Присасывающее действие маски.

Во время погружения с аквалангом или ныряния с трубкой механическое воздействие повышенного давления может проявиться также в присасывающем действии на ту часть лица, которая закрыта маской. В силу того, что под маской имеется закрытое пространство, заполненное воздухом, при погружении давление воздуха в подмасочном пространстве становится меньше окружающего давления. Возникают условия, напоминающие кровососную банку. Чтобы этого не происходило, пловец должен периодически делать короткие выдохи носом в подмасочное пространство, выравнивая давление в маске с окружающим. Чтобы выравнивание давления в подмасочном пространстве было более эффективным, не следует затягивать ремешок маски слишком сильно. Мягко сидящая на лице маска препятствует попаданию воды в подмасочное пространство и благоприятствует проведению более лёгкой продувки воды из маски.

Баротравма лёгких.

Наши лёгкие - это наибольшие газозаполненные полости нашего организма, которые подвержены воздействию давления.

Известно, что перед обычным нырянием на глубину с маской и трубкой, человек вдыхает атмосферный воздух под давлением в 1атм. При достижении определённой глубины воздух в лёгких уменьшается в объёме, а при всплытии на поверхность достигает исходного объёма. При этом баротравмы лёгких никогда не бывает. А что происходит с объёмом лёгочного воздуха при быстром всплытии с аквалангом? Предположим, подводное плавание с аквалангом проходит на глубине 10м, т.е. при давлении в 2ата. Объём воздуха в лёгких (это величина постоянная и колеблется у взрослого человека от 4 до 7литров) на глубине будет составлять примерно 6 л., но под давлением в 2ата. Если задержать выдох и быстро всплыть на поверхность, где нормальное атмосферное давление, то произойдёт разрыв лёгочных тканей. По закону Бойля - Мариотта 6 литров воздуха в лёгких при всплытии на поверхность, должны были бы расшириться до 12 л. Объём лёгких не может удвоиться, в результате рвётся лёгочная ткань и кровеносные сосуды в лёгких. Иными словами подводный пловец получает баротравму лёгких.

Почти всегда баротравма является следствием панического всплытия, экстренного бесконтрольного всплытия или потери грузового пояса.

Основным признаком баротравмы лёгких является кашель с выделением пенистой мокроты с присутствием кровяных прожилок. В дальнейшем, в зависимости от степени поражения лёгочной ткани и количества воздуха, попавшего в кровеносные сосуды, могут развиваться синюшность шеи, груди, частичные или полные параличи конечностей и потеря сознания.

Самая тяжёлая степень баротравмы - это баротравматическая газовая эмболия

(проникновение воздуха в кровеносное русло с последующей закупоркой сосудов жизненно важных органов)

Единственным способом лечения

баротравмы лёгких является лечебная рекомпрессия в рекомпрессионной камере, куда пострадавший должен быть помещён как можно быстрее. С пострадавшего снимают снаряжение, укладывают на носилки лицом вниз, чтобы голова была ниже туловища и ног. При этом положении тела уменьшается риск закупорки сосудов головного мозга т.к. пузырьки воздуха, попадающие в кровь, будут устремляться вверх

Для предупреждения баротравмы лёгких необходимо:

• Использовать только исправное и тщательно проверенное водолазное снаряжение

• Выбирать правильный режим декомпрессии

• НЕ задерживать дыхание при всплытии или подъёме на поверхность

• Всплытие или подъём с глубины на поверхность необходимо осуществлять медленно, со скоростью не более 10 м/мин., т.е. не опережая самых маленьких пузырьков воздуха, поднимающихся вверх. Это особенно важно последние 10 м всплытия (подъёма).

2.4. Газовые законы

2.4.1. Закон Шарля и Люссака устанавливает взаимоотношение между объёмом газа и его
температурой при условии одного и того же количества газа, находящегося под постоянным давлением.
При повышении температуры газа на 1 °С первоначальный его объём увеличивается на 1/273 часть
(коэффициент объёмного расширения). При зарядке баллонов акваланга от компрессора баллоны
нагреваются, давление и объём воздуха увеличиваются примерно на 10%. Необходимо охладить
баллоны и снова зарядить до указанного рабочего давления. Не рекомендуется оставлять баллоны под
длительным воздействием солнечных лучей.

