Расчет плавучести баллона 

Большинство баллонов имеет емкость 7, 10, 12, 15 (реже 18) литров, диаметр 140, 170 и 204 мм, рассчитаны на давление от 150 до 300 бар. Могут использоваться как по отдельности, так и конфигурироваться в спарки. В связи с широким сочетанием параметров объем/давление так же широк может быть и выбор. Если доступный вам компрессор дает давление в 300 бар, то, используя, например, рассчитанный на такое давление баллон емкостью 7 литров, Вы получаете запас воздуха, равный 2100 (7 х 300) литров, что на 300 литров больше, чем, к примеру, в баллоне емкостью 12 литров и доступе к давлению в 150 бар (12 х 150 = 1800). Обычно для бездекомпрессионного дайва на открытой воде требуется запас воздуха 2000 - 2500 литров. Если Вы планируете совершить, например, пару погружений, собирая раков на озере, целесообразно применить поочередно два баллона по 7 литров на З00 бар, нежели использовать, деля запас воздуха пополам, один менее удобный, большой и более тяжелый 15-литровый баллон на 300 бар, к тому же сильнее изменяющий свою плавучесть.

В настоящее время чаще всего мы можем иметь дело с компрессорами, дающими давление 150 - 230 бар. В связи с этим, выбор большинства совершающих обычные рекреационные погружения дайверов падает на 12...15-литровые баллоны или спарки на (2 по 7) = 14 литров, которых вполне достаточно.

В клубах как универсальные для работы в бассейне и для выездов на наши неглубокие озера часто применяются 10-литровые баллоны.

Погружения в особых условиях (в надголовную среду, с декомпрессионными остановками) требуют порой большого запаса воздуха и, соответственно, увеличенной емкости баллонов (или давления).

Выбор по удобству в воде

Следует понимать, что вес баллона и его плавучесть - величины переменные.

Кубический метр воздуха весит чуть более одного килограмма, и, соответственно, имея дело с полным/пустым баллоном емкостью от 7 до 15 литров и давлением 150 - 300 бар, мы обычно сталкиваемся с изменением веса баллона на величину от 1 кг до 4.5 кг. Например, опустошаем 7-ми литровый баллон, заряженный на 150 бар, т.е. содержащий 1050 литров воздуха или 15-ти литровый баллон, заряженный на 300 бар и содержащий 4500 литров воздуха.

А вот, например, при глубоком техническом погружении дайвер может использовать 10 - 15 куб. м воздуха и смесей. Такое сильное изменение веса заставляет его погружаться с 10 - 15 килограммами дополнительных грузов (в противном случае, будет невозможно сделать декомпрессионные остановки на подъеме - выбросит) и с жилетом большой емкости, сразу от поверхности, имея в нем по пути в Бездну 10 - 15 литров воздуха, чтобы не "провалиться". Понятно, что если все расчеты были произведены верно, то при подъеме на декомпрессионных остановках этот технодайвер достигнет искомой, близкой к нулевой плавучести.

Чаще применяются баллоны со средними параметрами, и воздух, как правило, расходуется не до конца. В результате приходится иметь дело с разницей около двух килограмм в весе полного и пустого баллона. Такое изменение плавучести при верно подобранных грузах обычно не вызывает в воде никаких проблем.

Чтобы в воде баллон имел минимальное дисбалансирующее, опрокидывающее воздействие на нас, оптимально использовать такие баллоны, которые сами по себе имеют плавучесть, близкую к нулевой, плюс-минус вес воздуха в баллоне.

Пример: стальной баллон Фабер емкостью 15 литров на 230 бар.
Вес по клейму - 16.3 кг.
Вентиль обычно весит 350 - 800 гр. (Возьмем среднее - 500).

Делим вес конструкции на удельный вес стали (7.85 г/куб.см) и латуни вентиля. Получаем объем металла, из которого баллон изготовлен. Он равен около 2150 куб.см, галошу (близкую по плотности материала к воде) в расчет не берем.

Погруженный в воду, данный баллон вытесняет 15 + 2.15 = 17.15 литров воды, и, согласно закону Архимеда, вес (точнее, положительная плавучесть) его пустого в воде - около 0.6 кг. Заправленный до 230 бар баллон "потяжелеет" на 3.45 кг. Здесь и далее поправку на соленость воды не делаем, она очень невелика при таких объемах вытесняемой воды. Этот баллон сбалансирован хорошо. То же можно сказать и о баллонах Фабер иной емкости.

К сожалению, на рынке представлены и менее удачные изделия.

Пример: стальной баллон Буша (читай Маннесманн) емкостью 15 литров на 230 бар.

