2.6. 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

1Т5 УСТРОЙСТВО 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 3/4 GAS. 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.

Т6 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.