Д.В. Орлов - Акваланг и подводное плавание

ОРЛОВ Д.В. САФОНОВ М.В.

АКВАЛАНГ и ПОДВОДНОЕ ПЛАВАНИЕ

Введение

Подводное плавание с аквалангом мощной волной ворвалось в нашу жизнь. Совсем недавно подводный спорт в России был доступен лишь избранным: профессиональным водолазам, ученым, боевым пловцам, спортсменам и фанатам-любителям. Это и понятно, ведь у нашей гигантской страны есть лишь суровый и вечно холодный Ледовитый океан, "замученное" цивилизацией Черное море и романтическое, но далекое и дикое дальневосточное побережье. Не все способны пожертвовать комфортом и двинуться в дальние края, чтобы терпеть лишения походной жизни в палатках или полуразрушенных рыбачьих домиках, мерзнуть в ледяной воде и рисковать здоровьем ради кратких минут в подводном мире. Сейчас, когда широко открылись двери для поездок в экзотические страны, поток российских туристов захлестнул курорты на теплых морях, а вместе с ними — и многочисленные подводные центры. Фильмы Кусто стали реальностью, а необычный и прекрасный подводный мир — доступным всем желающим. Любой более-менее здоровый человек, заплатив, сколько-то долларов, может погрузиться под воду, где почувствует себя героическим исследователем глубин или искателем кладов. Эстетическое наслаждение, полученное от общения с морскими созданиями, также манит людей в таинственный зеленый полумрак. Все шире становится крут любителей подводного плавания. Один раз погрузившись с аквалангом на коралловый риф или в таинственную пещеру, на затонувший фрегат или под сверкающий лед, вы уже никогда не сможете с ними расстаться, и каждый раз, прощаясь, будете с нетерпением ждать нового свидания. К сожалению, среди бесчисленных начинающих подводников-любителей далеко не все обладают достаточными знаниями и навыками. Каждый год происходит множество несчастных случаев, в том числе со смертельным исходом, из-за невежества пострадавших, безграмотности партнеров или невнимательности инструкторов. В глубину погрузиться очень просто, а вот вынырнуть на поверхность живым и здоровым бывает значительно сложнее. Надо учиться! Будем надеяться, что эта книга поможет вам войти в мир подводного плавания во всеоружии и даст импульс дальнейшему совершенствованию вашего мастерства.

Часть 1. ФИЗИКА И ФИЗИОЛОГИЯ

Глава 1.1. Человек, вода и газы

Чтобы крепче запомнить немудреные, но жесткие правила поведения под водой и автоматически выполнять их в любой ситуации, надо понимать механизмы воздействия окружающей среды на организм человека. Все внешние проявления состояния организма, его жизнь и смерть описываются законами физики. Поэтому для начала придется кое-что вспомнить из школьного курса физики газов и жидкостей.

Знаете, кто самый страшный враг аквалангиста? Вода! В этой старой как мир водолазной шутке есть немалая доля истины, поскольку в принципе вода — враждебная человеку среда обитания. Она имеет значительно большую плотность, нежели воздух, к которому приспособлены все наши жизненно важные системы органов, и поэтому ее воздействие вызывает неприятные, а часто и болевые ощущения. Самое очевидное следствие повышенной плотности воды — мощное гидростатическое давление, которое нельзя не почувствовать, погружаясь на глубину.

Давление

Напомним, что давление зависит от силы, приложенной к поверхности определенной площади.

Поэтому, если при той же силе площадь удваивается, давление уменьшается вдвое. На поверхности моря человек испытывает давление воздушного столба высотой 150 км. Атмосферное давление равно по величине тому, которое оказывает столбик ртути высотой 760 мм или столбик пресной воды высотой 10,33 м. Для простоты расчетов на практике за единицу давления принимают условную техническую атмосферу — давление 10-метрового водного столба. Таким образом, гидростатическое давление — т.е. давление водного столба увеличивается в морской воде на 1 атм при опускании на каждый десяток метров. Сумма атмосферного и гидростатического давлений называется абсолютным давлением. Например, на глубине 30 м оно равно Рабс = Ратм + Ргидр =1+3=4 атм.

