Историческая справка. Свидетельства об использовании дыхательных приспособлений при погружениях под воду восходят к временам Аристотеля (к 4 в. до н.э.), но первый практически пригодный «скафандр» – водонепроницаемая оболочка из кожи с объемом 1,7 м³ воздуха внутри нее, позволяющая водолазу совершать свободные движения, – был изобретен в Англии в начале 18 в. В 1819 А.Зибе предложил то, что, вероятно, оказалось прототипом современного глубоководного водолазного снаряжения.

Изменения давления. На земной поверхности на тело человека действует давление приблизительно в 1 кг/см² (~0,1 МПа). Чтобы водолаз смог выдерживать повышенное внешнее давление, важно создать ему рабочие условия, подобные в некотором отношении тем, в каких он пребывает на земле. Это достигается подачей дыхательной смеси под тем же давлением, что и давление в окружающей воде. При этом давление в теле водолаза и давление внешней среды оказываются равными.

Давление воды. При погружении водолаза давление на него воды возрастает приблизительно на 0,1 МПа с каждым десятком метров глубины. К этому добавляется и атмосферное давление.

Атмосферное давление. Объем газа уменьшается пропорционально увеличению давления на него (при постоянной температуре). На глубине в 10 м давление вдвое выше, чем на поверхности, и газ займет там лишь половину своего первоначального объема (если пренебречь разностью температур). Поэтому подавать на такую глубину воздух нужно, не только повышая давление, но и поставляя его в удвоенном количестве, чтобы заполнить воздухом под водой тот же объем, который он занимал при атмосферном давлении.

Важность сохранения достаточного объема воздуха можно отчетливо представить себе на примере выхода водолаза в воду из судна, которое находится на заданной глубине. При этом объем воздуха в мягком водолазном костюме может так уменьшиться, что воздух не заполнит жесткого шлема. Тогда на тело водолаза, общая площадь поверхности которого равна приблизительно 12 900 см², начнет действовать сила в несколько тонн. В действительности погружения на малых глубинах опаснее погружений на больших глубинах. Так, при погружении с поверхности на глубину 10 м внешнее давление удваивается и объем воздуха в водолазном костюме становится в два раза меньше, а при погружении с 50-метровой до 60-метровой глубины внешнее давление возрастает лишь на одну седьмую от начального значения и так же уменьшается объем воздуха вокруг водолаза. Когда водолаз говорит, что ему приходится работать «как в тисках», что значит, давление внутри водолазного костюма меньше давления окружающей воды.

Газовые смеси. При повышении давления следует учитывать воздействие отдельных компонент дыхательной смеси. Закон о парциальных давлениях (закон Дальтона) гласит, что общее давление смеси газов равно сумме тех давлений, которые по отдельности имели бы ее компоненты, если бы каждая из них одна занимала весь объем смеси. При атмосферном давлении воздух представляет собой смесь газов, состоящую (по объему) из 79% азота, 20,96% кислорода и малых долей других газов. Соответственно в общем давлении 0,1 МПа смеси вклад от азота (79%) равен 0,079 МПа, а от кислорода (20,96%) – 0,02096 МПа. На глубине 40 м парциальное давление кислорода таково, каким оно было бы в атмосфере, если бы мы дышали чистым кислородом. Учет парциального давления кислорода очень важен, так как при повышенном давлении кислород токсичен.

дальше