Вода примерно в 770 раз плотнее воздуха. Она имеет вес, следовательно оказывает давление и чем глубже мы погружаемся, тем больше становится окружающее давление и тем более значительное воздействие оно оказывает на нас.

При погружении, каждые 10 метров водяной толщи оказывают такое же давление, как атмосфера на уровне моря. Эта мера давления называется 1 бар, он эквивалентен 100 миллибарам, 30 дюймам ртутного столба, 14,7 psi (фунтов/кв.дюйм) или одной атмосфере. Для наших целей наиболее удобно измерять давление в барах.

Если говорить об абсолютном давлении, которое мы испытываем, находясь под водой, то надо не забывать учитывать и давление атмосферы на уровне моря. Например, абсолютное давление на глубине 30 метров складывается из давления воды (3 бара) и атмосферного давления (1 бар) и составит 4 бара.

Математически это выглядит так:

(1) P = D/10 + 1

где P – абсолютное давление (в барах), D – глубина (в метрах). Соответственно, зная давление, можно вычислить глубину.

(2) D = 10 × (P-1)

Эти формулы – ключевые для понимания соотношения между глубиной и давлением. Теперь вспомним о том, что воздух является смесью газов (кислорода и азота), каждый из которых оказывает определенное физиологическое воздействие (кислород участвует в метаболизме, азот накапливается в тканях). Поэтому, нам надо уметь анализировать поведение каждого отдельного газа в смеси. Соотношение между абсолютным давлением и давлением каждого компонента газовой смеси (называемое парциальным давлением компонента) дает закон Дальтона:

(3) Р= РР₁ + РР₂ + РР₃ + ... +РР_n

где Р – абсолютное давление газовой смеси, состоящей из n-компонентов; РРn - парциальное давление n-го компонента.

Для воздуха закон Дальтона будет выглядеть так:

Рвозд. = РPО₂ + РРN₂

где Рвозд. – абсолютное давление воздуха, РРО₂ – парциальное давление кислорода, РРN₂ – парциальное давление азота.

Парциальное давление газа – это давление, которое оказывал бы этот газ в отсутствие других компонентов газовой смеси.

Математически это выглядит так:

(4) РРгаза = Fгаза x Р

где Fгаза – концентрация газа в смеси, а P – абсолютное давление. Из этой формулы выведем полезные для практики выражения.

(5) Р = РРгаза/Fгаза

(6) Fгаза = РРгаза/Р

Парциальное давление – очень важное понятие. Дело в том, что токсичность газов, с которыми приходится иметь дело дайверу, определяется их парциальным давлением. Экспериментально установлены следующие критические величины, при которых различные газы становятся токсичными:

Кислород: 1,6 бар. (кислород при использовании обычного воздух становится токсичным на глубине 66 метров)

Азот: 4 бар. (40 метров, если используется воздух)

Углекислый газ СО₂: 0,1 бар.

Теперь проиллюстрируем примерами практическое применение всего вышесказанного.

Выражение (4) позволяет вычислить парциальное давление газа на заданной глубине. Предположим, что мы собираемся проводить декомпрессию на NITROX 50 на глубине 20 м. Нам очень важно знать максимальную глубину, на которой можно использовать эту смесь, чтобы не попасть в зону токсичности кислорода. Итак, для наших условий РРО₂ = 0,5 × 3 = 1,5 бар. Следовательно, NITROX 50 может быть использован для декомпрессии на глубине 20 м. (максимально допустимое РРО₂=1,6 бар.)

Выражение (5) позволяет определять до какой глубины использование данной смеси безопасно. Посмотрим, до какой глубины можно использовать NITROX 50:

Р=1,6/0,5 = 3,2 бара.

Используем формулу (2):

D=10 × (3,2 - 1)=22м.

Таким образом, NITROX 50 может быть использован на глубине до 22 метров.

Выражение (6) поможет рассчитать, какую смесь можно использовать на заданной глубине. Скажем, мы хотим определить, какая смесь подойдет для декомпрессии на глубине 15м. Для повышения безопасности примем максимальное парциальное давление кислорода 1,5 вместо 1,6. Предварительно по формуле (1) вычислим абсолютное давление на глубине 15м.:

Р=15/10+1=2,5 бара

А теперь по формуле (6) определим максимально допустимую концентрацию кислорода в смеси:

FO₂=1,5/2,5 бара=0,6

Следовательно, NITROX 60 – лучший выбор для декомпрессии на глубине 15 метров.

На практике вам не обязательно применять эти формулы, ведя бой с карандашом и калькулятором. Достаточно взглянуть в таблицы-приложения этого руководства.

