1.4. Звук

Звук в воде распространяется примерно в 4.5 раза быстрее, чем в воздухе, а поглощается в сотни раз меньше. Поэтому под водой определить нахождение источника звука очень трудно. Звуки под водой воспринимаются преимущественно за счёт костной проводимости, которая на 40% ниже воздушной. Дальность слышимости при костной проводимости зависит от тональности звука : чем выше тон, тем лучше слышен звук и тем больше вероятность определить его источник.

СКОРОСТЬ ЗВУКА В ВОЗДУХЕ 340 м/сек.

СКОРОСТЬ ЗВУКА В ВОДЕ 1485 м/сек.

2. Воздух и его свойства

2.1. Состав воздуха

По своему составу воздух является смесью различных газов. Основными составляющими воздуха

являются: азот (N2) - 78.09%, кислород (О2) - 20.95%, углекислый газ (СО2) - 0.03%. Кроме того, в воздухе в небольших количествах содержится : аргон, водород, гелий, неон, пары воды, а в некоторых случаях воздух может быть загрязнен окисью углерода - угарным газом (СО). Свойства большинства газов - прозрачность, бесцветность, лёгкость - затрудняют их изучение, поэтому физика и химия газов родились поздно, и развивалась довольно медленно.

К середине XIX века были установлены основные закономерности для газов.

2.2. Давление газов

Масса атмосферного воздуха оказывает определённое давление на поверхность земли. Оно называется атмосферным. Измеренное на уровне моря при температуре 0°С атмосферное давление уравновешивается в трубке барометра сечением 2.5 см² столбом ртути высотой 760 мм или столбом воды 10.33 кгс. Эта величина носит название физической атмосферы (атм.).

1атм. = 760 мм рт. ст. = 10.33 мм водн. ст. = 1.033 кгс/см²

Атмосферное давление равное 1атм., называется НОРМАЛЬНЫМ.

В технике, для удобства расчётов, за единицу давления принята техническая атмосфера (ат)

1ат = 1 кгс/см² = 10³ Н/м² = 10 м водн. ст.

т.е. одна техническая атмосфера соответствует давлению 10м водного столба на 1 см². Давление выше атмосферного называется избыточным. Оно измеряется манометром и часто называется манометрическим. Сумма избыточного и атмосферного давления называется абсолютным давлением.

Рабс. = Ризб. + Ратм.

Где, Ризб. - избыточное давление (измеряемое в технических атмосферах и обозначается ати -атмосфера техническая избыточная);

Рабс. - абсолютное давление (измеряемое в технических атмосферах, обозначается ата - атмосфера техническая абсолютная);

Проще : Ратм. = 1атм. - постоянно, тогда Рабс. = Ризб. + 1атм.

Таким образом, на каждые 10 метров глубины погружения избыточное давление увеличивается на 1ати (1 кгс/см²). Т.е. на глубине 10 м избыточное давление будет 1ати, абсолютное 2ата, на глубине 20 м -2ати, Зата, на глубине 30 м - Зати, 4ата, и т.д.

2.3. Закон Бойля - Мариотта

Для данной массы газа произведение его объёма на давление при постоянной температуре есть величина постоянная :

pV= const.

Если при неизменной температуре и постоянной массе газа меняется объём или давление, то сохраняется соотношение:

p1V1 = p2V2

Пример : закроем рукой выходное отверстие насоса и надавим на шток. При уменьшении объёма мы чувствуем увеличение сопротивления, т.е. давление увеличивается. Проще говоря, во сколько раз увеличивается давление, во столько раз уменьшается объём.

Этот закон очень важен для подводных пловцов. Пользуясь этим законом, можно понять, почему с ростом глубины погружения возрастает расход воздуха для дыхания подводного пловца, а также рассчитать время пребывания под водой.

