Как дышат аквалангисты под водой

Как дышит водолаз

Вода гораздо плотнее воздуха. Давление водной среды во много раз превышает атмосферное. При увеличении глубины погружения на каждые 10 м давление возрастает на 1 кгс/см 2 . Следовательно, водолаз, дерзнувший опуститься на полукилометровую глубину (а эта глубина уже превзойдена в барокамере), будет подвергаться давлению, более чем в 50 раз превышающему нормальное!

Если перепад между давлением газов в легких и давлением водной среды снаружи грудной клетки составляет всего 100 — 200 мм водяного столба, дыхательные мышцы утомляются через несколько часов. Можно сделать несколько вдохов при перепаде 0,2 кгс/см 2 и даже немного большем. Дальнейшее же увеличение перепада приведет к травмированию легочной ткани. Поэтому для дыхания под водой используют воздух или искусственную газовую смесь, сжатую до давления окружающей человека водной среды.

Проблема снабжения водолаза газами для дыхания наиболее просто решается в снаряжении, известном под названием «вентилируемое». Водолаз, облаченный в прочную водонепроницаемую рубаху и герметично присоединяемый к ней жесткий шлем, полностью изолирован от воды. В пространство под шлемом с берега или с обеспечивающего судна непрерывно нагнетают по шлангу 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, восстанавливается нормальное содержание кислорода.

Вентилируемое снаряжение широко распространено. Из всех видов водолазного снаряжения оно в наибольшей степени обеспечивает человеку нормальные условия существования под водой. Водолазу в нем тепло и сухо, голова его находится внутри просторного шлема с достаточно хорошим обзором, он может дышать неограниченно долго: ведь воздух все время подают сверху. В вентилируемом снаряжении водолаз способен находиться под водой часами и выполнять разного рода трудоемкие и сложные работы. Однако это снаряжение обладает и недостатками. «Тяжелый» водолаз лишен свободы перемещения по вертикали — он не может плавать в водной толще. Неравенство нагнетаемого я стравливаемого воздушных потоков приводит к тому, что объем скафандра все время меняется, хотя и незначительно. Чтобы предотвратить выброс на поверхность, водолаз надевает грузы и тяжелые галоши, позволяющие ему прочно стоять на грунте и ходить по дну. Тянущийся за водолазом воздушный шланг стесняет его движения, а неизбежная муть, поднимаемая со дна, ограничивает видимость.

Шланг и кабель-сигнал — предмет постоянных забот водолаза. Заклинить или пережать шланг — значит лишиться воздуха, запутать шланг или кабель-сигнал — возникнут серьезные затруднения при подъеме. Иногда водолаз вынужден всплывать на поверхность, перерезав застрявший шланг. При этом он использует остатки воздуха в скафандре.

Существенный недостаток вентилируемого снаряжения — его неэкономичность. Пока водолазу подают в скафандр обычный воздух, проблем не возникает. Но на больших глубинах необходимо перейти на искусственную дыхательную смесь. Вентилировать в этом случае скафандр неудобно и дорого. При глубоководных спусках применяется усовершенствованное снаряжение, оборудованное устройством для регенерации состава атмосферы под шлемом. Нагнетаемая по шлангу свежая смесь поступает в инжектор, с помощью которого смесь из скафандра засасывается в канал, ведущий в регенеративную коробку. Углекислый газ удаляется, вступая там в химическую реакцию с веществом-поглотителем. Расход газа, подаваемого водолазу, в таком снаряжении может быть уменьшен приблизительно в 10 раз.

Стремление к свободе и легкости передвижения под водой заставляло людей работать над созданием снаряжения принципиально иного типа — автономного.

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

Подводники с аквалангами 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 от 150- 200 кгс/см 2 до давления окружающей среды и подает его водолазу в момент вдоха в необходимом количестве.

