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 ダイビングシリンダーに装着するジャケット型BC | |
| 頭字語 | BCまたはBCD |
|---|---|
| その他の名前 | 浮力制御装置 |
| 用途 | ダイバーの全体的な浮力を調整および制御する |
| 関連商品 | バックプレートとウィング |
浮力調整装置 （BC ）は、設計によって浮力制御装置（BCD）、スタビライザー、スタビライザージャケット、ウィング、または調整可能な浮力ライフジャケット（ABLJ ）とも呼ばれ、必要に応じて水中で中性浮力、水面で正の浮力を確立するためにダイバーが着用するダイビング器材の一種です。
浮力は通常、膨張式ブラダー内のガスの量を調整することによって制御されます。このブラダーには、レギュレーターの第1ステージからの低圧ホースを介してダイバーの主呼吸ガスボンベから、またはこの目的のために直接使用される小型ボンベから、あるいはダイバーの口から口腔膨張弁を通して、周囲圧力のガスが充填されます。周囲圧力ブラダー浮力補償装置は、浮力が主にダイバーの前面、胴体の周囲、または背面にあるものとして大まかに分類できます。これは、装置の人間工学、そして程度は低いものの安全性に影響を与えます。また、浮力ブラダーが構造の不可欠な部分であるか、構造体内部で支持される交換可能なコンポーネントであるかによっても大まかに分類できます。
浮力調整装置は、操作が完全に手動であるため、かなりの熟練と注意力を必要とします。ガス消費による重量減少に伴い、潜水中は常に調整が必要であり、潜水服とBCの浮力は一般的に水深によって変化します。浮力の微調整は、オープンサーキットでの呼吸制御によって行うことができ、実際のBC容量調整量を減らすことができます。熟練したダイバーは、周囲の状況を把握しながら他の作業を行いつつ、中性浮力を維持するための容量調整能力を身につけます。浮力調整装置は、正しく使用すれば重要な安全装置ですが、誤用または故障した場合は重大な危険物となります。
トリムを効果的に制御できるかどうかは、適切な浮力配分とバラスト重量配分の両方に依存します。これもまた練習によって習得できるスキルであり、適切な重量配分によって必要なBCガス量を最小限に抑えることで容易になります。
浮力調整装置は、水中呼吸装置を使用する周囲圧力ダイバーが、水中または水面で浮力をわずかに負からわずかに正の範囲で調整し、計画された潜水深度範囲全体で中性浮力を維持できるようにし、潜水中の呼吸ガス消費による重量の変化を補償するために使用します。ステージシリンダーを使用する場合は、これらのシリンダーを投下および回収する際の重量の変化を補償するためにも使用できます。ウェットスーツの浮力の変化は、スーツの体積と密度、および周囲圧力に依存しますが、深度での厚手のスーツでは、10 kg 程度の変動が生じる可能性があります。ドライスーツの浮力の変化は、ガスの使用を補償するために行われる浮力調整装置の調整とは無関係に、手動でのガスの追加と自動および手動の排出の組み合わせによって、スーツ内のガスの体積を一定に保つことによって補償する必要があります。[ 1 ] [ 2 ]
浮力調整装置はスキューバダイビング器材の標準品ですが、必ずしも必要というわけではなく、中性浮力や正浮力が不要または望ましくない水面供給式ダイビングではオプション品です。息止めダイバーは浮力調整装置を作動させるためのガス供給がないため、浮力調整装置を使用することはできませんが、水面で正浮力を得るために膨張式ベスト型ライフジャケットを着用することは可能です。大気圧潜水服は、潜水艦と同様のトリムタンクを使用して微調整を行うことがありますが、ほぼ正確に中性浮力になるようにバラスト調整することができ、設計上の作動範囲内では事実上圧縮されません。[ 2 ]
安全減圧のためには、正確で信頼性の高い深度制御が必要です。水面供給式ダイバーは、ラインテンダーの助けを借りてアンビリカルケーブルを使用して深度制御を行うことができ、テザー式スキューバダイバーも同様にライフラインを使用できます。同様に、水面と作業現場の間を移動するためにショットラインまたはジャックステイを使用するダイバーは、深度制御にそれを使用でき、ダイバーが必要なときにショットラインを見つけることができれば、浮力調整装置は必須ではありません。[ 3 ]
ほとんどのレクリエーションダイビングやプロのスキューバダイビングでは、潜水中のほとんどの間、中性浮力が必要または望ましい。これは、ダイバーの機動性と操縦性を向上させ、繊細な底生生物との接触を避け、視界を急速に低下させる可能性のある堆積物をかき乱すことなくフィンキックを行うことができるためである。この機能のために、浮力調整装置が必要である。[ 2 ] [ 3 ]
水面での正の浮力は、潜降地点または浮上地点まで泳ぐ必要のあるダイバーにとって安全要件ですが、これは正確に制御可能な浮力である必要はありません。[ 2 ] [ 4 ]
浮力調整装置は、ダイバーとその個人用潜水器材（ステージシリンダーやベイルアウトシリンダーを含む）の浮力、およびリール、カメラ、計器などの軽量または中性浮力に近い小型の追加器材の浮力を制御することを目的としています。これは、重い工具や機器を吊り上げるための浮力装置ではありません。潜水作業でダイバーが重労働を強いられる場合は、ほとんどの場合、水面供給式器材を使用する方が優れており、常に安全です。[ 2 ]
飽和潜水士が中層での作業を行うためにこの装置を使用する場合、制御不能な上昇移動を防ぐための対策を講じる必要があります。これは、移動用アンビリカルケーブルの長さを制限するか、水中補助ポイントを使用することで可能になります。
浮力調整装置は、ダイバーとその装着器材の平均密度を、潜水媒体の密度よりも大きい、等しい、または小さいように調整することによって機能します。[ 5 ]これは、次の2つの方法のいずれかで行うことができます。
2025年現在、BCの圧倒的大多数は可変容量タイプで、周囲圧力でガスを注入して膨らませ、水深の変化に伴って不安定な浮力変動を起こすが、可変密度タイプも使用されており、適切なトレーニングも提供している一部の小売業者から入手可能である。[ 6 ] [ 7 ]
