Natpak

Achtergrond

Onderwater- of diepzeeduiken is een populaire recreatieve sport en is ook noodzakelijk voor reddings-, bergings- en reparatiewerkzaamheden onder water. Bij dergelijke activiteiten moet vaak tot grote diepte in zeer koud water worden gedoken. Zelfs in warme klimaten kan de oceaan op grote diepte erg koud zijn. Om zich tegen dergelijke temperaturen te beschermen en onderkoeling te voorkomen, dragen onderwaterduikers duikpakken, die hen warm houden door hun lichaamswarmte vast te houden. Een ongeklede duiker die bijvoorbeeld tot 10°C gekoeld water ingaat, zou bij dergelijke temperaturen slechts ongeveer 3,5 uur overleven. Een duiker die een duikpak draagt, zou ongeveer 24 uur overleven in water van dezelfde temperatuur.

Er zijn twee basisclassificaties van duikpakken:het helmpak, dat de duiker volledig omsluit en een ademhalingsapparaat bevat dat over het hoofd past, en het duikpak, ook bekend als het vrijduikpak. Scuba is een acroniem voor Self-Contained Underwater Breathing Apparatus. Het duikpak wordt gebruikt in combinatie met een onafhankelijk ademhalingsapparaat dat op de rug van de duiker is vastgemaakt. Er zijn twee soorten duikpakken. Het droogpak houdt de duiker volledig droog; een duiker kan zelfs kleding onder een droogpak dragen. Het wetsuit daarentegen houdt een dun laagje water vast tussen het lichaam van de duiker en het pak. Dit water wordt door het lichaam opgewarmd en dient als isolatie, samen met het pak, tegen koud water.

Geschiedenis

Het concept van onderwaterduiken evolueerde met de uitvinding van de duikklok, een grote klokvormige kamer waarin lucht van bovenaf werd gepompt en waarin een duiker onder water kon worden getransporteerd. Vroege duikklokken werden gemaakt van houten vaten met een metalen omrande opening. Deze uitvinding dateert uit de oudheid en is mogelijk gebruikt door Alexander de Grote. Aristoteles vertelt ook over het bestaan van zo'n uitvinding. In 1665 werd een duikklok ingezet tijdens een reddingsmissie naar een schipbreukeling van de Armada. De Engelse astronoom Edmund Halley wordt gecrediteerd met het bedenken van de eerste moderne duikklok in het begin van de 18e eeuw. Halley's bel met behulp van loden containers gevuld met verse lucht die vanaf het oppervlak naar de bel werden neergelaten om de lucht aan te vullen. Halley ontwikkelde later een helm waarmee de duiker de bel kon verlaten terwijl hij vast bleef zitten aan het luchttoevoersysteem. Tegen het einde van de eeuw nam de Britse ingenieur John Smeaton een luchtpomp op in het ontwerp van de duikklok, waardoor een constante toevoer van frisse lucht mogelijk was. Latere klokken werden aan de onderkant afgesloten met glas. Bellen worden nog steeds gebruikt en kunnen maximaal vier duikers vervoeren. Ze kunnen reizen tot een diepte van 1.000 ft (304,8 m).

Er is ook vastgelegd dat een Egyptische duiker genaamd Issa een beademingsmachine ontwikkelde voor gebruik tijdens de oorlogen tussen de kruisvaarders en de Saracenen in de twaalfde eeuw. Issa's beademingsmachine bevatte een blaasbalg waardoor hij lange tijd onder water kon blijven. Hij hield zich net onder het wateroppervlak door stenen aan zijn riem te binden.

Zes eeuwen later creëerde John Lethbridge uit Devon een twee meter lange duikbuis. De buis was zo ontworpen dat Lethbridge er horizontaal in kon liggen met zijn armen uit het apparaat. Met behulp van balgen werd lucht van boven water naar binnen gepompt. Lethbridge bleef tot zes uur per keer onder water in zijn apparaat en werd ingehuurd om schathulken uit onderwatergebieden over de hele wereld te redden.

Het helmpak is een variatie op deze uitvinding en functioneert als een draagbare duikbel. Net als de duikklok wordt lucht van boven het wateroppervlak in de helm gepompt. Het pak zelf is gemaakt van rubberen stof. De duiker komt het pak binnen via een greep in de nek. De helm is met een waterdichte afdichting aan het pak bevestigd. De lucht wordt onder druk van het omringende water in de helm gepompt, die glazen poorten heeft voor zicht. Dit staat bekend als omgevingsdruk. De uitgeademde lucht wordt afgevoerd via een uitlaatklep. Aan het pak is een lijn bevestigd, waarmee de duiker naar de oppervlakte kan worden gehesen. Moderne helmpakken zijn meestal ook uitgerust met een telefoonlijn, waardoor de duiker spraakcontact kan houden met mensen boven het water.

