Что делать с давлением под водой
Пребывание человека под водой в непривычной для него среде имеет существенные особенности. Погружаясь в воду, человек кроме атмосферного давления воздуха, которое действует на поверхность воды, дополнительно испытывает гидростатическое (избыточное) давление.
Абсолютное давление воды на человека значительно увеличивается с глубиной погружения (1 атмосфера на каждые 10 м погружения). Так, на глубине 10 метров по сравнению с атмосферным давлением оно удваивается и равно 2 кгс/см (200 кПа), на глубине 20 м — утраивается и т.д. Однако относительный прирост давления с увеличением глубины уменьшается.
Наибольший относительный прирост давления приходится на зону первых десяти метров погружения. В этой критической зоне наблюдаются значительные физиологические перегрузки, о которых не следует забывать, особенно начинающим пловцам — подводникам.
Кровообращение под водой в силу неравномерного гидростатического давления на различные участки тела имеет свои особенности. Например, при вертикальном положении человека среднего роста ( 170 см) в воде независимо от глубины погружения его стопы будут испытывать гидростатическое давление на 0,17 кгс/см (17 кПа) больше, чем голова. К верхним областям тела, где давление меньше, кровь приливает (полнокровие), от нижних областей тела, где давление больше, отливает (частичное обескровливание, ноги мерзнут сильнее). Такое перераспределение тока крови несколько увеличивает нагрузку на сердце, которому приходится преодолевать большее сопротивление движению крови по сосудам.
При горизонтальном положении тела в воде разность гидростатического давления на грудь и спину невелика — всего 0,02 — 0,03 кгс/см (2 — 3 кПа) и нагрузка на сердце возрастает незначительно.
Дыхание
В нормальных условиях при каждом вдохе-выдохе в легких обменивается не более всего находящегося в них воздуха. Альвеолярный воздух имеет постоянный состав и в отличии от атмосферного содержит 14% кислорода, 5,6% углекислого газа и 6,2% водяных паров.
Часть воздуха заполняет дыхательные пути организма (трахеи, бронхи) и не участвует в процессе газообмена. При выходе этот воздух удаляется, не достигнув альвеол. При входе в альвеолы вначале поступает воздух, который остался в дыхательных путях после выдоха (обедненный кислородом, с повышенным содержанием углекислого газа и водяных паров), а затем свежий воздух.
Объем дыхательных путей организма, в которых воздух увлажняется и согревается, но не участвует в газообмене, составляет примерно 0.175 литра.
При плавании с дыхательным аппаратом (дыхательной трубкой) общий объем дыхательных путей (организма и аппарата) увеличивается почти в два раза. При этом вентиляция альвеол ухудшается и снижается работоспособность.
При усилении легочной вентиляции, в результате увеличивается скорость потока воздуха в дыхательных путях организма и аппарата (дыхательной трубки). При этом пропорционально квадрату скорости потока воздуха возрастает сопротивление дыханию. С увеличением плотности сжатого воздуха соответственно глубине погружения сопротивление дыханию также возрастает.
Растягивая по времени фазу вдоха и выдоха, можно уменьшить скорость потока воздуха в дыхательных путях. Это приводит к некоторому снижению легочной вентиляции, но в то же время заметно уменьшает сопротивление дыханию.
Плавучесть
При выдохе средний удельный вес человека находится впределах 1020 — 1060 кгс/м куб. (10,2 — 10,6 кН/м куб.) и наблюдается отрицательная плавучесть 1 — 2 кгс (10 — 20 Н). При вдохе средний удельный вес человека понижается до 970 кгс/м re,. и появляется незначительная положительная плавучесть.
При плавании в гидрозащитной одежде плавучесть увеличивается. Плавучесть можно отрегулировать с помощью грузов. Для плавания под водой обычно создают незначительную отрицательную плавучесть — 0,5 — 1 кгс.
Ориентирование
При плавании под водой человек лишен привычной опоры. Под водой пловец с закрытыми глазами допускает ошибки в определении положения тела в пространстве на угол 10 — 25 градусов .
При попадании в слуховой проход холодной воды вследствие раздражения вестибулярного аппарата у пловца появляется головокружение, затрудняется определение направления и ошибка часто достигает 180 град..
Для ориентирования под водой пловец вынужден использовать внешние факторы, сигнализирующие о положении тела в пространстве: движение пузырьков выдыхаемого воздуха из аппарата, буйки и т.п.
Сопротивление воды оказывает заметное влияние на скорость плавания. При плавании под водой сопротивление движению меньше, так как пловец — подводник занимает более горизонтальное положение и ему не надо периодически поднимать голову из воды, чтобы сделать вдох.
