(nèi)沒有使空氣流過呼吸調(diào)節(jié)器(4)時，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