Рассказы о вещах

Михаил Ильин

Арсенал современного водолаза

Профессия водолаза – одна из самых древних профессий на Земле. История водолазного дела очень интересна. Ей посвящено много ярких описаний. Рубен Абгарович Орбели и Жак Ив Кусто, Ганс Хасс, Джеймс Даган и Патрик Прингл – книги этих замечательных энтузиастов хорошо знакомы российскому читателю. Для лучшего понимания изложенного ниже материала необходимо поэтому лишь вкратце остановиться на некоторых ключевых вопросах физиологии человека под водой и описать тот арсенал технических средств, которым располагает современный водолаз.

Водолазное снаряжение можно разделить на автономное и неавтономное. Неавтономному водолазу газовую смесь для дыхания подают по шлангу с обеспечивающего судна или с берега. Шланг накрепко связывает его с источником дыхательной смеси. Водолаз же, работающий в автономном снаряжении, несет на себе кассету баллонов, содержащих некоторое количество сильно сжатой смеси или ее компонентов. Автономному водолазу не требуется обеспечения с поверхности; он может перемещаться в воде совершенно свободно.

Наиболее широко применяется неавтономное снаряжение, называемое «вентилируемым». Водолаз, облаченный в прочную резиновую рубаху и в герметично присоединяемый к ней шарообразный медный шлем, полностью изолирован от воды. В пространство под шлемом водолазная помпа, установленная на обеспечивающем судне, непрерывно нагнетает свежий воздух, а его излишки, смешанные с выдыхаемым воздухом, стравливаются в воду. Благодаря этому осуществляется постоянная «вентиляция» скафандра: удаляются углекислый газ и другие продукты дыхания и восстанавливается нормальное содержание кислорода.

Для компенсации большой положительной плавучести скафандра водолаз вынужден надевать тяжелые грузы и галоши со свинцовыми подошвами. Это позволяет ему прочно стоять на грунте и передвигаться по дну, хотя тянущиеся за водолазом воздушный шланг и сигнальный конец сильно стесняют его движения, а неизбежная муть, поднимаемая со дна, ограничивает видимость.

Шланг и сигнальный конец – предмет постоянных забот водолаза. Заклинить или пережать шланг – значит лишиться воздуха, запутать шланг или сигнальный конец – возникнут серьезные затруднения при подъеме. Иногда водолаз не может освободиться и вынужден, перерезав застрявший шланг, всплывать на поверхность. При этом он использует остатки воздуха в скафандре.

Вентилируемое снаряжение, конечно, имеет и много достоинств. Водолазу в нем тепло и сухо, голова его находится внутри просторного шлема с достаточно хорошим обзором, ничто не стесняет его в движениях, а главное, он может дышать неограниченно долго: ведь воздух все время подают сверху. В вентилируемом снаряжении водолаз может находиться под водой часами и выполнять разного рода трудоемкие и сложные работы. В большинстве случаев подводные работы выполняются именно в вентилируемом снаряжении. Из всех типов водолазного снаряжения оно в наибольшей степени обеспечивает человеку нормальную работоспособность под водой. Но все же возможности его ограничены, и это заставляло людей искать пути создания снаряжения принципиально иного типа – автономного.

Изобретение акваланга позволило перерубить «пуповину», связывавшую водолаза с поверхностью. Избавившись от обременяющего шланга и тяжелого неуклюжего скафандра, человек почувствовал себя поистине как рыба в воде. Простой и надежный в эксплуатации, акваланг открыл дорогу в подводный мир миллионам людей.

Подводники в аквалангах погружаются на глубины в десятки метров, соперничая с водолазами в вентилируемом снаряжении. Запас воздуха, необходимого для дыхания, аквалангист несет на себе, в баллонах, укрепленных у него за спиной. Легочный автомат – «сердце» акваланга – снижает давление воздуха с 150-200 атмосфер до давления окружающей среды и подает его водолазу в момент вдоха в необходимом количестве. Акваланги многих типов снабжены, кроме того, различными сигнализаторами для контроля за расходованием воздуха из баллонов.

