How do they do that?

From a very helpful submarine specialist I received a lengthy explanation on the operation of the
SEIS (Submarine Escape Immersion Suit). Reading the whole thing I can only believe that I'd be real
sick when having to escape that way... An attempt to translation is given below the Dutch text. Also
included is a story that appeared in an Ozzie engineering magazine after the Kursk tragedy.

Beste <regenpak>,

De beschrijving van het SEIS pak en de tekening in het [Engineering World] artikel zijn goed, maar niet volledig. Ik zal
proberen aan de hand van het plaatje uit te leggen hoe het ontsnappen uit een onderzeeboot gaat.

Onze onderzeeboten, de marine heeft er 4, bestaan uit 3 compartimenten. Een onderzeeboot is een lange
cylinder (drukhuid - pressure hull, submarine casing in het plaatje) waarin de druk gelijk is aan de
druk op zeeniveau, ca 1 bar. Onder water neemt de druk voor elke 10 meter diepte toe met 1 bar. Op
100 meter is het drukverschil buitenboord-binneboord dus 10 bar. Dat is een hele hoop: op elke
vierkant cm van de drukhuid staat dan een kracht van 10 kg, dat is 10 ton per vierkante meter. De
drukhuid moet hier tegen bestand zijn: daarom is-ie flink dik en voorzien van verstevigingsribben.
Tussen elk compartiment zit een drukvast, afsluitbaar schot.
In het voorste compartiment bevindt zich een Single Escape Trunk (SET); in het achterschip iets
soortgelijks, daar heet-ie DET. Het midden compartiment heeft dat niet, daar kun je dus niet uit
ontsnappen.
In zowel het voorste als het achterste compartiment bevinden zich voldoende 'SEIS' ontsnappingspakken
voor iedereen aan boord (totaal dus 2 x zoveel pakken a/b als maximaal aantal opvarenden).

Als de onderzeeboot een lek compartiment krijgt, door een aanvaring of andere schade (het is per slot
van rekening een oorlogsschip), kan de bemanning dat afsluiten van de rest van de boot, en zich
terugtrekken in de overige 2 compartimenten. Alleen krijg je de boot dan niet meer bovenwater. je wil
er wel uit, en daarvoor zijn een paar mogelijkheden.

De DET is buitenboord voorzien van een DSRV-seat. Dat is een stevige constructie waar een Deep Sea
Rescue Vehicle van de USA of de Britse LR5 onder water op kunnen dokken (tot een stevige helling van
het schip: bij een ramp lig je immers meestal niet keurig netjes recht op de bodem!). Dan kan het
onder- en boven luik van de DET worden geopend en kunnen bemanningsleden in de DSRV kruipen (niet
allemaal tegelijk, er zijn meerdere retourtjes nodig). Dat is de elegante methode, die bovendien het
minst gevaarlijk is.

Als dat niet kan, bv. omdat je nog niet bent gevonden of jer er sneller uitmoet dan de DSRV in de
buurt kan zijn, kun je 'ontsnappen' met de SET/DET. Daarvoor gebruik je het pak. Het werkt als volgt.

