• info@andrei-filippenko.ru

Разработки

Технология Жидкостного Дыхания

Научная проблема

Для дыхания под водой нужно компенсировать давление воды на грудную клетку и человек вынужден дышать воздухом или смесями газов под повышенным давлением.

untitled-3Декомпрессионная болезнь водолазов (подводников) — заболевание, происходящее из-за быстрого понижения давления при подъеме с больших глубин.

Газы, растворенные в крови и тканях организма (в период более высокого давления), начинают выделяться в виде пузырьков в кровь и блокируют кровоток в артериях и полостях сердца (УЗИ справа внизу).

При тяжелой форме декомпрессионная болезнь ведет к параличу и смерти.

Избавится декомпрессионных пузырьков газа в крови можно очень медленным (с продолжительными остановками) подъемом, что чревато замерзанием в холодной воде.

Решение: Жидкостное Дыхание

Дыхание жидким фторуглеродом, переносящим  40-50% О2 при нормальном давлении, исключает саму причину кессонной болезни при сохранении нормального газообмена.

untitled-5

Замена инертного газа на почти несжимаемую жидкость делает тело  жидко-твердым «псевдогомогенным» для разных ударных нагрузок. В частности, это позволяет провести ударную компрессию и «взрывную» декомпрессию – быстрое всплытие на поверхность без замерзания в холодных водах с предельных для корпуса субмарин глубин.

Преимущества Жидкостного Дыхания перед другими технологиями:

  1. Глубина и перепады давления практически не влияют на человека, чьи полости (легкие) заполнены жидкостью. При дыхании газом (кислородно-азотно-гелиевой смесью) возникает при перепаде глубины смертельная декомпрессионная болезнь, которая при жидкостном дыхании не возникает даже при быстром свободном всплытии с глубины 1км.
  2. Сейчас водолазы вынуждены долгое время при погружении и при всплытии оставаться на одной глубине. Жидкостное дыхание позволяет без проблем передвигаться в трех измерениях.
  3. Максимальная глубина погружения в разы больше достижимой сейчас, точный расчет неизвестен, однако известно, что > 1000м.
  4. Порог допустимого ускорения выше в десятки раз. Военные пилоты теряют сознание при ~10g (в спецодежде и после многих лет тренировок), при жидкостном дыхании возможно легкое перенесение 100g и больше даже без подготовки.

О технологии

Человек может дышать не только газом (воздухом), но и жидкостью.

Многократные эксперименты на животных и медицинское применение жидкости (перфторуглерода) показали безопасность применения.

untitled-6

Только команде А. Филиппенко удалось добиться успеха в удержании животных (собак) при жидкостном дыхании в полном сознании на протяжении 2-3х часов, при изменении давления и без вреда для здоровья.

На базе экспериментов над животными удалось разработать принцип и особенности устройства аппарата жидкостного дыхания и точной системы очистки жидкости для безопасного применения.

Первый эксперимент погружения на глубину 30 метров в режиме жидкостного дыхания при полном сознании должен доказать верность расчетов и, возможно, скорректировать устройство аппарата жидкостного дыхания.

Исследования

Отечественные исследования

untitled-9

В 1986 -1990 годах во ВНИИ пульмонологии 1 Ленинградского медицинского института  им. акад.И.П. Павлова в НИОКР «Олифа МЗ» по заказу ВМФ СССР изучалась  возможность  применения жидкостного дыхания  для спасения подводников в опытах на крупных лабораторных животных (собаках).

В 1988 году в барокомплексе 40 НИИ аварийно-спасательного дела, водолазных глубоководных работ ВМФ мы провели ряд успешных опытов на собаках, в том числе по имитации в барокамере всплытия с глубин до 700 м.

В 2015г натурные (морские) испытания на глубине 27 м были проведены в аванпроекте А.В. Филиппенко «Терек». Собака была во фторуглероде, головой вниз.

Зарубежные исследования

untitled-7Впервые жидкостное дыхание для защиты от декомпрессии (с 300 м за 3 с) в 1962 г. использовал голландец J. Kylstra в опытах на мышах (их легкие наполнялись раствором воды, под давлением насыщенной О2).

С 90-х годов частичное жидкостное дыхание фторуглеродом (Sheffer T. &Wolfson M.) спасло сотни недоношенных детей, в США и Англии. Метод предусматривает газо-жидкостную механическую вентиляцию легких смесью фторуглеродной жидкости с О2 под общим наркозом.