Акваланг относят к автономному снаряжению с открытым, или разомкнутым циклом дыхания, потому что выдох производится прямо в воду. Именно в этом кроется причина одного очень существенного недостатка акваланга – его неэкономичности. При выдохе теряется много неиспользованного кислорода. В воздухе его содержится около 21%, а гемоглобин крови успевает связывать лишь 1/5 этого количества. При повышении давления количество кислорода во вдыхаемом воздухе увеличивается пропорционально глубине, а количество усваиваемого кислорода (точнее, его масса) остается прежним, поэтому процент бесполезно утрачиваемого кислорода еще более возрастает. Азот, который в процессе дыхания не участвует, просто перекачивается легкими из баллонов в воду. Поскольку легочная вентиляция (приведенный к нормальному давлению объем воздуха, проходящий через легкие в единицу времени) на глубине 10 м удваивается, а на глубине 20 м утраивается и т. д., запас воздуха, скажем, в отечественном акваланге АВМ-1М обеспечивает возможность дыхания у поверхности в течение часа, а на глубине 40 м – только в течение 6-8 мин. (с учетом времени на спуск и подъем).

Наиболее простой способ увеличить время пребывания на глубине – взять с собой больший запас воздуха, т. е. увеличить количество и емкость баллонов или давление воздуха в них. Однако при этом акваланги становятся слишком громоздкими и тяжелыми, а желаемый результат – работать на глубине в несколько десятков метров в течение часа и более – не достигается. Вот почему появилось так называемое снаряжение комбинированного типа – шланговые аппараты, в которых сжатый до 8-10 избыточных атмосфер воздух поступает по шлангу из баллонов большой емкости с поверхности прямо в легочный автомат аппарата, надетого на водолаза. В случае внезапного прекращения подачи воздуха или запутывания шланга водолаз может легко отцепить его и спокойно выйти на поверхность, переключив аппарат на аварийный запас воздуха, который находится в небольших баллонах за его спиной. Однако ввиду наличия шланга не устраняются недостатки и неудобства в работе, которые присущи вентилируемому снаряжению. Водолаз теряет автономность – самое ценное свойство акваланга.

Существует еще один вид автономного снаряжения – снаряжение с замкнутым циклом дыхания, в котором теоретически возможно стопроцентное использование имеющихся запасов кислорода за счет постоянной циркуляции смеси по системе легкие – дыхательный мешок аппарата. К этому виду относятся кислородные дыхательные аппараты. Роль дыхательной смеси в них выполняет чистый кислород. Прежде чем попасть в мешок и оттуда снова в легкие, выдыхаемая водолазом смесь проходит через патрон с химическим поглотителем, который удаляет из нее углекислый газ, связывая его химически. Расход кислорода во время дыхания пополняется из маленького баллончика с помощью кислородоподающего механизма, который автоматически обеспечивает приток кислорода в мешок в строго дозированном количестве, а также позволяет при необходимости быстро наполнить мешок вручную.

Водолаз в кислородном снаряжении, как и аквалангист, полностью автономен. Благодаря скрытности действия (при дыхании ни один пузырек не поднимается на поверхность) кислородные аппараты нашли широкое применение в военных целях: для проведения диверсий, высадки морских десантов и т. д.

Кислородный аппарат позволяет водолазу достаточно долго находиться в воде, однако диапазон допустимых глубин ограничен. Длительное погружение в этом снаряжении па глубины свыше 15-20 м невозможно из-за неизбежного отравления кислородом. Чтобы увеличить глубину погружения аппаратов с замкнутым циклом дыхания, можно использовать вместо чистого кислорода другую дыхательную смесь, например, обычный воздух. Это позволит опускаться на ту же глубину, что и в акваланге. Однако, если скорость поглощения организмом кислорода из смеси, зависящая от многих факторов (физической нагрузки, состояния психики водолаза, условий окружающей среды и т. д.), превысит или станет меньше скорости автоматического поступления кислорода в дыхательный мешок, неизбежно соответственно кислородное голодание или отравление. Чтобы этого не случилось, необходимо постоянно следить за парциальным давлением кислорода в дыхательной смеси, и в случае отклонения от нормы изменять величину его поступления.