Акваланг относят к автономному снаряжению с открытым или разомкнутым циклом дыхания, потому что выдох производится прямо в воду. При этом теряется много неиспользованного кислорода. В воздухе его содержится 21%, а гемоглобин крови успевает «связать» в среднем 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 газообмене 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 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. Вот почему появилось снаряжение комбинированного типа- шланговые аппараты, в которых воздух, сжатый до 8- 10 избыточных атмосфер, 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 применения шланга не устраняются недостатки и неудобства в работе, которые присущи вентилируемому снаряжению. Водолаз теряет автономность — самое ценное свойство акваланга.

Наиболее перспективный вид автономного снаряжения — снаряжение с замкнутым циклом дыхания. В нем теоретически возможно стопроцентное использование имеющихся запасов кислорода за счет постоянной циркуляции смеси по системе легкие-дыхательный мешок аппарата. 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. Расход кислорода во время дыхания пополняется из баллона с помощью кислородоподающего устройства; последнее автоматически обеспечивает приток кислорода в дыхательный мешок.

Еще в предвоенные годы были созданы первые несовершенные образцы снаряжения, относящегося к этому виду, — кислородные дыхательные аппараты. Роль дыхательной смеси в них выполняет чистый кислород. Эти аппараты сложны в эксплуатации, надежность даже современных моделей невысока, и гражданские водолазы их почти не используют. Кислородный аппарат позволяет водолазу достаточно долго находиться в воде, однако диапазон допустимых глубин ограничен. Длительное погружение в этом снаряжении на глубины свыше 15 — 20 м невозможно из-за отравления кислородом.

Чтобы увеличить глубину погружения в аппаратах 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 скорость поступления кислорода в дыхательный мешок или станет меньше нее, неизбежно соответственно кислородное голодание или отравление. Чтобы этого не случилось, необходимо постоянно следить за парциальным давлением кислорода в смеси и в случае отклонения от нормы изменять скорость его подачи.

Снаряжение с замкнутым циклом дыхания и автоматическим регулированием состава дыхательной смеси — самое перспективное снаряжение сегодняшнего дня. Обладая максимально возможной экономичностью, оно позволяет в то же время опускаться на любые глубины и работать там в течение нескольких часов. В конструкцию такого аппарата входят весьма сложные элементы: программное устройство, автоматически задающее оптимальный состав газовой смеси в соответствии с текущей глубиной погружения; датчик количества кислорода в газовой смеси, надежно работающий в широком диапазоне (от 21% и более у поверхности до сотых долей процента на глубинах в сотни метров); исполнительное устройство поддерживающее состав дыхательной смеси на заданном уровне, Работы по созданию таких аппаратов ведутся во многих странах мира. Совсем недавно первые их образцы успешно прошли испытания.

В шестидесятых годах были созданы более простые и в то же время весьма экономичные аппараты, относящиеся к так называемому автономному снаряжению с полузамкнутым циклом дыхания. Баллоны такого аппарата содержат обычный воздух или же приготовленную заранее искусственную газовую смесь. Количественное соотношение компонентов может быть различным 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 снаряжении с замкнутым циклом, за исключением одного существенного отличия. Часть смеси либо непрерывно, либо периодически во время выдоха 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 эффективно, достаточно за один и тот же промежуток времени стравливать в воду гораздо меньше смеси, чем стравливается в акваланге. Экономичность аппаратов с полузамкнутым циклом примерно в 10 раз превышает экономичность снаряжения с открытым циклом дыхания. Компоненты смеси могут храниться в баллонах раздельно, и их дифференцированная подача в мешок позволяет регулировать состав смеси в зависимости от глубины погружения.

Итак, проблема снабжения водолаза газами для дыхания сегодня уже может считаться в принципе ре-ной. И все же при любой, даже самой совершенной конструкции дыхательного аппарата возможности водолаза ограничены. Это объясняется неприспособленною человеческого организма к существованию в вод-

Неймется, чтоб интим был еще приятнее? Воспользуйтесь услугами проституток. Все индивидуалки Ростова поделились инидивидуальными контактами с пользователями веб портала. Это даст сформировать интим, по меньшей мере в настоящее время!