В теле человека имеется ряд газозаполненных полостей, подчиняющихся закону Бойля - Мариотта. К ним относятся :

1. пазухи решетчатой кости черепа,

2. лобные пазухи,

3. гайморовы пазухи,

4. полость среднего уха,

5. желудочно - кишечный тракт,

6. лёгкие,

7. кариозные зубы,

В снаряжении подводного пловца так же есть воздушные полости, оказывающие неблагоприятное воздействие на пловца при изменении давления. Одно из них - подмасочное пространство.

2.3.1. Воздействие давления на полости в теле человека

Рассмотрим влияние давления на некоторые органы и газозаполненные полости человека.

Уши. Наружное ухо открыто в окружающую среду и не подвержено риску воздействия какого-либо давления, однако среднее ухо имеет замкнутый объём. Если при погружении на глубину давление в среднем ухе не компенсировать, то может произойти баротравма уха, т.е. повреждение барабанной перепонки уха. Для предотвращения повреждения барабанной перепонки необходимо зажать нос и, закрыв рот, сделать короткий и слегка напряжённый выдох в нос до появления в ушах лёгкого щелчка.

Появление щелчка означает, что воздух через Евстахиевы трубы прошел в полость среднего уха и уравнял давление. Если "продуть" уши не удаётся, может произойти разрыв барабанной перепонки. В момент разрыва давление воздуха внутри полости среднего уха выравнивается с наружным, болевые ощущения исчезают. При этом холодная вода попадает в среднее ухо и охлаждает внутреннее ухо, приводя к нарушению функции вестибулярного аппарата (равновесия). В этом случае пловец должен прекратить погружение, соблюдая правила всплыть на поверхность и обратиться к врачу.

Для предупреждения баротравмы уха необходимо соблюдать следующие меры предосторожности :

• При малейшем насморке или простуде перед погружением обязательно обратиться к врачу.

• Погружение следует проводить со скоростью, которую позволяет проходимость Евстахиевых труб.

• Особое внимание обратить на скорость погружения и "продувание" ушей первые 10 м погружения.

Во время погружения, при ощущении малейшего чувства некомфортности в ухе (крайне редко в обоих ушах одновременно) следует "продувать" уши одним из ниже перечисленных способов :

• глотательные движения (имитация сглатывания слюны)

• глотательные движения при закрытом носе и рте (метод Тойнби)

• зевательные движения

• напряжение шейных мышц

• резкий короткий выдох в нос при закрытом рте и носе (приём Вальсалва)

При применении пробок, закрывающих наружный слуховой проход или при плотном прилегании шлема

гидрокостюма, рост внутреннего давления в среднем ухе приводит к прогибу барабанной перепонки в наружную сторону и её возможному разрыву (обратная баротравма). Это чаще всего происходит при всплытии подводного пловца на поверхность.

Для предупреждения разрыва барабанной перепонки во время всплытия КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ "продувать" уши резким выдохом в нос при закрытом рте и носе (приёмом Вальсалва). Выравнивание давления в ухе (ушах) проводить ТОЛЬКО глотательными движениями.

Придаточные полости носа - это полости в черепной коробке соединённые с носовой полостью тонкими каналами, постоянно открытыми у здорового человека. Если каналы не закупорены слизью, то погружение не вызывает проблем. В противном случае, затрудняется их "продувание", и при погружении возникает нарастающая давящая или колющая боль в соответствующем месте, а нередко и сильное носовое кровотечение. При малейшем ощущении такого рода болей ПОГРУЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ ПРЕКРАТИТЬ.

Зубы.

В зубах нередко встречаются воздушные полости. Они могут образоваться в плохо запломбированном зубе, продолжающем разрушаться, или кариозном зубе. При спуске на глубину (а особенно при всплытии) эти полости подвержены воздействию изменяющегося давления. В результате, из-за сильного болевого шока может произойти внезапная потеря сознания. Присутствие напарника в этот момент позволит Вам благополучно завершить всплытие.

Вывод один : если зубная боль заявляет о себе - подружитесь с дантистом ДО начала погружений.

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).