Traje de buceo atmosférico - Atmospheric diving suit

Traje de buceo atmosférico
Traje de buceo en aguas profundas.jpg
Traje de buceo atmosférico
Acrónimo ANUNCIOS
Otros nombres Traje duro, traje JIM
Usos Buceo profundo
Artículos relacionados Sumergible
El Newtsuit tiene articulaciones rotativas totalmente articuladas en brazos y piernas. Estos proporcionan una gran movilidad, sin que se vean afectados en gran medida por las altas presiones.

Un traje de buceo atmosférico ( ADS ) es un pequeño sumergible articulado para una persona que se asemeja a una armadura , con elaboradas juntas de presión para permitir la articulación mientras se mantiene una presión interna de una atmósfera. El ADS se puede utilizar para inmersiones muy profundas de hasta 700 m (2,300 pies) durante muchas horas y elimina la mayoría de los peligros fisiológicos importantes asociados con el buceo profundo; el ocupante no necesita descomprimirse, no hay necesidad de mezclas especiales de gases, ni existe peligro de enfermedad por descompresión o narcosis por nitrógeno . Los buceadores que utilizan este equipo no necesitan ser nadadores habilidosos, pero la desventaja es una destreza limitada.

Los trajes de buceo atmosféricos en uso actual incluyen el Newtsuit , Exosuit, Hardsuit y WASP, todos los cuales son trajes duros autónomos que incorporan unidades de propulsión. El Hardsuit está construido con aluminio fundido (aluminio forjado en una versión construida para la Marina de los EE. UU. Para rescate submarino); el casco superior está hecho de aluminio fundido, mientras que la cúpula inferior es de aluminio mecanizado. El WASP tiene una estructura de tubo de cuerpo de plástico reforzado con vidrio (GRP).

Objeto y requisitos

El entorno submarino ejerce una gran tensión fisiológica sobre el buceador, que aumenta con la profundidad y parece imponer un límite absoluto a la profundidad del buceo a presión ambiental. Un traje de buceo atmosférico es un pequeño sumergible con un casco de presión que acomoda a un solo ocupante a una presión interna de aproximadamente una atmósfera. La provisión de espacios huecos para los brazos con articulaciones resistentes a la presión para transportar manipuladores operados manualmente y, por lo general, espacios separados para las piernas, articulados de manera similar para la locomoción, hace que un traje se asemeje a un voluminoso traje de armadura de placas , o un exoesqueleto , con elaborados sellos de articulación para permitir la articulación mientras manteniendo la presión interna.

Un traje de buceo atmosférico es un equipo destinado principalmente a aislar al ocupante de la presión ambiental del entorno submarino y proporcionar cualquier soporte vital necesario mientras el traje está en uso. Mientras usa el traje, el buceador esperará realizar un trabajo útil y llegar y regresar del lugar donde se realizará el trabajo. Estas funciones requieren suficiente movilidad, destreza e información sensorial para realizar el trabajo, y esto variará según los detalles del trabajo. En consecuencia, el trabajo posible en un traje atmosférico está limitado por la construcción del traje.

La movilidad en la superficie y en cubierta puede gestionarse mediante sistemas de lanzamiento y recuperación . La movilidad bajo el agua generalmente requiere una flotabilidad neutra o moderadamente negativa, y la capacidad de caminar o nadar, o el uso de propulsores finamente controlables . Se han aplicado con cierto éxito tanto la propulsión a pie como con propulsores. La natación no ha sido eficaz.

La destreza para realizar un trabajo útil está limitada por la movilidad y la geometría de las articulaciones, la inercia y la fricción, y ha sido uno de los desafíos de ingeniería más difíciles. La percepción háptica a través de manipuladores es una limitación importante para un control más fino, ya que la fricción de las juntas y los sellos reduce en gran medida la sensibilidad disponible.

La entrada visual del operador es relativamente fácil de proporcionar directamente mediante el uso de ventanas transparentes . Se puede lograr un amplio campo de visión de manera simple y estructuralmente efectiva mediante el uso de una cúpula parcial transparente sobre la cabeza del buceador. Las vistas en primer plano de los manipuladores están limitadas por la flexibilidad de las articulaciones y la geometría de los brazos del traje. El sonido externo y la percepción de la temperatura están muy atenuados y no hay sentido del tacto a través del traje. Las comunicaciones deben ser proporcionadas por tecnología, ya que normalmente no hay nadie más en las inmediaciones.