Последние НИОКР по заказу ВМФ в Европе и США:

  • В 2012 г. консорциум немецких и английских фирм BFA и HDW завершил НИОКР по модернизации спасательного люка подводной лодки для обеспечения выхода на глубинах до 550 м, хотя по данным открытой печати жидкостное дыхание за рубежом не освоено.
  • В 2014 году по заказу Военно-морских сил США компания NuvOX (США) должна былв завершить первую фазу клинических испытаний препарата фторуглерода.

Примеры в научно-популярных фильмах

Эпизоды жидкостного дыхания в научно-фантастическом фильме Бездна, режиссера Джеймса Кэмерона.

Эпизод с жидкостным дыханием крысы

Эпизод с жидкостным дыханием человека

Аппараты жидкостного дыхания АВФ

Главными факторами, формирующими новую нишу на рынке индивидуальных спасательных средств, являются жидкостной тип дыхания, глубина использования аппарата и время нахождение человека в отсеке аварийной лодки с повышенным давлением.

Вентиляция легких перфторуглером является уникальной чертой данных устройств, не имеющих мировых аналогов.

Дыхание жидкостью позволяет использовать аппараты АВФ15, АВФ60, АВФ240 на глубинах 250-1000 м без риска развития декомпрессионной болезни. Это представляет особую ценность для потребителя.

Включение в аппарат жидкостного дыхания осуществляется самостоятельно за 10 минут.

Жидкостной тип дыхания, глубина использования аппарата и время нахождение человека в отсеке аварийной лодки с повышенным давлением – это основные конкурентные преимущества АВФ15, АВФ60, АВФ240.

С их помощью для пользователей открываются широкие возможности в исследовании океанских глубин, производстве глубоководных работ, гарантируя полную защиту от декомпрессионной болезни.

Основные преимущества аппаратов АВФ

untitled-28

Аппарат жидкостного дыхания АВФ15

8

АВФ15 применяется для самостоятельного спасения свободным всплытием с глубин 250-1000 м.

Сфера использования: глубоководные обитаемые аппараты, туристические подводные лодки.

Использование АВФ15 является единственной возможностью для экипажей спастись свободным всплытием с глубин 250-1000 м, обеспечивая безопасную работу исследователей океана и туристов.

Время работы аппарата под водой 15 минут позволяет всему экипажу в нормальном рабочем темпе, соблюдая все правила эвакуации, покинуть аварийную подводную лодку в условиях возможного повышения давления в отсеке – это является решающим фактором успеха спасательной операции.

Наличие такого спасательного средства на борту глубоководного аппарата обеспечивает безопасную работу исследователей океана.

Основные характеристики и параметры АВФ15:

  • Тип дыхания – жидкостный;
  • Вместимость – 5л;
  • Глубина спасения: 250-1000 м;
  • Тип спасения: свободное всплытие;
  • Цикл работы: замкнутый;
  • Длина, мм: 350
  • Ширина, мм: 100
  • Высота, мм: 400
  • Время работы под водой: 15 минут;
  • Плавучесть: нейтральная;
  • Масса: 10 кг;

Аппарат жидкостного дыхания АВФ60

АВФ60 используется для нахождения в отсеках аварийной подводной лодки под повышенным давлением 45 минут с последующим самостоятельным спасением свободным всплытием с глубин 250-1000 м.

Время работы под повышенным давлением и водой – 60 минут.

Для экипажей исследовательских глубоководные аппаратов и туристических подводных лодок АВФ60 позволяет выполнить ремонтные работы корпуса, высвободить лодку из сетей или совершить уникальное исследование океанского дна.

Сфера использования: подводные лодки, глубоководные обитаемые аппараты, имеющие люк для выхода из прочного корпуса в море.

Основные характеристики и параметры АВФ60:

  • Тип дыхания – жидкостный;
  • Вместимость – 7л;
  • Глубина спасения: 250-1000 м;
  • Тип спасения: свободное всплытие;
  • Цикл работы: замкнутый;
  • Длина, мм: 350
  • Ширина, мм: 150
  • Высота, мм: 420
  • Время работы под водой: 60 минут;
  • Плавучесть: нейтральная;
  • Масса: 18 кг;

Аппарат жидкостного дыхания АВФ240

2

АВФ240 предназначен для водолазов-спасателей, организующих выход экипажей из аварийных подводных лодок, а также профессиональных глубоководных работ 2-4 часа на глубине 500-1000 м.