一般的な浮力調整装置は、柔軟な気密ブラダーに周囲圧力のガスを注入して体積を増やすことで浮力を増加させ、ガスを水中に放出することで浮力を減少させます。このガスの体積は、ボイルの法則に従って周囲圧力が深度に応じて変化すると圧縮または膨張するため、システムの浮力は絶対圧力の変化とブラダー内のガスの体積に比例して増減します。一定の深度変化に対する浮力の変化は、深度が深いほど水面付近で大きく、またガスの体積が大きいほど小さくなります。したがって、ダイバーが効果的な呼吸をしながら肺容量を自発的に調整することでこれらの変化を補償できる深度の範囲は、ブラダー内のガスの体積と、通常の1回換気量約500mlで呼吸する とほぼ動的平衡状態になり、ダイバーが追加の努力なしにその深度にとどまることができる名目上の中性深度に依存します。このタイプの浮力補償装置は、最も安定した状態である空の状態から浮力を増加させることで機能するため、質量が最小となる状態、つまりシリンダーが空になった潜水終了時の中性浮力になるようにウェイト調整が行われ、その時点でダイバーは身体的な努力なしに最後の減圧停止にとどまることができるはずです。[ 3 ]
以下にいくつかの例を示します。これらは簡略化されていますが、数値的には現実的なものです。
ダイバーの浮力を調整する別の方法として、一定体積の剛性容器の密度を変化させる方法があります。これは、通常ガスで満たされた空間に注入する水の体積を調整することによって行います。この方法は、柔軟な周囲圧力空間にガスを注入する場合の浮力増加とは対照的に、浮力減少とも表現できます。このような可変浮力圧力容器は、潜水艇や潜水艦で浮力とトリムの微調整に使用されます。周囲の水は、内部ガス圧に応じて、周囲圧力差またはポンプによってタンクに注入され、浮力を減少させます。同様の方法で水を除去すると、浮力を増加させることができます。タンクは剛性があり、想定される潜水深度の範囲内では実質的に非圧縮性であるため、潜水中の深度変化による浮力変化は無視できるほど小さく、ダイバーはガスの使用量と潜水服の体積変化を考慮して浮力を調整するだけで済みます。[ 7 ] [ 6 ]
この方法の一つは、柔軟なブラダーを使ってガスと水を分離した状態でスキューバシリンダーに水を注入することです。そのためには、専用のシリンダーが必要で、内部ブラダーの周囲の空間に水入口があり、高圧ポンプと制御弁システムに接続されています。器材に合わせてウェイトが最適化され、ダイバーが潜水開始時にほぼ中性浮力になっている場合、潜水開始時に注入する水はごくわずかで済むため、ガス圧はそれほど上昇しません。潜水中は、使用したガスの質量を補うためにさらに水が注入されますが、この時点では圧力はかなり低下しています。浮上時にわずかに残ったガス圧があれば、バラスト水を排出して正の浮力を確立するのに十分です。このシステムをスリングに取り付けられた追加の救援用シリンダーや減圧用シリンダーと併用する場合は、追加のガス使用量を補うためにより多くの水が必要となり、浮力調整シリンダー内のガス圧はさらに少し上昇します。 Aveloシステムはこの機構を採用しており、シリンダーから取り外し可能な充電式バッテリー駆動のポンプユニットを備えています。[ 7 ] [ 6 ]
このシステムは、静水圧変動に対して本質的に安定しており、潜水開始時のガスが満タンのシリンダーの状態から浮力を減少させます。シリンダーが満タンのときにバラスト水を注入することによって生じる圧力上昇を最小限に抑えるため、潜水開始時にはほぼ中性浮力になるようにウェイト調整を行い、タンクが満タンの状態で水面で安全に泳ぐのに十分な正の浮力を確保し、潜降するために比較的少量の水を注入します。この水量は、呼吸ガスの質量損失を補うために潜水中に定期的に増加されます。浮上後、追加された水の質量を放出して快適な正の浮力を確保し、水から上がるときの器材の重量を最小限に抑えます。ドライスーツを使用する場合は、アンダーウェアのロフトに必要な量を超えてスーツを膨張させることで水面での初期の正の浮力を制御でき、スーツから水を排出することで潜降できます。[ 7 ] [ 6 ]
有効な中性浮力を維持できる深度範囲は、ダイバーの器材内の周囲圧力ガス空間の体積に反比例します（肺容量は通常の呼吸によって自動的に補償され、マスクは小さく、ほとんどのダイバーによって反射的に一定の体積に維持されます）。非圧縮性浮力補償器を使用すると、可変体積のほぼすべてがダイビングスーツ内にあり、有効な中性浮力の深度範囲が最大になります。ダイビングスーツを着用していないダイバーは、ダイビングの全深度範囲で有効な中性浮力となり、ガスの使用に伴う質量損失に対してのみ浮力を調整する必要があります。[ 7 ] [ 6 ]
1970年代のDacor（CV Nautilus）システムでは、表面上は類似したシステムが使用されていました。このシステムでは、内部圧力と外部圧力の間の圧力不足を自動的に感知する需要レギュレータと、内部の過圧を解放する自動ダンプバルブによって、硬質シェル内の周囲圧力ガスの量が維持されていました。これは、自動希釈弁（ADV）と過圧弁によるリブリーザーループの容量制御によく似ていますが、ガスを圧縮して貯蔵ガス量を減らすのではなく、シェルに水を注入して浮力を減少させ、呼吸ガス供給源から周囲圧力のガスを追加して浮力を増加させていました。スーツの圧縮とガスの使用を補償するために、手動操作バルブによってシェルに水を追加または除去しました。このシステムの固有の問題は、ダイバーが深度を変更する際にスーツの圧縮と膨張による浮力の変化を手動で補償する必要があるため、厚手で圧縮可能なダイビングスーツで使用すると利点があまり顕著にならないことです。[ 8 ]
浮力配分に基づいて、膨張式ブラダー浮力補償装置には主に3つの構成があります。
調節可能な浮力ライフジャケット（ABLJ）は、首と胸に装着され、腰と通常は脚の間にストラップで固定されます。その形状が馬の首輪に似ていることから「ホースカラー」と呼ばれることもあり、歴史的には第二次世界大戦の飛行士やダイバーに支給された膨張式水中爆破チーム（UDT）ベストまたはメイ・ウェスト・ライフジャケットに由来しています。[ 9 ] [ 4 ] [ 2 ]
