ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 131
Скачиваний: 4
Таков рельеф морского дна. G технической точки зрения изучать и осваивать многокилометровые глу бины неизмеримо сложнее, чем «верхние этажи» океана. В научных и хозяйственных кругах зарубежных стран полагают, что капиталовложения и затраты труда, необходимые для овладения богатствами зоны шельфа и верхней части материкового склона, окажутся сравни тельно небольшими и быстро окупятся. На ближайшие годы и десятилетия объектом первоочередного внима ния станет, по-видимому, именно эта сравнительно мелководная зона моря. В то же время научный поиск на всех глубинах Мирового океана несомненно будет продолжаться и расширяться.
Современные методы хозяйственного использования ресурсов континентального шельфа объединяет один характерный признак: добыча нефти-и лов рыбы, драги рование рудных россыпей и сбор водорослей и морепро дуктов в подавляющем большинстве случаев ведутся с морской поверхности. При этом эффективно разраба тывать ресурсы водной толщи и морского дна удается пока лишь на глубинах, измеряемых немногими десят ками метров.
Известно, что наиболее продуктивны в биологиче
ском отношении самые верхние, |
богатые кислородом |
и хорошо освещаемые солнцем |
слои океанских вод: |
в зоне материковых отмелей живет более 90% обита телей Мирового океана. Подводные «плантации» и «фермы» недалекого будущего расположатся, вероятно, близ берегов, в защищенных от штормов бухтах, зали вах, лагунах. Постепенно в поисках пригодных к «воз делыванию» участков люди перейдут к освоению откры тых просторов океанского дна. Со временем значитель ная часть шельфа покроется подводными «полями» и «пастбищами». Подводным «животноводам» и «земле дельцам» придется овладеть профессией водолазов: ведь их постоянным рабочим местом станут морские глубины.
Видимо, предстоит перебираться на морское дно и подводным нефтяникам и рудокопам. Современные свайные города и гигантские плавучие буровые плат формы позволяют освоить глубины, не превышающие 150—200 м. Драгирование руд, залегающих более чем под 30—40-метровым слоем воды, пока что затрудни
10
тельно. А ведь в отличие от живого мира океана богат ства его недр зачастую скрыты водной толщей в сотни метров! Нефть из морских глубин достается сегодня людям дорогой ценой; размещенное на поверхности моря громоздкое оборудование нефтяных скважин зача стую становится жертвой штормов и ураганов. Десятки человеческих жизней и многомиллионные убытки — такова цена каждой из этих катастроф.
Если подводное «возделывание» моря относится пока еще к более или менее отдаленной перспективе, то раз работчики океанских недр уже сейчас морально готовы перевести оборудование на морское дно, подальше от бушующих волн и ветров. Первые смелые шаги уже сделаны: в начале шестидесятых годов известная нефте добывающая корпорация «Шелл», например, установила у берегов Калифорнии подводные буровые платформы на стометровой глубине и тем самым доказала прин ципиальную возможность промышленной добычи неф ти и газа непосредственно с морского дна.
Новый способ породил и новые проблемы. Монтаж оборудования и его наладка, текущий ремонт и устране ние аварий, модернизация и переоснащение установок и прочие виды технического обслуживания — все эти отработанные и сравнительно легко выполнимые на поверхности моря операции превращаются в сложные головоломки при бурении и эксплуатации подводных скважин, особенно на больших глубинах. Специалисты «Шелл» использовали для указанных целей не только водолазов, но и дистанционно управляемые устрой ства — подводные роботы.
За рубежом создано несколько десятков подводных роботов, предназначенных для аварийных работ, спа сательных операций, научных исследований. Сущест венно различаясь по конструкции н возможностям применения, эти роботы имеют много принципиально сходных черт. Все они снабжены телевизионными уста новками и механическими «руками» — манипуляторами и питаются электроэнергией с берега или обеспечиваю щего надводного судна по кабелю. Управление переме щением робота и работой его «рук» осуществляется также дистанционно. Оператор, сидящий перед пультом, видит на телевизионных экранах все, что происходит в активной зоне робота, и, манипулируя рукоятками,
11
монтаж оборудования, его наладка, или же устранение последствий серьезной аварии роботу не под силу.
Широко распространена точка зрения, что при все стороннем изучении и хозяйственном освоении шельфа не обойтись без присутствия человека непосредственно на месте работы, без его опыта, способности быстро ориентироваться в сложных ситуациях и находить не шаблонные решения. Старый вопрос — человек или автомат? — может иметь единственное решение: и чело век, и автомат. Только при содружестве людей и тех ники работа на дне будет действительно успешной, пло дотворной и экономически выгодной.
Итак, «человеку под водой» — водолазу суждено внести весомый вклад в дело освоения морских глубин.
Опираясь на новейшие достижения водолазной меди цины и физиологии, создавая необычные технические средства и снаряжение, люди неуклонно раздвигают границы своих возможностей. Успех предпринятых в ряде стран мира экспериментов по длительному пре быванию человека на больших глубинах вселяет уверен ность, что вскоре человек действительно станет хозяином континентального шельфа, а затем и верхней части мате рикового склона.