Restricciones de diseño

Los principales factores ambientales que afectan el diseño son la presión hidrostática ambiental de la profundidad máxima de operación y las consideraciones ergonómicas con respecto al rango potencial de operadores. La estructura y la mecánica del traje deben resistir de manera confiable la presión externa, sin colapsar o deformar lo suficiente como para causar fugas en los sellos o que las juntas experimenten una fricción excesiva, y el rango completo de movimiento no debe cambiar el volumen desplazado interno o externo.

  • presión ambiental, estabilidad estructural, geometría de volumen constante, flotabilidad, aislamiento, masa, volumen.
  • Consideraciones ergonómicas: fuerza del usuario, fuerzas operativas en las articulaciones, campo de visión, condiciones generales bajo el agua.

Modos de peligro y falla

  • estructural: fugas, implosión, bloqueo de juntas, pérdida de flotabilidad.
  • fallas de los sistemas: pérdida de energía, comunicaciones, propulsión,
    • soporte vital: aire respirable, control de temperatura

Historia

Primeros diseños

El traje de buceo de John Lethbridge , el primer traje de buceo cerrado, construido en la década de 1710.

En 1715, el inventor británico John Lethbridge construyó un "traje de buceo". Esencialmente un barril de madera de aproximadamente 6 pies (1,8 m) de largo con dos orificios para los brazos del buzo sellados con puños de cuero y una ventana de vidrio de 4 pulgadas (100 mm) de espesor. Según los informes, se usó para bucear a una profundidad de hasta 60 pies (18 m), y se usó para rescatar cantidades sustanciales de plata de los restos del naufragio del Vansittart de las Indias Orientales , que se hundió en 1719 frente a las islas de Cabo Verde .

El primer traje blindado con articulaciones reales, diseñado como piezas de cuero con anillos en forma de resorte (también conocido como articulaciones de acordeón), fue diseñado por el inglés WH Taylor en 1838. Las manos y los pies del buceador estaban cubiertos de cuero. Taylor también ideó un tanque de lastre unido al traje que podría llenarse con agua para lograr una flotabilidad negativa . Si bien fue patentado, el traje nunca llegó a producirse. Se considera que su peso y volumen lo habrían dejado casi inmóvil bajo el agua.

Lodner D. Phillips diseñó el primer ADS completamente cerrado en 1856. Su diseño comprendía un torso superior en forma de barril con extremos abovedados e incluía articulaciones esféricas en los brazos y piernas articulados. Los brazos tenían articulaciones en el hombro y el codo, y las piernas en la rodilla y la cadera. El traje incluía un tanque de lastre, un puerto de observación, entrada a través de una tapa de registro en la parte superior, una hélice de manivela y manipuladores rudimentarios en los extremos de los brazos. El aire debía suministrarse desde la superficie a través de una manguera. Sin embargo, no hay indicios de que el traje de Phillips se haya construido alguna vez.

Traje construido por los hermanos Carmagnolle en 1882, fue el primer diseño antropomórfico.

El primer diseño adecuadamente antropomórfico de ADS, construido por los hermanos Carmagnolle de Marsella , Francia en 1882, presentaba uniones enrolladas y rodantes que constaban de secciones parciales de esferas concéntricas formadas para crear un ajuste perfecto y mantenidas herméticas con una tela impermeable. El traje tenía 22 de estas articulaciones: cuatro en cada pierna, seis por brazo y dos en el cuerpo del traje. El casco tenía 25 puertos de visualización de vidrio individuales de 2 pulgadas (50 mm) espaciados a la distancia promedio de los ojos humanos. Con un peso de 830 libras (380 kg), el Carmagnole ADS nunca funcionó correctamente y sus juntas nunca fueron completamente impermeables. Ahora se exhibe en el Museo de la Armada Nacional Francesa en París.

