Tauchcomputer

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Ein einfacher Tauchcomputer für das Handgelenk

Ein Tauchcomputer hilft dem Taucher bei der Planung und Durchführung von Tauchgängen, um Dekompressionsunfälle (Taucherkrankheit) zu vermeiden. Während des Tauchgangs misst der Tauchcomputer kontinuierlich Tauchtiefe und Tauchzeit und berechnet daraus ein Profil des Tauchgangs. Der Tauchcomputer ist als Nachfolger bzw. zur Ergänzung von Dekompressionstabelle und dem (historischen) mechanisch aufgebauten Dekometer zu sehen.

Geschichte[Bearbeiten]

Dekompressiometer[Bearbeiten]

Als die US Navy in den 1930er-Jahren[1] die ersten Dekompressionstabellen publizierte – die das Risiko einer Dekompressionskrankheit verminderten – wurde schnell die Notwendigkeit eines Geräts erkannt, dass automatisch den Tauchgang kontrolliert und den Taucher vor dem Überschreiten von Limiten warnt. 1951 wurde deshalb das Scripps Institution of Oceanography in San Diego beauftragt die Grundlagen für ein solches Gerät zu entwickeln. Zwei Jahre später publizierte das Institut einen Bericht, der vier Anforderungen an ein solches Gerät formulierte:[2]

  1. Das Gerät muss die nötigen Dekompressions-Stufen während eines Tauchgangs berechnen können, wozu es der Taucher mittragen muss.
  2. Wiederholungstauchgänge müssen in die Kalkulation miteinbezogen werden können.
  3. Multileveltauchgänge müssen möglich sein.
  4. Das Gerät soll genauere Berechnungen zulassen als eine Dekompressionstabelle.

Die Verfasser empfahlen im Jahre 1953 eine analogelektronische Umsetzung.

Da die Elektronik jener Tage nicht weit genug entwickelt war um solch komplexe Aufgaben auf kleinstem Raum zu lösen, beauftrage die Navy das Unternehmen Foxboro[3] (heute Invensys) ein mechanisch-pneumatisches Dekompressiometer zu bauen. Das 1955 vorgestellte Gerät wurde Mark I genannt und wurde von der Navy kritisiert, da es zu ungenau und wenig stabil sei. Mark I simulierte zwei Gewebearten mit insgesamt fünf Durchflusswiderständen aus poröser Keramik und verfügte über fünf Faltenbälge zur Messwerterfassung.[4]

1959 wurde ein kommerzielles Dekompressiometer von Carlo Alinari vorgestellt, genannt SOS. Es arbeitet ähnlich wie der Mark I, beschränkte sich aber auf eine simulierte Gewebeart und ersetze die Faltenbälge durch eine Blase.[5] Eine große Verbreitung fanden diese Geräte erst nachdem Scubapro in Jahr 1963 die Importrechte dafür erwarb.[6] Obwohl die Korrektheit der Simulation von Wiederholungstauchgängen sehr umstritten war, wurde es von Tauchern rund um die Welt wegen seiner hohen Zuverlässigkeit geliebt.[4]

Von Ende der 1960er-Jahren bis in die frühen 1980er-Jahre wurden viele verschiedene Dekompressiometer von verschiedenen Firmen entwickelt und verkauft. Alle bauten auf dem mechanisch-pneumatischen Konzept auf, obwohl einige das Wort "Computer" im Namen trugen. Weitere bekannte Dekompressiometer:[4]

  • DCIEM Mark: Wurde 1962 vom kanadischen DCIEM-Institut auf den Markt gebracht und simulierte vier verschiedene Gewebearten.
  • GE Deco Meter: General Electric stelle 1973 ein Gerät vor, das statt auf in Dekompressiometer üblichen Keramik-Membranen auf halbdurchlässige Silikon-Membranen basierte, was tiefere Tauchgänge erlaubte.
  • Farallon Decomputer: Das Unternehmen Farallon Industries Calafornia bot ab 1975 ein Gerät an, das zwei Gewebearten simulierte und besonders einfach abzulesen war. Da es aber in der Praxis stark von der damals gebauchten Navy-Dekompressionstabelle abwich, wurde es bereits ein Jahr später wieder vom Markt genommen.