Профессиональная спасательная команда, включающая таких водолазов-спасателей, может быть десантирована на место аварии подводной лодки с самолета или вертолета, что значительно быстрее, чем доставка спасательного подводного аппарата на надводном корабле или подводной лодке.

Уникальной чертой АВФ240, дающей прорывное конкурентное преимущество, является тактильная чувствительность водолаза, что очень важно при сложных ремонтных работах на объектах глубоководной нефте- газодобычи, в исследовании дна океана.

Сфера использования: подводные обитаемые аппараты, подводные лодки – для водолазов – спасателей, организующих выход экипажа из подводных аппаратов; глубоководные работы, археология; нефте-газодобыча – подводные конструкции, их обслуживание и ремонт.

Основные характеристики и параметры АВФ240:

  • Тип дыхания – жидкостный;
  • Вместимость – 10 л;
  • Глубина работы: 500 -1000 м;
  • Цикл работы: замкнутый;
  • Длина, мм: 380
  • Ширина, мм: 200
  • Высота, мм: 550
  • Время работы под водой: 240 минут;
  • Плавучесть: нейтральная;
  • Масса: 36 кг;

3

Дополнительные услуги

Пользователям аппаратов АВФ15, АВФ60, АВФ240 предлагается обучение.

Тренировочный курс рассчитан на 30 часов, включающий теоретическую и практическую части.

Цель тренировочного курса – сделать работу с аппаратом максимально простой – достигается за счет практических занятий в бассейне с опытными инструкторами сервисного центра компании АВФ.

Тренировочный курс максимально снижает риск человеческого фактора в работе с аппаратом.

Для поддержания навыков работы с аппаратами тренировочный курс рекомендуется проходить один раз в пять лет.

Функции сервисного центра:

  • обучение работе с аппаратом;
  • консультационные услуги;
  • техническая поддержка;
  • техническое обслуживание и ремонт;
  • доработка аппарата под заказчика.

Возможности применения

Аварийно-спасательные и ремонтные работы

Ущерб от разрушения одной нефтедобывающей платформы доходит до 1.5 миллиарда $ США. Ураганы Катарина и Рита в 2005г. уничтожили или серьезно повредили 116 платформ. Любые работы с поврежденными платформами требуют моментального использования водолазов, часто для глубоководных работ. Использование роботов неудобно и часто неэффективно, использование газо-дышащих водолазов зачастую невозможно из-за глубины. Платформ в мире > 5000

untitled-12

Дефекты, требующие подводные ремонтные работы, случаются достаточно часто:

Deepwater Horizon 

untitled-13

Нефтедобывающая платформа Deepwater Horizon известна произошедшим на ней взрывом в Мексиканском заливе в апреле 2010 года, и последовавшей за ним крупной экологической катастрофой, крупнейшим в истории США разливом нефти, унесший жизни 11 человек.

Правительственная комиссия по расследованию причин аварии установила, что авария на платформе произошла из-за ошибок менеджмента компаний, участвовавших в освоении месторождения.

untitled-14

ВР признала себя виновной в гибели 11 человек и согласилась выплатить штраф в 4,5 миллиарда долларов за разлив нефти в Мексиканском заливе.

Всего ВР потратила на возмещение причиненного техногенной катастрофой урона более 22 миллиардов долларов, при этом ее рыночная стоимость компании BP снизилась на 43 миллиарда долларов.

Глубоководный туризм

untitled-17На глубине более 40 м. были только профессионалы.

На глубине более 150 м. были единицы водолазов в мире.

На глубине более 330 м. не было ни одного водолаза.

Система жидкостного дыхания для исследователей океана  –  это быстрые глубоководные путешествия и возможность своей рукой прикоснуться к морским артефактам и сокровищам.

Более 25.000 любителей и профессионалов «экстремальных» подводных видов спорта (free divers, techno divers), а также миллионы водолазов-любителей свидетельствует об интересе к исследованию подводного мира.

Подводная археология

untitled-15

В мире десятки тысяч затонувших кораблей (только в Финском Заливе более 6000 затонувших судов Российской Империи), многие из которых окупают затраты на их поиски.

Почти ежегодно находятся суда, общая ценность найденного груза которых значительно превышает 100 млн. $ США, некоторые из находок доходят до 1 миллиарда $ США.