Источник

Глава 7. О ГИПЕРВЕНТИЛЯЦИИ И О ТОМ, КАК ПРАВИЛЬНО ДЫШАТЬ В АКВАЛАНГЕ

Характерно, что массовое увлечение подводным плаванием увеличило не только число несчастных случаев на воде, но и способствовало появлению своеобразных несчастных случаев на суше, которые, как это ни странно, имели прямое отношение к подводному спорту. Так, ныряльщики иногда теряли сознание еще на берегу или в лодке во время проведения длительной гипервентиляции. Случалось также, что доморощенные аквалангисты терпели фиаско в собственной ванне при испытании нового снаряжения.

Чтобы понять причины этих несчастных случаев, необходимо опять-таки вернуться к рассмотрению процесса, так называемого, внешнего дыхания.

Сущность гипервентиляции легких воздухом сводится не столько к накоплению запасов кислорода в организме, сколько к удалению возможно большего количества углекислого газа, так как усиленное промывание легких атмосферным воздухом может повысить содержание кислорода в альвеолярном воздухе только на 0,1-0,2 литра. Дополнительного насыщения крови кислородом при этом почти не происходит; ведь у здоровых людей гемоглобин крови при обычном дыхании почти полностью насыщен кислородом. Самое большее, что может быть воспринято кровью дополнительно, это 0,05-0,1 литра кислорода. Такое количество кислорода обеспечивает возможность задержки дыхания в покое в среднем еще на одну минуту, а при мышечной работе, в зависимости от ее интенсивности, только на 15-25 секунд, не больше.

При частых и глубоких вдохах и выдохах напряжение углекислого газа в альвеолярном воздухе резко падает и углекислота крови начинает усиленно выделяться в легкие. Так как поступление углекислоты из тканей в кровь остается прежним, а выделение ее усиленно, то наступает понижение ее напряжения в крови.

На первый взгляд возможности гипервентиляции в продлении пребывания под водой очень велики, так как из предыдущих глав мы помним, что возбуждение дыхательного центра зависит в основном от увеличения парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе. Но, к сожалению, это не совсем так.

Усиленная вентиляция легких может продолжаться без опасных последствий обычно только в течение 1-2 минут. Если она продолжается 5-6 минут, то человек начинает чувствовать головокружение, звон в ушах, спутанность сознания, нарушение координации движения и другие симптомы, характерные как для гипервентиляции, так и для кислородного голодания. Если энергичная гипервентиляция продолжается 15-20 минут, наступают судороги и потеря сознания.

Иногда усиленная гипервентиляция, продолжающаяся даже немногим более 2-3 минут, может привести к непроизвольной остановке дыхания (апноэ) на 1-2 минуты. Происходит апноэ потому, что прекращается потребность организма в дыхании. Оно восстановится только тогда, когда содержание кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе достигнет определенной нормы. Возможно, кто-то сделает из только что сказанного поспешный вывод, что апноэ довольно безобидно: ведь организм сам позаботится о себе и вовремя возобновит дыхание. На самом же деле апноэ опасно. Но посмотрим, что может произойти после усиленной гипервентиляции.

По окончании гипервентиляции парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе составит в среднем 12 мм рт.ст., а кислорода — 136 мм рт.ст. При отсутствии дыхания через минуту парциальное давление углекислого газа в альвеолах поднимается соответственно до 35 мм рт.ст., а давление кислорода упадет до 52 мм рт.ст. К концу второй минуты при отсутствии дыхания напряжение углекислого газа еще не достигает нормы, необходимой для стимуляции дыхания, в то время, как напряжение кислорода упадет до 32 мм рт.ст. При таком парциальном давлении кислорода в альвеолярном воздухе гемоглобин крови насыщен лишь на 55 процентов, т, е. на 40 процентов меньше, чем в нормальных условиях. При этом весь организм, и в первую очередь головной мозг, сосуды которого при снижении напряжения углекислоты в крови сужаются, находится в условиях острого кислородного голодания. Но при недостаточно высоком парциальном давлении углекислого газа роль падения парциального давления кислорода как сигнала к возобновлению дыхания резко понижается. В результате этого потеря сознания наступает раньше, чем возобновится дыхание. Потеря же сознания на воде перед нырянием или во время него может закончиться утоплением.