これらは1960年代に開発され、主に浮力が満タンのときはダイバーの前方に、部分的に満タンのときは首の後ろに集中するため、膨張時にダイバーの浮力中心が頭の方に移動する傾向があり、水中でのダイバーのトリムに悪影響を与えることから、ウィング型やベスト型のBCにほぼ取って代わられました。[ 10 ] ABLJはダイバーの胸部と首の周囲に位置しているため、問題が発生した場合に、苦しんでいる、疲れている、または意識不明のダイバーを水面に仰向けに浮かせるという点では、浮力補償器の設計の中で最高の浮力分布を提供します。通常、水中では良好なトリムを提供しません。水平にトリムされたダイバーの浮力中心は、ブラダーが膨張すると首の後ろに移動して頭を上にしたトリムを引き起こし、底生環境への悪影響が増加する可能性があるためです。
Dacor Seachute BC4は、独特な上下のブラダーを備えていました。上部のブラダーは首の周りにあり、二酸化炭素カートリッジで膨らませて水面ライフジャケットとして使用できました。下部のブラダーはダイバーの腹部の上にあり、レギュレーターからのLPガスで膨らませて水中での浮力制御に使用しました。この配置により、他のほとんどのフロントインフレーションシステムよりも、ダイビング中のトリム制御のための浮力配分が優れていました。[ 11 ]
ベストBC、スタビライザージャケット、スタビライザージャケット、スタビライザー、ウエストコート、または（軽蔑的に）「プードルベスト」BCは、シリンダーハーネスを組み込んだ、ダイバーが上半身に着用する膨張式ベストです。エアブラダーは背中からダイバーの脇腹または肩まで伸びています。[ 2 ]
ラップアラウンドブラダーは、水面で直立姿勢を維持しやすいため、一部のダイバーに好まれています。しかし、一部のデザインでは、膨張時にダイバーの胴体を圧迫する傾向があり、完全に膨張すると側面や前面がかさばることが多く、厚手のウェットスーツを含むフルテクニカルリグを支えるのに十分な容量がない場合があります。[ 2 ]
ベスト型BCは通常、最大約25キログラムの浮力（サイズによる）を提供し、適切なサイズでダイバーに合わせて調整されていれば、かなり快適に着用できます。ベスト型BCは、浮力制御、ウェイト、補助器材の取り付けポイント、シリンダー保持を1つの器材に統合できるため、レクリエーションダイバーの間で最も一般的なタイプです。ダイバーは、シリンダーとレギュレーターセットを取り付けるだけで、完全なスキューバ器材セットを揃えることができます。一部の「テックレック」（基本的にレクリエーション用で、技術的な機能は限定的）ベスト型BCは、複数のシリンダーを携行できます。背面にツインセット、側面にDリングから吊り下げられたスリングシリンダーなどです。一部の設計では構造上の制約によりDリングの位置の柔軟性が制限されますが、より多くのDリングを取り付けることで、ダイバーにとって適切な位置にあるDリングも含め、ある程度改善されています。
ラップアラウンド型の構成は大きく3種類に分けられます。
BCの装着システムは一般的に、浮力によるBCのずれを制限することを目的としており、特に、ダイバーが直立した状態でブラダーが膨らんでいるときに、BCが頭の方に滑り落ちる傾向を最小限に抑えます。ダイバーがウェイトベルトを装着している場合、BCの浮力とは逆方向に引っ張られるため、ダイバーが水面に浮いているときに直立すると、ジャケットの中でダイバーが垂れ下がる可能性があります。この問題の解決策としては、カマーバンド（幅広で調節可能なウエストバンド）とクロッチストラップ（股間のストラップ）があります。クロッチストラップは、正しく調整すれば、このずれを防ぐのに効果的ですが、緊急時にウェイトベルトを落とした場合、ウェイトベルトがダイバーから外れなくなる可能性があります。BCを装着した後にクロッチストラップの上にウェイトベルトを装着するのは難しい場合があります。カマーバンドは、ウェイトベルトが引っかかるのを防ぐための工夫ですが、ウェイトベルトをカマーバンドの下に着用しなければならず、バックルへのアクセスが妨げられるか、カマーバンドの下に着用する必要があります。カマーバンドの効果は、ウエストラインが上半身の周囲よりも小さいことに依存しており、きつく締めすぎると呼吸を妨げる可能性があります。
膨張したBCが頭の方にずれる傾向は、ウェイトがBCに一体化されたウェイトポケットに入っている場合はあまり問題になりませんが、水中で逆さまになったダイバーのBCが収縮すると、頭の方に滑り落ちる傾向があります。これは、水中で頭を下にして過ごす時間があまりない平均的なレクリエーションダイバーにとってはそれほど問題になりませんが、ドライスーツの空気が足に流れ、BC内のウェイトが頭の方にずれるドライスーツの逆さま状態からの回復を難しくする可能性があります。股ストラップがあればこれを防ぐことができます。[ 3 ]
ジャケット型浮力制御装置の特殊な例として、水面供給式潜水士向けに設計された AP Valves Jump Jacket Mk.4 があります。Mk.4 は Kirby Morgan の軽量ヘルメットで使用するように設計されており、主にヘルメットの救援ブロックを介してメインガス供給からアンビリカルで供給されるガスによる浮力制御を目的としています。また、救援シリンダーからの緊急膨張も行います。このシステムは、1 人の潜水士のメインガスから別の潜水士のヘルメットへのクロスコネクション、および別の潜水士への空気ガス緊急供給も提供できます。ジャンプジャケットには、リカバリーハーネス、ヘルメット安全ハーネス、および救援セット用のバックパックが含まれています。クローズドベル、ウェットベル、および輸送プラットフォームなしの潜水での使用に適しています。[ 12 ]