Analogelektronische Dekompressiometer[Bearbeiten]

Parallel zur Entwicklung der mechanisch-pneumatische Dekompressiometer, wurden auch Konzepte entwickelt, die aus einem analogelektronischen Computer bestanden. Die Simulation der Gewebe erfolgte in einem Netzwerk aus ohmschen Widerständen und Kondensatoren. Diese analog-elektronischen Geräte erwiesen sich als zu wenig temperaturstabil und erforderten einen großen Kalibrationsaufwand vor jedem Tauchgang. In Gewicht und Größe übertrafen die analog-elektronischen Geräte die mechanisch-pneumatischen bei weitem, da eine leistungsstarke Batterie für deren Betrieb erforderlich war. Das erste analog-elektronische Dekompressiometer war der Tracor, der 1963 von der Texas Research Associates fertiggestellt wurde.[7]

Erste digitale Tauchcomputer[Bearbeiten]

Mit der zunehmenden Leistungsfähigkeit und Miniaturisierung der digitalen Computer, wurde Mitte der 1970er-Jahren auch die Messwertauswertung und das Berechnen der Nullzeit in Echtzeit möglich. Eine große Herausforderungen stelle aber immer noch die Stromversorgung dieser mobilen Computer dar, da die Prozessoren und Speicher-Bausteine jener Zeit nicht besonders Energieeffizient arbeiteten und leistungsfähigere NiCd-Akkus noch sehr teuer und selten waren.[4] Der erste digitale Tauchcomputer war ein Gerät, das äußerlich an eine Registrierkasse erinnerte und über dem Wasser blieb. Dieser Tischcomputer war fähig, vier Gewebearten zu simulieren und die verbleibende Nullzeit korrekt zu berechnen. Er wurde nur mit oberflächenversorgten Tauchern eingesetzt, die, neben den Schläuchen für die Luftversorgung und Heizung, einen zusätzlichen leeren Schlauch mitführten, der dem Tauchcomputer Druckmessungen ermöglichte. Dieses fürs Labor gebaute digitale Gerät mit der Beziehung XDC-1 stellte das DCIEM-Institut im Jahre 1975 fertig und nutze es für Forschungsarbeiten. Sein Nachfolger, der XDC-2, wurde von der Fimra CTF Systems Inc.[5] hergestellt und funktionierte nach dem gleichen Prinzip, wie sein Vorgänger. Er wurde in größeren Stückzahlen vorwiegend an Institutionen verkauft, die sich mit Überdruckmedizin beschäftigten. Etwa 700 Stück des Nachfolgemodells XDC-3 wurden zwischen 1979 und 1982 verkauft. Es war so kompakt, dass es unter Wasser mitgeführt werden konnte, womit der XDC-3 der erste echte digitale Tauchcomputer war. Es waren vier 9V-Batterien für die Stromversorgung notwendig und trotzdem beschränkte sich die Laufzeit auf nur rund vier Stunden.[8] Der XDC-3 wurde auch unter dem Namen CyberDiver vermarktet.

Ab 1976 baute der Tauchausrüster Dacor (heute Head) einen digitalen Tauchcomputer, der aber keine Gewebesimulationen ausführte, sondern nur eine abgespeicherte Navy-Dekompressionstabelle auslas. Das kanadische Unternehmen KyberTec brachte 1980 den CyberDiver II auf den Markt, der ebenfalls nur eine Dekompressionstabelle auslas, aber zusätzlich über eine Luftintegration verfügte. Sein Nachfolgemodell, CyberDiver III, der ein Jahr später erschien, berechnete, wie der XDC-3, durch Gewebesimulationen die verbleibende Nullzeit.[2] 1980 begann die US-Navy mit der Entwicklung eines Tauchcomputers mit dem Namen UDC. Er simulierte neun Gewebe nach einem Dekompressionsmodell von Edwards Thalmanns und kam mit Mischgasen zurecht. 1983 stellte die Orca Industries Inc. ihr Modell Edge (Electronic Dive GuidE) der Öffentlichkeit vor, das als erster Tauchcomputer ein grafisches Display besaß und fähig war die Nullzeit für Multilevel-Tauchgänge zu berechnen. Der Edge simulierte zwölf Gewebearten und konnte für etwa 12 Stunden mit nur einer einzigen 9V-Batterie betrieben werden.[4] In den USA war der Edge kommerziell sehr erfolgreich und wurde in großen Stückzahlen verkauft. In einer Zusammenarbeit zwischen den Unternehmen U.S. Divers (heute Aqua Lung International) und Oceanic wurde 1983 mit der Entwicklung eines Tauchcomputers begonnen. Fertig wurde der DataScan 2 respektive DataMaster II erst im Jahre 1987, als bereits Dekompressionscomputer auf dem Markt erhältlich waren.[4]