О каких эффектах, вызываемых давлением, никогда нельзя забывать? Их четыре:

• Накопление инертного газа (азота) в тканях (приводит к азотному наркозу и декомпрессионной болезни).
• Токсичность кислорода при превышении безопасных глубин.
• Токсичность СО₂.
• Повышенный расход дыхательной смеси с увеличением глубины.

Токсичность кислорода была подробно изучена в курсе NITROX, про азот мы поговорим подробнее в Главе 3 этого руководства, а сейчас остановимся подробнее на вопросе расхода дыхательной смеси.

Расход дыхательной смеси.

Теперь мы научимся определять расход дыхательной смеси. Таблица 1 дает средние значения RMV (RMV – количество дыхательной смеси , проходящей через легкие за одну минуту в пересчете на атмосферное давление для взрослого человека занятого различными видами деятельности). Нетренированные и крупные люди могут расходовать больше воздуха, а более опытные и просто астенического сложения – немного меньше, чем получается по таблице.

Для среднестатистического дайвера значение RMV колеблется от 20 до 25 литров в минуту. Для кого-то больше, для кого-то меньше. Определить свой RMV очень просто.

Возьмите баллон с воздухом и погрузитесь на 10 метров (погружение дает более точное значение, чем просто дыхание из баллона на поверхности). Перед началом эксперимента взгляните на манометр и запомните давление в баллоне. Теперь поплавайте на глубине 10 метров в течение 10 минут, что позволит вам определить средний расход воздуха при легкой физической нагрузке. После этого посмотрите, какое давление осталось в баллоне. Вычитая из начального давления оставшееся вы определите, сколько вы потратили воздуха за 10 минут на глубине 10 метров.

Теперь попробуем понять, на сколько нам хватит баллона? Для этого мы должны знать какой объем воздуха может находиться в баллоне в сжатом виде. Ответ на этот вопрос дает формула:

Объем содержащегося в баллоне газа =WC × WP

где WC – объем баллона в литрах, а WP – рабочее давление баллона. Так, 3-х литровый баллон, накачанный до 232 бар, содержит 3 × 232 = 696 л. дыхательной смеси.

Теперь вернемся к нашему эксперименту. Вспомним, что мы получили расход воздуха в барах, а эта величина ни о чем не говорит т.к. зависит от величины баллона и глубины погружения. Теперь мы можем рассчитать истинный расход в литрах. Предположим, что погружение совершалось с 10-ти литровым баллоном и разница давления перед началом эксперимента и после его окончания составила 50 бар:

50 бар × 10литров = 500литров

Таким образом, на глубине 10 метров Вы израсходовали 500 л воздуха за 10 минут. Теперь определим RMV. На глубине 10 метров давление было 2 бара, следовательно на поверхности нам понадобилось бы в 2 раза меньше воздуха, т.е. 250 литров. Разделим 250 литров на 10 минут и Вы узнаете, сколько воздуха в минуту Вам необходимо при легкой физической нагрузке под водой: 25 литров в минуту. Итак, Ваш поверхностный RMV равен 25 литрам в минуту.

Планирование расхода дыхательной смеси.

Как часто вы планируете свой расход воздуха во время погружения? "Всплывайте, когда время вашего пребывания на глубине подошло к бездекомпрессионному пределу или у вас в баллоне осталось 50 бар,"– учат курсы рекреационного дайвинга. Для данного курса такое правило не годится. Если вы планируете превышать бездекомпрессионные пределы и нырять глубже и дольше, вам необходимо планировать расход воздуха и учитывать при этом не только непосредственную потребность, но и различные непредвиденные события, например:

• Вы остались без воздуха.
• Ваш партнер остался без воздуха, и вам пришлось поделиться своими запасами.
• У одного из вас вышел из строя регулятор.
• Один из вас запутался в сети или придавлен в затонувшем судне.
• Вы заблудились в затонувшем корабле, вас подхватило течением или вы попали в какую-нибудь другую неприятность.

Это случается.

Таблица 1.
RMV для различных видов физической активности. (назад)

Правило третьих частей.

Обычной практикой при глубоких декомпрессионных погружениях является резервирование по крайней мере третьей части запаса дыхательной смеси на крайний случай. Любая неприятность не должна быть непредвиденной, потому что, как показывает практика, события время от времени имеют свойство разворачиваться не совсем так, как хотелось бы. Необходимо быть готовым к любым неприятностям, а для этого, в первую очередь, необходим резервный запас воздуха.

Пример:

Вы хотите погрузиться на 50 м, и находиться там 25 минут. Сколько взять с собой воздуха?

Предположим ваше RMV составляет 22 литра в мин. 25 минут при расходе 22 литра в минуту это:

25 × 22 = 550 литров.