2.4.2. Согласно закону Генри - Дальтона - растворимость газов в жидкости прямо пропорциональна давлению. Т.е. находясь под давлением, ткани организма дополнительно насыщаются сжатым азотом. Это свойство азота вызывает неприятные последствия во время подъёма водолаза на поверхность, когда давление быстро снижается. Образуется избыток растворённого в тканях азота, который переходит в кровь. При этом кровь не успевает удалить избыточный азот через лёгкие. Образовавшиеся внутри сосудов и внесосудистые газовые пузырьки нарушают нормальное кровообращение, вызывают явление гипоксии, оказывают травмирующее воздействие на клетки органов и тканей. Иными словами кровь вспенивается (наподобие газированной воды в момент открытия бутылки), и возникает кессонная болезнь.

2.4.3. Парциальное давление газов. Как рассчитывать парциальное давление?

По закону Дальтона - Давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равно сумме их парциальных давлений (целое равно сумме его составляющих):

Входящие в смесь газы относятся друг к другу химически индифферентно и смешиваются в различных пропорциях. При этом каждый газ распространяется по всему объёму равномерно, и газовая смесь является однородной. Давление каждого газа в смеси называется парциальным.

pr = Pabs x n/100 или (А = р n / 100)

(где pabs - абсолютное давление газовой смеси, п - процентное содержание газа в смеси по объёму). (или А - парциальное давление газа; р - общее давление газовой смеси; n - процентное содержание газа в смеси по объёму). Формула справедлива для любых единиц измерения давлений.

Парциальное давление кислорода на поверхности земли равно 0.21 ата. При погружении на глубину 20м, где абсолютное давление будет 3 ата, парциальное давление также увеличится в 3 раза, и будет составлять 0.63 ата. То же произойдёт и с другими газами - азотом (N) и углекислым газом (СО). Парциальное давление азота на поверхности земли равно 0.78 ата, а углекислого газа - 0.0003 ата

Известно, что пороговая величина парциального давления кислорода, вызывающего кислородное отравление, равна 2.8 ата, что соответствует глубине погружения в акваланге на сжатом воздухе 130 -140 м. Однако уже на глубине свыше 40 м (а у некоторых пловцов с 22 м) появляются признаки азотного наркоза. Азот начинает оказывать токсическое действие при парциальном давлении 5.5 ата. Если парциальное давление углекислого газа превысит 0.03 ата, наступает отравление углекислым газом

2.5. Газовые законы используемые для расчётов при проведении погружений

В водолазной практике для расчётов используются газовые законы Бойля - Мариотта, Гей - Люсака и уравнение Менделеева - Клапейрона в их простейшем виде.

2.5.1. Закон Бойля - Мариотта (См. п. 2.3.)

2.5.2. Закон Гей - Люссака. Объём данной массы (т) газа при постоянном давлении (р) изменяется линейно с изменением температуры (г).

V1 = Vo (1 +βt)

где V1 - объём газа при температуре t °C; Vo - объём газа при температуре О °С; β - коэффициент объёмного расширения, равный 1/273.

Пример: Определить объём газа V1 при температуре 30 °С, если его объём Vo при температуре О °С составил 10 м³.

V1 = Vo (1 + βt) = 10 (1 + 30/273) = 11.1 м³.

2.5.3. Ур - е Менделеева-Клапейрона - для данной массы газа произведение давления (р) на объём (V) и делённое на абсолютную температуру (t) есть величина постоянная:

Уравнение Менделеева - Клапейрона используется для приведения объёма какого-либо газа при определённом давлении и температуре к нормальным условиям.

pV / t= poVo / to - const.

Пример: Определить объём газа (Vo =?) при нормальном (атмосферном) давлении и температуре 10 °С, если он находится в баллоне вместимостью (V =) 18 л при давлении (р =) 220 кгс/см² и температуре 20 °С.

Vo= V x рTо / роT = 18x220(273 + 10) /1(273 + 20) = 3824.8 л

ОСНОВЫ ПЛАВУЧЕСТИ

При погружении под воду на любое тело действуют две противоположно направленные силы, одна из которых направлена сверху вниз - это масса погруженного в воду тела, а другая направлена снизу вверх - выталкивающая сила, равная массе вытесненной телом воды. Если выталкивающая сила больше массы погруженного в воду тела, то оно будет плавать на поверхности, если же меньше, то оно будет тонуть. Равнодействующую этих двух сил называют силой плавучести.

Сила плавучести, по закону Архимеда, равна весу объёма жидкости, вытесненной телом при погружении.