Otro diseño fue patentado en 1894 por los inventores John Buchanan y Alexander Gordon de Melbourne , Australia . La construcción se basó en un marco de alambres en espiral cubiertos con material impermeable. Alexander Gordon mejoró el diseño al sujetar el traje al casco y otras partes e incorporar varillas de radio articuladas en las extremidades. Esto resultó en un traje flexible que podía soportar altas presiones. El traje fue fabricado por la firma británica Siebe Gorman y probado en Escocia en 1898.

ADS de 1913 de la Marina de los EE. UU.
1913 ADS de la Marina de los EE. UU. En el Museo Man in the Sea, Ciudad de Panamá, FL con las pinzas de langosta
Vista de cerca de la pinza de agarre de dos mandíbulas y la articulación de la muñeca de inclinación y giro en el traje de buceo blindado de la Marina de los EE. UU. De 1913

El diseñador estadounidense MacDuffy construyó el primer traje en usar cojinetes de bolas para proporcionar movimiento a las articulaciones en 1914; se probó en Nueva York a una profundidad de 65 m (214 pies), pero no tuvo mucho éxito. Un año después, Harry L. Bowdoin de Bayonne, Nueva Jersey , hizo un ADS mejorado con juntas rotativas llenas de aceite. Las juntas utilizan un pequeño conducto hacia el interior de la junta para permitir la igualación de la presión. El traje fue diseñado para tener cuatro articulaciones en cada brazo y pierna, y una articulación en cada pulgar, para un total de dieciocho. Se diseñaron cuatro puertos de visualización y una lámpara montada en el pecho para ayudar a la visión subacuática. Desafortunadamente, no hay evidencia de que el traje de Bowdoin se haya construido alguna vez, o de que hubiera funcionado si lo hubiera sido.

Los trajes de buceo atmosféricos construidos por la firma alemana Neufeldt y Kuhnke se utilizaron durante el rescate de lingotes de oro y plata del naufragio del barco británico SS Egypt , un transatlántico P&O de 8.000 toneladas que se hundió en mayo de 1922. El traje fue relegado a funciones como observación. cámara a la profundidad del naufragio de 170 metros (560 pies), y se usó con éxito para dirigir agarres mecánicos que abrieron el almacenamiento de lingotes. En 1917, Benjamin F. Leavitt de Traverse City, Michigan , se sumergió en el SS Pewabic que se hundió a una profundidad de 182 pies (55 m) en el lago Huron en 1865, rescatando 350 toneladas de mineral de cobre. En 1923, pasó a rescatar los restos de la goleta británica Cape Horn que se encontraba en 220 pies (67 m) de agua frente a Pichidangui , Chile , rescatando $ 600,000 en cobre. El traje de Leavitt fue de su propio diseño y construcción. El aspecto más innovador del traje de Leavitt fue el hecho de que era completamente autónomo y no necesitaba umbilical, la mezcla de respiración se suministraba desde un tanque montado en la parte posterior del traje. El aparato respiratorio incorporaba un depurador y un regulador de oxígeno y podía durar hasta una hora completa.

En 1924 la Reichsmarine probó la segunda generación del traje Neufeldt y Kuhnke a 530 pies (160 m), pero el movimiento del miembro era muy difícil y las articulaciones fueron juzgados no ser a prueba de fallos , en que si fueran a fallar, no había una posibilidad de que se violara la integridad de la demanda. Sin embargo, estos trajes fueron utilizados por los alemanes como buzos blindados durante la Segunda Guerra Mundial y luego fueron tomados por los aliados occidentales después de la guerra.

En 1952, Alfred A. Mikalow construyó un ADS empleando rótulas, específicamente con el propósito de localizar y rescatar tesoros hundidos. Según los informes, el traje era capaz de sumergirse a profundidades de 1,000 pies (300 m) y se usó con éxito para bucear en el barco hundido SS City of Rio de Janeiro en 328 pies (100 m) de agua cerca de Fort Point , San Francisco . El traje de Mikalow tenía varios instrumentos intercambiables que podían montarse en el extremo de los brazos en lugar de los manipuladores habituales. Llevaba siete cilindros de alta presión de 90 pies cúbicos para proporcionar gas respirable y controlar la flotabilidad. El compartimento de lastre cubría los cilindros de gas. Para la comunicación, el traje usó hidrófonos .

