Файл: Боровиков П.А. Человек живет под водой.pdf

на глубинах в сотни метров); исполнительное устрой­ ство, поддерживающее состав дыхательной смеси на за­ данном уровне, Работы по созданию таких аппаратов ведутся во многих странах мира. Совсем недавно первые их образцы успешно прошли испытания.

Вшестидесятых годах были созданы более простые

ив то же время весьма экономичные аппараты, относя­

щиеся к так называемому автономному снаряжению с полузамкнутым циклом дыхания. Баллоны такого аппарата содержат обычный воздух или же приготов­ ленную заранее искусственную газовую смесь. Количе­ ственное соотношение компонентов может быть различ­ ным в зависимости от предполагаемой глубины погруже­ ния. Автоматический регулятор обеспечивает постоянное поступление смеси из баллонов в дыхательный ме­ шок. Процесс дыхания, циркуляция смеси и ее химиче­ ская очистка происходят подобно аналогичным процес­ сам в снаряжении с замкнутым циклом, за исключением одного существенного отличия. Часть смеси либо не­ прерывно, либо периодически во время выдоха стравли­ вается в воду, и это, наряду с непрерывным поступле­ нием свежей смеси из баллонов, предотвращает наруше­ ние правильного соотношения компонентов (излишнее накопление какого-либо элемента — кислорода или инертного газа). Чтобы такая система контроля состава смесидействовала эффективно, достаточно за один и тот же промежуток времени стравливать в воду гораздо меньше смеси, чем стравливается в акваланге. Эконо­ мичность аппаратов с полузамкнутым циклом примерно в 10 раз превышает экономичность снаряжения с откры­ тым циклом дыхания. Компоненты смеси могут хра­ ниться в баллонах раздельно, и их дифференцированная подача в мешок позволяет регулировать состав смеси в зависимости от глубины погружения.

Итак, проблема снабжения водолаза газами для дыхания сегодня уже может считаться в принципе ре­ шенной. И все же при любой, даже самой совершенной конструкции дыхательного аппарата возможности водо­ лаза ограничены. Это объясняется неприспособлен­ ностью человеческого организма к существованию в вод­ ной среде.

1Э

В ЧУЖДОЙ СРЕДЕ

Исследования показали, что газы, входящие вдыха­ тельную смесь, при возрастании давления изменяют свою биологическую активность в отношении челове­ ческого организма, причем практически каждый ком­ понент смеси начинает проявлять новые, как правило, вредные для организма свойства. Французский ученый Поль Бэр, внесший большой вклад в развитие водолаз­ ной физиологии, писал: «Давление действует на живой организм не как непосредственный физический фактор, а как химический агент. . .»

Организм человека нуждается в постоянном притоке кислорода. Если парциальное давление его во вдыхае­ мой газовой смеси упадет ниже 0,16 кгс/см3 (это соответ­ ствует 16% кислорода при нормальном давлении), на­ ступит явление, известное под названием кислородного голодания. Оно характеризуется внезапной потерей сознания, наступающей без предварительных, «преду­ преждающих» признаков, и поэтому очень опасно.

Чрезмерное увеличение парциального давления кислорода не менее опасно для здоровья человека. У со­ вершенно здоровых людей, дышащих чистым кислоро­ дом, даже при нормальном атмосферном давлении, через двое-трсе суток начинается отек легких, переходя­ щий в тяжелое воспаление: развивается легочная форма кислородного отравления. При увеличении дав­ ления эти явления наступают значительно раньше. Высокое парциальное давление кислорода начинает сказываться и на нервной системе. При давлении 2—2,5 кгс/м2, соответствующем глубине всего 10—15 м, уже через 1,5—2 ч могут наступить судороги, затемне­ ние и полная потеря сознания.

Степень кислородного отравления зависит и от глу­ бины погружения и от времени пребывания водолаза на грунте — так называемой экспозиции. Например, на глубине 20 м безопасно дышать чистым кислородом при экспозиции 10 мин; при экспозиции же в несколько часов смерть неизбежна. Опытным путем установлен предельно допустимый уровень парциального давления

20

ше 70—80 м. Нарушение критического мышления, беззаботное отношение к собственной безопасности, свойственное этому состоянию, безусловно представ­ ляет большую угрозу для водолаза и может даже привести к его гибели.