Сила плавучести освобождает тело в воде от значительной части его веса и даже делает его невесомым или плавучим.

Различают три положения, в которых может находиться тело, погруженное в воду:

• положительная плавучесть

• отрицательная плавучесть

• нейтральная плавучесть

Понятие о плавучести помогает водолазу правильно "вывешиваться" перед погружением. Использование компенсатора плавучести (BCD) даёт возможность подводному пловцу при правильно подобранном грузовом поясе максимально достичь нейтральной плавучести

1 Т 5 УС Т РОЙС Т ВО И ПРИМЕНЕНИЕ АКВАЛАНГА.

Акваланг - это собственное имя первого автономного дыхательного аппарата, созданного морским офицером Жаком - Ивом Кусто и инженером Эмилем Ганьяном в 1943 году. Мы не будем нарушать эту традицию. Заметим, однако, что за рубежом применяют термин СКУБА (SCUBA - Self-Contained Underwater Breathing Apparatus), который можно перевести как "автономный подводный дыхательный аппарат". Создание акваланга открыло двери в подводный мир для миллионов людей. Акваланг в воде почти ничего не весит, и, привыкнув правильно дышать и регулировать свою плавучесть, можно парить в толще воды и перемещаться без каких-либо ограничений в любом направлении.

Акваланг представляет собой автономный дыхательный аппарат индивидуального пользования, для дыхания в котором используется сжатый атмосферный воздух, который хранится под высоким давлением в баллонах аппарата.

Акваланг работает по так называемой ОТКРЫТОЙ СХЕМЕ ДЫХАНИЯ. Это означает, что при вдохе порция воздуха из аппарата поступает в лёгкие водолаза, а выдох из лёгких производится непосредственно в воду. Главным элементом любого акваланга является дыхательный (лёгочный) автомат, который обеспечивает порционную подачу воздуха в лёгкие под давлением, равным давлению окружающей среды. Это позволяет при наличии в баллонах достаточного запаса сжатого воздуха плавать под водой сравнительно длительное время и на различных глубинах.

Общий вид акваланга

Использование для дыхания сжатого воздуха, а не кислорода или его смесей с другими газами, а также свободный выдох в воду исключает возможность возникновения таких тяжёлых водолазных заболеваний, как кислородное голодание, отравление кислородом и углекислым газом, сводит к минимуму вероятность баротравмы лёгких и декомпрессионной (кессонной) болезни.

Все воздушно-баллонные дыхательные аппараты имеют один принцип действия, схожую конструкцию, а также аналогичные по своему назначению основные части: баллон (или два баллона) сжатого воздуха с запорным вентилем и редуктором, соединённые шлангом с дыхательным автоматом. Для крепления аппарата на теле водолаза обычно используется компенсатор плавучести или спинка с ремнями (навесная система).

Регулятор

За рубежом редуктор, шланг и дыхательный автомат объединяют одним термином - регулятор (Regulator). При этом редуктор называют первой ступенью регулятора, а дыхательный автомат - второй ступенью.

Подавляющее большинство регуляторов, выпускаемых ведущими мировыми производителями водолазного снаряжения, устроено по единому двухступенчатому принципу редуцирования воздуха и имеют разнесённые ступени редуцирования. В таких регуляторах давление воздуха из баллонов понижается в два этапа. На первом этапе давление воздуха после редуктора понижается до так называемого установочного давления, которое является величиной постоянной и равно 5 - 13 ат. на втором этапе установочное давление после второй ступени (дыхательный или "лёгочный" автомат) понижается до давления окружающей среды, т.е. до значения абсолютного давления воды на глубине погружения.

Такие регуляторы включают в себя три конструктивных элемента:

• Редуктор (первая ступень понижения давления), который присоединяется непосредственно к вентилю баллона

• Дыхательный автомат (вторая ступень понижения давления или редукции), совмещённый с загубником и клапанами вдоха и выдоха

• Шланг среднего давления, соединяющий воздушную камеру среднего давления редуктора с клапаном вдоха дыхательного автомата

Существуют различные конструкции редукторов, основными из них являются - редуктор мембранного типа, редуктор поршневого типа и редуктор со сбалансированным редуцирующим устройством. На современных редукторах предусмотрены несколько выходов или портов высокого и среднего давления воздуха, которые обозначаются соответственно HP и LP. Дополнительные порты позволяют подключить к редуктору:

• Резервную вторую ступень регулятора - Октопус (к порту LP)