Температурный баланс
Охлаждение организма в воде протекает интенсивней, чем на воздухе. Теплопроводность воды в 25 раз, а теплоемкость в 4 раза больше, чем воздуха. Если на воздухе при 4 град человек может без опасности для своего здоровья находиться в течении 6 ч и при этом температура тела у него не понижается, то в воде при такой же температуре незакаленный человек без защитной одежды в большинстве случаев погибает от переохлаждения уже спустя 30..60 мин. Охлаждение организма усиливается с понижением температуры воды и при наличии течения.
Воздух, непосредственно соприкасающийся с кожей, быстро нагревается и фактически имеет более высокую температуру, чем окружающий. Даже ветер не может удалить с кожи этот слой теплого воздуха. В воде с ее большей удельной теплоемкостью и большей теплопроводностью слой, прилегающий к телу, не успевает нагреваться и легко вытесняется холодной водой. Поэтому температура поверхности тела в воде понижается интенсивней, чем на воздухе.
Вследствие интенсивного охлаждения и обжатия гидростатическим давлением кожная чувствительность в воде понижается, болевые ощущения притупляются, поэтому могут остаться незамеченными небольшие порезы и даже раны.
Слышимость
Слышимость в воде ухудшается, так как звуки под водой воспринимаются преимущественно путем костной проводимости, которая на 40% ниже воздушный. Дальность слышимости при костной проводимости зависит от тональности звука: чем выше тон, тем лучше слышен звук.
Звук в воде распространяется в 4,5 раза быстрее, чем в атмосфере, поэтому под водой сигнал от источника звука, расположенного сбоку, поступает в оба уха почти одновременно, разница составляет менее 0,00001 с. Столь незначительная разница во времени поступления сигнала недостаточно хорошо дифференцируется, и четкого пространственного восприятия звука не происходит. Следовательно, установить направление на источник звука под водой человеку трудно.
Видимость
Видимость в воде зависит от количества и состава растворенных в ней веществ, взвешенных частиц, которые рассеивают световые лучи. Глубина проникновения света в толщу воды зависит от угла падения лучей и состояния водной поверхности.
На глубине 10 м освещенность в 4 раза меньше, чем на поверхности. На глубине 20 м освещенность уменьшается в 8 раз,а на глубине 50 м — в несколько десятков раз.
Зрение под водой имеет свой особенности. Вода обладает примерно такой же преломляющей способностью, как и оптическая система глаза. Если пловец погружается без маски, то острота зрения ухудшается в 100..200 раз, а поле зрения уменьшается, изображение предметов получается неясным, расплывчатым, и человек становится как бы дальнозоркий.
При погружении пловца-подводника в маске изображение предметов несколько ближе и выше его действительного местоположения. Сами же предметы кажутся под водой значительно больше, чем в действительности.
Цветоощущение в воде резко ухудшается. Особенно плохо воспринимаются синий и зеленый цвета, которые близки к естественной окраске воды, лучше всего — белый и оранжевый.
Влияние на организм парциального давления газов
Газы, входящие в состав воздуха для дыхания, оказывают влияние на организм человека в зависимости от величины парциального (частичного) давления, то есть давления газа в объеме если удалить все другие компоненты газовой смеси:
Рг — парциальное давление газа, кгс/см , мм рт. ст. или кПа;
n — содержание газа в воздухе, %;
Ра — абсолютное давление воздуха, кгс/см , мм рт. ст. или кПа.
Азот воздуха начинает оказывать токсическое действие практически при парциальном давлении 5,5 кгс/см (550 кПа). Так как в атмосферном воздухе содержится примерно 78% азота, указанному парциальному давлению азота, согласно формуле, соответствует абсолютное давление воздуха 7 кгс/см (глубина погружения — 60 м).
Кислород в больших концентрациях даже в условиях атмосферного давления действует на организм отравляюще. Так при парциальном давлении кислорода 1 кгс/см (дыхание чистым кислородом в атмосферных условиях) уже после 72 — часового дыхания в легких развиваются воспалительные явления. При парциальном давлении кислорода более 3 кгс/см через 15..30 мин возникают судороги и человек теряет сознание.
При малом парциальном давлении кислорода во вдыхаемом воздухе (ниже 0,16 кгс/см ) кровь, протекая через легкие, насыщается не полностью, что приводит к снижению работоспособности, а в случаях острого кислородного голодания — к потере сознания.