Dekompressionscomputer[Bearbeiten]

Der erste vollwertige Dekompressionscomputer, der nicht nur die Nullzeit, sondern bei komplexen Multilevel-Tauchgängen auch in Echtzeit die Dekompressionsstufen berechnete, wurde 1983 vom Schweizer Unternehmen Divetronic AG in Zusammenarbeit mit dem Tauchpionier Hans Hass auf den Markt gebracht.[4] Genannt wurde dieser Tauchcomputer DecoBrain und er simulierte 12 Gewebearten nach dem ZHL-12-Dekompressions-Modell von Albert Bühlmann. Dem Elektronik-Ingenieur Jürgen Herman gelang es 1981 an der ETH Zürich das Dekompressions-Modell von Albert Bühlmann auf einem Mikrocomputer von Intel zu implementieren. Durch die Miniaturisierung der Hardware konnte er mit DecoBrain einen energiesparsamen und leichten Tauchcomputer entwerfen. Das ab 1985 produzierte Nachfolgemodell, der DecoBrain II basierte auf dem ZHL-16-Modell und wurde von einer NiCd-Batterie versorgt, die für eine Betriebszeit von 80 Stunden ausreichte.[4] Die Divetronic AG entwickelte auch das Modell Micro Brain für Dacor und war an der Fertigstellung des UDC der US Navy beteiligt, bevor sie 1989 von Scubapro übernommen wurde.

Der finnische Tauchinstrumente-Hersteller Suunto stelle mit dem SME-ML im Jahre 1986 einen sehr kompakten und preiswerten Dekompressionscomputer vor. Er orientierte sich an der Navy-Tabelle und wies, durch eine 1.5V-Knopfzelle versorgt, eine Laufzeit von 1500 Stunden auf. Sein Nachteil war, dass er nur bis zu 60m-Tauchtiefe rechnen konnte.[4] Suunto ist heute der größte Hersteller von Tauchcomputern.

1987 erschien das Modell Aladin des Schweizer Unternehmens Uwatec, das auf dem ZHL-12-Dekompressions-Modell[8] aufbaute und besonders in Europa eine sehr weite Verbreitung erreichte.[4] Das französische Unternehmen Beuchat war an der Entwicklung des Aladin beteiligt und verkaufte ihn unter der eigenen Marke. Uwatec ist heute ein Geschäftszweig von Scubapro.

Gegenwärtige Entwicklung[Bearbeiten]

Zahlreicher Hersteller bieten heute Dekompressionscomputer an. Drahtlose Luftintegration, die Berechnung mit verschiedenen Atemgasgemischen oder ein integrierter elektronischer Kompass sind heute selbstverständlich. Teilweise wird zusätzlich die Atem- und Herzschlag-Frequenz der Tauchers drahtlos erfasst und in die Berechnung miteinbezogen. Die jüngsten Entwicklungen gehen in Richtung großer Farb-Displays und Apps, ähnlich wie dies von Smartphones bekannt ist. So bietet das 2010 vorgestellte Modell Icon HD net ready von Mares ein 2,7”-Farb-Display und die Möglichkeit, ihn z. B. mit Kartenmaterial zu ergänzen.

Aufbau[Bearbeiten]

Schematischer Aufbau eines Tauchcomputers

Der Tauchcomputer besteht aus einem druckfesten Gehäuse, in dem sich ein Sensor (meist Silizium-Drucksensor) für den Wasserdruck (und ggf. auch für andere physikalische Größen), ein Mikroprozessor und ein LC-Display, neuerdings auch vollgrafische OLED-Display an der Oberseite befinden. Wegen der besseren Abdichtung kommen als Bedienelemente oft elektrische Berührungssensoren (statt mechanischer Taster) zum Einsatz. Der Tauchcomputer kann einzeln, mit einem Armband oder zusammen mit anderen Geräten in einer Konsole getragen werden.