El traje moderno

Peress ' Tritonia

Dos buzos, uno con el ADS "Tritonia" y el otro traje de buceo estándar, se preparan para explorar los restos del RMS  Lusitania , 1935.

Aunque se habían desarrollado varios trajes atmosféricos durante la era victoriana , ninguno de estos trajes había podido superar el problema de diseño básico de construir una junta que se mantuviera flexible y hermética en profundidad sin atascarse bajo presión.

El ingeniero de buceo británico pionero, Joseph Salim Peress , inventó el primer traje de buceo atmosférico verdaderamente utilizable, el Tritonia , en 1932 y más tarde participó en la construcción del famoso traje JIM . Teniendo un talento natural para el diseño de ingeniería, se desafió a sí mismo a construir un ADS que mantuviera a los buzos secos y a presión atmosférica, incluso a gran profundidad. En 1918, Peress comenzó a trabajar para WG Tarrant en Byfleet , Reino Unido , donde se le dio el espacio y las herramientas para desarrollar sus ideas sobre la construcción de un ADS. Su primer intento fue un prototipo inmensamente complejo fabricado a partir de acero inoxidable sólido .

En 1923, se le pidió a Peress que diseñara un traje para el trabajo de salvamento en los restos del SS Egypt que se había hundido en el Canal de la Mancha . Él se negó, alegando que su traje prototipo era demasiado pesado para que un buceador lo manejara fácilmente, pero se sintió alentado por la solicitud de comenzar a trabajar en un traje nuevo con materiales más livianos. Para 1929, creía que había resuelto el problema del peso, utilizando magnesio fundido en lugar de acero, y también había logrado mejorar el diseño de las articulaciones del traje utilizando un cojín de aceite atrapado para mantener las superficies en movimiento sin problemas. El aceite, que era virtualmente no comprimible y fácilmente desplazable, permitiría que las articulaciones de las extremidades se movieran libremente a profundidades de 200 brazas (1200 pies; 370 m), donde la presión era de 520 psi (35 atm). Peress afirmó que el traje Tritonia podría funcionar a 1.200 pies (370 m), aunque esto nunca se probó.

Luciana Civico ascendiendo desde la inmersión del récord de profundidad a 82 metros el 11 de noviembre de 1962 en las cercanías de Capo Miseno en el Golfo de Pozzuoli aprieta la pinza del traje de buceo operado por el s. Teniente Benito Velardi

En 1930, Peress reveló el traje de Tritonia. En mayo, había completado las pruebas y se demostró públicamente en un tanque en Byfleet . En septiembre, el asistente de Peress, Jim Jarret, se sumergió con el traje a una profundidad de 123 m (404 pies) en el lago Ness . El traje funcionó perfectamente, las juntas demostraron ser resistentes a la presión y se movieron libremente incluso en profundidad. El traje se ofreció a la Royal Navy, que lo rechazó, indicando que los buzos de la Marina nunca necesitaron descender por debajo de los 90 m (300 pies). En octubre de 1935, Jarret realizó con éxito una inmersión profunda a más de 90 m (300 pies) en los restos del RMS  Lusitania frente al sur de Irlanda, seguida de una inmersión menos profunda a 60 metros (200 pies) en el Canal de la Mancha en 1937, después de lo cual, por falta de interés, el traje de Tritonia fue retirado.

El desarrollo de los trajes de presión atmosférica se estancó en las décadas de 1940 y 1960, ya que los esfuerzos se concentraron en resolver los problemas del buceo profundo tratando los problemas fisiológicos del buceo a presión ambiental en lugar de evitarlos aislando al buceador de la presión. Aunque los avances en el buceo a presión ambiental (en particular, con equipo de buceo ) fueron significativos, las limitaciones generaron un renovado interés en el desarrollo del ADS a fines de la década de 1960.

