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Ein kurzer Überblick über GRADIENTEN FAKTOREN

Moderator: Andreas

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10. Mär 2011, 11:24

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 Betreff des Beitrags: Ein kurzer Überblick über GRADIENTEN FAKTOREN
BeitragVerfasst: 10. Mär 2011, 11:24 
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Zum Verständnis von Dekompression und Einstellungen an Tauchcomputer wie z.B.
dem Mk.2 von heinrichs/weikamp ist in jedem Falle die Theorie der Gradienten Faktoren, MWerte, Inertgasdruck verschiedener Gewebe, Tiefenstops und ähnliche Begriffe des
technischen Tauchens unerlässlich.

Es finden sich im World Wide Web zahlreiche hervorragende Artikel zu diesen
Themen, sowohl in englischer als auch vereinzelt in deutscher Sprache.
Suchwörter in Google wie „M-Value“, „M-Wert“, „Gradient Factor“, „Deep Stop“ liefern
zahlreiche Artikel zu diesem Thema. Insbesondere die Artikel von Erik C. Baker
sind sehr ausführlich und leicht verständlich geschrieben. Im original sind sie in
englischer Sprache, es finden sich aber sehr einfach deutsche Übersetzungen.
Die hier vorliegende kurze Erläuterung ist auf keinen fall ein Ersatz für das Studium
weiterführender Literatur und Veröffentlichungen. Sie ist lediglich als möglichst
einfach gehaltene Erklärung zu den so genannten Gradienten Faktoren gedacht. Sie
soll zum Verständnis der möglichen Einstellungen der GF Werte an
Tauchcomputern, wie dem Mk.2 von heinrichs/weikamp dienen.