Hoewel het helmpak een duiker in staat stelt om lange tijd onder water te blijven, vanwege de constante toevoer van lucht, biedt het niet veel mobiliteit. Aan de andere kant zijn vrijduik- of duikpakken variaties op deze innovatie die een grotere mobiliteit mogelijk maken. Ze worden gebruikt in combinatie met vinnen voor de voeten van de duiker, een duikmasker en het onafhankelijke ademhalingsapparaat, bekend als een aqualung. Het droogpak is ruimvallend, waardoor er kleding onder kan worden gedragen, en is voorzien van waterdichte afdichtingen bij de nek, polsen en, bij sommigen, de taille. Het droogpak houdt echter lucht vast en die lucht wordt gecomprimeerd naarmate de duiker dieper zwemt en het luchtvolume afneemt. Deze compressie maakt het pak stijf en remt de beweging van de duiker. Bovendien kan de huid van de duiker vast komen te zitten en bekneld raken in de plooien van het pak, waardoor striemen ontstaan. Het wetsuit heeft daarom in veel situaties de voorkeur. Het droogpak is echter beter geschikt voor extreem koude watertemperaturen, omdat de duiker er warme, droge kleding onder kan dragen. Het is ook meer beschermend tegen elementen, waardoor het meer wenselijk is in vervuild water. Desinfectiemiddel kan ook over het droogpak worden gegoten.

Het wetsuit is een bewerking van het droogpak en is gemaakt van nauwsluitend schuimrubberachtig materiaal. Het wetsuit is niet waterdicht. In plaats daarvan sijpelt water in en onder het pak en zit het vast tussen het pak en de huid van de duiker. De huid van de duiker verwarmt het water en het water fungeert als een tweede isolatielaag, waarbij de schuimachtige substantie, die luchtbellen opsluit, de eerste vormt. Warm water kan ook in het pak worden gegoten voordat de duik plaatsvindt. Een nadeel van het wetsuit is dat de luchtbellen het drijfvermogen veroorzaken, waardoor de duiker een verzwaarde riem moet dragen. Terwijl de duiker afdaalt, krimpt de omgevingsdruk elke luchtbel, wat resulteert in een verlies van zowel drijfvermogen als isolatie. Zo wordt de duiker veel zwaarder. Producten die dit verlies aan drijfvermogen helpen compenseren, zijn onder meer een verstelbaar reddingsvest met drijfvermogen, dat is bevestigd aan een cilinder met perslucht. Als de duiker afdaalt, kan hij of zij lucht in de jas laten om het drijfvermogen te vergroten, en bij het opstijgen kan de lucht worden afgevoerd. Een aanzienlijk duurder natpak maakt gebruik van met lucht gevulde gasbellen in plaats van schuimbellen om het drijfvermogen te behouden.

Recente innovaties in duikpaktechnologie omvatten een warmwaterpak. Dit gesealde pak wordt van boven het oppervlak voorzien van warm water. Het hete water stroomt door een reeks doorgangen in het pak en verlaat het via kleppen, zodat er een constante stroom warm water is. Dit pak wordt vaak gebruikt bij saturatieduiken, waarbij de duiker een mengsel van helium en zuurstof inademt. Helium geleidt warmte sneller dan lucht, dus een duiker die dit mengsel inademt, loopt een groter risico op onderkoeling.

In de jaren zeventig, toen bedrijven die op zoek waren naar olie onder de oceaanbodem hun putten nog dieper wilden graven, werd een oude technologie nieuw leven ingeblazen voor duikers die de putten repareerden. In de jaren 1920 ontwierp een ingenieur genaamd Joseph Peress een atmosferisch duikpak (ADS), een enorm apparaat waarmee een duiker lucht kon inademen bij normale atmosferische druk. Peress had zijn vroege ADS gebruikt om in de jaren dertig naar scheepswrakken te zoeken en probeerde het op de markt te brengen bij de Royal Navy, die er niets aan had. De vroege ADS van Peress was gemaakt van gegoten magnesium en plexiglas, gecoat met waterdicht afdichtmiddel. Een gedempte kogelgewrichtsysteem gaf de duiker relatieve bewegingsvrijheid. Een ADS kan genoeg lucht vervoeren om 72 uur mee te gaan. Tegenwoordig wordt de ADS gemaakt van gelast aluminium of glasvezel.