Необходимо учитывать, что морская и пресная вода имеют разные плотности. Поскольку все рекомендации и методики написаны для морской воды, для рек и озер следует делать поправку на разность плотностей. Гидростатическое давление пресной воды увеличивается на 1 атм через каждые 10,3 м. Например, в озере Байкал на той же глубине 30 м Рабс составит лишь 3,9 атм.

Каждый подводник должен подстраивать свое поведение под внешнее давление, знать его величину и чутко реагировать на его изменения, уравновешивая внутреннее давление в полостях организма и в снаряжении.

Осторожно, газы!

Для безопасной подводной деятельности подводнику требуется постоянно поддерживать баланс между внешним и внутренним давлением. Его нарушение моментально регистрируется органами чувств, проявляясь в болевых ощущениях. Чтобы не допустить последних и не привести собственный организм к катастрофе, надо знать и понимать законы внутреннего давления, определяемые поведением газов и жидкостей в человеческом организме. Газовые законы Генри, Шарля, Дальтона, Бойля-Мариотта и Гей-Люссака описывают процессы, определяющие многие аспекты подводного плавания с аквалангом.

1. Первый газовый закон (сумма законов Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля): давление газа обратно пропорционально его объему и прямо пропорционально температуре.

Для подводника наиболее важные следствия данного закона таковы:

1. При спуске с увеличением гидростатического давления объем воздуха в полостях организма и подмасочном пространстве уменьшается. Поэтому приходится компенсировать его, добавляя в эти полости некоторое количество воздуха (см. главы 3.1 и 3.3).

2. При подъеме на поверхность внешнее давление падает, и объем воздуха в полостях организма и в маске растет. Поэтому избыток воздуха нужно своевременно удалять. Так, задержка выдоха при всплытии приводит к разрыву легких.

3. При слишком быстром подъеме микропузырьки газа в крови разрастаются в большие пузыри и блокируют кровообращение, вызывая декомпрессионную болезнь (см. главу 3.4).

4. Если оставить заполненный под избыточным давлением акваланг на жарком солнце, раскалившийся баллон может взорваться из-за повышения давления сжатого воздуха.

2. Давление смеси газов равно сумме парциальных давлений отдельных газов, ее составляющих (закон Дальтона).

Таким образом, парциальное давление каждого газа пропорционально процентной доле газа в смеси и величине абсолютного давления последней, т. е. где n — процентная доля газа в смеси. Это положение необходимо для определения воздействия воздуха или другой газовой смеси на организм человека, поскольку в любом процессе участвуют конкретные газы, эту смесь составляющие.

3. Количество газа, растворенного в жидкости (например, в крови или морской воде), прямо пропорционально его парциальному давлению на поверхность жидкости (закон Генри).

При увеличении внешнего давления создается градиент диффузии газа в жидкость, и он поступает в нее до тех пор, пока его парциальное давление в жидкости не сравняется с внешним. Это состояние называется насыщением. При понижении внешнего давления создается перенасыщение газа в жидкости, и тот начинает выходить наружу. Иными словами, степень насыщения газом жидкости прямо зависит от окружающего давления.

Положения 2 и 3 позволяют правильно оценить воздействие каждого газа на организм: ведь под повышенным давлением они сильнее насыщают кровь и ткани человека. При достижении определенного парциального давления газ может вызвать весьма отрицательную и даже смертельную реакцию. Например, на поверхности моря в тканях человека растворено примерно 1 л азота. При погружении подводник потребляет воздух под давлением, что ведет к росту парциального давления азота. На глубинах свыше 50 м оно достигает пороговой величины, вызывая наркотическое опьянение, а при всплытии — уменьшается, и азот выходит из кровеносной системы через легкие. Рассуждая о газовых законах, мы имеем ввиду не абстрактные, а вполне реальные газы, составляющие атмосферный воздух: кислород (20,94%), азот (78,09%), углекислый газ (0,04%), инертные газы (менее 1%).

Кислород принимает непосредственное участие в окислительных процессах организма. Потребление газообразного кислорода и выделение углекислого газа и есть собственно функция дыхания. При уменьшении его доли в воздухе до 18% (т.е. до парциального давления 0,18 атм) наступает кислородное голодание с потерей сознания и даже летальным исходом. При парциальном давлении свыше 2,8 атм кислород вызывает кислородное отравление, что ничуть не лучше. Но можете не волноваться, ведь такое давление кислорода возникает на глубине... впрочем, рассчитайте сами, это нетрудно.