Наркотическое действие азота пока еще недостаточно изучено. Считается, что при парциальном давлении 4,5—5 кгс/см2 азот, растворяющийся в тканях орга­ низма, в особенности в жиросодержащих веществах мозга, начинает воздействовать на центральную нерв­ ную систему. Некоторые исследователи склонны отри­ цать существование азотного наркоза и объясняют глу­ бинное опьянение совместным влиянием кислорода и углекислого газа, в избытке растворенных в крови под повышенным давлением, а также нарушением работы

21

нервных дыхательных центров человека, дышащего на глубине значительно болей плотной и вязкой газовой смесью. Однако мнение о токсичности азота при боль­ шом парциальном давлении разделяется большинством физиологов.

Итак, водолаз, использующий для дыхания сжатый воздух, на глубинах, близких к 100 м, сталкивается со своеобразным барьером; преодолеть его он оказывается не в состоянии без риска расплатиться за это жизнью. Воздух, без которого немыслимо существование чело­ века на поверхности, на больших глубинах превра­ щается в его злейшего врага. Каждый компонент, вхо­ дящий в состав воздуха, с повышением давления до определенных границ становится ядом, способным отра­ вить организм.

Существование «воздушного» барьера было доказано в конце сороковых годов французскими аквалангистами Группы подводных изысканий (основанной Ж--И. Кусто), задавшихся целью выяснить те пределы, до которых возможно использование автономного снаряжения на сжатом воздухе. Не стремясь к спортивной славе и ста­ раясь не рекламировать свои победы, чтобы не вызвать нездоровый ажиотаж и желание перекрыть эти рекорды среди растущей армии аквалангистов-любителей, под­ водники Группы подводных изысканий впервые при­ близились к абсолютному рекорду глубины для аква­ ланга. Но эти погружения обошлись дорогой ценой:

120 м.

Как же был найден выход из этого тупика? Оче­ видно, преодолеть барьер глубины можно было только заменив воздух искусственно созданными газовыми сме­ сями, из которых следовало устранить главного винов­ ника зла — азот, а содержание кислорода несколько снизить, с тем чтобы его парциальное давление в рас­ четном диапазоне глубин не выходило за безопасные границы. Хорошим «разжижителем» кислорода, сво­ бодным от основного недостатка азота (токсичности при повышенном давлении), оказался гелий — химически инертный газ, второй по плотности после водорода, не имеющий ни цвета, ни вкуса, ии запаха. Опыты с жи-

22

вотиыми, а затем и с человеком, помещенным под искус­ ственно созданное повышенное давление в специальных камерах с прочным корпусом (барокамерах), убедили исследователей, что гелнй безвреден для человеческого организма и при больших давлениях не вызывает явле­ ний, сходных с азотным опьянением. Единственным, но очень серьезным препятствием на пути широкого вне­ дрения гелиевых смесей в водолазную практику была весьма высокая стоимость гелия, обусловленная труд­ ностями и малым объемом его добычи.

Массачусетский профессор Эли Томпсон еще в 1919 г. предложил заменить азот гелием, однако дальше обна­ деживающих опытов в барокамерах и успешного погру­ жения на глубину 126 м, предпринятого в декабре 1937 г. на озере Мичиган американским инженером Мак­ сом Нолом, дело не пошло. Только в 1948 г. водолазы плавучей базы «Риклейм» под руководством главного инспектора водолазного дела английских ВМС капи­ тана Шелфорда, используя гелиокислородные смеси, провели серию погружений в вентилируемом снаряже­ нии, которая завершилась рекордным погружением Уилфорда Болларда на глубину 162 м. Это достижение в октябре 1956 г. было превышено англичанином Джорд­ жем Буки, которому удалось пробыть 5 мин на глубине

180 м.

Каз'алось бы, барьер глубины не устоял перед нати­ ском гелиокнслорода, но . . . за пятиминутное пребыва­ ние па чудовищной глубине почти в две сотни метров Буки вынужден был заплатить мучительно долгим вы­ ходом на поверхность, который длился свыше 12 ч! Рекорд остался в полном смысле рекордом — никакую полезную работу при таком графике рабочего дня водо­ лаз, конечно, выполнять не может.

