© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

25. Водолазная техника.

Познакомимся в общих чертах с водолазной техникой. Термин «водолазная техника» очень широк и включает в себя сотни наименований приборов, аппаратов, даже специализированных плавсредств, предназначенных для обеспечения работ под водой. Водолазы работают на сравнительно малых глубинах. Водолазную технику в первом приближении можно разделить на такие функциональные группы: дыхательные аппараты, гидрокостюмы, средства обеспечения погружений, приборы и инструменты, средства подводного транспорта, водолазные убежища, вспомогательная аппаратура.

Прежде всего о дыхательных аппаратах. Существующие типы этих аппаратов можно разделить на две большие группы. Первая группа – аппараты на сжатом воздухе, вторая – на смесях газов. Дыхательный цикл у аппаратов первой группы строится по разомкнутой схеме с выдохом в воду. Предназначены они для работы на глубинах 40-60 метров. Примерами таких аппаратов являются аппараты АВМ с индексами 1м, 1м-2, 3,5 и другие. В этой группе, кроме автономных аппаратов типа АВМ, есть и шланговые (ШАП-40, ШАП-62). Аппараты типа АВМ-5 и АВМ-6 являются комбинированными, то есть их можно использовать как в автономном, так и в шланговом варианте.

Аппараты на сжатом воздухе отличаются простотой, доступностью и надёжностью. Их дыхательные автоматы просты в обращении, легко регулируются и проверяются. Аппараты на сжатом воздухе имеют циклический характер работы, что при однократном погружении на предельную глубину создаёт водолазу ненасыщенный режим и обеспечивает вход в воду и выход из воды без осложнений и без особых мер по проведению декомпрессии. А вот при использовании шланговых аппаратов, в условиях неограниченного запаса воздуха, подаваемого водолазу с судна обеспечения, требуется строгий контроль времени пребывания водолаза на глубине, а при подъёме необходимо использовать водолазные таблицы или индивидуальные декомпрессиметры.

Принцип действия современных легочных аппаратов по существу такой же, как и у первых автоматов Кусто-Ганьяна. Все они имеют мембрану, контактирующую с водой, клапаны вдоха и выдоха, систему рычагов управления, но конструктивные отличия у них могут быть значительные.

Все современные дыхательные автоматы имеют две ступени редуцирования воздуха высокого давления, что исключает поступление воздуха высокого давления прямо под клапан дыхательного автомата. Первая ступень реализуется редуктором, который понижает давление воздуха до какого-то установочного давления (5-8 атмосфер), обеспечивающего надёжную подачу воздуха по всему диапазону рабочих глубин. Вторая ступень реализуется собственно в автомате, где давление снижается точно до того давления, под которым водолаз находится на глубине.

Аппараты второй группы, т.е. работающие на смесях газов, обеспечивают возможность более глубокого погружения. Они также бывают автономные и шланговые. Последние чаще используются при работах в режиме насыщения на больших глубинах. Регулирование дыхания в таких аппаратах осуществляется либо расходом рабочей смеси, либо расходом кислорода. Конструктивно аппараты на смесях значительно сложнее воздушных. Они также имеют дыхательный автомат, систему баллонов, но не с воздухом, а с газовой смесью или даже с набором смесей. Подача и контроль содержания отдельных компонентов газовых смесей осуществляется с помощью специальных датчиков.

Подаваемая водолазу смесь должна увлажняться и подогреваться. Это способствует уменьшению потери тепла водолазом при работе в холодной воде. Для подогрева используется, в частности, катализатор, который, реагируя с водородом, добавляемом в воздух или газовую смесь в небольшом количестве (около 1%), окисляет водород, превращая его в воду. Вдыхаемая при этом смесь подогревается за счет энергии, выделяемой при образовании воды.

Промежуточное положение в приведенной нами классификации занимают криоланги – аппараты, работающие на сжиженном газе. Основными узлами криолангов являются два сосуда Дюара, изготовленные в виде баллонов, теплообменник-испаритель, теплообменник для подогрева дыхательной смеси до температуры окружающей среды и одноступенчатый дыхательный автомат. Эти аппараты позволяют работать на глубине до 45 метров и в 3-4 раза дольше, чем аппараты на сжатом воздухе. Но в связи с большой стоимостью производства криолангов и трудностями их зарядки (для работы этих аппаратов используется жидкая смесь азота и кислорода с температурой минус 190°C), широкого применения в водолазных работах они пока не нашли.

Коротко о гидрокостюмах. Их можно разделить на «сухие» и «мокрые» (по типу материалов, из которых их делают.) «Сухие» гидрокостюмы изготавливаются из прорезиненной ткани на трикотажной основе. Тепло сохраняется в них за счет теплоизолирующей одежды: водолазного белья, меховых чулок, различных утеплителей. Процесс надевания такого гидрокостюма достаточно трудоёмкий. На поверхности в таком костюме водолаз быстро перегревается. Тёплая одежда, утеплители создают избыточный объём, что вызывает необходимость применять утяжелители. Это снижает подвижность водолаза и на поверхности, и под водой. В таком костюме водолаз может пробыть без разгерметизации не более трёх часов.