バックインフレーション浮力調整器は、テクニカルダイバーに人気のステンレススチール製バックプレートとウィングの配置が典型ですが、他の配置も利用可能です。 ウィングまたはバックプレートとウィングは、ダイバーの背中とシリンダーの間に装着する膨張式ブラダーで構成されています。1979年にグレッグ・フラナガンが北フロリダの洞窟ダイバーのために発明し、ウィリアム・ホガース・メインによってさらに開発されたバックプレートとウィングの構成は、最近の開発ではありませんが、テクニカルダイバーが背中に複数のシリンダーを携行したり、ハーネスのウェビングのDリングにクリップしたりすることが多いため、テクニカルダイビングに適していることから人気が高まっています。バックマウントシリンダーまたはリブリーザーアセンブリは、浮力ブラダーの上からバックプレートに固定され、バックプレートはハーネスによってダイバーに固定されます。翼のデザインにより、ダイバーの側面と前面が解放され、高揚力容量の大容量ブラダーが可能になります（60 ポンド/30 リットルの翼は珍しくありません）。一部のデザインでは、膨張していないときにブラダーを締め付けるために、ブラダーの周りに伸縮性のあるウェビングまたはバンジーコードを使用していますが、この追加による安全性と有用性については議論があります。[ 14 ]バックプレートの中心線上のボルト穴間の距離は、中心間で11 インチ (280 mm)に標準化されています。[ 13 ]
他のバックインフレーション式浮力調整装置は、構造、ダイバーへの取り付け方、付属品に関してはジャケット型に似ていますが、主にブラダーの位置が異なります。ブラダーは翼のようにダイバーの背後に完全に配置され、側面や前面に延長部はありません。バックインフレーション式BCは側面がかさばりませんが、重量と浮力配分によっては、ダイバーが水面に前傾した状態で浮く傾向があり、ダイバーが意識不明になったり、頭を水面上に保てなくなったりした場合、緊急時に危険となる可能性があります。
1970年代には、短期間販売された硬質空気室背面膨張式BCがいくつかあり、[ 8 ] Avelo可変密度システムは背面に取り付けられています。[ 6 ]
ハイブリッド型の構成も可能で、その場合は浮力の大部分が背中に集中し、腕の下の側面にもわずかな浮力が配分される。
翼型浮力調整器のごく一部は、二重ブラダー構造で製造されている。これは、主ブラダーが故障した場合のバックアップとして二次ブラダーを使用するという意図に基づいている。基本原理は妥当だが、この構造にはいくつかの追加的な危険があり、中には生命を脅かす事故を引き起こした例もある。二重ブラダーシステムを安全に管理するには、ダイバーは常に各ブラダーの膨張状態を把握し、浮上中に適切なブラダーからガスを排出して、暴走浮上を防ぐ必要がある。この構造を許容できる安全性にするために、いくつかの方法が試みられてきた。その一つは、膨張弁と収縮弁を連結して、両方のブラダーが常に並行して使用されるようにすることである。実際には、この機能を備えた市販のユニットは存在しないため、2つの膨張ユニットを片手で同時に操作できるようにカスタム改造する必要がある。プルダンプバルブは、並列に同時に確実に作動するように接続する必要があり、並列接続されているため、吸気バルブの故障確率は2倍になります。
もう一つの戦略は、膨張機構を体の反対側に配置することです。膨張弁を誤って作動させてしまう可能性があり、浮力が大幅に増加するまでダイバーが気づかないまま漏れが発生する可能性があるため、この方法は、バックアップブラダーに低圧膨張ホースが接続されておらず、口でしか膨張できない場合にのみ信頼できます。そして、常にレギュレーターからの低圧ガスを使用してプライマリーを膨張させます。セカンダリーブラダーに異なるタイプの口用膨張弁を取り付けることで、さらに一歩進めることができます。
DIRの理念では、デュアルブラダー浮力調整装置は不要かつ危険であると考えられています。不要である理由は、正しく装備されたダイバーが欠陥のあるBCを補償するためのより簡単な代替手段を利用できるからです。危険である理由は、どちらのブラダーに空気が入っているかを明確に判断する方法がなく、セカンダリーブラダーへの漏れは、ダイバーが間違ったブラダーから空気を抜こうと奮闘している間に浮力が上昇を止められなくなるほど増加するまで気づかれない可能性があるからです。2つのブラダーの空気量を監視することは、不必要な追加作業負荷であり、他の事柄から注意をそらします。[ 15 ]
バックマウント浮力調整器のバリエーションとして、バックプレートなしでサイドマウントダイビングに使用されるものがあります。この配置は、シリンダーとバックプレートの間に浮力調整器を挟んで着用するのと機能的には似ていますが、バックプレートやバックマウントシリンダーはありません。浮力セルは、サイドマウントハーネスとダイバーの間、またはハーネスの上に取り付けることができます。膨張時にブラダーの側面が上方に浮き上がらないように、ダイバーの前のウエストバンドにクリップで留めるか、互いにクリップで留めて横隔膜よりかなり下の腰の前側に伸縮性のあるベルトを形成するバンジーコードで拘束することができます。この用途では、バックマウントにより、膨張したブラダーがシリンダーが吊り下げられているダイバーの側面のスペースを占有しないようにします。[ 16 ]
一部のサイドマウントハーネスは、オプションとして、剛性バックプレートなしでバックマウントシリンダーと併用できるように適応されています。[ 16 ]
浮力調整装置はリブリーザーにも使用されます。ほとんどの場合、背負い式のテクニカルダイビング用リブリーザーは、リブリーザーハーネスに一体化された翼型のブラダーを使用し、ブラダーはリブリーザーのフレームを囲むように配置されます。側面装着式のリブリーザーは、浮力調整装置を含む側面装着式ハーネスの側面から吊り下げられる傾向があります。
アヴェロのダイビングシステムは、独自の構成でスキューバシリンダーを浮力調整装置として使用します。圧縮可能なブラダーにガスを充填する代わりに、高圧ポンプによって周囲の水をバラストとしてスキューバシリンダー内部に注入し、浮力を低減します。このため、シリンダー底部には二次入口、呼吸ガスとバラスト水を分離する内部ブラダー、そしてダイビング開始時に満タンのガスを充填した際の圧力上昇に安全に対応できるよう、ほとんどのスキューバシリンダーよりもはるかに高い最大使用圧力を備えています。メーカーはこのシリンダーを「ハイドロタンク」、ポンプと電源を収納するバックパックを「ジェットパック」と呼んでいます。シリンダーは事実上圧縮不可能で体積変化がほとんどないため、可変容量BCDに特徴的な深度変化に伴う体積浮力の不安定性は解消されます。ダイビング中、呼吸ガスが消費されるにつれて、ガスの重量減少を補うために水が注入されます。浮上後、排水弁を開けてシリンダーからバラスト水を放出し、残留ガス圧で吹き飛ばします。[ 17 ]