De persoon die ontsnapt neemt plaats in de toren, waarvan het bovenluik uiteraard dicht moet zijn.
Hij heeft de kap over zijn hoofd en steekt de slang aan het pak in de 'stole charging valve'. Uit
deze aansluiting komt lucht met een druk die altijd net iets groter is dan de druk in de SET. Die
lucht komt uit een grote luchtfles die zich ergens in de onderzeeboot bevindt. Daarin bevindt zich
een heleboel lucht onder hoge druk. Deze lucht gaat naar de HIS-controller. Dit is een reduceer die
de druk in de toren meet en aan de uitgang lucht met een net iets hoger druk produceert. Deze lucht
stroomt in het pak en blaast de 'stole' op (de luchtkamers die voor drijfvermogen zorgen). Op de
stole zit een ontlastklep (pressure release valve) die op een net iets lagere overdruk dan de HIS is
afgesteld. Zodra de druk in de stole toeneemt, ontsnapt de lucht hieruit en komt onder de kap (hood)
terecht. De HIS blijft echter voor aanvoer zorgen. Van daar de afkorting HIS: Hood Inflation System.
Als de persoon heeft plaatsgenomen, legt iemand het onderluik (lower hatch) in de SET. Hierin zit een
kijkglas zodat je binnenboord kunt zien hoe het in de toren eraan toegaat. Vervolgens moet de SET
gevuld worden met water. Dit doet iemand binnenboord met de 'flood valve'. Dit water komt van
buitenboord. Hierdoor stijgt het water in de SET en neemt tegelijk de druk toe. Degene die de flood
valve bedient moet dit mooi gelijkmatig doen. De HIS controller blijft echter de hele tijd lucht
toevoeren met een net iets hogere druk, waardoor de stole en de hood gevuld blijven. De persoon in de
SET kan dus doorademen, maar moet echter wel voortdurend zijn oren klaren. Met name het laatste
stukje drukgelijk maken gaat erg snel. In een echt scenario gaat het vullen waarschijnlijk zo snel,
dat er groot gevaar is dat de trommelvliezen knappen.... doet pijn, maar die groeien wel weer dicht.
Omdat het pak een behoorlijk drijfvermogen heeft, zit je op het laatst behoorlijk tegen het
bovendeksel aangedrukt Zodra de druk in de SET geljk is aan de buitenboorddruk, opent dat vanzelf,
en ga je vanzelf de SET uit en begint de reis naar boven. Dat gaat behoorlijk rap! Het eerste stukje
van de reis merk je nog niet zoveel ervan dat de druk afneemt, maar het laatste stuk expandeert de
lucht in je longen en het pak heel snel. Je moet dan ook krachtig uitademen, anders kunnen je longen
beschadigen.. Dat is een heel raar gevoel, want je hebt hebt het gevoel dat je heel hard uitademt
want er stroomt veel lucht uit je mond, maar er komt maar geen einde aan de teug. Onderwijl mag het
pak ook niet knappen; dat gebeurt ook niet want de pressure release valve laat voordurend lucht
ontsnappen onder de hood. Omdat die niet groter wordt, borrelt de lucht er aan de onderkant uit.
Aan de oppervlakte gekomen, kun je het pak opblazen met de CO2 cylinder, zodat het goed isoleert.

Onderwijl ratelt men aan boord van de onderzeeboot het bovenluik weer dicht (hierbij span je
tegelijkertijd een veer die er de volgende keer voor zorgt dat het luik weer automatisch open gaat).
Daarna tapt men de SET leeg, halt het onderluik eruit, waarbij het een natte kledderboel wordt in de
onderzeeboot , en kan de volgende ontsnappen.

De laatste persoon die moet ontsnappen heeft geen hulpje binnenboord meer. Daar is aan gedacht, en
hij voert voor het plaatsnemen in de SET een paar speciale handelingen uit, en dan kan hij er ook
uit. Ik weet alleen niet meer precies hoe dant ging. Er is aan gedacht, dat is het belangrijkste,
anders had er naast de ontsnappingspakken ook een spelletje Zwarte Piet moeten liggen.

Je hoort: hier spreekt een ervaringsdeskundige. Dat klopt ook, want bemanningsleden van onderzeeboten
moeten dit soms beoefenen. We doen die dan vanaf 30 meter. Je wordt tijdens de reis omhoog in de
gaten gehouden door duikers. Als die zien dat je niet genoeg uitademt. geven die je een vriendelijke
aanwijzing door je stevig in je buik te stompen. Heel fijn...
Eenmaal bovengekomen moet je netjes op een rijtje naast je voorgangers gaan staan. Als je even teveel
heen en weer beweegt, ga je hup! de decompressietank in, want er bestaat toch een heel klein gevaar
op caissonziekte.