• Инфлятор компенсатора плавучести (к порту LP)

• Клапан поддува сухого гидрокостюма (к порту LP)

• Манометр высокого давления (контрольный) или приборную консоль (к порту HP)

Во всём мире используются два типа соединений баллона с редуктором регулятора:

• Винтовое соединение DIN

• Соединение INT (YOKE - струбцина)

К регуляторам предъявляются минимальные технические требования:

• Механический отказ не должен вызвать внезапного прекращения подачи воздуха

• Конструкция должна быть надёжна и устойчива к повреждениям

• Обеспечить простоту монтажа систем высокого и низкого давления

• Обеспечить минимальное механическое сопротивление дыханию

Подготовка к работе проста:

• Снять защитный колпачок с редуктора

• Проверить состояние О - кольца и защитной сетки

• Установить редуктор на вентиль баллона, затягивая только усилием пальцев

• Медленно открыть вентиль баллона и проверить работу редуктора

Баллон

Баллон представляет собой пустотелый сосуд высокого давления с выпуклым дном и вытянутой шейкой с горловиной, в которую по резьбе (конической или цилиндрической) вворачивается запорный вентиль. Баллон предназначен для хранения под давлением 150 - 300 атмосфер сжатого воздуха, потребляемого подводным пловцом для дыхания.

Основными техническими характеристиками баллонов являются:

ёмкость,

испытательное и рабочее давление,

материал корпуса.

При изготовлении аквалангов наибольшее предпочтение отдаётся баллонам, изготовленным из хромомолибденовой стали, и баллонам, изготовленным из алюминиевых сплавов. Стальные баллоны обладают хорошими прочностными характеристиками. Этот материал не склонен к быстрому старению. Главная опасность для баллонов, изготовленных из хромомолибденовой стали (стальных баллонов) -коррозия металла. Во избежание появления коррозии следите за сохранностью внешнего покрытия баллона. Заряжайте баллоны только осушенным и очищенным воздухом.

Ёмкость баллонов измеряется, как правило, в литрах. В однобаллонных аквалангах используют в основном 8 — 10 — 12 — 15и 18-ти литровые баллоны.

В настоящее время наиболее часто используют баллоны с рабочим давлением 200, 220, 235 и 300 атмосфер. На импортных баллонах давления обозначается в барах (BAR).

1 BAR= 1ат= 1 кгс/см²

Испытательное давление должно превышать рабочее в 1.5 раза, т.е. если рабочее давление равно 200ат, то испытательное должно быть З00ат.

Все характеристики баллона выбиты на горловине и содержат следующую информацию:

• Завод изготовитель

• Тип баллона

• Рабочее давление

• Заводской номер

• Проверочное давление

• Заводское клеймо

• Дата изготовления

• Ёмкость

• Масса

• Клеймо и дата последнего испытания

Паспортное клеймо баллонов

Запорный вентиль ввёрнут в резьбовое отверстие шейки горловины баллона. В настоящее время в водолазной практике используются баллоны с конической и цилиндрической резьбой шейки баллона. Наиболее часто встречаются резьбы шейки баллонов и запорных клапанов М25 х 2 с уплотнительным кольцом типа О - кольцо. В недалёком прошлом производственные компании производили запорные вентили с резьбой 3/4GAS. На рынке водолазного снаряжения оборудование с резьбой такого типа ещё встречается.

Вентиль головки при открытии должен обеспечивать плавное нарастание давления (открывающий момент) для предохранения седла клапана высокого давления и 1-ой ступени регулятора.

Очень удобны в эксплуатации с

установкой одновременно двух

регуляторов асимметрично

расположенные головки вентилей.

Давление в баллоне измеряется манометром, который с помощью шланга высокого давления соединяется с портом высокого давления редуктора (HP) и может быть смонтирован на консоли совместно с глубиномером и компасом.

Для удобства пользования баллоном применяется башмак, который защищает днище баллона от повреждений и позволяет ставить и хранить баллон в вертикальном положении. Башмак изготавливается из резины или пластмассы. Наличие ручки создаёт удобство при переноске баллона.

Защитная сетка предохраняет корпус баллона от повреждений.

В нашей стране баллоны должны проходить обязательное техническое переосвидетельствование один раз в пять лет. Основная цель гидравлических испытаний - проверка запаса прочности материала баллона. Пользование баллонами не прошедшими очередное гидравлическое испытание ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

Т 6 ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИИ

Организм человека состоит из различных органов и систем. Деятельность последних тесно взаимосвязана и дополняет друг друга.