Глава 1. ЧЕЛОВЕК ПОД ВОДОЙ
Во все времена средой обитания чело века был нижний слой газовой оболочки Земли — дно воздушного «океана». Вполне естественно, человеческий организм не может существовать без активнейшего взаимодействия с окружающей его средой.
Прежде всего, человек дышит. При каждом вдохе его легкие поглощают из атмосферы очередную порцию жизненно необходимого кислорода. При каждом выдохе организм освобождается от излишков углекислого газа; удаляется также большая часть прочих газообраз ных продуктов жизнедеятельности. Физиологи назы вают эти процессы внешним газообменом.
Водолаз, работая под водой, тоже должен дышать. Чем? Воздухом, разумеется. А точнее говоря — газо вой смесью, содержащей кислород в качестве обяза тельного компонента. О составе таких смесей и о том, почему может понадобиться заменить ими воздух, мы поговорим в этой главе.
КАК ДЫШИТ ВОДОЛАЗ
Вода гораздо плотнее воздуха. Давление водной среды во много раз превышает атмосферное. При увели чении глубины погружения на каждые 10 м давление возрастает на 1 кгс/см2. Следовательно, водолаз, дерз нувший опуститься на полукилометровую глубину (а эта глубина уже превзойдена в барокамере), будет подвергаться давлению, более чем в 50 раз превышаю щему нормальное!
Если перепад между давлением газов в легких и давлением водной среды снаружи грудной клетки со ставляет всего 100—200 мм водяного столба, дыхатель ные мышцы утомляются через несколько часов. Можно
И
сделать несколько вдохов при перепаде 0,2 кгс/см2 и даже немного большем. Дальнейшее же увеличение перепада приведет к травмированию легочной ткани. Поэтому для дыхания под водой используют воздух или искусственную газовую смесь, сжатую до давления окружающей человека водной среды.
Проблема снабжения водолаза газами для дыхания наиболее просто решается в снаряжении, известном под названием «вентилируемое». Водолаз, облаченный в прочную водонепроницаемую рубаху и герметично присоединяемый к ней жесткий шлем, полностью изоли рован от воды. В пространство под шлемом с берега или с обеспечивающего судна непрерывно нагнетают по шлангу свежий воздух, а его излишки, смешанные
свыдыхаемым воздухом, стравливаются в воду. Благо даря этому осуществляется постоянная вентиляция скафандра: удаляются углекислый газ и другие про дукты дыхания, восстанавливается нормальное содер жание кислорода.
Вентилируемое снаряжение широко распространено. Из всех видов водолазного снаряжения оно в наиболь шей степени обеспечивает человеку нормальные усло вия существования под водой. Водолазу в нем тепло
исухо, голова его находится внутри просторного шлема
сдостаточно хорошим обзором, он может дышать неогра ниченно долго: ведь воздух все время подают сверху. В вентилируемом снаряжении водолаз способен нахо диться под водой часами и выполнять разного рода трудоемкие и сложные работы. Однако это снаряжение обладает и недостатками. «Тяжелый» водолаз лишен свободы перемещения по вертикали — он не может плавать в водной толще. Неравенство нагнетаемого и стравливаемого воздушных потоков приводит к тому, что объем скафандра все время меняется, хотя и незна чительно. Чтобы предотвратить выброс на поверхность, водолаз надевает грузы и тяжелые галоши, позволяющие ему прочно стоять на грунте и ходить по дну. Тянущийся
за водолазом воздушный шланг стесняет его движения, а неизбежная муть, поднимаемая со дна, ограничивает видимость.
Шланг и кабель-сигнал — предмет постоянных за бот водолаза. Заклинить или пережать шланг — значит лишиться воздуха, запутать шланг или кабель-сигнал —
15
возникнут серьезные затруднения при подъеме. |
Иногда |
водолаз вынужден всплывать на поверхность, |
перере |
зав застрявший шланг. При этом он использует |
остат |
ки воздуха в скафандре.
Существенный недостаток вентилируемого снаряже ния — его неэкономичность. Пока водолазу подают в скафандр обычный воздух, проблем не возникает. Но на больших глубинах необходимо перейти на искус ственную дыхательную смесь. Вентилировать в этом случае скафандр неудобно и дорого. При глубоководных спусках применяется усовершенствованное снаряжение, оборудованное устройством для регенерации состава атмосферы под шлемом. Нагнетаемая по шлангу свежая смесь поступает в инжектор, с помощью которого смесь из скафандра засасывается в канал, ведущий в регенеративную коробку. Углекислый газ удаляется, вступая там в химическую реакцию с веществом-по глотителем. Расход газа, подаваемого водолазу, в таком снаряжении может быть уменьшен приблизительно в
10раз.
Стремление к свободе и легкости передвижения под
водой заставляло людей работать над созданием снаря жения принципиально иного типа — автономного.
Изобретение акваланга позволило перерубить «пу повину», связывавшую водолаза с обеспечивающим суд ном. Избавившись от обременяющего шланга и тяже лого неуклюжего скафандра, человек почувствовал себя, как рыба в воде. Простой и надежный в эксплуата ции акваланг открыл дорогу в подводный мир миллио нам людей.