Вес по клейму 21.5 кг + вентиль. Повторив расчеты, получаем, что в воде пустой баллон весит 4.2 кг, а заправленный 7.65 кг. Столь большая отрицательная плавучесть просто кладет пловца на спину, превращая дайв в борьбу за остойчивость (способность противостоять кренящему воздействию). Погружение приходится начинать с частично надутым жилетом, если, конечно, мы не делаем глупости, заменив вес грузов тяжестью баллона. Кроме того, весьма небезопасно сочетать подобные баллоны с жилетами небольшой емкости (7 - 10 литров), каковую имеют многие модели жилетов размера ХS и S. То есть 12...15-литровый баллон Буша банально топит иной полностью надутый жилет Буша, и об их совместимости не может быть и речи. Каково, а?

Весьма хорошей балансировкой отличаются отечественные 7-литровые стальные баллоны от дыхательной техники. Практически все они имеют вес от 6.7 до 7.7кг.

При выборе стального баллона следует обращать внимание на соотношение объем/вес по клейму. Желательно, чтобы разница не превышала 10 - 15 % (1 - 1.5 кг).

В периодике и интернете часто можно встретить нелепый, но расхожий миф о том, что алюминиевые баллоны в воде особенно сильно меняют свою плавучесть (на несколько килограммов) по мере расходования воздуха. Это не так. Любой баллон меняет свой вес (плавучесть) ровно на вес расходуемого воздуха, независимо от материала изготовления.

Следующий распространенный миф гласит о том, что алюминиевые баллоны легче стальных. Это не совсем так. На суше алюминиевые баллоны гораздо тяжелее стальных, при одинаковом запасе воздуха. Достаточно посмотреть на клеймо.

Пример: возьмем алюминиевый баллон Люксфер, 15 литров, 230 бар.

Вес по клеймению 18.95 кг. В транспортировке он явно тяжелее иного 15-литрового стального баллона.

В воде алюминиевые баллоны действительно легче стальных. За счет толстых стенок (12-литровый алюминиевый баллон выглядит внешне как 15-литровый стальной, а 15-литровый сравним с 18-литровым из стали), они, как правило, вытесняют больше воды, нежели весят сами.

Пример: произведем расчет веса (плавучести) в воде алюминиевого баллона Люксфер емкостью 15 литров. Вес 18.95 кг (вес вентиля, так как плотность металла иная, прибавим к результату позднее, чтобы не усложнять расчеты).

Делим 18.95 кг на удельный вес алюминия, равный 2.7 гр/куб.см. Получаем около 7000 куб.см. 15 + 7 = 22 (22 литра - объем вытесняемой баллоном воды). 22-18.95= 3.05 кг.

В результате - 3 килограмма положительной плавучести данного пустого алюминиевого баллона (без вентиля). Вентиль уменьшает ее примерно на 0.5 кг.

Расчеты точны не абсолютно, так как баллоны изготавливаются из сплавов, которые могут незначительно отличаться по удельному весу от чистого алюминия, да и с вентилем мы "обошлись грубо".

Итак, данный алюминиевый пустой баллон в воде обладает положительной плавучестью, равной примерно 2.5 кг, а заправленный потяжелеет примерно на 3.5 кг, и будет обладать в воде весом (отрицательной плавучестью), примерно равным 1 килограмму.

Балансировка таких баллонов вполне приемлемая, хотя некоторым не нравится, когда к концу дайва они начинают "задираться" вверх.

Именно со свойством алюминиевых баллонов плавать в воде, будучи неполными, и связано заблуждение в оценке их веса и степени его изменения при расходе воздуха.

Хороший баллон, стальной ли он или алюминиевый, не должен мешать нам под водой, то есть должен быть сбалансированным и иметь приемлемые габариты. Например, 12-литровый "худой" (170 мм) баллон может создавать неудобство своей длиной (бьет в маковку и чувствуется бедрами одновременно) невысоким людям, которым больше подойдет толстенький 12-литровый "компакт" (204 мм).

Спарка 14-литровая (2 по 7) - меньше по высоте, и центр ее тяжести ближе к телу, следовательно, с точки зрения компоновки и балансировки более удачна, чем, скажем, большой 15-литровый баллон, особенно алюминиевый.

Примечание: в нашем клубе около двух десятков разновидностей баллонов. Так вот, среди них есть стальные баллоны, которые заправленные плавают, и есть алюминиевые, которые пустые тонут. Но это "экзотические" модели.


 





Калькулятор



On-line Контроль профессиональных водолазных работ.



On-line Видео подводного мира.