Rechenverfahren[Bearbeiten]

Die Sättigung der Gewebe mit dem/den Inertgas(en) (Stickstoff, Helium etc.) und die Toleranz gegen eine Überspannung dieser Gase werden dynamisch während der Laufzeit berechnet. Dazu wird in einem Datenfeld aus einer bestimmten Anzahl Variablen (z. B. 16 beim bekannten Rechenverfahren ZH-L16) eine entsprechende Anzahl von Modellgeweben simuliert, die mit dem jeweiligen Inertgaspartialdruck, der sich aus der Atemgaszusammensetzung und der jeweiligen Tauchtiefe berechnen lässt, beaufschlagt werden. Diese Modellgewebe entsprechen dabei jeweils unterschiedlichen Gewebegruppen des menschlichen Körpers.

Die Berechnung des Sättigungszustandes dieser Gewebe wird in kurzen Zeitintervallen (im Bereich weniger Sekunden) wiederholt, sodass alle Variablen dem Tauchprofil folgend den jeweiligen Inertgaspartialdruck der einzelnen Gewebe wiedergeben. Dadurch erhält man eine relativ genaue mathematische Abbildung des Sättigungszustandes der einzelnen Körpergewebe.

Gleichzeitig wird überprüft, ob, ausgehend vom aktuellen Sättigungszustand der Körpergewebe, der momentane Umgebungsdruck von allen Geweben jeweils noch symptomlos toleriert wird. Daraus lässt sich dann ableiten, bis zu welchem Druck (Wassertiefe) noch aufgetaucht werden kann.

Da Menschen unterschiedlich auf eine Übersättigung ihrer Körpergewebe und eine anschließende Druckentlastung reagieren, können die Rechenverfahren in Tauchcomputern immer nur einen bestimmten Teil des Kollektivs abdecken. Bei den gängigen Tauchcomputern geht man davon aus, dass ein bis drei Prozent der Anwender trotz Einhaltens der durch den Rechner vorgegebenen Auftauchvorschriften Dekompressionsprobleme haben werden. Diese können symptombehaftet (DCS I oder II) oder symptomlos sein.

Im Gegensatz zu einer Tauchtabelle, deren Anwendung ein normiertes Tauchprofil erfordert, kann ein Tauchcomputer die Auftauchvorschrift für ein nahezu beliebiges vorangegangenes Tauchprofil errechnen. Allerdings finden sich auch hier Grenzen, da identische Tauchgänge bei verschiedenen Individuen einer Gruppe zu einer unterschiedlich hohen Restsättigung führen. Bei Wiederholungstauchgängen kann dies zu einer nicht mehr exakt bestimmbaren Inertgasvorsättigung beim einzelnen Taucher führen, wenn er den nächsten Tauchgang beginnt. Dies begründet sich u. a. darin, dass die Entfernung des restlichen im Körper verbleibenden Inertgases während der Oberflächenpause von Person zu Person sehr unterschiedlich ist. Auch lassen sich individuelle Risikofaktoren (Fettleibigkeit, Alkohol- oder Nikotinkonsum etc.) kaum in die Berechnung einbeziehen.

Bekannte Berechnungsmodelle und welche Hersteller sie heute (2013) einsetzen:[9]

Dekompressionsmodell Hersteller
RGBM Mares, Suunto, Cressi-Sub
Haldanean PPS, Cochran, Delta, Uwatec
Randy Bohrer Seiko
Bühlmann ZHL-12 Seiko, Uwatec
Bühlmann ZHL-16 Uwatec
DSAT PPS
VPM-B Liquivision

Funktionen[Bearbeiten]