膨張式浮力調整装置は、単層構造とケーシング・ブラダー構造の両方で製造されています。これらの構造システムの強度と耐損傷性は、構造方式の選択よりも、設計の詳細、材料の品質、製造方法に大きく左右されます。ただし、メンテナンスに関しては、単層構造の方がブラダー・ケーシング構造よりも清掃、乾燥、検査が迅速に行えるため、違いが生じる可能性があります。また、同等の構造であれば、ブラダー・ケーシング構造の方が構成部品が多くなります。
単層構造では、浮力ブラダーの材料をユニットの構造材料として使用し、ケーシングとブラダー構造では、ケーシングを荷重支持の目的と、交換可能な部品であるブラダーを保護する目的で使用します。
構造の詳細によっては、ダイバーは空のBCの正の浮力を打ち消すために最大4ポンド（2キログラム）の鉛を携行する必要があるかもしれない。[ 5 ]
周囲圧力ガスブラダー式浮力補償装置には、共通する構成要素がいくつかあります。
さらに、一部のBCには以下の機能が含まれている場合があります。
浮力調整装置は、ダイバーに快適にフィットし、ダイバーの動きを妨げることなくしっかりと固定されなければなりません。様々な体型のダイバーに簡単に調整できるようにすることと、特定のダイビングスーツを着た特定のダイバーに最適なフィット感になるようにハーネスを設定することの間には、多少の矛盾があります。これは、バックプレートハーネスよりもフィット感の調整範囲が本質的に狭いジャケット型BCで特に問題となります。バックプレートハーネスは調整範囲が広いものの、調整に時間がかかる場合があります。
完全に膨張した浮力調整装置（BC）は、潜水開始時の水面での最大器材負荷と、ガスがほとんど消費される前の最大深度での最大スーツ圧縮時の両方において、ダイバーを支えられることが極めて重要です。BCの過負荷による死亡事故も発生しています。一方、浮力制御は、BCとドライスーツ内のガス量を可能な限り少なくすることで最も容易になります。これらのガス量は深度の変化に伴って変化するため、中性浮力を維持するように調整する必要があるからです。
ウェットスーツに使用されるネオプレンフォームの静水圧圧縮下での体積変化の測定によると、最初の約 10 m で体積の約 30%、したがって表面浮力の 30% が失われ、約 60 m でさらに 30% が失われ 、約 100 m で体積は約 65% の損失で安定するようです 。[ 19 ]ウェットスーツの総浮力損失は、圧縮されていない初期体積に比例します。平均的な人の表面積は約 2 m 2なので、[ 20 ]厚さ6 mm の一体型 ウェットスーツの圧縮されていない体積は、約 1.75 × 0.006 = 0.0105 m 3、つまり約 10 リットルになります。質量はフォームの特定の配合によって異なりますが、おそらく約 4 kg で、表面での 正味浮力は約 6 kg になります。 ダイバーの全体的な浮力にもよりますが、一般的に、 ダイバーを中性浮力にして比較的容易に潜降できるようにするには、約 6 kg の追加ウェイトが必要になります 。10 m で失われる体積は約 3 リットル、つまり 3 kg の浮力で、 約 60 m で失われる浮力は約 6 kgに増加します 。これは、冷水用のファーマージョンとジャケットを着た大柄な人の場合、ほぼ 2 倍になる可能性があります。この浮力の損失は、深度で中性浮力を維持するために浮力調整器を膨らませることによってバランスを取る必要があります。
潜水終了時、最も浅い減圧停止時、潜水士の呼吸ガスがほぼすべて使い果たされた時点で、中性浮力を維持できる必要がある。予備ガスだけで中性浮力を維持できるだけでは不十分である。なぜなら、何らかの問題で予備ガスがほぼ使い果たされた場合、潜水士は減圧のためにもがいたり、潜水したままでいられなくなったりすることを望まないからである。[ 5 ]
ウェイトは、ダイバーがほぼ空のシリンダーで最も浅い停止位置にとどまることができるように十分である必要があり、利用可能な浮力容量は、BCが満タンのシリンダーを支えることができるようにする必要があります。BCの絶対的に許容される最小容量は、ダイバーが携行するすべてのシリンダー内の呼吸ガスの総質量に加えて、深度でのスーツの圧縮による容量の損失を支えるのに十分な量です。これは、ダイバーが余分なウェイトを携行しない場合にのみ十分です。わずかなウェイトの過剰を許容して、少し容量の大きいBCを使用する方が簡単ですが、過剰になると、浮力制御がより困難で労力を要し、特に最も重要な浮上時にガスをより多く消費します。レクリエーションダイビングや小柄な人向けに設計されたBCは、テクニカルダイビングには十分な容量がない場合があります。[ 5 ]
不必要に大きな容量のBCは、特に空のシリンダーでダイビング終了時に中性浮力を維持するために必要な重量よりも多くのウェイトを装着している場合、浮上速度の制御を失うリスクを高めます。一方で、大きな容量は、ダイビング前後の水面に浮かんでいるときの快適性と安全性を高めます。
膨張式浮力調整装置は、膨張弁を使用してガスを注入し、1 つ以上の収縮弁または排出弁を使用してガスを放出することにより、ブラダー内のガスの量を調整して操作します。ガスは通常、呼吸ガスボンベのダイビングレギュレーターの低圧ポートから供給されるか、呼気として口から供給されますが、専用のガスボンベを使用することもできます。水面では、ブラダーを膨張させて正の浮力を提供し、ダイバーが好みの姿勢で浮くことができるようにするか、収縮させてダイバーが沈み始め、ダイビングを開始できるようにします。ダイビング中は、必要な浮力を得るために、同じ弁を使用してガスを追加または放出します。[ 5 ] [ 2 ]
ダイバーは、潜水のさまざまな段階で3つの浮力状態を確立できる必要があります。[ 21 ]