Ik vond het grappig om op jouw site dit pak te zien staan. Hoewel ikzelf van rubber kleding houdt
(ook ervaringsdeskundige!), heb ik de lijn nooit doorgetrokken naar onstnappingspak. Zal wel met de
kleur te maken hebben.

Ik hoop dat je met mijn technische gepraat niet teveel vermoeid heb.

Dear <regenpak>:

The description of the SEIS suit and the drawing in the [Engineering World] article are OK, but incomplete. I will try to
explain using the picture how escaping from a submarine takes place.

Our submarines, the Dutch Navy has four, have three sections. A submarine is a long cylinder (pressure
hull, submarine casing in the picture) in which the same pressure exists as at the surface, around 1 bar. Under
water the pressure increases with 1 bar for every 10 meters. At 100 meters the inside-outside pressure
difference is about 10 bar. That's a lot: on each square centimeter there's a force of 10 kg, or 10 tonnes
per square meter [I don't know the PSI value, but it will be enormous!]. The pressure hull must be able to
withstand this: that's why it's very thick and has reinforcements.

Between each section a pressure proof, lockable hatch is present. In the front section is a Single Escape Trunk
(SET); aft a similar affair is called DET. The middle section has no escape provisions. Both the fore and aft sections
have ample 'SEIS' escape suits for everybody on board (twice as many suits in total as maximum crew).

If the submarine springs a leak, through a collision or other damage (after all it's a war vessel), the crew can isolate
it from the other parts of the ship, and retreat in the other two sections. The ship can't get to the surface anymore.
You do want out, however, and several possibilities exist.

The DET is equipped on the outside with a DSRV-seat. This is a sturdy construction to which a Deep Sea
Rescue Vehicle from the USA or a British LR5 can dock under water (up to a hefty inclination of the ship:
with an accident you don't get to the ocean floor nicely straight!). The inner and outer hatch of the DET are
opened and the crew can crawl into the DSRV (not all at once, several trips will be needed). This is the elegant
method, which poses the least danger as well.

If this is impossible, for instance because you haven't been found or you want out faster than the DSRV can be
present, you can 'escape' with the SET/DET. For that the suit is used. It works as follows:

The escapee steps into the escape tower, of which the top hatch must be closed of course. He has the hood on
over his head and puts the nozzle from the suit into the 'stole charging valve'. This provides air with a slightly higher
pressure than the pressure in the SET. This air comes from a large air bottle somewhere in the ship. This air goes
to the HIS controller. This is a reducer that compares the air pressure in the tower and produces a slight
overpressure. This air streams into the suit and inflates the 'stole' (the air chambers providing bouyancy).
The stole has a pressure release valve that is set to a slightly lower overpressure than the HIS. While the stole is
inflated the air escapes and gets trapped under the hood. The HIS keeps supplying air so the stole and hood remain
inflated. The person in the SET can keep on breathing, but has to clear his ears all the time. Especially the last
bit in pressure equalization goes real fast. In a real-life scenario the filling probably goes fast enough to rupture
the ear drums. Hurts, but they will heal. Because the suit has a lot of bouyancy you are pretty much squeezed
against the top lid. When the pressure inside the SET is equal to the outside pressure it will open automatically,
and you leave the SET and the ascent starts. That goes real fast! The first part of the journey you don't notice
much but the last bit the air in your lungs and the suit expands real fast. You have to breathe out very strongly,
otherwise the lungs might get damaged. That's a very funny feeling, because it seems that you breathe out
very powerfully because a lot of air flows from your mouth, but it doesn't end. Meanwhile the suit must not burst,
which won't happen because the pressure release valve dumps air under the hood all the time. Because it
doesn't get bigger the air bubbles out from below. Having reached the surface the suit can be inflated with the
CO2 cylinder so it will isolate well.

Meanwhile the upper hatch is closed on board the submarine, in the process loading a spring that will release
the hatch automatically next time. The SET is drained, the bottom hatch opened (making a wet mess in the
submarine, [like it matters! :-)] and the next can escape.