Американский физиолог Альберт Краг описывает восемь случаев, когда в результате гипервентиляции в течение двух минут и даже менее (10-12 вдохов) ныряльщики теряли сознание. При этом пятеро погибло (двое из них утонули в бассейне).

Для выяснения механизма потери сознания у ныряльщиков Альберт Краг провел лабораторные исследования, воспроизводившие все фазы ныряния: гипервентиляцию, задержку дыхания с физической нагрузкой, вдох. В результате опытов было установлено, что физическая нагрузка после гипервентиляции повышала парциальное давление углекислого газа, но его роль, как сигнала к возобновлению дыхания, резко снижалась. При таких обстоятельствах сигнал может возникнуть с роковым опозданием, поскольку в это же время парциальное давление кислорода падает до уровня, вызывающего кислородное голодание головного мозга.

Имели место два случая потери сознания и при спусках с аквалангами. Два из них произошли в Ленинградском морском клубе. Отравление вредными примесями исключалось, что подтвердил и анализ проб, взятых из баллонов акваланга. Спортсмены перед погружением чувствовали себя хорошо. Явно, что с ними было не простое обморочное состояние. В чем же причина?

Дело в том, что дыхание в акваланге, в отличие от дыхания в других подводных аппаратах, характерно удлиненной фазой вдоха — до 80 процентов времени дыхательного цикла. Это обусловлено тем, что в аквалангах большее сопротивление падает на вдох, а не на выдох, как в большинстве кислородных аппаратов. При высоком же сопротивлении на вдохе возникает некоторое учащение дыхания и уменьшение его глубины, (она падает почти на 43 процента). В результате происходит уменьшение объема легочной вентиляции. Особенно ярко это проявляется в состоянии покоя, причем изменения усиливаются по мере повышения сопротивления.

Во время физической работы сопротивление на вдохе (если оно не очень велико) практически не изменит частоты дыхания и объема вентиляции. Но высокое сопротивление, например 200 мм вод. ст. при легочной вентиляции 60 литров в минуту, делает дыхание реже и снижает минутный объем легочной вентиляции на 10-15 процентов. Это, в свою очередь, приводит к повышению напряжения углекислоты в крови, вызывает одышку. Обычно нескольких глубоких вдохов-выдохов хватает, чтобы нормализовать состояние спортсмена. Но если он и дальше, по неопытности, будет усиленно вентилировать легкие, то на третьей или четвертой минуте появятся симптомы, характерные для длительной гипервентиляции. А затем могут возникнуть апноэ и потеря сознания.

У хорошо тренированных спортсменов-подводников дополнительное сопротивление дыханию на вдохе не приводит к уменьшению легочной вентиляции с последующим возникновением гипервентиляции, апноэ и потери сознания. Объясняется это тем, что тренированный спортсмен, растягивая фазу вдоха, снижает скорость потока воздуха и тем самым уменьшает сопротивление на вдохе.

Первая помощь при потере сознания во время плавания под водой как с аквалангом, так и без него, заключается в быстром извлечении пострадавшего из воды. Если загубник не выброшен и вода не попала в дыхательные пути, то как можно быстрее приступают к искусственному дыханию по методу изо рта в рот. Этого достаточно для возобновления естественного дыхания. В случае попадания в дыхательные пути воды пострадавшему следует оказывать помощь, как при утоплении, а при симптомах баротравмы легких (кровавая пена, боли за грудиной, поверхностное дыхание с тяжелым выдохом) необходимо применить специальное лечение в рекомпрессионной камере.

Профилактика непроизвольной остановки дыхания (апноэ) и потери сознания заключается в обучении спортсменов-подводников правилам дыхания в аквалангах, а также в правильном проведении гипервентиляции перед нырянием. Время проведения усиленной вентиляции легких не должно превышать 1-2 минут. К тому же, по данным В. С. Фарфеля, более длительная гипервентиляция почти не увеличивает время задержки дыхания.