Исследование глубоко затонувших кораблей сейчас происходит с помощью роботов.  Однако, имеющие историческую ценность артефакты, зачастую поднимаются  не роботами , a только водолазами.

Только водолазы жидкостного дыхания могут  справиться с задачей понятия ценного груза с большой глубины.

Освоение космоса

untitled-18Освоение новых космических рынков таких как: межпланетные перелеты (космический туризм), производство в космосе, добыча полезных ископаемых, выведение ядерных отходов в космос требует увеличения частоты запусков и удешевления транспортных операций => как средство – новая  экономически выгодная система электромагнитного запуска в космос.

Главная особенность данной системы – большие ускорения (до 10000g).

Человек не в состоянии преодолеть такие  высокие перегрузки.

Возможный путь решения – противоперегрузочная система на базе жидкостного дыхания. За счет удаления газовой фазы человек может преодолевать высокие перегрузки более 30g.

Спасение подводников

Если доставляют к месту аварии подводной лодки глубоководные спасательные аппараты (норматив 72 часа), то они  зачастую опаздывают – спасать некого.

Главные недостатки существующих глубоководных спасательных аппаратов – дороговизна использования  и неспособность к выводу людей из лодки в условиях высокого давления.

Системы самостоятельного спасения, имеющиеся на сегодняшний день, основаны на воздушном (газовом) типе дыхания. Как следствие, всплытие  с глубин более 250 м  вызывает гибель  из-за пузырьков инертного газа – декомпрессионной болезни.

Аппараты жидкостного дыхания  исключают инертный газ из дыхательной смеси и делают для подводников возможным спасение свободным всплытием с глубин моря 250-1000 м.

untitled-11

В настоящее время 33 страны мира имеют подводный флот.

За минувшее столетие в мире построено 5115 подводных лодок, примерно треть из них погибла в результате боевых действий в военное время. Еще 227 лодок погибло в мирные годы.

Около 350 подводных лодок и 50 подводных аппаратов находятся в эксплуатации.

Ежегодно с 2001 года на мировом рынке продается 3-5 новых подводных лодок.

В России безвозвратно потеряно в мирные годы 27 подводных лодок, причем 11 из них в послевоенные годы (5 атомных и 6 дизель-электрических) затонули.

В среднем, за 20 столетие Россия каждые три мирных года теряла одну подводную лодку (при средней годовой вероятности гибели не более 0,2%).

Аварии на подводных лодках

untitled-21

Сравнение средств спасения

untitled-22

Сравнение средств спасения

Современные индивидуальные средства спасения (СИСС)

  • Всегда есть риск развития декомпрессионной болезни
  • СИСС не работают если:
    • Глубина спасения свыше 240 м
    • Время пребывания на глубине 100 м свыше 30 сек. под повышенным давлением

Спасательные аппараты

  • Глубина спасения – до 610 м.
  • Зависимость от положения (дифферента) аварийной подводной лодки на грунте.
  • Время доставки к подводной лодке сначала грузовыми самолетами, затем надводными судами минимум 72 часа.
  • Сопровождение: водолазы в костюме типа HS 2000
  • Высокая стоимость спасательной операции

Подводники

  • Главным недостатком всех этих спасательных средств является развитие декомпрессионной болезни после нахождении людей в условиях повышенного давления, что требует проведения специальных безотлагательных мероприятий по декомпрессии в ходе проведения спасательной операции.
  • Потребность подводников в спасении с глубин 250-1000 м при нахождении людей в условиях повышенного давления остается неудовлетворенной и безопасность работы экипажа подводных лодок не обеспечивается.

Современные средства спасения

Снаряжение свободного всплытия подводников – спасательные гидрокомбинезоны ВМФ РФ и стран НАТО – для спасения свободным всплытием с глубин до 200 метров.

untitled-25                        untitled-26


Возможности современных средств спасения

untitled-23

График спасения свободным всплытием в МК-10

untitled-27

Другие возможные области применения

При жидкостном дыхании большие ускорения и столкновения на большой скорости можно сделать практически безопасными. Благодаря этому возможны  области применения, которые сегодня сложно себе представить:

Военные:

  • Пилотируемые военные самолеты с невозможной на сегодняшний день маневренностью
  • Парашютисты без парашюта

Новые виды спорта:

  • Подводные
  • Связанные с ускорением, например экстремальные гонки
  • Связанные со столкновениями
  • Связанные с падением

И многое другое…

Перейти к верхней панели