The last person to escape has no helper anymore. He has to perform some special tasks before entering
the SET, and can escape as well. Only I don't know exactly the procedure. They thought about it, that is the
important thing, else next to the suits some straws must have been provided.

You see, an experienced expert is talking here. That's correct, because submarine crew sometimes have to
exercise this. We do this from a depth of 30 meters. While ascending you are monitored by divers. If they
feel you don't breathe out enough they punch you in the stomach. Very nice... After surfacing you have to line
up next to your predecessors. If you sway only a little too much it's into the pressure chamber, a slight danger
for pressure sickness still exists.

I thought it funny to find the suit on your site. While I love rubber clothing (also an expert here!) I never
connected it to the escape suit. Must have been the color.

I hope all this talk wasn't boring.

Au contraire, it was most interesting!

Below is the article in Engineering World:

Escape and rescue

by Paul Grad

The escape and rescue systems employed by the Royal Australian Navy have been partly
patterned according to the British and US systems.

The Australian Oberon Class submarines had two escape towers, fore and aft. The
Collins Class submarines have only one escape tower midships.

The escape tower is a small volume, floodable airlock. The bottom hatch of each tower
is put in place manually. Each tower can accommodate one man with a special suit called
Submarine Escape Immersion Suit (SEIS) with a built-in life jacket and a hood over his
head. A hood inflation system provides clean breathing air which inflates the life jacket
and relieves into the hood allowing the sailor to breathe normally during tower flooding
and pressurisation. At the maximum design escape depth of 180m a pressurisation from 1
bar to 19 bar is achieved in about 20 seconds.Once pressure equalisation between the
tower and the surrounding sea has been achieved, the tower's upper hatch opens
automatically and the SEIS' buoyancy carries the escaper to the sea surface. The pressure
within the suit is kept slightly higher than that of the surrounding sea, to prevent the suit
from sticking to the sailor wearing it. During the ascent the sailor breathes mainly out due
to the air expanding in his lungs.

An escaper wearing the Submarine Escape Immersion Suit (SEIS) standing in the
escape tower before it is flooded. The escaper is connected to the submarine's
Hood Inflation System air supply which pressurises the SEIS hood and allows him
to breathe. Diagram from an article presented at the Undersea Defence Technology
88 Conference in London, 26-28 October 1988, by C Adams and W R Withey.

A tower escape cycle takes 3 to 4 minutes from the sailor entering the tower, flooding,
pressurising and equalisation with sea pressure, and finally evacuating the tower and then
draining down ready for the next escaper.

For rescue operations Australia had to rely, until a few years ago, mainly on either the
Royal Navy's submersible LR5 on a standby fly-away basis, or on the US' minisubmarine
called Deep Submergence Rescue Vehicle (DSRV). The DSRV can descend to 1000m. The
DSRV is latched on the disabled submarine and can accommodate 20 to 30 sailors. It
transports them to the DSRV's mother submarine or to a surface ship.

Use of the DSRV by the RAN was seen as impractical, partly because it could take
several days for the DSRV to arrive and because of a lack of support assets in Australia
for this type of equipment.

Accordingly Australia decided to develop its own rescue vehicle, resulting in the
Australian Submarine Rescue Vehicle (ASRV) Remora, supplied in time for the deep sea
trials for the Collins Class submarines in December 1995.

The Remora, which has also been called "Really Excellent Means of Rescuing Aussies",
can attach to the escape towers of both, Oberon and Collins Class submarines, down to a
depth of about 500m.

At the heart of the Remora is a 16.5t remotely operated rescue vehicle built about a
diving bell with room for seven people.

Importantly, the Remora has an articulated section which helps attach to a submarine
which rests on the seabed at extreme angles. It does not rely on a single support vessel,
and relies instead on whatever suitable ships are available anywhere along Australia's
vast coastline.

(story stolen from Engineering World)

Back