Важнейшими из них являются: органы дыхания и кровообращения, нервная система, органы пищеварения, органы выделения, органы чувств и т.д.

Дыхание

Дыхание - это основной, жизненный процесс, обеспечивающий газообмен. Во время дыхания организм усваивает кислород и выделяет углекислый газ. Остановка дыхания влечёт за собой прекращение газообмена и гибель организма. Различают внешнее и внутреннее дыхание.

Внешнее дыхание обеспечивает газообмен между наружным воздухом и кровью человека. Конечной задачей внешнего дыхания является насыщение крови кислородом и выведение из крови углекислоты. Внутренне дыхание - обмен газами между кровью и тканями организма.

К органам дыхания относятся дыхательные пути (нос, рот, носоглотка, трахея и бронхи) и лёгкие.

В дыхательных путях не происходит непосредственного газообмена. Они являются лишь воздуховодом из атмосферы в лёгкие. Поэтому пространство, которое воздух занимает в них, называется "вредным". Это пространство порядка 140 мл. Вредным оно названо несправедливо т.к. здесь воздух очищается, нагревается и увлажняется.

Лёгкие

Лёгкие состоят из множества мелких воздухоносных трубочек - бронхиол, которые оканчиваются тонкостенными, воздушными пузырьками - альвеолами. Они как гроздья винограда расположены вокруг мельчайших бронхов. В лёгких насчитывается около 700 млн. альвеол с общей площадью в 90м². Альвеолы окружены лёгочными капиллярами - тончайшими кровеносными сосудами. Диаметр капилляров настолько мал, что красные кровеносные тельца (эритроциты) проскальзывают через них только поодиночке.

В силу разности парциальных давлений кислорода в альвеолярном воздухе и венозной крови

(насыщенной СО2 и обеднённой О2) лёгочных капилляров, кислород путём диффузии переходит из альвеолярного воздуха в кровь.

Углекислый газ по этой же причине покидает кровь и переходит в альвеолы, откуда удаляется во время выдоха из лёгких. Происходит газообмен.

Бесконечным потоком кровь протекает по лёгочным капиллярам, где эритроциты на ходу "разгружаются" от углекислого газа и "нагружаются" кислородом, чтобы доставить его в органы и ткани организма. Доказательством этого служит разница в содержании кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА В ОРГАНИЗМЕ

Акт дыхания

Во время вдоха усилием дыхательных мышц грудная клетка расширяется. Лёгкие, пассивно следуя за грудной клеткой, всасывают воздух через дыхательные пути. Затем грудная клетка уменьшается в объёме, лёгкие сжимаются и выталкивают избыток воздуха в атмосферу. Происходит выдох.

При нормальном дыхании в лёгкие человека во время каждого вдоха поступает около 500 мл воздуха. Такое же количество он выдыхает. Этот воздух называется дыхательным, а его объём за 1 минуту дыхания называется лёгочной вентиляцией. Но если сделать глубокий вдох, то в лёгкие поступает ещё 1500 - 3000 мл воздуха. Его называют дополнительным. Кроме того, при глубоком выдохе, после нормального вдоха, из лёгких может удалиться 1000 - 2500 мл так называемого резервного воздуха. Однако и после этого в лёгких остаётся еще около 1000 - 1200 мл остаточного воздуха. Сумма объёмов дыхательного, дополнительного и резервного воздуха называется жизненной ёмкостью лёгких. Её измеряют при помощи спирометра. У здоровых людей жизненная ёмкость лёгких колеблется от 3000 до 6000 - 7000 мл.

Цикл дыхания при средней физической нагрузке следующий:

- на воздухе - вдох, выдох, задержка

- под водой - вдох, задержка, выдох.

Чем больше объём лёгких, тем большим резервом времени пребывания под водой располагает ныряльщик.

Дыхание регулируется особыми нервными клетками, так называемым дыхательным центром, который находится в головном мозгу.

Дыхательный центр очень чувствителен к избытку углекислого газа в крови. Повышение

содержания СОг раздражает дыхательный центр и ведет к учащению и углублению дыхания. И

наоборот, уменьшение содержания СОг в крови ведёт к кратковременной остановке дыхания (апноэ) ~ на 1 - 1.5 мин.

Дыхательный центр работает автоматически, обеспечивая у здорового человека 16-18 циклов дыхания (вдох - выдох) в 1 минуту.