負の浮力を得るには、浮力のある器材を携行または着用するダイバーは、ダイバーと器材の両方の浮力を打ち消すようにウェイトを付ける必要があります。 [ 22 ]
水中では、ダイバーはしばしば中性浮力を保つ必要があり、沈んだり浮いたりしてはいけません。中性浮力の状態とは、ダイバーと器材が押し出す水の重量が、ダイバーと器材の総重量と等しい状態です。ダイバーは、BC内のガスの量を調整し、それによって浮力を調整することで、この中性浮力の状態を維持します。これは、主にダイバーの全体的な体積や重量を変化させるさまざまな影響に対応して行われます。[ 23 ]
実際には、ダイバーは潜水中にこのような理論をすべて考えることはありません。中性浮力を維持するために、ダイバーの浮力が負（重すぎる）の場合はBCにガスを追加し、浮力が過大（軽すぎる）の場合はBCからガスを排出します。圧縮可能なガス空間を持つダイバーにとって、安定した平衡位置はありません。中性浮力の位置からの深度の変化、さらには呼吸などのわずかな体積の変化でさえ、中性浮力からさらに遠ざかる深度への力を生み出します。したがって、スキューバダイビングにおける中性浮力の維持は、継続的かつ能動的な手順であり、正のフィードバック環境におけるバランスのダイビング版です。幸いなことに、ダイバーの質量と液体媒体は慣性の源となるため、呼吸などの小さな摂動は、経験豊富なダイバーによって容易に補償されます。[ 21 ]
開放回路潜水では、呼吸サイクル中に肺容量を調整することで、実質的に安定した中性浮力を維持できる深度範囲が存在する。[ 5 ]この深度範囲は、ダイバーの体内およびダイバーに接続された周囲圧力ガス空間の体積と、基準深度で半潮汐容量の肺を持つ中性浮力ダイバーの深度を表す周囲圧力に依存する。外部周囲圧力ガス空間の体積変化は擾乱要因であり、ダイバーが達成可能な肺容量の変化は回復要因である。圧力、ひいては体積を同じ割合で変化させるにはより大きな深度変化が必要となるため、この擬似安定深度範囲は深度が深いほど広くなる。同様に、浮力の変化もこの量に比例する一方、ダイバーの肺容量はほぼ一定であるため、非呼吸性周囲圧力ガス空間の総体積が小さいほど、この範囲は広くなる。[ 22 ]
ダイビングの初心者にとって直感的に理解しにくい特徴の一つは、一般的に、ダイバーが制御された方法で潜降する際にはBCにガスを追加し、制御された方法で浮上する際にはBCからガスを排出（除去または排出）する必要があるということです。このガス（追加または排出）は、深度の変化中にBC内のガスの体積を維持します。ダイバーがほぼ中性浮力を維持するためには、この気泡の体積がほぼ一定である必要があります。潜降中にBCにガスが追加されない場合、圧力の上昇によりBC内のガスの体積が減少し、浮力が低下して深度が増すにつれて潜降速度が速くなり、最終的にダイバーが海底に到達します。正のフィードバックの一例である同様の暴走現象は、浮上中にも発生し、制御不能な浮上を引き起こし、最終的にダイバーが安全停止（減圧停止）を行わずに早期に浮上してしまう可能性があります。この効果は、体積の変化が深度の変化に比例して最大となる水面付近で最も顕著になります。[ 23 ]
練習を重ねるうちに、ダイバーはこの問題を最小限に抑える方法を学びます。まず、BCに必要なガスの量を最小限に抑えることから始めます。これは、器材に必要な最小限のウェイトを使用することで実現され、ダイビング開始時のBC内のガスの量をできるだけ小さく保ちます。[ 5 ]ダイビングの進行に伴うガスの使用による重量の緩やかな減少を補うために、BCからちょうど十分な量のガスが排出されます。このガスの使用量はダイビングによって異なりますが、シリンダーの内容量によって制限されます（実際には、レクリエーションダイバーの場合、シリンダー1本あたり約2～4.5キログラム（4.4～9.9ポンド）になります）。BCブラダー内のガスの量を増やすことで過剰なバラスト重量を補う必要があるため、呼吸量の調整でBCガス量の変化を補うことができる深度範囲が大幅に減少します。[ 21 ]
熟練したダイバーは、深度の変化に伴う呼吸制御や BC ガス管理など、やや複雑な訓練された反射行動を身につけることができ、それによって、あまり考えなくても、潜水中に分刻みで中性浮力を維持できる。[ 5 ]熟練したスキューバダイバーは、フィンを使用せずに水平トリムで一定の深度を維持できる能力によって識別できる。浮力制御の容易さと正確さは、深度の変化に対する認識によって影響を受ける。明確な視覚的参照がある場合は精密制御は比較的容易だが、唯一の参照が計器である場合はより困難になる。ほとんどのスキューバダイバーにとって最も困難な状況は、上昇ラインなしで中層水中の視界の悪い状態で上昇しているときであり、減圧の安全性のために深度制御が最も重要となる時である。
潜水中のダイバーの垂直水平方向の姿勢、つまりトリムは、BCやその他の浮力および重量要素の影響を受け、ダイバーの体、衣服、および器材によって左右されます。スキューバダイバーは通常、水中では視界を確保し効率的に泳ぐためにほぼ水平（うつ伏せ）の姿勢をとりますが、水面ではレギュレーターなしで呼吸できるように、より垂直に近い姿勢、場合によっては部分的に仰臥位をとります。浮力とトリムは、ダイバーにかかる流体抵抗と泳ぐのに必要な労力に大きく影響します。トリムが不十分なダイバーによく見られる約15°の頭を上げた角度で泳ぐと、抵抗が約50%増加し、ガス消費に悪影響を及ぼします。[ 26 ]
ダイバーなど、水中に浮いている物体の静的かつ安定した姿勢は、浮力中心と質量中心によって決まります。安定した平衡状態では、重力と浮力によって両者は一直線に並び、浮力中心は質量中心の真上に位置します。ダイバーの全体的な浮力と浮力中心は、BC（浮力調整装置）、肺、ダイビングスーツ内のガス量を調整することで、日常的に変更できます。通常のダイビングでは、ダイバーの質量はそれほど大きく変化しません（上記参照。一般的なダイビングリゾートの「アルミニウム 80」タンクは、207バール（3,000 psi）で約2.8キログラム（6.2ポンド）の空気またはナイトロックスを含み、そのうち約2.3キログラム（5.1ポンド）が通常ダイビングで使用されますが、BCやダイビングスーツなどの空気空間は、水深圧力に応じて膨張および収縮します。ダイビングウェイトを投棄したり、重い物体を拾ったりすると、浮力に大きな変化が生じる可能性があります。
