ВОДОЛАЗНЕ ДЕЛО

1. Історична довідка.
2. Зміни тиску.
3. Тиск води.
4. Атмосферний тиск.
5. Газові суміші.
6. Занурення без дихального апарату.
7. Швидкість підйому з глибини.
8. Ступінчаста декомпресія.
9. Водолазна техніка.
10. Глибоководна техніка.
11. Техніка малих глибин.
12. Занурення.
13. Робота на дні.
14. Геліо- кисневі дихальні суміші.

ВОДОЛАЗНЕ ДЕЛО, галузь виробничої діяльності, пов'язана із зануренням під воду (часто на значну глибину, що здійснюється зазвичай за допомогою спеціального спорядження і дихальних апаратів) і охоплює аварійно-рятувальні та монтажні роботи.

Занурення поділяють на глибоководні і неглибоководному. Глибоководним вважається то занурення, після якого водолаз, повертаючись до водної поверхні, повинен через певні інтервали часу робити зупинки; занурення, після якого водолаз може відразу піднятися на поверхню, вважається неглибоководному. Максимальна глибина, з якою можна за один прохід вийти на поверхню, дорівнює 11 м.

Історична довідка.

Свідоцтва про використання дихальних пристроїв при зануреннях під воду сходять до часів Аристотеля (до 4 ст. До н.е.), але перший практично придатний «скафандр» - водонепроникна оболонка зі шкіри з об'ємом 1,7 м3 повітря всередині неї, що дозволяє водолазу здійснювати вільні рухи, - був винайдений в Англії на початку 18 ст. У 1819 А.Зібе запропонував те, що, ймовірно, виявилося прототипом сучасного глибоководного водолазного спорядження.

Зміни тиску.

На земній поверхні на тіло людини діє тиск приблизно в 1 кг / см2 (~ 0,1 МПа). Щоб водолаз зміг витримувати підвищений зовнішній тиск, важливо створити йому робочі умови, подібні в деякому відношенні тим, в яких він перебуває на землі. Це досягається подачею дихальної суміші під тим же тиском, що і тиск в навколишній воді. При цьому тиск в тілі водолаза і тиск зовнішнього середовища виявляються рівними.

Тиск води.

При зануренні водолаза тиск на нього води зростає приблизно на 0,1 МПа з кожним десятком метрів глибини. До цього додається і атмосферний тиск.

Атмосферний тиск.

Обсяг газу зменшується пропорційно збільшенню тиску на нього (при постійній температурі). На глибині в 10 м тиск вдвічі вище, ніж на поверхні, і газ займають там лише половину свого початкового обсягу (якщо знехтувати різницею температур). Тому подавати на таку глибину повітря потрібно, не тільки підвищуючи тиск, але і поставляючи його в подвійній кількості, щоб заповнити повітрям під водою той же обсяг, яку він обіймав при атмосферному тиску.

Важливість збереження достатнього обсягу повітря можна чітко уявити собі на прикладі виходу водолаза в воду з судна, яке знаходиться на заданій глибині. При цьому об'єм повітря в м'якому водолазному костюмі може так зменшитися, що повітря не заповнить жорсткого шолома. Тоді на тіло водолаза, загальна площа поверхні якого дорівнює приблизно 12 900 см2, почне діяти сила кілька тонн. Насправді занурення на малих глибинах небезпечніше занурень на великих глибинах. Так, при зануренні з поверхні на глибину 10 м зовнішній тиск подвоюється і об'єм повітря в водолазному костюмі стає в два рази менше, а при зануренні з 50-метрової до 60-метрової глибини зовнішній тиск зростає лише на одну сьому від початкового значення і так само зменшується обсяг повітря навколо водолаза. Коли водолаз каже, що йому доводиться працювати «як в лещатах», що означає, тиск всередині водолазного костюма менше тиску навколишнього води.

Газові суміші.

При підвищенні тиску слід враховувати вплив окремих компонент дихальної суміші. Закон про парціальних тисках (закон Дальтона) визначає, що загальний тиск суміші газів дорівнює сумі тих тисків, які окремо мали б її компоненти, якби кожна з них одна займала весь об'єм суміші. При атмосферному тиску повітря являє собою суміш газів, що складається (за обсягом) з 79% азоту, 20,96% кисню і малих часток інших газів. Відповідно в загальному тиску 0,1 МПа суміші внесок від азоту (79%) дорівнює 0,079 МПа, а від кисню (20,96%) - 0,02096 МПа. На глибині 40 м парціальний тиск кисню таке, яким воно було б в атмосфері, якби ми дихали чистим киснем. Облік парціального тиску кисню дуже важливий, так як при підвищеному тиску кисень токсичний.

Занурення без дихального апарату.

При пірнанні без спорядження - як це роблять ловці перлів - людина цілком залежить від кількості повітря, яке він набирає в легені на поверхні, щоб під водою забезпечити рівність зовнішнього і внутрішнього тиску. Глибина, до якої може зануритися нирець, визначається різницею максимального обсягу легенів після вдиху і їх мінімального обсягу після найсильнішого видиху. Перед зануренням з поверхні нирець набирає в легені якомога більше повітря; коли він рухається вглиб, обсяг його легенів під дією зростаючого тиску води поступово зменшується, поки не дійде до того мінімуму, який буває на поверхні при найпотужнішому видиху. Якщо після цього нирець піде ще глибше, то може статися баротравми легенів.