Увы, почти столь же плачевен «баланс времени» водолаза, спускающегося на глубины, далекие от ре­ кордных. После получасовой работы на глубине 120 м водолаза, использующего для дыхания гелиокислородную смесь, нельзя поднимать на поверхность быстрее, чем за три с половиной часа. Водолаз, который дышит обычным воздухом, также должен затратить на подъем долгие часы, но только при выходе со значительно меньших глубин: если допустимое время подъема после часового пребывания на глубине 15 м составляет 2 мин,

23

то после часа работы на глубине 30 м водолаз вынужден затратить для выхода на поверхность около часа, а за час, проведенный на глубине 60 м, он расплачивается подъемом, длящимся 6 ч!

Так на помощь пошатнувшемуся барьеру глубины пришел новый очень серьезный противник водолаза — барьер времени.

Но в чем же дело? Почему водолаз глубоководник вынужден растрачивать впустую так много драгоцен­ ного времени?

Причина, как и в случае барьера глубины, заклю­ чается не в техническом несовершенстве используемого снаряжения, а в относительной неприспособленности человеческого организма к повышенному давлению вод­ ной среды.

В организме человека всегда находится в раство­ ренном состоянии некоторое количество инертного газа, входящего в состав той атмосферы, которой дышит чело­ век. В соответствии с законами физики, растворимость газов в жидкостях увеличивается пропорционально повышению давления, и при погружении водолаза под воду содержание растворенного «разжижителя» в тканях его организма начинает возрастать. Количество избы­ точного газа, накопившегося к данному моменту в орга­ низме, зависит от продолжительности погружения, по­ скольку растворение его в крови и последующий переход (диффузия) в ткани — процесс относительно медлен­ ный.

При выходе на поверхность происходит снижение внешнего давления (этот процесс называется декомпрес­ сией) и растворимость газов в тканях организма падает. Если давление уменьшается достаточно медленно, то процесс удаления излишков инертного газа — обратная диффузия из тканей в кровь и последующее выделение из крови в легких — протекает без каких-либо послед­ ствий для человека. Однако же, если скорость подъема окажется слишком большой, избыток «разжижителя» начнет переходить в газообразное состояние непосред­ ственно в тканях и крови, вызывая закупорку сосудов

изрения, поражению суставов, параличам конечностей

ив тяжелом случае — к смерти.

24

Чтобы предупредить заболевание (оно носит назва­ ние декомпрессионной, или кессонной, болезни), водо­ лаз должен выходить на поверхность, строго соблюдая безопасный режим медленного подъема — так называе­ мый режим декомпрессии. На практике широко исполь­ зуются рабочие водолазные таблицы, в которых зафи­ ксированы декомпрессионные режимы, рассчитанные с учетом как глубины погружения, так и времени пре­ бывания водолаза на грунте. В основу этих таблиц положен метод ступенчатой декомпрессии. Суть его заключается в следующем.

Экспериментальным путем доказано, что быстрое снижение в определенных пределах внешнего давления не вызывает образования газовых пузырьков, т. е. водо­ лаз может быстро подняться на глубину с меньшим дав­ лением (для азота допустимый перепад — в 2 раза), не опасаясь кессонной болезни. Но дальнейший подъем нельзя продолжать до тех пор, пока излишки инертного газа не будут частично удалены из организма, т. е. необ­ ходима определенная выдержка на этой глубине, после чего становится возможным быстрый переход па сле­ дующую «ступеньку».

Опасность декомпрессионной болезни — одно из самых серьезных препятствий на пути завоевания боль­ ших глубин. Соблюдение рассчитанных режимов позво­ ляет сохранять жизнь и здоровье водолазу при глубоко­ водных спусках, но в то же время ставит перед ним барьер времени, долгое время считавшийся непреодоли­ мым.

В водолазной практике иногда применяют некото­ рые способы, позволяющие при подъеме несколько со­ кратить время вынужденного пребывания под водой. Минуя две-три последние «ступеньки», водолаза быстро поднимают на поверхность и немедленно помещают в ба­ рокамеру для проведения пропущенных этапов ступен­ чатой декомпрессии. Использование для дыхания гелиокислородных смесей значительно сокращает время де­ компрессии после длительного пребывания под водой благодаря тому, что гелий обладает значительно мень­ шей растворимостью, чем азот. Но ни гелий (вспомните погружение Джорджа Вуки!), пи декомпрессия на по­ верхности принципиально не могут дать ключ к победе над барьером времени.

25