Подводники с аквалангами погружаются на глубины в десятки метров, соперничая с водолазами в вентили руемом снаряжении. Запас воздуха, необходимого для дыхания, аквалангист несет на себе, в баллонах, укреп ленных у него за спиной. Легочный автомат — «сердце» акваланга — снижает давление воздуха от 150— 200 кгс/см2 до давления окружающей среды и подает его водолазу в момент вдоха в необходимом количестве.
Акваланг относят к автономному снаряжению с от крытым или разомкнутым циклом дыхания, потому что выдох производится прямо в воду. При этом теряется много неиспользованного кислорода. В воздухе его содержится 21%, а гемоглобин крови успевает «свя
16
зать» в среднем лишь V6 этого количества. При повыше нии давления количество кислорода во вдыхаемом воздухе увеличивается пропорционально глубине, а ко личество усваиваемого кислорода (точнее, его масса) остается прежним; поэтому процент бесполезно утрачи ваемого кислорода еще более возрастает. Азот, который в газообмене не участвует, просто перекачивается лег кими из баллонов в воду. Поскольку легочная вентиля ция (приведенный к нормальному давлению объем воздуха, проходящий через легкие в единицу времени) на глубине 10 м удваивается, а на глубине 20 м утраи вается и т. д., запас воздуха, скажем, в отечественном акваланге АВМ-1М обеспечивает возможность дыха
ния у поверхности в течение часа, а на |
глубине |
40 м — только 6—8 мин (с учетом времени |
на спуск |
и подъем). |
|
Наиболее простой способ увеличить время.пребыва ния на глубине — взять с собой больший запас воздуха, т. е. увеличить количество и емкость баллонов или давление воздуха в них. Однако при этом акваланги становятся слишком громоздкими и тяжелыми. Вот почему появилось снаряжение комбинированного типа— шланговые аппараты, в которых воздух, сжатый до 8— 10 избыточных атмосфер, поступает по шлангу из бал лонов большой емкости с поверхности прямо в легочный автомат аппарата, надетого на водолаза. В случае вне запного прекращения подачи воздуха или запутывания шланга водолаз может легко отцепить его и спокойно выйти на поверхность, переключив аппарат на аварий ный запас воздуха, который находится в небольших баллонах за его спиной. Однако ввиду применения шланга не устраняются недостатки и неудобства в ра боте, которые присущи вентилируемому снаряжению. Водолаз теряет автономность — самое ценное свойство акваланга.
Наиболее перспективный вид автономного снаря жения — снаряжение с замкнутым циклом дыхания. В нем теоретически возможно стопроцентное использо вание имеющихся запасов кислорода за счет постоян ной циркуляции смеси по системе легкие—дыхательный мешок аппарата, Прежде чем попасть в мешок и оттуда снова в легкие, выдыхаемая водолазом смесь проходит через патрон с химическим поглотителем, который уда-..
ляет из нее углекислый газ. Расход кислорода во время дыхания пополняется из баллона с помощью кисло родоподающего устройства; последнее автоматически обеспечивает приток кислорода в дыхательный мешок.
Еще в предвоенные годы были созданы первые несо вершенные образцы снаряжения, относящегося к этому виду, — кислородные дыхательные аппараты. Роль ды хательной смеси в них выполняет чистый кислород. Эти аппараты сложны в эксплуатации, надежность даже современных моделей невысока, и гражданские водолазы их почти не используют. Кислородный аппа рат позволяет водолазу достаточно долго находиться в воде, однако диапазон допустимых глубин ограничен. Длительное погружение в этом снаряжении на глубины свыше 15—20 м невозможно из-за отравления кисло родом.
Чтобы увеличить глубину погружения в аппаратах с замкнутым циклом дыхания, можно использовать вме сто чистого кислорода другую дыхательную смесь, на пример, обычный воздух. Это позволит опускаться на ту же глубину,чтои в акваланге. Однако если скорость поглощения организмом кислорода из смеси, завися щая от многих факторов (физической нагрузки, состоя ния психики водолаза, условий окружающей среды и т. д.), превысит скорость поступления кислорода в дыхательный мешок или станет меньше нее, неизбежно соответственно кислородное голодание или отравление. Чтобы этого не случилось, необходимо постоянно сле дить за парциальным давлением кислорода в смеси и в случае отклонения от нормы изменять скорость его подачи.
Снаряжение с замкнутым циклом дыхания и автома тическим регулированием состава дыхательной смеси — самое перспективное снаряжение сегодняшнего дня. Обладая максимально возможной экономичностью, оно позволяет в то же время опускаться на любые глубины и работать там в течение нескольких часов. В конструк цию такого аппарата входят весьма сложные элементы: программное устройство, автоматически задающее опти мальный состав газовой смеси в соответствии с текущей глубиной погружения; датчик количества кислорода в га зовой смеси, надежно работающий в широком диапазоне (от 21% и более у поверхности до сотых долей процента
18
