Аквалангист

Пост - комментарий.

Всё-таки наверное стоит объяснить физику дайвинга простыми словами.
Существует один физический закон, который должен знать и понимать каждый дайвер. Непонимание этого закона, вынуждает тупо следовать правилам, не вникая в суть, и делая кучу глупых ошибок.
Этот закон - закон Авогадро, согласно которому в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температурах и давлениях, содержится одно и то же количество молекул.
Из него следует, что:
1. при замене одного и того же количества газа в некоем объеме таким же количеством любого другого - давление не изменится.
2. Давление смеси газов в некоем объеме равно сумме давлений аналогичного количества каждого из газов помещенных в этом объеме. Т.е, например, если из объема воздуха, где 78% (0,78) азота и общее давление 1 атм. извлечь другие газы, то давление азота будет 0,78 атм. Эта величина называется ПАРЦИАЛЬНЫМ ДАВЛЕНИЕМ и обозначается Pn2. Аналогично, для кислорода: Если общее давление 1 атм, и содержание кислорода 78% (0,78 от общего количества), то парциальное давление по кислороду составит Po2=0,78 атм.

Всё - физика закончилась. Теперь практическое применение.

Почему понятие "парциальное давление" так важно? Потому что все физические, химические и биохимические процессы зависят именно от величины парциального давления. Так например, если запустить в баллон, вентиль которого смазан обычной смазкой чистый кислород при давлении 200атм- смазка воспламенится и баллон взорвётся.

Реакция организма зависит именно от величины парциального давления каждого из газов. Так, увеличение Pn2 приводит к азотному наркозу - состоянию, аналогичному алкогольному опьянению (симптомы ровно такие же), а увеличение Po2 - к отравлению кислородом (клетки начинают просто "гореть"), что выражается в судорогах, а при увеличении Po2 к потере сознания.

Относительно безопасными (для тренированного человека) являются следующие значения:
Po2<1,4 атм, Pn2<4атм.
Давайте рассчитаем значения парциальных давлений для воздуха на разных глубинах: Формула понятна:
Po2=P*No2=(D/10+1)*No2, где D - глубина, No2- доля кислорода в воздухе, 0,78,
Pn2=P*Nn2=(D/10+1)*Nn2, где D - глубина, Nn2- доля азота в воздухе, 0,78
В этом случае:
D P Po2 Pn2
0 1 0.21 0.78
10 2 0.42 1.56
20 3 0.63 2.34
30 4 0.84 3.12
40 5 1.05 3.9
50 6 1.26 4.68
60 7 1.47 5.46
70 8 1.68 6.24
Как видно, глубины больше 50 метров являются сильно рискованными даже для тренированных людей (по- любому, восторгаться красотами вы не сможете из-за сильного опьянения). На воздушной смеси на такие глубины опускаются только больные маргиналы и закодированные алкаши (для получения дозы). Для глубоких погружений смесь разбавляется инертным гелием (тримикс) для уменьшения парциальных давлений по азоту и кислороду.

Декомпрессия и ДКБ - тема отдельного поста, однако главных правил два:
1. после погружения и начала подъема - набор глубины запрещен.
2. чем ближе к поверхности, тем медленнее надо подниматься.

С благодарностью к автору исходного поста.

Как обещал в предыдущем посте, я постараюсь на пальцах объяснить, что происходит с организмом под водой, почему при погружении с аквалангом нельзя задерживать дыхание, и что такое эквалайзинг* помимо опции магнитолы в машине. Для того, чтобы было проще понять, что в этом посте происходит, стоит ознакомиться с предыдущим постом. Это не байт на подписку, я серьёзно.

*Т.к. я не погружаюсь в России и, в целом, скуба в России недопредставлен как спорт, я вынужден буду либо переводить термины, либо использовать англицизмы. Если коллеги в комментариях поправят меня, я буду благодарен.

Физика давления под водой

Сейчас будет немножко сложно, но если понять эту часть, всё остальное будет максимально тривиально. Вода плотнее воздуха. Всё, поехали дальше.

Ладно, давайте разбираться. Мы всех ходим под давлением. Это не кредит и ипотека, а на нас буквально давит атмосфера, больше 50 км газа. И на поверхности моря давит она на нас с силой в одну атмосферу, или 1 бар. Как только мы ныряем, к давлению воздуха добавляется давление воды. И слой воды в 10 метров давит на объект с такой же силой, с которой на него давит вся атмосфера, т.е. на глубине в 10 метров давление будет 2 атмосферы, или 2 бар, на глубине в 20 метров 3 бар, и так далее. При этом, объём воздуха будет уменьшаться пропорционально: на глубине 10 метров он будет занимать объём 1/2 от поверхностного, на глубине 20- 1/3, 30- 1/4, и т.д., т.е. объём воздуха будет уменьшаться нелинейно по отношению к глубине. Почему это важно- позже.

Зачем это вообще знать и причём тут плавучесть?