  • Beleuchtung
  • Tauchzeit
  • aktuelle Tauchtiefe
  • durchschnittliche Tauchtiefe
  • maximale Tauchtiefe
  • Wassertemperatur
  • Kompass
  • Warnung vor zu schnellem Aufstieg (optisch, akustisch)
  • verbleibende Nullzeit
  • Anzeige von Sicherheitsstopps
  • Anzeige von Tiefenstopps, Dekompressionsstopps und Dekompressionszeit
  • Berücksichtigung der Restsättigung bei einem Wiederholungstauchgang
  • Warnung, wenn die Tiefe oder Dauer des Dekompressionsstopps nicht eingehalten wird.
  • Anzeige der Flugverbotszeit: Wenn ein Taucher kurz nach einem Tauchgang und noch nicht vollständig entsättigt in ein Flugzeug steigt (niedrigerem Luftdruck ausgesetzt ist), kann er auch dort einen Dekompressionsunfall haben.
  • Manuelle oder automatische Einstellung der Höhe des Wasserspiegels über Meeresspiegel (wichtig für Bergseetauchen in einer Höhe über 700 m).
  • Warnung bei Unterschreiten der eingestellten, maximalen Tauchtiefe
  • Weckerfunktion
  • Logbuchfunktion: Zur nachträglichen Auswertung von Tauchgängen haben die meisten Tauchcomputer eine Logbuchfunktion, die es ermöglicht, die Daten von einem oder mehreren gespeicherten Tauchgängen abzurufen.
  • PC-Schnittstelle: Um Daten mittels Software zur detaillierten Auswertung (z. B. grafische Darstellung des Tauchprofils) an einen Computer zu übermitteln. Abhängig vom Modell besteht auch die Möglichkeit der Aktualisierung der Gerätesoftware, Firmware sowie der Einstellung des Tauchcomputers (z. B. Personalisierungsfunktion).

Modellvarianten[Bearbeiten]

Luftintegrierte Tauchcomputer[Bearbeiten]

Ein Tauchcomputer mit drahtloser Luftintegration und Nitrox-Funktionen

Luftintegrierte Tauchcomputer beziehen auch den Druck in der Druckluftflasche in die Berechnung ein und zeigen an, für welche Tauchzeit der Vorrat an Atemgas noch reicht. Manche Geräte beziehen den Luftkonsum des Tauchers in die Berechnung der Stickstoffaufsättigung bzw. der Dekompressionsberechnung mit ein. Einige Computer können direkt an den Finimeterschlauch angeschlossen werden und so ein zusätzliches Finimeter ersetzen. Andere Tauchcomputer sind drahtlos mit einem Drucksensor an der Ersten Stufe des Atemreglers verbunden, der die Druckwerte an den Tauchcomputer übermittelt.

Tauchcomputer für technisches Tauchen[Bearbeiten]

Die derzeit kompliziertesten Modelle, die jedoch fast ausschließlich im technischen Tauchen zur Anwendung kommen, können darüber hinaus noch folgende Möglichkeiten bieten:

  • Die Verwendung unterschiedlicher Atemgasgemische, auch im Verlauf eines einzigen Tauchganges;
  • Die Echtzeitüberwachung des Sauerstoffgehaltes im Atemgas (besonders interessant beim Rebreathertauchen);

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. J. Corde Lane: Navy Dive Table Lecture. University of Maryland, abgerufen am 12. September 2013.
  2. a b Michael A. Lang: Introduction of the AAUS dive computer workshop. Scripps Institution of Oceanography, abgerufen am 13. September 2013 (PDF; 2,0 MB).
  3. Foxboro Decomputer Mark I. Defense Technical Information Center, abgerufen am 12. September 2013.
  4. a b c d e f g h i j Lothar Seveke: Entwicklung des Tauchcomputers (nur der Technik, nicht der Algorithmen). Abgerufen am 3. April 2013.
  5. a b Decompression Meter AKA Bendomatics. The Scuba Museum, Cincinnati Ohio, abgerufen am 3. April 2013 (englisch).
  6. Frank Dolacek: Tauchcomputer fürs Tieftauchen. Abgerufen am 3. April 2013.
  7. Albrecht Salm: Mein kleines virtuelles Tauchcomputer Museum. Abgerufen am 12. September 2013.
  8. a b Marion Kutter: History of the dive computer. Dive Magazine Ltd., abgerufen am 13. September 2013 (englisch).
  9. S. Lesley Blogg, Michael A. Lang und Andreas Møllerløkken: Proceedings of Validation of Dive Computers Workshop. Norwegian University of Science and Technology, 24. August 2011, abgerufen am 16. September 2013 (PDF, englisch).

Weblinks[Bearbeiten]