一般的に、ダイバーは潜水中にBC内の浮力中心の位置をほとんど制御できません。不完全に膨らんだ浮力調整器内の空気は、流れが制限されない限り、ブラダーの最も浅い部分に上昇します。この浅い部分の位置は、ダイバーのトリムとブラダーの形状に依存します。ダイバーが水中での向きを変えると、ガスはそこに到達するために最初に下方に流れる必要がない限り、新しい高い部分に流れます。このガスの移動の結果、一部の浮力調整器は、積極的に変更されるまでダイバーを新しい位置に保持する傾向があります。これは、ガスが横方向に高い側に流れてそこに留まることができる背面に取り付けられたウィングタイプのブラダーでより起こりやすいです。ダイバーは、ウェイトの構成と位置を含む器材のセットアップを調整することで重心を変えることができ、これは最終的に、BCの有効浮力が重心に対してどこに位置するかに影響します。[ 27 ]
従来、ウェイトベルトやウェイトシステムは、ウェイトを腰の上または腰の近くに装着し、緊急時に浮力を増やすために素早く投棄できるクイックリリース機構を備えています。ベルトに装着されたウェイトは、前後に移動させてダイバーの重心の位置を変えるように分散させることができます。ウェイトをBCに統合したシステムは、BCをダイバーの体から取り外す必要がない限り、快適性を向上させることができます。例えば、絡まりなどの水中での緊急事態の場合でも同様です。ウェイトが統合されたBCを取り外すと、ウェイトベルトを装着していないダイバーは、ウェットスーツやドライスーツの種類を問わず、非常に浮力を持つことになります。[ 2 ]
意識のあるダイバーは、器材の構成によっては、水面でBCを膨らませることで容易に仰向けに浮くことができます。疲労したダイバーや意識を失ったダイバーは、浮力とウェイトを調整することで水面で仰向けに浮くことができます。浮力によってダイバーの体の上部と前面が持ち上げられ、ウェイトが体の下背部に作用します。膨らませたホースカラーBCは常にこの姿勢を保ちますが、膨らませたベストやウィングでは、浮力の中心が重心の後ろにある場合、ダイバーがうつ伏せに浮くことがあります。この浮く姿勢は一般的に望ましくないと考えられており、ウェイトの一部を後方に移動させ、より高密度のシリンダー（通常はスチール製）を使用することで最小限に抑えることができます。高密度シリンダーを使用すると、重心もダイバーの後方に移動します。BCの種類もこの点を考慮して選択でき、膨らませたときに浮力の中心がより前方にあるタイプを選択することで、同様の効果が得られます。これらのオプションのいずれか、またはすべてを使用して、システムを目的の特性に調整できます[ 28 ]。多くの要因が影響する可能性があります。たとえば、ダイビングシリンダーの数と位置、ダイビングスーツの種類、ステージシリンダーの位置、サイズ、浮力分布、ダイバーの体のサイズと形状、足首ウェイトの装着、または追加のダイビング器材などです。これらのそれぞれが、水中（水平）と水面（垂直から仰向け）でのダイバーの好ましい姿勢に、ある程度影響を与えます。
通常の膨張システムは、主呼吸ガス供給源からの低圧ホースによるものですが、初期の浮力調整器では専用の直接供給ポニーボトルが一般的で、一部のモデルではオプションとして残っています。ほとんどのBCは、水中でも水面でも口からの膨張が可能です。理論的にはガス消費量を削減できますが、水中でのDVの口からの取り出しや、再び呼吸する前に排出する必要があるかもしれないというわずかな追加のリスクを考えると、一般的には労力に見合わないと考えられています。ただし、口からの膨張は、加圧膨張システムが故障した場合の有効な代替膨張方法です。一部の古いBCには、使い捨てCO2カートリッジによる緊急膨張機能が備わっています。[ 4 ]
ガス消費量は、潜水プロファイルとダイバーのスキルによって異なります。最小消費量は、浮力を中和するために適切な量を使用し、過剰充填や過剰なウェイト付けによってガスを無駄にしないダイバーによるものです。熟練したユーザーの場合、中性浮力を達成するのに十分なガスだけが必要なので、ブラダーの実際の容量はガス消費量に影響しません。深い潜水ではより多くのガスが必要となり、ダイバーが大きく、または頻繁に上昇および下降する潜水では、上昇ごとにベント、下降ごとに膨張が必要になります。米海軍の試験中の潜水中に使用されたガスの量は、一般的に総ガス消費量の6%未満でした[ 11 ]。膨張用に小型の専用シリンダーを使用することは適切であると考えられましたが、必須ではありませんでした。深いテクニカルダイビングでは、BCにドライスーツ膨張ガスとは別のレギュレーターまたはシリンダーから供給することが賢明であると考えられています。これにより、両方の浮力制御オプションが同時に故障するリスクが桁違いに減少します[ 3 ] 。
フルフェイスマスクやヘルメット、またはリブリーザーと併用する場合、口からの膨張は非現実的または不可能になり、膨張システムの信頼性が安全上重要になります。ドライスーツを着用しているダイバーは、スーツとBCのクイックコネクターシステムが互換性があり、ガス供給が独立している場合、代替のガス源を利用できます。ドライスーツは通常、緊急時に追加の浮力としても使用できます。ドライスーツと浮力調整器の両方に互換性のあるクイックコネクターを使用することは、ダイバーが水中でフィッティングを取り外したり再接続したりする器用さと力を持っている場合、ダイビング中に両方のアイテムが使用できなくなるリスクを減らす方法でもあります。[ 15 ] [ 3 ]
正しく装着され、適切に操作された浮力調整装置は、特にスキューバダイバーにとって、ダイバーの安全、利便性、快適さのための最も重要な装備品の 1 つですが、誤った使用や何らかの故障が発生した場合には重大な危険にもなります。[ 29 ]
潜水士が負の浮力状態にあるときにガスが尽きてしまうと、浮上に必要な呼吸ガスが不足するだけでなく、大きなストレスがかかる状況でより懸命に泳いで浮上しなければならなくなり、場合によってはバラストウェイトを外さなければならないこともある。