Каждому начинающему спортсмену-подводнику для определения чувствительности своего организма к снижению парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе целесообразно провести усиленную вентиляцию легких в течение 2-3 минут до появления выраженных симптомов (головокружение, спутанность сознания, нарушение координации движения и т. д.). Но такая “пробная” гипервентиляция должна проводиться только под наблюдением врача и в кресле, из которого нельзя выпасть при неожиданной потере сознания.

В связи с этим вспоминается случай на одном из занятий по специальной физиологии. Было предложено кому-нибудь из слушателей сделать гипервентиляцию. Охотников не оказалось, но спустя десять минут один из курсантов упал со стула. Оказывается, он все же решил провести эксперимент самостоятельно. Опыт мог закончиться трагически, ударься он во время падения виском об угол стола.

Правильное дыхание в акваланге под водой — редкое, глубокое, ритмичное, с удлиненным вдохом и коротким выдохом. У опытных спортсменов-подводников, которые правильно дышат в аквалангах и не подвержены панике, вызывающей непроизвольную гипервентиляцию, апноэ с потерей сознания не случалось.

А теперь напомним об опасности отравления угарным газом (окисью углерода).

В 50-е годы, когда многие изготовляли самодельные акваланги и когда еще не было в достаточном количестве специальных станций для зарядки аквалангов, баллоны нередко заполнялись техническим воздухом, содержащим выхлопные газы и продукты неполного сгорания масла. А поскольку испытания самодельных аквалангов, из ложного самолюбия, как правило, проводятся в тайне, то бывали случаи отравления окисью углерода и заканчивались они порой трагично. Коварство окиси углерода в том, что она не пахнет, а у отравленного быстро развивается общая мышечная слабость. Пострадавший не в состоянии сделать что-либо для своего спасения, хотя еще в сознании.

Отравление окисью углерода еще опаснее при спусках в открытом море. Один из сподвижников Жак-Ива Кусто, погружаясь в знаменитом Воклюзском гроте, едва не распрощался с жизнью из-за того, что в воздухе, которым были наполнены баллоны акваланга, оказались выхлопные газы.

Читайте также: Вода омыла берег реки

Признаки отравления угарным газом следующие: головная боль, одышка, учащенное сердцебиение, звон в ушах, головокружение, стук в висках. В тяжелых случаях отравления наблюдается мышечная слабость, рвота и общие судороги с потерей сознания. При первых же признаках отравления выхлопными газами необходимо тотчас выйти из воды и попросить о помощи.

Пострадавшего необходимо раздеть и оставить на свежем воздухе. В большинстве случаев этого бывает достаточно. В более тяжелых случаях, когда пребывание на свежем воздухе не помогает, необходимо дыхание кислородом.

Наибольший лечебный эффект дает пребывание в рекомпрессионной камере. Давление в ней должно быть повышено до 1,5-2,0 кгс/см 2 . В тяжелых случаях показано дыхание кислородом с использованием ингалятора под давлением 2 кгс/см 2 . Но время дыхания кислородом под давлением не должно превышать 30-60 минут. После выдержки под давлением проводится декомпрессия, предусматривающая периодическое дыхание кислородом или воздухом в соответствии с лечебной таблицей. Во время дыхания кислородом необходимо периодически проводить вентиляцию рекомпрессионной камеры, чтобы в атмосфере камеры не повышалось содержание кислорода более 25 процентов, так как это опасно в пожарном отношении.

Для предупреждения отравления угарным газом необходимо следить, чтобы выхлопные газы не засасывались компрессором. Для этого всасывающий патрубок компрессора нужно располагать в наветренной стороне, в зоне чистого воздуха. При пользовании компрессорами, у которых всасывающий патрубок расположен близко от выхлопного, на него навинчивают гибкий шланг, свободный конец которого отводят в зону чистого воздуха. Если компрессор установлен в закрытом помещении, то конец всасывающей трубы должен быть выведен наружу. Но при этом еще необходимо следить и за герметичностью соединения всасывающего патрубка компрессора с гибким шлангом.

Один раз в квартал должен проводиться анализ воздуха, нагнетаемого компрессором, в санэпидлаборатории.

Сжатый воздух в транспортных баллонах разрешается хранить не более одного месяца.

Как дышат аквалангисты под водой