Это на поверхности, а на глубине 50 м, при давлении 6 бар:

550 л × 6 бар = 3300 литров,

что составляет 2/3 от требуемого нам объема. Итак, добавляем 1/3 в качестве резерва на случай непредвиденных обстоятельств и получаем:

3300 л + 1650 л = 4950 л.

Итак, нам потребуется 4950 л. воздуха для этого погружения, не считая декомпрессии. Не будем забывать, что 25 минут это чистое время погружения, нам потребуется еще 2 минуты на всплытие (в английской литературе для обозначения этого времени используют термин "travel time"). Среднее давление во время всплытия составит 3 бара, поэтому на всплытие потребуется еще:

(2 × 22) × 3 бара = 132 литра.

Немного.

А как насчет декомпрессии? Таблица Булмана требует нескольких декомпрессионных остановок, общим временем 53 минуты, начиная с глубины 15м. Давление на глубине 15м рассчитаем по формуле (1):

15/10 + 1 = 2,5 бара

Cреднее давление во время декомпрессии составит:

2,5/2 = 1,25 бара

Следовательно, для декомпрессии нам понадобится:

(53 × 22) × 1,25 = 1457,5 л

Нужно ли здесь применять правило третьих частей? Кажется, что нет. Мы спокойно, медленно всплываем, отдыхая и, пожалуй, какое-то количество воздуха у нас еще есть в запасе. Но, во время всплытия нам необходим еще больший запас надежности, чем во время погружения. Правило третей хорошо работает, когда есть возможность "убежать". Мы можем себе позволить уменьшить время погружения из-за какой-либо неполадки, но уменьшить время декомпрессии – не в нашей власти. Если мы сделаем это – проблемы неизбежны. Одно из основных правил технического дайвинга – не форсировать всплытие. Поэтому, для декомпрессии мы будем следовать еще более строгому правилу, чем правило третьих частей. Если для расчета количества воздуха, необходимого для погружения, мы добавляем одну треть от требуемого объема, то при определении количества дыхательной смеси для декомпрессии мы будем удваивать требуемый объем, да еще прибавлять к этому дополнительные 15 бар давления в баллоне.

Расчет количества смеси для декомпрессии.

При декомпрессионном погружении необходима уверенность в том, что декомпрессионной смеси (NITROX или воздух, смотря, что используется) хватит для выполнения декомпрессии в полном объеме, независимо от всевозможных случайностей. В нашем примере получилось, что нам необходимо 1457,5 литров смеси. Округлим эту цифру до 1460 литров.

Теперь подумаем, а что, собственно, может произойти? Представьте себе такую ситуацию. Вы и ваш напарник спокойно "висите", выполняя декомпрессионную остановку, как вдруг ваш регулятор сломался и вся декомпрессионная смесь вышла из баллона. Придется делиться. Теперь вам понадобится смесь для вас обоих, да желательно еще иметь дополнительный запас, потому что вы испытали стресс и ваше дыхание участилось. Итак, мы делим оставшийся баллон на двоих, обмениваясь регулятором после каждой пары вдохов. Поэтому, нам нужно иметь не 1460 литров в каждом баллоне, а 2920 литров. Плюс еще немного, для коррекции погрешностей при заполнении баллона. Это как раз и есть те дополнительные 15 бар.

Скажем, мы используем для декомпрессии баллон с максимальным рабочим давлением 232 бара. Отнимем 15 бар и остаемся с 217 барами.

2920/217 = 13,5 литров.

Итак, нам потребуется 13,5 литровый баллон для 100% безопасности во время декомпрессионной остановки.

Теперь подсчитаем общее количество дыхательной смеси, требуемое для нашего погружения (25 минут на 50 метров):

• 4950 литров "донной" смеси (bottom mix в английской литературе)
• 132 литра на всплытие (travel gas)
• 2920 литра на декомпрессию.

Общий объем составит 8002 литра. Разделим это на 232 барные баллоны:

8002/232 = 34,5 литров

т. е. нам потребуется три баллона по 12 литров с учетом 15 бар резерва.

Тяжело? Но вы же заправляете полные баки автомобиля перед дальней дорогой, съедаете плотный завтрак перед длительным морским путешествием, а воздух это такое же топливо для легких, как бензин для мотора. А если говорить о цене, то бензин стоит дороже, чем воздух в баллоне. Сегодня все обошлось гладко, и резерв Вам не понадобился? Отлично, пригодится в другой раз.

Как мы потащим с собой все эти баллоны? А это уже отдельный вопрос и мы его подробно рассмотрим в Главе 5 – "Оборудование".