Швидкість підйому з глибини.

У тих випадках, коли підводник повинен швидко занурюватися, необхідно безперервно подавати йому потрібний потік повітря. Гази, що входять до складу повітря, проходять через організм водолаза і поглинаються тканинами тіла. При цьому кількість поглиненого газу пропорційно його тиску. Під час підйому до поверхні тиску води і дихальної суміші зменшуються і значення парціальних тисків газів, раніше поглинених тканинами тіла, стають вище їх значень в подається повітрі. При цьому потік газів надходить в кровоносну систему водолаза, яка транспортує їх в його легені для виносу з тіла. Якщо водолаз піднімається занадто швидко, то розчинені гази виділяються швидше, ніж видаляються з організму, і їх бульбашки в результаті закупорюють кровоносні судини. Повітряна емболія (кесонна хвороба) і являє собою результат згубного впливу подібних бульбашок (утворюються через різке зменшення зовнішнього тиску), які призводять до конвульсій.

Ступінчаста декомпресія.

Глибоководні занурення стали можливі після експериментів за освітою газових бульбашок в кровоносній системі і видалення їх звідти, що проводилися вченими - французом П.Бером (бл. 1880) і англійцем Дж.Холдейном (бл. 1910). Холдейн виявив, що бульбашки газу виділяються з розчину при зниженні тиску більш ніж удвічі. Це відкриття привело до розробки процедури, відомої під ім'ям ступінчастою декомпресії, відповідно до якої водолаз при спливанні робить зупинки заданої тривалості на певних глибинах. При цьому з кровоносної системи без шкоди для організму видаляються надлишки газів. Оскільки кількість газу, розчиненого в тканинах людського організму, залежить від глибини занурення і тривалості роботи під водою, час, необхідний для декомпресії при виході з конкретної глибини, залежить від часу, проведеного на ній. У зв'язку з цим було складено декомпрессионниє таблиці, де для кожної робочої глибини вказуються глибини зупинок і їх тривалість.

Водолазна техніка.

Зазвичай водолазну техніку поділяють на глибоководну і неглибоководному. Глибоководна використовується практично при будь-яких зануреннях, коли необхідно забезпечити максимальний захист організму водолаза, тобто при рятувальних операціях у затонулих суден, їх підйомі і ремонті. Неглибоководному застосовується для водолазних робіт невеликого обсягу, наприклад, при проведенні оглядів або пошуку під водою в умовах хорошої видимості і помірної температури.

Глибоководна техніка.

Основними складовими глибоководного спорядження водолаза є шолом, костюм, вантажний ремінь, водолазні калоші, який регулює клапан, шланг подачі повітря, зворотний клапан, система зв'язку, а також рятувальний леер і система подачі повітря. Шолом зроблений з двох частин. Верхня частина, в якій є вікна (лицьове і два бокових), або з'єднана з нижньою шарніром, або взагалі знімна. У потиличній стороні шолома розташовані шарнірно закріплені патрубки для з'єднання з системами подачі повітря і зв'язку і блокувальний замок. Збоку шолома знаходиться випускний клапан, через який підбурює повітря, що видихається. Після надягання скафандра в нього накачується повітря, поки внутрішній тиск не перевищить зовнішнє на 0,02 МПа. Якщо внутрішній тиск відрізняється від зовнішнього на більшу величину, спрацьовує випускний клапан і з скафандра виходить зайве повітря.

Водолазний костюм являє собою цільне виріб з щільного прогумованої тканини з ущільнювальною горловиною з твердої гуми, через отвори якої проходять болти кріплення шолома, уварені в його нижню частину (неоплачений фланець). Весь скафандр в зборі - костюм разом з рукавицями і шоломом - абсолютно герметичний. У міру того, як подається повітря, обсяг газу в шоломі і костюмі збільшується, скафандр здувається і плавучість водолаза підвищується. Зрослу виштовхуючу силу компенсують вантажами водолазного ременя (36 кг) і водолазних калош (пара - 18 кг). Вага ременя підганяється індивідуально за допомогою знімних окремих вантажів. Крім того, і шолом важить близько 27 кг.

Одним з найважливіших пристроїв в спорядженні водолаза, що забезпечує його безпеку, є зворотний клапан в системі подачі повітря. Він розташований в місці з'єднання шолома зі шлангом подачі повітря і пропускає повітря тільки всередину шолома, а назад його не випускає. Це особливо важливо при збоях в системі подачі повітря або при раптових пошкодженнях повітряного шланга. При таких обставинах зворотний клапан не дозволить повітрю вийти з скафандра.