Gradientenfaktoren
Dieser Begriff tritt immer wieder im Zusammenhang mit heutigen leistungsfähigen
und von Anwender einstellbaren Tauchcomputer, wie auch dem Mk.2 von heinrichs/weikamp auf.
Grundlage ist das aktuelle Dekompressionsmodel von Bühlmann mit 16
verschiedenen theoretischen Geweben die während der Kompressions- und
Isopressionsphase Inertgas aufsättigen und in der Dekompressionsphase diesen
„Überdruck“ wieder abbauen (müssen).
Die grosse Schwierigkeit besteht nun in der Frage, wie schnell darf das Inertgas
während der Auftauchphase (die Dekompressionsphase), in der nun der
Umgebungsdruck reduziert wird, ausgasen ohne zu Dekompressionsproblemen/
Unfällen zu führen.
Workman und auch Bühlman definieren nun so genannte M-Werte als lineare
Funktion zwischen dem Umgebungsdruck und dem Inertgasdruck innerhalb des
Gewebes. Die Basis beider ist identisch. Während die Arbeiten von Workman sich
nur auf Meereshöhe beziehen sind die Werte von Bühlman auch in grösserer Höhe
einsetzbar. Daher werden diese heute in vielen Tauchcomputern genutzt.
(Für ein tieferes Verständnis sei an diese Stelle auf weiterführenden Literatur verwiesen)
Der M-Wert ist also als maximal zulässiger Überdruckwert zu verstehen. Wird er
überschritten ist ein Dekompressionsunfall fast automatisch vorprogrammiert.
Der M-Wert ist ein Überdruckwert für ein Inertgas. Insbesondere beim technischen
Tauchen werden aber mehr Intergase geatmet (N2 und He). Es gibt unterschiedliche
Anätze wie man nun für zwei Inertgase den M-Wert festlegt/berechnet. Im
Bühmanmodell wird eine Art „Mittelwert“ der einzelnen M-Werte von N2 und He
benutzt. Ausführliche Information zu diesem Thema finden sich in dem Artikel
„Understanding M-Values“ von Eric C. Baker.
Es sei hier nur kurz erwähnt, dass es auch zwei „Arten“ von M-Werten gibt, also zwei
verschiedenen M-Werte für ein Gas und jeweils ein Gewebe. Im Bereich des
„normalen“ Sporttauchens, also Nullzeittauchen oder Dekompressionsfreiem
Tauchen werden andere Werte genutzt als beim technischen,
dekompressionspflichtigen Tauchen.
M-Werte für eine gegebene Tiefe und ein gegebenes theoretisches Gewebe sind
immer höher als der Umgebungsdruck, daher kann der M-Wert nicht erreicht werden
solange das theoretische Gewebe auch Umgebungsdruck hat.
Bezogen auf die Auftauchphase bedeutet das nun, das der Umgebungsdruck sinkt
und Inertgas will/muss nun aus dem Gewebe austreten. Es wird nun so lange
aufgetaucht (der Umbebungsdruck reduziert) bis der zulässige M-Wert erreicht wird.
Es entsteht also eine Druckdifferenz zwischen dem Gas im Gewebe und dem Gas im
Umgebungsdruck (dem Atemgas). Maximale Differenz ist ja bekannter Massen der
M-Wert.
Nun kann das Gewebe ausgasen und den inneren Druck reduzieren auf nahe dem
Umgebungsdruck. Ist das erreicht kann weiter aufgetaucht werden bis zum Erreichen des nächsten M-Wertes. In dieser Weise kann nun langsam und kontrolliert
ausgetaucht werden und die Gewebe können langsam und kontrolliert ausgasen.
Dies ist die Theorie, die sich mathematisch mit theoretischen Geweben und zig
tausenden von Testtauchgängen ableiten läst. Dekompressionsunfälle sind leider
nicht ganz so einfach vorauszusehen und folgen definitiv nicht in einfacher Weise
irgendwelchen M-Werten. Es sind eben „nur theoretische Gewebe“, die körperliche
Verfassung (Fitness, Medikamente etc) eines speziellen Tauchers sind nicht
berücksichtigt. Fest steht lediglich, dass die Anzahl der Dekompressionsunfälle
drastisch steigt wenn die M-Werte überschritten werden und es sehr wenige Unfälle
gibt wenn die M-Werte nicht erreicht, also unterschritten werden!
Man sollte also nicht bis an die Grenze der M-Werte austauchen.
Dazu dienen nun die so genannten Gradientenfaktoren, immer als GF abgekürzt, die
sich wie folgt einfach berechnen lassen
Es ist sofort ersichtlich, das ein GF =1 bedeutet man befindet sich exakt am M-Wert.
Während der GF= 0 aussagt das sich das theoretische Gewebe auf
Umgebungsdruck befindet.
Es ist also verständlich das der GF Wert nicht 1, sondern darunter liegen sollte.
Betrachtet man nun den GF= 0,8 als Beispiel, da dieser Wert oft als Standard Wert in
Tauchcomputer (so auch dem Shearwater Persuit) voreingestellt ist. Diese
Einstellung besagt nun, das während der Auftauchphase der Inertgasdruck des
theoretischen Gewebes nicht über 80% der Differenz zwischen Umgebungsdruck
und dem M-Wert (der ja 100% , also maximal zulässig darstellt) geht.
Tauchcomputer, wie der Mk.2 von heinrichs/weikamp erlauben jedoch die Einstellung von
zwei Werten für GF. Den so genannten „Low GF“ und den „High GF“.

Würde man „seinen Geweben“ direkt immer 80% erlauben wäre die Einstellung am
Computer 80/80. In diesem Zahlendoppel ist links immer der Low GF und rechts der
High GF.
Eine Theorie von Eric Baker besagt nun, das es besser ist zunächst zu niedrigeren
GF Werten auf zu tauchen, um dann mit hohem GF Wert aufzutauchen (an die
Oberfläche).
Als Beispiel diene die Werkseinstellung des Mk.2 von heinrichs/weikamp Computers mit 30/90
(oder 30/85). Diese Einstellung bewirkt nun, dass man zunächst auftauchen darf bis
das Gewebe 30% der Differenz des Umgebungsdrucks und dem M-Wert erreicht hat.
Auf dieser Tiefe (also bei diesem Umgebungsdruck) wird nun ein erster Dekostop
eingelegt, der solange dauert bis das Gewebe genug Inertgasüberdruck abgegeben
hat und man weiter auftauchen kann zum nächsten Stop. Bis man letztlich mit einem
GF Wert von 0,8 an der Oberfläche auftaucht.