El traje JIM

El traje de Tritonia pasó unos 30 años en el almacén de una empresa de ingeniería en Glasgow , donde fue descubierto, con la ayuda de Peress, por dos socios de la firma británica Underwater Marine Equipment, Mike Humphrey y Mike Borrow, a mediados de la década de 1960. UMEL luego clasificaría el traje de Peress como el "ADS Tipo I", un sistema de designación que continuaría la compañía para modelos posteriores. En 1969, se le pidió a Peress que se convirtiera en consultora de la nueva compañía creada para desarrollar el traje JIM, nombrado en honor al buzo Jim Jarret.

Traje de JIM en Museo Submarino Naval

El primer traje JIM se completó en noviembre de 1971 y se sometió a pruebas a bordo del HMS  Reclaim a principios de 1972. En 1976, el traje JIM estableció un récord para la inmersión de trabajo más larga por debajo de 490 pies (150 m), con una duración de cinco horas y 59 minutos a una profundidad de 905 pies (276 m). Los primeros trajes JIM se construyeron con magnesio fundido por su alta relación resistencia-peso y pesaban aproximadamente 1,100 libras (500 kg) en el aire, incluido el buzo. Tenían 6 pies y 6 pulgadas (1,98 m) de altura y tenían una profundidad operativa máxima de 1,500 pies (460 m). El traje tenía una flotabilidad positiva de 15 a 50 libras de fuerza (67 a 222 N). El lastre estaba sujeto a la parte delantera del traje y podía arrojarse desde adentro, lo que le permitía al operador ascender a la superficie a aproximadamente 100 pies por minuto (30 m / min). El traje también incorporó un enlace de comunicación y una conexión umbilical desechable. El traje original de JIM tenía ocho juntas universales anulares soportadas por aceite, una en cada hombro y antebrazo, y una en cada cadera y rodilla. El operador de JIM recibió aire a través de una mascarilla oral / nasal que se adjuntó a un lavador de pulmones que tenía una duración de soporte vital de aproximadamente 72 horas. Las operaciones en condiciones árticas con temperaturas del agua de -1,7 ° C durante más de 5 horas se llevaron a cabo con éxito utilizando protección térmica de lana y botas de neopreno. En agua a 30 ° C, se informó que el traje estaba incómodamente caliente durante el trabajo pesado.

Un traje de JIM en exhibición en el Royal Navy Submarine Museum , Gosport

A medida que la tecnología mejoraba y aumentaba el conocimiento operativo, Oceaneering mejoró su flota de JIM. La construcción de magnesio fue reemplazada por plástico reforzado con vidrio (GRP) y las uniones simples por juntas segmentadas, cada una de las cuales permite siete grados de movimiento, y cuando se juntan, le dan al operador un rango de movimiento muy grande. Además, la parte superior abovedada de cuatro puertos del traje fue reemplazada por una cúpula acrílica transparente como se usa en WASP, esto permitió al operador un campo de visión mucho mejor. El Ministerio de Defensa también llevó a cabo pruebas con un traje Jim volador alimentado desde la superficie a través de un cable umbilical. Esto resultó en un traje híbrido con la capacidad de trabajar tanto en el fondo del mar como en el medio del agua.

Además de las actualizaciones del diseño JIM, se construyeron otras variaciones del traje original. El primero, llamado SAM Suit (designado ADS III), era un modelo completamente de aluminio. Un traje más pequeño y liviano, era más antropomórfico que los JIM originales y tenía una profundidad nominal de 1,000 pies (300 m). Se intentó limitar la corrosión mediante el uso de un recubrimiento de anodizado crómico aplicado a las articulaciones del brazo y la pierna, lo que les dio un color verde inusual. El traje SAM tenía una altura de 1,91 m (6 pies 3 pulgadas) y tenía una duración de soporte vital de 20 horas. UMEL produciría solo tres trajes SAM antes de que se archivara el diseño. El segundo, llamado traje JAM (designado ADS IV), fue construido de plástico reforzado con vidrio (GRP) y tenía una profundidad nominal de alrededor de 2,000 pies (610 m).

