Водная среда, ее свойства и воздействие на человека

ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВОДОЛАЗНЫХ ПОГРУЖЕНИИ

Организм человека приспособлен к существованию в воздушной среде с нормальным атмосферным давлением.

Активная деятельность человека в водной среде, которая по физическим свойствам существенно отличается от воздушной, невозможна без специального снаряжения, защищающего его тело и обеспечивающего выполнение основных жизненных и трудовых функций под давлением, соответствующим глубине погружения.

Умелые действия водолаза под водой, его четкая и быстрая реакция в сложных ситуациях в значительной степени зависят от знания физических свойств воды и газов под повышенным давле­нием, их воздействия на человека, учета определенных физиоло­гических изменений в его организме. Эти знания помогут также строго соблюдать правила безопасности и грамотно эксплуатиро­вать водолазную технику.

Водная среда, ее свойства и воздействие на человека

Приступая к изучению водолазного дела, готовясь к вы­полнению ра'бот в водной среде, вспомним основные сведения о воде, известные нам из школьного курса.

Вода — бесцветная жидкость, представляющая собой химиче­ское соединение водорода с кислородом. Природная вода всегда содержит небольшое количество растворенных солей и различных химических элементов. Кроме этого, вода содержит взвешенные частицы, от которых зависит ее прозрачность.

К основным свойствам воды, определяющим условия водолаз­ных спусков, относятся ее плотность, несжимаемость, теплопровод­ность и теплоемкость.

Вода — значительно более плотная среда, чем воздух. Изве­стно, что масса 1 л воздуха в нормальных условиях равна 1,293 г, а 1 л воды—1000 г, то есть плотность воды в 770 раз больше плотности воздуха. Наибольшей плотностью вода обладает при температуре +4° С.

Изменение плотности при изменении температуры незначитель­но, всего около 0,2%. Несколько больше на плотность воды влияет ее соленость: океанская вода на 2—3% плотнее речной.

Вода является практически несжимаемой жидкостью, поэтому ее плотность с увеличением глубин увеличивается очень мало — всего на 0,05% при погружении на каждые 100 м. Имея большую плотность, вода создает значительное сопротивление движениям водолаза. В воде он не может перемещаться, менять положение тела, выполнять движения руками так же быстро и точно, как в воздухе. Передвижение под водой требует определенных навыков и усилий для преодоления сопротивления воды. В некоторых слу­чаях целесообразно передвигаться боком, с наклоном вперед, де­лать плавательные движения руками. Использование под водой рабочих инструментов также затруднено, так как вода значитель­но искажает силу и направление рабочих движений.

Дополнительные трудности в работе создает течение. Водолаза сносит, он не может одинаково свободно перемещаться в раз­ных направлениях. При быстром течении перемещение возможно только с использованием упоров, направляющих и ходовых кон­цов и других приспособлений.

Указанные особенности работы под водой .приводят к быстрой утомляемости и требуют от водолаза физической выносливости и ловкости.

Другими, не менее важными свойствами, ограничивающими длительность пребывания человека в воде, являются ее теплопро­водность и теплоемкость.

Теплопроводность воды примерно в 25 раз, а теплоемкость — в 3,5 раза больше, чем воздуха. Поэтому погружение даже в отно­сительно теплую воду приводит к более интенсивным потерям теп­ла телом человека. Чтобы изъбежать переохлаждения, водолазу разрешается находиться 'под водой ограниченное время. При этом для спусков в воду с температурой ниже +18° С в состав водолаз­ного снаряжения включаются изолирующие гидрокомбинезоны и утеплители, которые способны защищать организм от чрезмерных теплопотерь.

 Плавучесть и остойчивость в воде

Важным качеством водолазного снаряжения является его способность обеспечить удобное и устойчивое положение водо­лаза при выполнении работы. Это достигается регулированием его плавучести и остойчивости.

В соответствии с законом Архимеда на любое тело, погружен­ное в жидкость, помимо силы тяжести действует выталкиваю­щая сила, по величине равная весу вытесненного им объема жид­кости.

Сила тяжести G как равнодействующая сил тяжести водолаза, всех частей его снаряжения и грузов приложена в определенной точке, называемой центром тяжести (ЦТ), и направлена верти­кально вниз

Выталкивающая сила D как равнодействующая сил гидроста­тического давления воды, действующих на водолаза, всегда направлена вертикально вверх и приложена в геометрическом цент-Ре объема, который занимает водолаз, называемом центром плавучести (ЦП).