Was passiert nun in der Zwischenzeit?
Wie lange muss der Taucher auf dem Stop warten bis das Gewebe genug Gas
entsättigt hat und wie erreicht er den GF Wert von 0,8?
Betrachtet man den theoretischen Fall der Low GF=0,3 wird in einer Tiefe von 40
Metern erreicht. Damit ist der erste Punkt gesetzt. Der zweite ergibt sich von alleine,
der High GF=0,8 an der Oberfläche, also bei 0 Metern.
In einfacher und leicht verständlicher Weise wird nun eine gerade (lineare
Beziehung) zwischen diesen beiden Punkten gelegt. Exakt dies hat Eric C. Baker in
seinen Ausführungen beschrieben und erklärt.

HGF = High GF Wert
LGF = Low GF Wert
GFmax = maximaler GF Wert

Nun ist der Wert für HGF auf die Oberfläche bezogen, also ist der Wert HGFTiefe= 0
Eine Umstellung obiger einfacher Formel ergibt dann folgendes.
Im Beispiel ist der Low GF Wert bei 0,3 eingestellt worden (Standardeinstellung) und
er wird bei z.B. 40 Metern Wassertiefe erreicht. Somit ist LGFTiefe 40m. Nun muss
das Gewebe Inertagsüberdruck abgeben bevor man weiter auftauchen kann auf z.B
35 Meter Wassertiefe. Das Gewebe muss soviel entgasen, dass der GF Wert
(berechnet) von 0,36 nicht überschritten wird.
Nun muss auf dem 30 Meter Stop so lange gewartet werden, also dem Gewebe Zeit
gegeben werden zu entgasen bis auf der nächsten Tiefe von 30 Metern der GF wert
von 0,425 erreicht wird.
Diese lineare Berechnung lässt sich nun bis zur Oberfläche fortführen, dort erreicht
man dann den GFmax von 0,8.
Diese (hoffentlich einfache) Erläuterung der GF Werte dient zum Verständnis der
möglichen Einstellungen von modernen Tauchcomputern wie dem Shearwater
Persuit zum Beispiel.
Auf Grund dieser Erklärung sollte nun auch der Begriff der Tiefenstops, Einstellung
von Tiefenstops deutlich geworden sein.

GFmax 25m = 0,4875
GFmax 20m = 0,55
GFmax 15m = 0,6125
GFmax 10m = 0,657
GFmax 6m = 0,725
GFmax 3m = 0,7625
GFmax 0m = 0,8 !!!


Im Beispiel wurde der LowGF Wert auf 0,3 gesetzt, der erste Stop war als notwendig
als das Gewebe 30% der Differenz des M-Wertes um Umgebungsdruck hatte. Wird
der LowGF nun auf 0,1 gesetzt wird der erste Stop bereits notwendig wenn das
Gewebe nur 10% Differenz zwischen Umgebungsdruck und M-Wert erreicht. Einfach
ausgedrückt, der erste Stop ist in größerer Tiefe durchzuführen. Die obige lineare
Rechnung bleibt dieselbe und an der Oberfläche erreicht man wieder GFmax von 0,8.
Es wurde lediglich tiefer mit Stops angefangen.
Selbige Überlegungen gelten natürlich für die Variation des HighGF Wertes auf 0,7
oder 0,9.
Hat man obige Erklärung verstanden ist die Theorie zur Einstellung des HighGF
Wertes ebenso klar und einfach.
Standardeinstellungen der meisten (einstellbaren) High End Tauchcomputer ist die
Kombination 30/80 mit plus minus 5 (also 25/75 bis 35/85). Diese Werte haben sich
durch zahlreiche theoretische Berechnungen und unzählige praktische sichere
Tauchgängen als adäquat für die Mehrheit der Taucher erweisen.

Beispiele für verschiedenen Einstellungen
35/70 Sehr konservative Einstellung für „empfindliche“ Leute
30/85 Standard Einstellung (Werkseinstellung)
25/85 Moderate Einstellung
15/90 Agressive Einstellung
10/100 Sehr aggressiv – direkt am Limit Bühlmann !

Es sei aber ausdrücklich nochmals betont, weder M-Werte, noch GF Werte noch
sonstige Dekompressionstheorie oder sonstige Werte geben eine 100% Klarheit oder
Aussage zu Dekompressionsunfällen und der Möglichkeit einen
Dekompressionsunfall zu erleiden. Alles sind lediglich Hilfsmittel und Theorien das
Tauchen sicherer zu machen.
Es ist in jedem Falle ratsam immer konservativ zu tauchen, respektive konservative
Einstellungen an Hilfsmittel wie Tauchcomputern einzustellen


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