Более просто, хотя и несколько иначе, решается проблема увеличения глубины и времени погружения в недавно созданных аппаратах, относящихся к так называемому снаряжению с полузамкнутым циклом дыхания. Аппарат с полузамкнутым циклом состоит из тех же составных частей, что и кислородный аппарат, но его баллоны содержат не кислород, а обычный воздух или же искусственно приготовленную смесь кислорода и инертных по отношению к человеческому организму газов, причем количественное соотношение компонентов может быть различно в зависимости от предполагаемой глубины погружения. Автоматический регулятор обеспечивает постоянное поступление смеси из баллонов в дыхательный мешок.

Процесс дыхания, циркуляция смеси и ее химическая очистка происходят подобно аналогичным процессам в кислородном снаряжении, за исключением одного существенного отличия. Часть смеси либо непрерывно, либо периодически во время выхода стравливается в воду, и это, наряду с непрерывным поступлением свежей смеси из баллонов, предотвращает нарушение правильного соотношения компонентов (излишнее накопление какого-либо элемента – кислорода или инертного газа). Чтобы такая система контроля состава смеси действовала достаточно эффективно, необходимо за один и тот же промежуток времени стравливать в воду гораздо меньше смеси, чем стравливается в акваланге. Экономичность аппаратов с полузамкнутым циклом во много раз превышает экономичность акваланга. По американским данным, например, па глубине 30 м эффективность использования смеси при таком снаряжении в 10 раз превышает эффективность ее использования в снаряжении с открытым циклом.

В одном из современных образцов снаряжения с полузамкнутым циклом – аппарате SM-I немецкой фирмы «Дрегер» – состав смеси автоматически регулируется на глубине благодаря дифференцированной подаче в дыхательный мешок отдельных компонентов – кислорода и азота из двух различных баллонов. Этот аппарат снабжен также устройством для дробления и рассеивания газовых пузырей.

По всей вероятности, наиболее совершенным водолазным аппаратом будущего окажется автономный аппарат с замкнутым циклом дыхания и с автоматически регулируемым составом смеси. Чтобы создать такой аппарат, необходимо сконструировать датчик количества кислорода в газовой смеси, надежно работающий в широком диапазоне (от 21% у поверхности до долей процента на глубинах в сотни метров), и исполнительное устройство. Последнее будет поддерживать состав смеси на оптимальном уровне, соответствующем глубине, на которой в данный момент работает водолаз. Работы над дыхательными аппаратами подобного типа ведутся во многих странах. Например, можно упомянуть аппарат американского инженера Красберга, в котором количество кислорода поддерживается на нужном уровне при помощи электронной следящей системы. Однако эти аппараты еще не вышли из стадии экспериментирования.

Оставьте комментарий!

grin LOL cheese smile wink smirk rolleyes confused surprised big surprise tongue laugh tongue rolleye tongue wink raspberry blank stare long face ohh grrr gulp oh oh downer red face sick shut eye hmmm mad angry zipper kiss shock cool smile cool smirk cool grin cool hmm cool mad cool cheese vampire snake excaim question


Используйте нормальные имена. Ваш комментарий будет опубликован после проверки.

     

  

Если вы уже зарегистрированы как комментатор или хотите зарегистрироваться, укажите пароль и свой действующий email. При регистрации на указанный адрес придет письмо с кодом активации и ссылкой на ваш персональный аккаунт, где вы сможете изменить свои данные, включая адрес сайта, ник, описание, контакты и т.д., а также подписку на новые комментарии.

(обязательно)