Рис. 1.1. Плавучесть и остойчивость водолаза: а — остойчивое положение; б — неостойчивое положение; в — безразличное положение

Разность величин выталкивающей силы и силы тяжести опре­деляет плавучесть водолаза. Обозначив плавучесть символом Q, условие для ее определения запишем в виде

Q=D—G.

В практике водолазных погружений могут быть такие случаи:

1. Когда D=G, следовательно, Q=0, (принято говорить, что водолаз имеет нулевую плавучесть, т. е. находится в состоянии, подобном космической невесомости, и может свободно переме­щаться в любом направлении. Такое равновесное или близкое к нему состояние водолаза широко используется при выполнении работ способом плавания, например обследования дна акватории, гидротехнических сооружений или поиска предметов на грунте.

2. Когда D меньше G, водолаз обладает отрицательной плаву­честью. Величина ее характеризует силу, с которой водолаз прижимается к площади опоры (грунту, палубе затонувшего кораб­ля и т. л.). Имея отрицательную плавучесть 50 — 80 Н (5 — 8 ,кгс), удобно перемещаться под водой способом хождения.

3. Когда D больше G, плавучесть положительная. В этом слу­чае водолаз будет всплывать и потребуются дополнительные уси­лия для его удержания. Такое состояние используется водолазами крайне редко при работе в снаряжении с регулируемой плаву­честью, например вентилируемом, для перемещения вверх вдоль вертикальной стенки (борта корабля).

Плавучесть водолаза регулируют подбором необходимого коли­чества (массы) грузов. Правильно выбранная плавучесть может существенно повысить производительность водолазного труда.

При этом необходимо помнить, что на плавучесть водолаза оказывает влияние плотность среды, в которую он погружается. Так, в морской воде, имеющей большую по сравнению с пресной плотность, ллавучесть водолаза больше, и для компенсации ее потребуется большее количество грузов. При спусках водолазов в нефть и другие, менее плотные, чем вода, жидкости, потребуется уменьшить массу грузов.

Кроме правильного выбора необходимого количества грузов крайне важное значение для успешной работы под водой имеет их размещение. Если центр плавучести как геометрический центр погруженного объема является фиксированной по высоте точкой, то положение центра тяжести определяется высотой размещения грузов на ногах, спине и груди водолаза. Чем выше (ниже) наве­шены грузы, тем выше (ниже) центр тяжести.

Взаимное расположение центра плавучести и центра тяжести определяет второе важное свойство — остойчивость водолаза, ко­торая проявляется в способности самопроизвольно возвращаться в вертикальное положение после выполнения работы в горизонталь­ном или наклонном положении.

При отклонении водолаза от вертикали действую­щие на него сила тяжести и выталкивающая сила образуют мо­мент, стремящийся возвратить его в первоначальное положение. Этот момент будет тем больше, чем больше расстояние между точками ЦП и ЦТ. Возможность регулирования остойчивости пе­ремещением грузов является важным качеством водолазного сна­ряжения.

При выполнении работы способом хождения по грунту высота размещения грузов должна быть подобрана таким образом, чтобы расстояние между ЦП и ЦТ было не более 10—20 см. Это позво­лит водолазу сравнительно легко принимать наклонное и горизон­тальное положения. Если ЦТ окажется слишком низко, водолаз будет затрачивать большие усилия для наклона и не сможет нор­мально работать.

плавания :под водой грузы размещаются так, чтобы рас­стояние между ЦП и ЦТ было минимальным, то есть остойчивость лизка к нулевой. В этом состоянии водолаз сможет свободно перемещаться, занимая любые положения под водой.

Если в результате неправильного размещения грузов или ава­рийной ситуации, например 'потере галош, ЦТ окажется выше ЦП, положение водолаза будет неостойчивым и малейшее его откло­нение от вертикали приведет к опрокидыванию.

Кроме умения регулировать свою плавучесть и остойчивость для успешной работы под водой необходимо овладеть определен­ными приемами выполнения этой работы. При отсутствии навыков производимые водолазом движения могут вызвать неожиданный эффект: свободный удар молотом может отбросить водолаза от объекта работы, попытка повернуть маховик вентиля может при­вести к вращению водолаза вокруг него. Поэтому овладение спе­циальными приемами работы под водой для профессии водолаза является обязательным.