1957年、FG JensenとWillard F. Searle Jrは、米国海軍実験潜水部隊（NEDU）向けに手動および自動浮力補償方法のテストを開始しました。 [ 31 ]初期のテストでは、自動システムの大きさから手動システムの方が望ましいと判断しました。[ 31 ]同年後半、Walter Kidde and Co.は、2本のシリンダーで使用する試作浮力補償タンクを評価のためにNEDUに送りました。[ 32 ]このアルミニウム製タンクシステムのバルブから漏れがあり、テストは1959年にフィールドテストが推奨されるまで延期されました。[ 32 ]
ABLJは1961年にモーリス・フェンジーによって開発されました。 [ 10 ]初期バージョンは水中で口で膨らませる方式でした。後のバージョンには独自の空気注入シリンダーが備わりました。緊急浮上を容易にするために、二酸化炭素注入カートリッジ（メイ・ウェスト飛行士の救命胴衣の水面使用時の名残）を備えたものもありました。ダイバーがBCの膨張バッグから呼吸できるバルブが導入されると、この方式は廃止されました。フェンジーABLJは浮力補償の概念実証となりましたが、股ストラップがあるにもかかわらず、ダイバーの首の後ろにある大容量のリングが原因でジャケットがダイバーの喉に食い込んでしまうという問題がありました。
1968年、ダイビングショップのオーナーであるジョー・シュークとジャック・シャメルは、ダイバーの頭の後ろに小さな浮力リングがあり、CO2カートリッジの片方または両方が緊急浮上のために作動した場合にダイバーの頭を水面から持ち上げるのに十分な容量を持つ胴体部分を備えた、より快適な浮力調整ベストを開発しました。[ 5 ] 1969年、オリジナルのコントロール浮力ジャケット、または「CBJ」がニューヨーク州ケムンのウェイバリー・エア・プロダクツによって製造され、米国東海岸のダイビングショップで販売されました。1970年までに、ダイバーのスキューバタンクからの空気を使用するプッシュボタン式インフレーターが手動インフレーションホースを補完しました。
1970年以降、ほとんどのBC（浮力調整装置）は主にダイバーのメインシリンダーのガスを使用して膨張させており、高圧ガスがなくなった場合や、水中および水面でインフレーターホースに不具合が生じた場合の緊急用として、口で膨張させるバルブが一般的に残されている。
Scubaproは1971年にスタビライザージャケットを発表し、特許取得済みの「360°フロー設計」により、肩の上、脇の下、シリンダーマウントの周囲に空気が流れるようにした。[ 33 ] [ 34 ]競合他社の後期製品は、脇の下や肩の上でブラダーを分離するなど、空気経路のオプションの一部を排除することで特許侵害を回避した。[ 8 ]これらの変更により、ブラダーの構造も簡素化された。これらの後期モデルの1つが、肩バックルとソフトパック構造（硬いバックパックなし）を備えたSeatec Mantaである。[ 8 ]
1972年、ウォーターギルは、カマーバンドとパッド入りのショルダーストラップ、一体型ウェイトシステムを備えた初のウィング型BCであるAt Pacウィングを開発した。 [ 8 ]
1985年、シークエスト社は、脇の下を包むデザイン、肩のバックル、カマーバンドを備えたアドバンストデザインベスト（ADV）を発表しました。このデザインは他のメーカーにも模倣され、2013年現在も生産が続けられています[ 8 ]。
硬質シェルバック膨張式浮力調整器は、1970年代半ばにUS Divers（UDS-Iシステム）とDacor（CV Nautilus）によって短期間販売された。Nautilusは、レギュレーターを使用して一定の容積を維持する自動膨張システムを備えていたが、ウェットスーツの圧縮やガスの使用による浮力の変化を十分に補償できず、このシステムは普及しなかった。[ 8 ]
ジャケット型BCの最近の革新としては、トリム調整用のウェイトポーチ、ウェイトベルトではなくBC本体にウェイトを装着する方式、一体型レギュレーター、高強度1050デニールバリスティックナイロンなどが挙げられます。バックプレートとウィングの革新としては、冗長ブラダー、ステンレススチール製バックプレート、軽量ソフトナイロン製バックプレート、85 ポンド（約38kg）のリフトブラダーなどが挙げられます。これらの中には、安全性や利便性を向上させたものもあります。
Dive Riteは1984年に最初の市販バックプレートを販売し[ 13 ] 、 1985年にはツインシリンダーダイビング用のウィングを販売した。他のテクニカルダイビングウィングメーカーには、 Ocean Management Systems、Halcyon、Apeks、Oxycheqなどがある。他のBCメーカーには、Sherwood、Zeagle、Scubapro、Mares、AP Diving、Cressisubなどがある。
2000年までに、Mares SpAはHUB一体型浮力調整装置およびスキューバレギュレーターシステムを発表しました。これは、ハーネスの左側にある空気圧制御弁を使用して膨張弁と収縮弁を操作するジャケットスタイルのBCです。空気圧膨張および収縮制御弁により、通常動作時に高い位置にあるバルブを遠隔操作できるため、排出のためにダンプバルブを持ち上げる必要がなくなりました。レギュレーターからの空気圧は、シリンダーをハーネスに取り付けるストラップを張るためにも使用されました。レギュレーターはこのユニットで使用するために特別に組み立てられ、非標準のホース長と、接続されたホースを通してガスを分配するための低圧マニホールドを備えていました。2つのセカンドステージデマンドバルブと水中圧力計が付属していました。また、通常はフラップの下に収納されている手動膨張ホースとウェイトポケットもありました。このアセンブリにはスキューバレギュレーターと浮力調整装置が含まれているため、EN 250とEN1809の両方の対象となりました。[ 35 ] [ 36 ]
ダイバーが着用する装備の中には、浮力に影響を与えるものが他にもあります。
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