Зв'язок водолаза з оператором на поверхні здійснюється за допомогою ручної сигналізації або електротехнічних засобів. При ручному сигналізації подаються прості сигнали, про значення яких заздалегідь умовилися водолаз з оператором. Відповідно до цієї домовленості водолаз смикає за спусковий леер потрібне число раз. Хоча це найпоширеніший вид зв'язку, його можливості дуже обмежені. Електротехнічні засоби зазвичай представляють собою телефонну лінію для одночасної двосторонньої зв'язку між водолазом і оператором, по якій при необхідності можна обмінюватися інформацією.

Техніка малих глибин.

Водолазна техніка для малих глибин складається, як правило, з шолома з навісними свинцевими вантажами, гідрокостюма, повітряного шланга і ручного насоса. У 1942 в легководолазному спорядженні замість шолома стали використовувати маску. У нові комплекти легководолазного спорядження входять маска, зворотний клапан, водолазний ремінь, повітряний шланг, ручний насос і ємність зі стисненим повітрям. Маска, на відміну від шолома, дозволяє підводникові приймати будь-яке положення на глибині.

У роки Другої світової війни англійські та італійські моряки незалежно одні від інших створили свої легководолазному комплекти, які представляли собою допрацьовані модифікації рятувального засобу Дейвіса. Такий комплект складається з еластичного гумового гідрокостюма, щільно облягає все тіло, крім кистей рук. В капюшоні костюма англійської моделі є оглядовий отвір, крізь яке проходить до рота дихальна трубка. В італійському комплекті маска відокремлена від костюма. Комплекти обох типів забезпечені дихальними ємностями, куди подається кисень з невеликих циліндричних балонів, закріплених на спині підводника. У спорядженні є пристрій з поглиначем видихається вуглекислого газу, що дозволяє збільшити запас кисню і виключити слід з повітряних бульбашок на водній поверхні.

Занурення.

Поки водолаза одягають в скафандр, на судні йде підготовка до його занурення: опускається до дна спусковий леер, до борту кріпиться підвісна драбина, перевіряється працездатність систем подачі повітря і зв'язку. Коли водолаз готовий до занурення, він сигналізує про це оператору. У процесі занурення підводник раз у раз натискає на регулювальний клапан подачі, щоб вирівнювати тиск всередині скафандра з зовнішнім і збільшувати необхідний об'єм повітря. Швидкість занурення водолаза залежить від його здатності швидко підлаштовувати умови в скафандрі до змін зовнішнього тиску. Якщо зовнішнє і внутрішнє тиску розрізняються, то у водолаза насамперед з'являється біль у вухах через наростання тиску на барабанні перетинки. Зазвичай, щоб вирівняти зовнішнє і внутрішнє тиску на барабанні перетинки, досить позіхнути або ковтнути або, притиснувши ніс до боковини шолома, зробити різкий видих з закритим ротом.

Робота на дні.

Досягнувши дна, водолаз насамперед по черзі кілька разів натискає на випускний і регулює клапани і тим підлаштовуватися своє спорядження так, щоб в ньому добре дихалося і зручно працювалося. Те, що тиск повітря і його обсяг всередині скафандра достатні після регулювання за допомогою клапанів, більшість водолазів визначає по підведення шолома над плечима. Потім оператор оповіщається, що внизу все нормально, і водолаз починає просуватися до робочого місця, тримаючись за відвідної леер, закріплений на кінці спускового.

Щоб поліпшити видимість, пропонувалося користуватися світлом електричних ліхтарів. Але виявилося, що межі проникнення світла в каламутній воді досить обмежені, і електричні ліхтарі в таких умовах рідко використовуються.

По завершенні роботи або після закінчення рекомендованого терміну перебування на глибині водолаз повертається уздовж відвідного леера до спусковому, де і повідомляє оператору про своє прибуття. Після цього його піднімають на перший підводний зупинку і починають ступінчасту декомпресію.

Геліо- кисневі дихальні суміші.

З вдосконаленням водолазного спорядження і методів занурення підводники йшли все глибше і глибше, поки не виявилося, що нижче деякої глибини звичайне повітря стає малопридатним для дихання. З'ясувалося, що стиснений кисень токсичний, а стислий азот надає наркотичну дію на водолаза, від якого той втрачає орієнтацію і робить непередбачувані вчинки. Для придушення наркотичного ефекту в дихальну суміш ввели нейтральний газ гелій, так як молекулярна маса і розчинність в крові у нього нижче, ніж у азоту. Досліди показали, що необхідне процентний вміст кисню в такій дихальної суміші підтримувати неважко.

Хоча геліо- кисневі суміші виявилися прийнятними для занурень на великі глибини, для їх використання потрібно вдосконалити водолазне спорядження. Зокрема, для зменшення обсягу і маси портативних балонів з такою дихальної сумішшю було зменшено її витрата за допомогою вправленого в шолом пристрою рециркуляції газу.

Далі, виявилося, що з-за високої теплопровідності гелію при зануреннях з геліо- кисневими сумішами водолази швидко мерзнуть, і в костюм підводника довелося вводити поддевку з електричним підігрівом. Відзначимо також, що через відмінності щільності геліо- кисневої суміші і нормального повітря звучання людського голосу в ній змінюється, тому при роботі з новими дихальними складами знадобилися компенсатори для регулювання тембру.