Более удобны в работе обогреваемые гидрокомбинезоны. Способы обогрева могут быть разные, например, электроподогрев с использованием белья с проводящим волокном. Ток пропускается от автономного или бортового источника питания. Существуют схемы с использованием химических источников тепла, а также нагретых теплоносителей (вода или металл).

«Мокрые» гидрокостюмы самые удобные, особенно для подводных исследований. Изготовляются они из губчатой резины на трикотажной основе и не стесняют движения водолаза под водой. В таких костюмах водолазу тепло даже при температуре воды порядка 10°С.

Важным элементом водолазного снаряжения является маска. Назначение маски любого типа состоит в том, чтобы оставить между глазом и водой воздушную прослойку. Это нужно для того, чтобы глаз человека работал в тех условиях, для которых он создан самой природой.

Моделей масок очень много, но все они должны отвечать главным требованиям – обеспечение максимального обзора и герметичности. Максимальное приближение стекла маски к глазам делает её похожей на очки. Первую подобную маску сконструировал А.Фалько, соратник Ж.-И.Кусто. Для водолазных работ широко используются жесткие шлемы, выполненные обычно из стеклопластика и обеспечивающие оптимальные условия работы под водой.

Часто водолазу необходимо перемещаться под водой на значительные расстояния, что бывает при обследовании подводных частей крупных судов, портовых сооружений, при наблюдении за морскими животными и т.д. В таких случаях обязательным элементом водолазного снаряжения являются ласты. В зависимости от характера выполняемой работы водолаз подбирает нужные ему ласты из большого числа их типов и размеров.

Такой элемент водолазного снаряжения как грузовой пояс служит для компенсации положительной плавучести, создаваемой гидрокостюмом. У «сухих» гидрокостюмов положительная плавучесть значительно выше, чем у «мокрых», больше и набор грузов, надеваемых на водолаза. Моделей грузовых поясов много и различаются они в основном способом крепления грузов и конструкцией пряжки. Грузы чаще всего изготовляют из свинца. Главное требование к грузовому поясу – его устройство должно обеспечивать быстрое и прочное крепление грузов, а пряжка должна надёжно застёгиваться и легко, безотказно открываться. Иногда грузы закладывают в ёмкости, прикрепляемые к баллонам акваланга. В таких случаях надобность в грузовом поясе отпадает.

Необходимым устройством при водолазных работах является компенсатор плавучести или хотя бы его упрощенный вариант – спасательный жилет. Из самого названия видно, что спасательный жилет используется в аварийных ситуациях. Основным элементом спасательного жилета является мешок из эластичного материала, к которому прикреплен баллончик с углекислотой. В аварийной ситуации водолаз специальным рычажком нажимает на иглу, которая пробивает диафрагму баллончика, и углекислый газ наполняет жилет. В баллончике может находиться и сжатый воздух. Углекислый газ здесь упоминается только потому, что баллончики с углекислым газом для заправки сифонов были широко распространены в торговле.

Компенсатор плавучести не утрачивает спасательные функции жилета, а наоборот, увеличивает их. От жилетов компенсатор плавучести отличается прежде всего наличием баллона со сжатым воздухом, имеющего вентиль. Баллон обеспечивает наполнение воздухом мешка компенсатора, ёмкость которого значительно больше, чем у жилета и достигает до 21 метра. При наличии компенсатора плавучести водолаз не тратит время на подбор грузов при изменении в комплекте снаряжения, при необходимости без затраты усилий может транспортировать на поверхность грузы, подлежащие поднятию. В случае отказа дыхательного автомата водолаз имеет возможность использовать запас воздуха в мешке компенсатора для дыхания, причем воздух можно использовать от баллонов акваланга, наполняя мешок компенсатора по шлангу после редуктора.

Совершенно необходимым устройством при выполнении подводных работ уже давно стал декомпрессиометр. Опасность декомпрессии, или кессонной болезни, всегда подстерегает людей, работающих под большим давлением, если не принять необходимых мер по декомпрессии организма.

✦ Вот один из первых примеров, показывающих опасность кессонной болезни. В 1870 году в американском городе Сент-Луис строился крупный мост. Фундамент опор моста возводился в кессонах. Кессоны – это сооружения, воздвигаемые под водой или в водонасыщенных грунтах. Чтобы вода не заливала кессон, в него подаётся сжатый воздух, а рабочие проникают внутрь кессона и выходят наружу через шлюзы. Вот в таком кессоне 14 рабочих города Сент-Луис трудились несколько часов. После выхода на поверхность, спустя некоторое время , у них начались сильные боли, потом наступила потеря сознания, и все 14 человек скончались.

О причинах кессонной болезни мы уже говорили. Кессонная болезнь начинается после появления в крови и тканях организма пузырьков газа, главным образом азота. Эти пузырьки закупоривают сосуды, нарушают кровообращение и могут полностью остановить его, что ведёт к немедленной смерти.

