Физика и физиология 4 (стр. 7 из 58)

Работа дыхательной системы человека, как Вы помните из главы 1.2, возможна лишь при равенстве (почти равенстве) давления вдыхаемого воздуха давлению внешней среды, действующему на грудную клетку. Поэтому, дыхание под водой из трубки, соединяющей пловца с поверхностным воздухом, возможно лишь на очень небольшой глубине, измеряемой сантиметрами. Уже на глубине 20 — 30 см подобное занятие кроме быстрой усталости может принести и неприятные последствия для здоровья (подробнее — см. главу 3.2). Первое снаряжение с использованием сжатого воздуха, подаваемого водолазу под давлением, равным давлению окружающей среды, было предложено в 1865 г. Рукайролом и Денайрузом (Rouquayrol и Denayrouze).

С начала XX века и до настоящего времени для выполнения различных подводно—технических задач используется вентилируемое снаряжение — просторный комбинезон из прочной резины, герметично соединенный с металлическим шлемом. Такой костюм полностью изолирует тело водолаза от контакта с водой. К шлему подсоединяется шланг, по которому производится постоянная подача воздуха с поверхности, например, с помощью ручной или автоматической помпы. В задней части шлема имеется стравливающий клапан, срабатывающий при легком нажатии на него головой. Принцип действия прост: стравливая необходимое количество воздуха, водолаз изменяет объем костюма, тем самым регулируя собственную плавучесть. Давление воздуха внутри костюма, естественно, равняется давлению окружающей воды. Если водолаз перестает нажимать на стравливающий клапан, его плавучесть увеличивается вместе с раздуванием костюма, что может привести к всплытию на поверхность.

Вентилируемое снаряжение обеспечивает ни с чем не сравнимый комфорт при выполнении работ, не требующих активного передвижения под водой. Его недостатки — низкая мобильность, необходимость громоздкой материальной базы (помпа, шланг и т.д.), обязательное соединение водолаза с берегом или судном, наличие нескольких квалифицированных помощников.

Новая эпоха в развитии водолазного дела началась с изобретением акваланга. Э. Ганьян и Ж. — И. Кусто создали подводный аппарат, удобный и практичный в обращении, позволяющий человеку автономно перемещаться под водой, имея при себе достаточно большой запас воздуха. Слово "Акваланг" (Aqualung) буквально переводится как водное (aqua) легкое (lung). Так назывался первый подводный аппарат. Это слово прижилось и используется для обозначение всех последующих конструкций аналогичного типа. Другим популярным названием акваланга стало английское — SCUBA — Self—Contained Underwater Breathing Apparatus (автономный подводный дыхательный аппарат).

Сегодня существуют различные конструкции подводного снаряжения и способы его классификации по разным признакам. Например, все виды водолазного снаряжения можно разделить по типу схемы дыхания: с открытой , полузакрытой и закрытой. При открытой схеме дыхания выдыхаемый газ выводится в окружающую среду, при закрытой — направляется в специальное устройство, очищающее его от углекислоты и обогащающее кислородом, откуда опять поступает на вдох. Подобное обновление выдыхаемого газа называется регенерацией. При полузакрытой схеме часть выдыхаемого газа идет в окружающую среду, часть — на регенерацию. Если весь запас воздуха находится в баллонах, несомых самим подводником, такое снаряжение называется автономным. Для выполнения многих технических работ удобнее шланговое снаряжение. Основное количестно воздуха подается водолазу по шлангу с поверхности, а за плечами у подводника лишь небольшой резерв.

В настоящей книге мы рассматриваем технику, наиболее часто используемую подводными пловцами—любителями, а именно — автономное снаряжение с открытой схемой дыхания, т.е. акваланг. За пределами этой книги также остается снаряжение, приспособленное к работе на газовых смесях, а не на сжатом воздухе, так как эта тема относится к более профессиональной сфере знания, чем подразумевает настоящее издание.