Углекислый газ . Повышенное содержание углекислого газа в организме приводит к отравлению, пониженное — к снижению частоты дыхания и его остановке (апноэ). В нормальных условиях парциальное давление углекислого газа в атмосферном воздухе составляет 0,0003 кгс/см (=30Па). Если парциальное давление углекислого газа во вдыхаемом воздухе составляет 0,03 кгс/см (=3кПа), организм уже не справится с выделением этого газа путем усиленного дыхания и кровообращения и могут наступить тяжелые расстройства.
Насыщение организма газами. Пребывание под повышенным давлением влечет за собой насыщение организма газами, которые растворяются в тканях и органах.
Влияние на организм задержки дыхания при нырянии
В воде во время ныряния потребность сделать вдох некоторое время не ощущается. Это происходит до тех пор, пока парциальное давление углекислого газа в крови не достигнет величины, необходимой для возбуждения дыхательного центра. Но и в этом случае усилием воли можно подавить потребность сделать вдох и остаться под водой. При продолжительном воздействии углекислого газа на дыхательный центр его чувствительность сделать вдох в дальнейшем притупляется.
Появление потребности сделать вдох является для ныряльщика сигналом к всплытию на поверхность. Если же ныряльщик не всплывает, то по мере расхода запасов кислорода, содержащегося в воздухе легких, начинает развиваться явление кислородного голодания, которое быстротечно заканчивается неожиданной потерей сознания. Кислородное голодание — наиболее частая причина гибели при нырянии.
Источник
Уши под давлением и методы продувки
Среднее ухо заполнено воздухом, чтобы передавать механические колебания среды, которые мы воспринимаем как звуки. Полость среднего уха соединена с задней частью гортани посредством Евстахиевых труб, которые обычно закрыты, чтобы содержимое носа не попадало в среднее ухо. Ткани среднего уха постоянно поглощают кислород, что снижает давление в его полости. Открытие Евстахиевых труб позволяет воздуху из горла проникнуть в среднее ухо и выровнять давление. В обычной жизни это происходит незаметно для нас много раз в течение дня – при сглатывании. Когда мы сглатываем, мышцы мягкого нёба оттягивают стенку Евстахиевых труб, раскрывая их. Именно поэтому при глотании мы слышим лёгкие щелчки.
При нырянии скорость и величина изменения давления слишком велики для такого естественного выравнивания. Поэтому ныряльщики используют разные методы продувки, которые мы рассмотрим ниже, но сначала остановимся на том, что происходит с ушами под растущим давлением воды.
Необходимо отметить, что приводимые ниже данные касаются «среднестатистического человека». Глубины, на которых происходят описываемые события, варьируются в зависимости от персональных особенностей строения и функциональности органов, а также от их текущего состояния.
0,3 м. Барабанная перепонка прогибается внутрь среднего уха. Ныряльщик чувствует давление в ушах.
Глубина
1,5 м. Барабанная перепонка вогнута в среднее ухо. То же самое происходит с «круглым окном» и «овальным окном», отделяющими внутреннее ухо от среднего. Слизи начинают заполнять Евстахиеву трубу, что затрудняет продувку. Нервные окончания барабанной перепонки натягиваются, появляются болевые ощущения.
Глубина
2 м. Барабанная перепонка продолжает растягиваться, её ткани начинают разрываться, что обуславливает воспаление, которое может длиться до недели. Капилляры барабанной перепонки могут расшириться и разорваться, вызывая гематому, длящуюся до трёх недель. Евстахиева труба на этом этапе находится под высоким давлением, и продувка становится невозможной. Боль нарастает.
Глубина
2,5 м. В случае большой удачи кровь и слизь из окружающих тканей начинают наполнять полость среднего уха. Это баротравма среднего уха. Теперь жидкость выравнивает давление в нём. Боль стихает и сменяется ощущением заполненности уха, которое может длиться неделю или больше. При баротравме среднего уха нырять не следует!
Глубина
3-3,5 м. При неудачном стечении обстоятельств – например, при быстром погружении (что есть обычное дело во фридайвинге) – баротравма не наступит, а может наступить перфорация или разрыв барабанной перепонки. Вода зальется в среднее ухо, ныряльщик может почувствовать внезапное ощущение холода в ухе, головокружение и потерю ориентации, особенно если повреждена только одна перепонка. Это ощущение пройдет, когда вода, попавшая в ухо, согреется. Если же на этой глубине попробовать с силой продуться, можно разорвать мембрану «круглого окна», разделяющего внутреннее и среднее ухо – это баротравма внутреннего уха, которая может привести к временной или даже перманентной потере слуха. Так что если при погружении продувка «не идет», нельзя форсировать выравнивание давления, лучше подняться или перевернуться головой вверх*.