Физиологи и другие специалисты провели многочисленные эксперименты, чтобы подготовить рекомендации по обеспечению безопасности подводных работ. Пожалуй, самая главная и в то же время общая рекомендация заключается в необходимости ступенчатого подъёма водолаза на поверхность с остановками на разных глубинах. Эти рекомендации выглядят в виде таблиц декомпрессии. Впервые такие таблицы предложил в 1907 году англичанин Д.Холден. в них указывалось время безопасного подъёма в зависимости от глубины погружения и времени пребывания на ней. При соблюдении рекомендуемого режима подъёма инертные газы (азот, гелий) медленно, без «вскипания» будут покидать человеческий организм. Таблицы Холдена годились для глубин до 62 метров.

Советские учёные В.В. Смолин, И.А. Александров, В.И. Тюрин и другие разработали режимы декомпрессии для глубин 200 метров. Однако любые таблицы имеют один и тот же недостаток – они не учитывают индивидуальные особенности каждого отдельного человека в части защитных реакций на кессонное газообразование. Ведь одни водолазы заболевают после погружения на 8–10 метров, другие не испытывают никаких неприятных ощущений даже после подъёма с 50-метровой глубины. Поэтому таблицы декомпрессии составляются с большим запасом, точнее с большой перестраховкой по продолжительности декомпрессии. В таких условиях производительность труда водолазов снижается до минимума. Причём в любом случае состояние водолазов должно контролироваться при подъёме непрерывно, потому что никакая таблица не может спасти всех водолазов от угрозы кессонной болезни. Но не всё так безнадёжно. Водолазы широко используют достаточно простой в обращении механический декомпрессиометр, который выпускается во многих странах по лицензии итальянской фирмы «СОС». Это портативный аналоговый вычислительный прибор, в котором используется принцип моделирования насыщения тканей организма инертным газом в процессе погружения. Рабочими органами этого простого и одновременно остроумно построенного прибора являются эластичный мешочек, заполненный инертным газом, и таблетка из пористого материала. Процесс «моделирования» происходит следующим образом. При сжатии мешка во время погружения газ продавливается через таблетку из пористого материала в манометрическую полость в виде трубки Бурдона, соединенной со стрелкой. Из-за пористости таблетки давление в манометрической полости не сразу сравнивается с наружным, а всё время «отстаёт» от него. Скорость повышения и понижения давления определяется глубиной погружения и временем пребывания на глубине, т.е. теми же факторами, от которых зависит насыщение тканей человека азотом и рассыщение от него. В этом и состоит принцип действия прибора. На циферблате декомпрессиометра «СОС» нанесены красные радиальные зоны, на которых указаны стандартные глубины декомпрессии – 3,6,9,12,15 м. по этим отметкам водолаз ориентируется, поднимаясь из глубины и делая остановки для декомпрессии. Прибор рассчитан для работы на глубине не более 60 метров.

Электронные приборы

В последние годы в Европе и России разработаны и поступают на испытания электронные приборы, которые постоянно контролируют состояние водолаза. Принцип работы одних приборов основан на регистрации момента образования первых пузырьков газа в крови человека по изменению электрического сопротивления крови и тканей организма. В других приборах используется свойство газовых пузырьков и элементов крови по-разному отражать ультразвуковые волны.

Кессонная болезнь возникает естественным путём, по законам физики. Устранить её из жизни водолаза невозможно. Но можно и нужно предупредить её наступление. В этом направлении и работают учёные и конструкторы многих стран.

Снаряжение водолаза

Водолаз, выполняющий на глубине технические работы или исследующий подводный растительный и животный мир, включает в свою экипировку нужные ему по характеру выполняемых работ инструменты и приборы, начиная с гаечного ключа, кончая подводной видеокамерой. Но ещё есть предметы, без которых не может и не должен обходиться водолаз вне зависимости от его, так сказать, специализации.

Перечисление таких предметов может занять много времени и места. Назовём главные из них:

– дыхательная трубка (даже если её использование в предстоящем погружении не предполагается!);
– водолазный нож, чаще комбинированный, с пилой или с насечками;
– водолазные часы, обычно с подвижным лимбом на корпусе с разметкой на 60 делений (минут);
– глубиномер (механический или электронный);
– подводный компас для точного ориентирования самого подводника и используемого им оборудования.

В современном снаряжении водолаза ряд перечисленных и других предметов конструктивно объединены в блоки и панели, что создаёт более удобные для работы условия.

Оснащение водолаза, о котором мы рассказали, используется в основном для работы на глубине до 60 м. погружения на глубину более 60 м считаются глубоководными. Некоторые работы выполняются водолазами на глубине до 200 м. А теперь речь уже заходит о глубине 1000 метров! Для работы на больших глубинах разрабатываются принципиально новые средства погружения и подъёма на поверхность, транспортные средства для перемещения водолазов и их рабочего оборудования на месте работ, а также для обслуживания водолазов, работающих на глубине в режиме насыщения. Современный уровень развития науки и технологии позволяет создавать водолазную технику для любых океанских глубин. Главной проблемой остаётся обеспечение безопасности для людей, опускающихся на дно океана.