Общее устройство акваланга

Любой акваланг состоит из баллонного блока и регулятора

(рис. 2.4 А). Баллонный блок имеет один или два (очень редко — три) баллона со сжатым воздухом, снабженных вентилем. Широкое используются баллоны, рассчитанные на 150, 200, 230 и 300 атм. Давление в баллонах называется высоким давлением. Как Вы помните (глава 1.2), человек может сделать вдох, если вдыхаемый им воздух находится под тем же давлением, что и грудная клетка. Для подачи воздуха подводнику под давлением окружающей среды служит регулятор, подсоединяющийся к выходу из баллонного блока. Подавляющее большинство регуляторов состоит из двух элементов, в которых редукция (уменьшение) давления воздуха происходит поэтапно. Такая схема редукции называется двухступенчатой. Устройство, именуемое редуктором, осуществляет первую ступень редукции — уменьшает давление воздуха до величины, превышающей давление окружающей среды на 5—10 атм. Это давление называется промежуточным, или средним. Легочный автомат (легочник) осуществляет вторую ступень редукции — выравнивая давление сжатого воздуха до давления окружающей среды, которое именуется низким давлением*.

* иногда давление на выходе из редуктора называют низким давлением, тогда давление на выходе из легочника можно называть окружающим давлением

Глава 2.3. Баллоны и баллонные блоки

Баллоны аквалангов имеют цилиндрическую форму с закругленным дном с одной стороны и вытянутой горловиной с другой стороны (фото 2.6 А). Горловина снабжена внутренней резьбой, конической у российских моделей и цилиндрической — у иностранных. В эту резьбу вкручивается короткий патрубок с одним или двумя вентилями в случае однобаллонного блока (фото 2.6 Б) и трубка высокого давления, ведущая к вентилю (вентилям) в случае двух — или трехбаллонного варианта.

Материал баллонов

Современная промышленность выпускает стальные и алюминиевые баллоны. Первые распространены шире. Основное преимущество стали перед алюминием — значительно большая прочность. Недостаток стали — подверженность коррозии. Для того, чтобы замедлить коррозионные процессы, используют различные способы:

· применение легированных сталей, т.е. с добавками других металлов, преимущественно хрома и молибдена;

· покрытие внутренней и внешней поверхности баллона тонким слоем цинка;

· покрытие внешней поверхности полимерной краской, а иногда и пластиком;

· покрытие внутренней поверхности специальными вазелиноподобными смазками.

Стальные баллоны хорошего качества при правильном уходе могут служить десятилетиями.

Подверженность коррозии изделий из алюминия и алюминиевых сплавов значительно ниже. Это объясняется способностью алюминия образовывать на поверхности оксидную пленку , предохраняющую более глубокие слои металла от дальнейшего окисления. Так как прочность алюминия значительно ниже, чем стали, стенки баллона должны быть толще, нежели стальные, рассчитанные на то же давление. Однако, алюминий почти втрое легче железа — основного компонента стали. В результате удельный вес алюминиевых или сплавных баллонов получается ниже, чем у стальных баллонов того же объема и той же прочности.

В общем и целом, стальные баллоны практичнее алюминиевых, и именно их предпочитают большинство аквалангистов. Но не будем забывать еще об одном свойстве алюминия. Он не намагничивается, не влияет на направление стрелки магнитного компаса и показания иных магнитных приборов. Поэтому, если Вам необходимо пробираться через минные заграждения с магнитными ловушками, пользуйтесь алюминиевыми баллонами.

Дополнительные приспособления

Для удобства хранения и транспортировки нижняя часть баллонов, как правило, вставляется в резиновый башмак. Переносить однобаллонник, берясь за пластиковую рукоятку, значительно удобнее, нежели за вентильный механизм. Рукоятки бывают цельными и складывающимися. Капроновые защитные сетки оберегают внешнее покрытие баллонов от повреждений, что особенно актуально при использовании баллонов в соленой воде, где любая царапина на краске приводит к коррозии.

Высокое, рабочее и проверочное давление. Клеймо

Напомним, что давление воздуха в баллонах называется высоким. Максимально допустимое при эксплуатации высокое давление для данного баллонного блока именуется рабочим давлением. Перед выпуском с завода — изготовителя любой баллон подвергается проверке давлением в полтора раза превышающим рабочее — так называемым проверочным. Каждый баллон снабжен клеймом, содержащим его основные характеристики. Клеймо выбито на горловине и обязательно содержит следующую информацию:

· название или фирменный знак изготовителя;

· заводской номер баллона;

· рабочее давление;

· проверочное давление;

· месяц и год изготовления и проверки;

· масса баллона (без вентиля);

· объем баллона.

Различные варианты клейм представлены на рисунке 2.4 Б, В.