Что такое давление. Влияние давления на развитие дыхательных аппаратов под водой. История развития дыхательных аппаратов под водой и дайвинг

Мы называем Землю голубой планетой. Более 70% ее поверхности покрыто океанами, средняя глубина которых составляет 3 800 метров. Самое глубокое место на нашей планете — Бездна Челленджера в Марианской впадине. Её глубина составляет 10 994 метра. Ни один человек никогда не ступал на это место, и только 3 человека спускались на эту глубину в батискафах. Для сравнения, по поверхности Луны ходили 12 человек. Почему же по Луне легче ходить, чем по дну океана? Можно сказать, что самым большим врагом глубинной ходьбы является гидростатическое давление, проще говоря — сила давления воды на находящиеся в ней предметы. Оно измеряется в атмосферах и зависит исключительно от глубины.

Что такое атмосферное давление?

Давление на поверхности Земли принимается равным одной атмосфере — это давление воздуха на все предметы. Если бы вы спросили, сколько весит воздух, то первый ответ, который приходит на ум, — «ничего». Люди настолько привыкли жить при давлении воздуха в 1 атмосферу, что это стало практически незаметным. Как это связано с гидростатическим давлением? Было подсчитано, что столб воды высотой 10 метров имеет такое же давление, как и атмосфера на поверхности Земли. Это означает, что на глубине 10 м под водой на нас действует вдвое большая сила, чем на поверхности воды. Она будет увеличиваться на одну атмосферу на каждые дополнительные 10 м. На глубине 20 м будет действовать давление 3 АТМ, на глубине 100 — 11 АТМ, а на глубине 4000 м — 401 АТМ, то есть давление в 400 раз больше, чем на поверхности. Учитывая, что средняя глубина океанов составляет 3800 м, это представляет собой серьезную проблему для донной ходьбы.

Давление — самая важная, но не единственная проблема. Спускаясь под воду, человек попадает в чуждую среду, к которой он не приспособлен. Наши органы чувств, такие как зрение и слух, работают по-разному. Существуют и другие проблемы, такие как переохлаждение и нарушение подвижности. Но самый главный вопрос: как мы дышим под водой?

Наши легкие представляют собой воздушную камеру, объем которой у атлетически сложенных людей может достигать 6 литров. Учитывая, что на глубине 10 м давление в два раза выше, этот объем уменьшится до 3 литров, а на глубине 30 м останется только 1,5 литра. Стоит отметить, что уже на глубине нескольких метров мы не можем сделать вдох — наши дыхательные мышцы приспособлены к работе под давлением одной атмосферы. Как это можно исправить? Самый простой способ — выровнять давление, т.е. подавать водолазу воздух под тем же давлением, под которым на него давит окружающая вода. Но как это сделать?

Этапы развития аппаратов для дыхания под водой

Первый аппарат для дыхания под водой состоял из тяжелого водолазного шлема и трубки, по которой подавался воздух. Дайвер может опуститься на очень малую глубину и оставаться под водой в течение короткого времени. Его досягаемость была ограничена длиной шланга. На рубеже 17 и 18 веков к шлему был добавлен клапан, чтобы можно было выпустить использованный воздух, затем начали использовать компрессоры, что значительно увеличило глубину погружения.

Прорыв произошел в 1924 году, когда Ив Ле Приер изобрел аппарат для фридайвинга. Это означало отрезать «водолазную пуповину». Идея заключалась в том, чтобы дышать сжатым воздухом, взятым с собой под воду в баллоне. С помощью регулятора на поверхности устанавливался постоянный объем воздуха под давлением, соответствующий глубине, на которую водолаз планировал опуститься. Поскольку аппарат подавал воздух под тем же давлением, что и на заданной глубине, водолаз без проблем делал вдох. Аппарат имел постоянную мощность — воздух поступал независимо от того, хотел дайвер вдыхать или нет. Воздуха хватало примерно на 10 минут.

В 1933 году Луи де Корлье изобрел резиновые плавники, которые используются и сегодня с незначительными изменениями. Полнолицевая маска, позволяющая выравнивать давление, появилась в 1936 г. Дайвинг стал модным и гораздо более распространенным. Он осуществлялся в теплых водах, в одних купальных костюмах.

1937 год стал годом основания группы энтузиастов подводных экспедиций. Его основателями были: Жак-Ив Кусто, Филипп Тайльез и Фредерико Дюма. Их называют отцами современного фридайвинга, и многие люди обязаны им своим увлечением подводным миром. Тайльез первым использовал дыхательную трубку и изобрел способ предотвращения запотевания стекла маски, который используется до сих пор. В 1938 году команда разработала первый противопростудный водолазный костюм.

1942 год — один из самых важных в истории фридайвинга. Кусто в сотрудничестве с Эмилем Ганьяном построил первый воздушный аппарат. Это был переделанный автомобильный регулятор воздуха с газовым аппаратом. Аппарат подавал воздух под давлением окружающей воды, а выход воздуха из баллона начинался под действием отрицательного давления, создаваемого вдохом дайвера. Аппарат значительно увеличил время погружения и позволил превысить предел глубины в 30 м. В 1943 году аппарат поступил в производство.

Дайвинг сегодня

В настоящее время рекреационный дайвинг широко доступен. Однако не следует погружаться без надлежащей подготовки. Дыхание сжатым воздухом сопряжено с такими рисками, как травма от давления, азотный наркоз и декомпрессионная болезнь. Предельная глубина погружения со сжатым воздухом безопасно установлена на уровне 40 м. На большую глубину могут спускаться подготовленные технические водолазы, использующие специальные дыхательные газовые смеси. Текущий рекорд глубины для свободного погружения составляет 332,25 м. Во время рекордного погружения Ахмед Габр провел под водой более 14 часов.

Источник статьи: Дайвинг центр «Aqua Line» https://diveforlive.ru/

Возможны противопоказания, проконсультируйтесь со специалистом