AVISPA

WASP en el tanque de pruebas OSEL Gt Yarmouth, Reino Unido

El sistema de buceo atmosférico WASP está a medio camino entre un sumergible para una persona y un traje de buceo atmosférico, ya que hay brazos articulados que contienen y son movidos por los brazos del operador, pero las piernas del operador están contenidas en una carcasa rígida. La movilidad es proporcionada por dos propulsores marinos eléctricos verticales y dos horizontales controlados por interruptor de pie . La profundidad de operación se calculó como 2,300 pies (700 m)

WASP mide 2,1 m (84 pulgadas) de alto, 1,1 m (42 pulgadas) de ancho y 0,86 m (34 pulgadas) de adelante hacia atrás. El lastre en el aire pesa aproximadamente 2.200 libras (1.000 kg), para una flotabilidad neutra en el agua, pero la flotabilidad se puede aumentar hasta en 35 libras (16 kg) durante la operación, y el lastre se puede desechar en caso de emergencia. WASP se transporta sobre un bastidor de soporte.

Trajes actuales

Exotraje
Vista lateral del exotraje
Vista trasera del exotraje

En 1987, el " Newtsuit " fue desarrollado por el ingeniero canadiense Phil Nuytten , y Hardsuits International puso en producción una versión como "Hardsuit" . El Newtsuit está construido para funcionar como un 'submarino que puedes usar', lo que permite al buceador trabajar a una presión atmosférica normal incluso a profundidades de más de 1000 pies (300 m). Fabricado en aluminio forjado , tenía articulaciones totalmente articuladas para que el buceador pueda moverse más fácilmente bajo el agua. El sistema de soporte vital proporciona de 6 a 8 horas de aire, con un suministro de respaldo de emergencia de 48 horas adicionales. El Hardsuit se usó para salvar la campana del naufragio del SS Edmund Fitzgerald en 1995. La última versión del Hardsuit diseñada por Oceanworks , el "Quantum 2", utiliza propulsores ROV de mayor potencia disponibles comercialmente para una mayor confiabilidad y más potencia. como un sistema de monitoreo atmosférico para monitorear las condiciones ambientales en la cabina.

Un diseño más reciente de Nuytten es el Exosuit, un traje relativamente ligero y de baja potencia destinado a la investigación marina. Se utilizó por primera vez en 2014 en las expediciones de investigación submarina Bluewater y Antikythera.

US Navy ADS 2000 en plataforma de lanzamiento y recuperación después de una inmersión de certificación en agosto de 2006.

El ADS 2000 se desarrolló junto con OceanWorks International y la Marina de los EE. UU. En 1997, como una evolución del Hardsuit para cumplir con los requisitos de la Marina de los EE. UU. El ADS2000 proporciona una mayor capacidad de profundidad para el Programa de Rescate Submarino de la Marina de los EE. UU. Fabricado con aleación de aluminio forjado T6061, utiliza un diseño de junta articulada avanzado basado en las juntas Hardsuit. Capaz de operar en hasta 2,000 pies (610 m) de agua de mar para una misión normal de hasta seis horas, tiene un sistema de soporte vital automático e autónomo. Además, el sistema de propulsor dual integrado permite al piloto navegar fácilmente bajo el agua. Se volvió completamente operativo y certificado por la Marina de los EE. UU. Frente al sur de California el 1 de agosto de 2006, cuando el Buzo Jefe de la Marina, Daniel Jackson, se sumergió a 2,000 pies (610 m).

Desde el inicio del proyecto hasta 2011, la marina de los EE. UU. Gastó 113 millones de dólares en el ADS.

Sistema de buceo atmosférico (ADS 2000)
Un buzo con el traje Oceanworks ADS 2000 con la cúpula del casco abierta se encuentra en una piscina de prueba cubierta y habla con otros dos oficiales navales.
Sistema de Buceo Atmosférico en el Destacamento de la Unidad de Sumergimiento Profundo de la Reserva Naval en la Estación Aeronaval de la Isla Norte
El traje ADS 2000 se baja al mar desde el costado de un barco
Sistema de buceo atmosférico bajado al agua desde el barco de salvamento USNS Grasp (T-ARS-51)

Ver también

Referencias

Otras lecturas

  • Harris, Gary L. (1995). Ironsuit: La historia del traje de buceo atmosférico . Mejor Pub. Co. ISBN 0-941332-25-X.

enlaces externos