Приведенные здесь глубины многим могут показаться несколько неправдоподобными или «слишком усредненными», не касающиеся реального человека, «меня лично». Однако обратите внимание, в 2013 году инструктором школы Aqualibrium была зарегистрирована перфорация барабанной перепонки на глубине 1,8 (!) метров в бассейне! По мнению лечащего врача, причина – комбинация холодной воды, заложенности носа и состояния барабанной перепонки на момент тренировки. Так что, не смотря на усредненность этих цифр, следует относиться к ним внимательно и с уважением.
Опыт показывает, что большинство начинающих ныряльщиков на задержке дыхания продуваются реже, чем необходимо. Особенно это касается первых метров погружения (когда, кстати, перепад давления с глубиной наиболее драматичен**) – фридайвер занят заныром, во время которого глубина меняется быстро. Именно поэтому мы рекомендуем выполнять первую легкую продувку еще лежа на поверхности при подготовке к заныру и начинать продуваться как можно раньше при погружении.
Методы продувки
Все методы выравнивания давления в ушах – это попросту способы открытия Евстахиевых труб, чтобы позволить воздуху проникнуть из гортани в полость среднего уха. Рассмотрим здесь некоторые из них.
Маневр Вальсальвы – это метод, который многие новички легко осваивают в первую очередь. Он состоит в том, чтобы зажать ноздри пальцами и, с помощью диафрагмы, «выдыхнуть» в нос. При этом избыточное давление в горле заставляет воздух проникнуть в Евстахиевы трубы.
При глубоких погружениях, этот метод продувки не используется, поскольку он вовлекает движение диафрагмы, а под значительным давлением это повышает риск баротравмы легких. У метода есть и другие недостатки. Маневр Вальсальвы не активирует мышцы, открывающие Евстахиевы трубы, а просто «вдавливает» в них воздух. Так что, если Евстахиевы трубы уже сжаты из-за внешнего давления, этот метод не сработает. В этом случае может помочь сглатывание, потому что при глотательном движении стенки Евстахиевых труб немного оттягиваются мышцами мягкого нёба и приоткрывают трубу. Кроме этого, при продувке таким способом возрастает давление жидкостей во внутреннем ухе, повышая риск повреждения «круглого окна». Так что, используя маневр Вальсальвы, нельзя продуваться слишком сильно.
Маневр Френзеля применяют все, кто ныряет глубже 15-20 метров. У многих фридайверов этот способ продувки получается естественным образом с самого начала, другим приходится обучаться. При выравнивании давления методом Френзеля ноздри зажаты так же, как и при маневре Вальсальвы, но воздух посылается в уши не посредством диафрагмы, а движением корня языка. Для этого нужно перекрыть заднюю часть горла (закрыть надгортанник***) – поможет глубокий наклон головы вперед, а затем поднять корень языка, например, как при произнесении звука «К». Тогда воздух из горла направится в Евстахивевы трубы.
Для облегчения продувки, помимо сглатывания, можно осознанно открывать Евстахиевы трубы. Для этого нужно напрячь мышцы мягкого нёба, увлекая его вверх, и потянуть нижнюю челюсть вниз и немного вперед. Получится положение, напоминающее начало зевка. При этом мышцы оттягивают стенки Евстахиевых труб, приоткрывая их. При достаточной практике, вовлеченные в это движение мускулы натренируются и укрепятся, и тогда вы сможете удерживать Евстахиевы трубы открытыми постоянно и научитесь делать продувку «без рук».
Важнейшим фактором, облегчающим продувку, является расслабление. Ведь Евстахиевы трубы и среднее ухо окружены мышцами, которые при несблансированном напряжении могут деформировать и сжимать всю эту конструкцию, препятсвуя проникновению воздуха в полость среднего уха.
* — воздух имеет тенденцию в воде подниматься вверх, поэтому обычно продувка вверх головой происходит легче.
** — известно, что каждые 10 метров морской воды создают давление в одну атмосферу. Например, на глубине 10 метров мы имеем давление две атмосферы, на 20 метрах – три и так далее. Итак, между поверхностью и глубиной 10 м давление изменится вдвое, между 10 и 20 м давление изменится в 1,5 (3/2) раза. Так что, действительно, изменение давления тем больше, чем ближе к поверхности.
*** — надгортанник – это хрящевой клапан, закрывающий гортань во время глотания, препятствуя попаданию пищи и воды в дыхательные пути.
Для облегчения процесса выравнивания давления воспользуйтесь следующими советами:
Источник