Na het mengen van neopreen met verschillende toevoegingen, wordt de vloeistof gebakken in broodachtige vormen. Eenmaal gebakken, wordt het materiaal in vooraf ingestelde breedtes gesneden.

Grondstoffen

De primaire grondstof die wordt gebruikt bij het maken van een wetsuit is een soort sponsrubber dat bekend staat als neopreen. Het droogpak maakt gebruik van een rubberen stof. Sommige metalen worden ook gebruikt voor ritsen.

Het fabricageproces

Het fabricageproces voor beide typen natte en droge duikpakken is vergelijkbaar. Beide zijn op een lopende band geconstrueerd. Hier wordt het proces voor de vervaardiging van het wetsuit geschetst.

Het neopreen komt in vloeibare vorm de fabriek binnen. De fabrikant voegt additieven toe aan de vloeistof en deze wordt gemengd met een industriële mixer.
Vervolgens wordt de vloeistof gebakken in een grote oven. Het gebakken product is ongeveer 60 cm hoog en lijkt op een enorm brood van rubberbrood.
Het gebakken rubber mag afkoelen.
Het afgekoelde rubber gaat door een snijmachine, die de grote massa in de lengte doorsnijdt. Het snijmechanisme is ingesteld op een gespecificeerde dikte, meestal 0,12,0,24 of 0,28 inch (3, 6 of 7 mm). (Duikers dragen natte pakken van verschillende diktes, afhankelijk van het soort water waarin ze duiken.)
De vellen rubber, elk ongeveer zo groot als een plaat triplex, worden vervolgens op een transportband geplaatst waar ze worden opgetild en bespoten met lijm.
De vellen rubber zijn gelamineerd met een vorm van nylon die op het rubber wordt geperst. Het gelamineerde nylon laat men vervolgens drogen. Eenmaal droog, wordt het nylon gebonden rubber rekbaar.
Het rubber wordt vervolgens geïnspecteerd en opgedeeld naar graad of dikte. Het nylon-neopreen-nylon gelaagde materiaal wordt in patroondelen gesneden en het wetsuit wordt genaaid.
Het gesorteerde rubber wordt op een palet geladen en naar de wetsuitmakers gestuurd.
De maker van een wetsuit spant een stapel rubber van ongeveer 10-15 vellen hoog en legt er een patroon op.
Het patroon is overgetrokken met wit krijt.
Een zaagmachine snijdt pakpanelen uit de stapels rubber, volgens het patroon met krijt. Droogpakken worden met de hand gesneden.
De pakpanelen worden naar de decalafdeling gestuurd, waar de decals met een hittepers worden geplakt.
Vervolgens gaan de panelen naar de ritsafdeling waar ritsen, zakken, kniebeschermers en platwerk worden genaaid of geperst.
De panelen worden vervolgens naar de lijmafdeling gestuurd, waar elk paneel wordt gecoat met neopreencement. De open zijkanten van de voor- en achterpanelen zijn aan elkaar gelijmd en armen en benen zijn vastgemaakt aan de body van het pak.
De pakken worden naar het laatste naaigebied gestuurd, waar nylondraad wordt gebruikt om de naden van het pak te naaien.
Het pak wordt schoongemaakt en geïnspecteerd op kwaliteit en tags worden geplakt met stiksels of een hete pers.

Kwaliteitscontrole

De meeste kwaliteitscontroles voor duikpakken worden uitgevoerd in verschillende stadia van het fabricageproces en/of aan het einde van de lijn. Afgewerkte pakken kunnen ook worden getest op duurzaamheid en waterbestendigheid.

De Toekomst

Duikpakontwerpen zijn in de loop van de tijd vrij weinig veranderd. Nieuwe kleuren en stijlen van pakken en de patches en logo's die erop worden aangebracht, komen regelmatig op de markt en er kunnen kleine ontwerpwijzigingen worden aangebracht in gevestigde ontwerpen om het comfort of de duurzaamheid en/of waterbestendigheid te verbeteren. Er wordt altijd naar nieuwe technologie gezocht, zoals die heeft geleid tot de creatie van het warmwaterpak. Het duikpak is ook hightech geworden, met het gebruik van de ADS, en het is waarschijnlijk dat verdere technologische vooruitgang zal leiden tot updates en wijzigingen van dat product.

Water Fluit

Productieproces

3d printen

Automatisering Besturingssysteem

Industriële technologie