Был такой мужик- Архимед. Именно он придумал бросать всякие штуки в воду и выявил, что воде это не очень нравится, и она активно пытается вытолкнуть эти штуки обратно. И чем больше объём, тем сильнее сила выталкивания, закономерность зовётся "закон Архимеда". Формулу приводить не буду, а то вообще всех распугаю, только скажу, что эта сила зависит от объёма линейно. В тот момент, когда вес объекта (в данном случае усреднённый, поэтому дайверы обвешиваются свинцом) будет равен весу вытесенной воды- объект не будет ни всплывать, ни тонуть, т.е. его плавучесть будет нейтральной.

Так вот, следите за руками: мы уже выяснили, что воздух сжимается под давлением воды. Чем глубже, тем сильнее. Соответственно, на глубине в 10 метров то же количество воздуха будет занимать половину объёма, и на него будет действовать сила Архимеда вдвое меньше, чем на поверхности, а плотность водуха будет вдвое больше.

Как мы помним, BCD- просто мешок, к которому подведён источник воздуха. Поэтому чем глубже, тем больше воздуха надо в него накачать, чтобы сохранить объём и остаться нейтрально плавучим. При всплытии, соответственно, воздух надо выпускать, чтобы не выскочить на поверхность как пробка:

При этом, чем глубже мы, тем меньше нам нужно будет подкачивать BCD, потому что относительный объём воздуха будет меняться нелинейно, и сила Архимеда меняться будет слабее относительно глубины.

Но мы тут про безопасность собрались говорить, а что происходит с нашими телами?

Что случается с воздухом в теле когда мы всплываем/погружаемся?

То, как вода давит на плотную часть нашей тушки, мы поговорим как-нибудь в следующий раз, потому что там интересно: и декомпрессионная (кессонная) болезнь, и нитрогенный наркоз, и токсичность кислорода на больших глубинах, и вообще здорово (а вот это уже байт на подписку).

Мы уже выяснили, что под водой на воздух давит, внезапно, вода. В теле у нас есть несколько полостей, которые постоянно заполнены воздухом: лёгкие, синусы черепа, внутреннее ухо. И при погружении воздух в этих полостях сжимается.

Соответственно, в то время как снаружи вода давит на этот объём воздуха, меньший объём воздуха внутри создаёт вакуум. И если на пути воды есть какая-то мягкая часть нашего тела, например, барабанная перепонка, она вполне может порваться, если ничего не сделать:

Для этого существует процедура эквалайзинга, или продувки. Грубо говоря, надо "надуть" воздух в уши. Для этого обычно зажимают нос и немного выдыхают воздух в полость носа. Этого достаточно, чтобы через Евстахиеву трубу накачать уши изнутри воздухом и выравнять давления. То же самое происходит и с маской: её тоже периодически надо надувать воздухом из носа, иначе внутри появится слабый вакуум, и можно получить mask squeeze, когда маску сдавит водой и ущерб придётся на глаза. Вам когда-нибудь засос на глаза ставили? Нет? Какая ненасыщенная у вас сексуальная жизнь. Мне, впрочем, тоже. Называется баротравмой лица, и она легко обеспечит вам облик линуксоида на 2-3 недели. К счастью, травма очень редко опасна:

То же самое работает в обратную сторону, и если воздуху некуда выходить, перепонка сделает "чпок". Поэтому при нырянии любые виды беруш СТРОГО ПРОТИВОПОКАЗАНЫ. По этой же причине нырять с насморком не стоит. Как и использовать любые препараты, которые временно снимут воспаление и отёк в ухе, если у вас насморк. Представьте, что препарат прекратит действовать где-нибудь на глубине 30 метров? Это будет зваться reverse squeeze, обратным сдавливанием. В этом случае барабанную перепонку вынесет в обратную сторону. Поэтому использование известного и популярного препарата "судафед" крайне нежелательно. Это настолько серьёзно, что я знаю несколько инструкторов, которые откажутся погружаться с вами, если вы закинулись судафедом.

То же самое произойдёт и с вашими лёгкими, если вы задержите дыхание на глубине, а потом всплывёте. Ваши лёгкие сделают чпок, и вы получите баротравму лёгких. На картинке ниже мы всплываем с 10 метров, но объём воздуха увеличивается вдвое. Поэтому главное правило скубы- никогда не задерживай дыхание. А ещё по этой же причине всякие маски с маленькими баллончиками, которые тут периодически всплывают в рекламных постах, очень травмоопасны. Всем, кто говорит "да я метра на 2 ныряю, чо мне сделается?". Сделается.

А что делать, если воздух тю-тю, а предыдущие 9 элементов безопасности мы прощёлкали? Тогда на помощь нам придёт процедура CESA (Controlled Emergency Swimming Ascent, контролируемое аварийное всплытие). В этом случае вы делаете бааааальшой вдох (или сколько хватило воздуха) и, в лучших традициях инстаграмма, надув губы трубочкой и делая звук "Уууууу, кто проживает на дне океана?", всплываете, постепенно выпуская воздух из лёгких.

На этом на сегодня всё.

В следующий раз разберём основные элементы снаряжения, как они связаны с безопасностью, и причём тут осьминоги.

Если кто-то найдёт в посте неточность или ошибку- буду рад поправить и, разумеется, упомяну в следующих постах с благодарностью. Я всегда рад чему-нибудь научиться и/или проверить валидность своих знаний.