ILoveDiving.ru

Физиологи-водолазы

Превращение свободных погружений под воду из развлечения в метод проведения научных исследований, в средство выполнения промышленно-технических работ и в эффективный способ осуществления боевых операций заставило обратить внимание на скудность информации о способности человека существовать и действовать в морской среде. Поэтому в настоящее время проблемы физиологии и психологии приобретают первостепенное значение в научных изысканиях, направленных на освоение человеком подводного мира.

Большой вклад в физиологические исследования, связанные с подводными погружениями, был внесен военными ведомствами, стремившимися использовать принцип свободных погружений для разработки новых сложных систем вооружения. Лаборатории американских ВМС и частные научно-исследовательские организации проводят фундаментальные исследования, субсидируемые через управление финансирования научных исследований и разработок ВМС, которые в конечном итоге должны обеспечить возможность эффективной и безопасной деятельности человека в любой части континентального шельфа. Однако вызванная экономическими причинами необходимость выполнения оябот на больших глубинах привела к изменению темпов проведения подводных исследований. Начиная с 1960 г. коммерческие предприятия, специализирующиеся в области подводных технических работ, не удовлетворенные информацией, получаемой ot государственных исследовательских организации, значительно увеличили капиталовложения в фундаментальные иссле-

Д°ВВсеЯэто привело к тому, что из среды ученых-водолазов выделилась новая группа – физиологи-водолазы. Исследования, выполняемые этими специалистами, делятся на два основных направления- изучение проблем, связанных с функционированием человеческого организма под воздействием физического стресса, вызываемого глубоководной средой, и изучение проблем, касающихся эффективности работы водолаза и эксплуатации подводных технических систем.

Большая часть исследований, связанных с функциями жизнеобеспечения, по-прежнему сосредоточена в учреждениях, ведающих вопросами подводной медицины, которые имеются во многих странах мира. Реакция организма человека на дыхательные смеси необычного состава, медицинские аспекты различных режимов компрессии и декомпрессии, влияние на организм низких температур в сочетании с повышенным давлением — все это должно быть прежде всего проверено в лаборатории, в безопасной, доступной контролю обстановке. Однако лабораторные проверки не дают информации о реакции человека на реально существующие внешние условия. Такие факторы, как плохая видимость, низкая температура, чувство боязни, вызываемое окружающей обстановкой, и чувство боязни возникающее вследствие психического стресса, представляют собой комплекс переменных которые весьма, затруднительно воспроизвести в лабораторных условиях с достаточной степенью достоверности. Физиологи и психологи, изучающие подводную деятельность человека, перебрасывают мостик между данными экспериментальной медицины и реальной обстановкой целенаправленной деятельности человека под водой.

Фактически существующие в море условия весьма серьезно осложняют задачи исследователей, порождая совершенно новые проблемы, связанные с получением необходимых данных, которые не возникали при экспериментах, проводимых на лабораторных установках. Наблюдение за реакцией на различные ситуации и регистрацию данных часто приходится выполнять непосредственно на месте работы водолаза под водой. Группа наблюдателей и руководитель исследований должны быть квалифицированными водолазами, способными работать в необычных и неблагоприятных условиях. Одной из задач физиолога-водолаза является количественная оценка влияния этих условий на реакцию работающего под водой человека при возникновении чрезвычайных обстоятельств, а также эффективности подводного оборудования как части системы человек —машина. Такие исследования необходимы для определения нормально допустимых нагрузок для водолаза и требований к физическому состоянию людей этой профессии.

В недавно выполненных исследованиях по программе, разработанной для отрядов водолазов-подрывников и ударных групп «море — воздух — земля», д-р Воган, сотрудник корпорации «Оушенотикс» (Сан-Диего, Калифорния), проверял способность водолазов контролировать глубину погружения и курс, а также пользоваться акустической системой пеленгации при передвижении с помощью нового «мокрого» подводного транспортного средства. Условия работы требовали активных действий в течение 4—6 ч при нахождении в воде с температурой не выше 15 °С и при видимости, близкой к нулевой. Для получения более реального представления о характере поставленной задачи д-р Воган, прежде чем отправиться на базу десантных частей ВМС в Коронадо, где должна была осуществляться семимесячная программа обучения и отбора водителей подводных транспортных аппаратов, посещал занятия водолазной школы ВМС в Сан-Диего. И хотя методами прямых наблюдений предполагалось получить лишь часть необходимых сведений, было бы невозможно разработать систему регистрации данных с помощью приборов без приобретения практического опыта пребывания в тех реальных условиях, которые подлежали изучению. Результаты испытаний дали большое количество сведений, которые будут весьма полезны при разработке новых конструкций транспортных аппаратов и позволят определить минимальный предел оснащения этих аппаратов приборами, обеспечивающий возможность управления ими. Эти данные позволили также оценить количественно максимальную нагрузку на исполнителей, которая может быть допущена в исследуемых рабочих условиях.

Нужные сведения были получены путем определения точности удержания аппарата на заданной глубине в процессе движения и влияния на эту точность навыков и опыта водителей. Вначале, после нескольких часов тренировки, точность резко возрастала, но затем быстро снижалась до значения порядка ±0,45 м. После 10 ч практики она слегка повышалась и становилась равной ±0,3 м, а наибольшая достижимая точность для любого проплыва не превышала ±0,15 м. В процессе дальних проплывов физиологи-водолазы изучали воздействие термического стресса, вызванного длительным пребыванием в воде при температуре не более 15° С. При этом система датчиков обеспечивала непрерывную регистрацию внутренней температуры тела водителей.

Кроме определения основных рабочих характеристик изучалось влияние на деятельность человека эргономических аспектов, заложенных в конструкцию подводного проницаемого транспортного аппарата.

Решающее влияние на конструкцию подводного снаряжения оказывают физические возможности водолаза. Недавно Биргер Андерсен по программе, финансировавшейся управлением научных исследований ВМС, изучал способность свободного пловца транспортировать груз в процессе движения по заданному компасному курсу на заданной глубине. Работа Андерсена позволила обогатить количественными показателями многие зависимости и соотношения, которые опытные водолазы вывели, основываясь на личном опыте и интуиции. В проведении натурных испытаний принимали участие лишь опытные водолазы со стажем работы не менее пяти лет. Эти испытания велись на специальном подводном полигоне, принадлежащем Скриппсовскому океанографическому институту.

Для того чтобы получать информацию о потреблении воздуха и о способности держать заданную глубину участвующими в экспериментах водолазами и в то же время не стеснять их действий проводными линиями телеметрической системы, Андерсен регулярно определял расход воздуха и глубину погружения водолаза при помощи акустического канала связи и аппаратуры «Аквасоникс». На подводном испытательном полигоне была размечена дистанция протяженностью 300 м и определен ее пеленг по компасу. Кроме того, полигон был оборудован 75-метровой решетчатой антенной для замера отклонений с целью определения точности выдерживания курса водолазом. Каждый участник эксперимента проплывал замеренную дистанцию по несколько раз при различной нагрузке: с нулевой плавучестью и с отрицательной плавучестью при результирующей нагрузке 1,3; 2,7; 4,0 кг. Эксперименты в условиях отрицательной плавучести проводились двумя способами: в одном случае дополнительный груз подвешивался к поясу водолаза (вблизи его центра тяжести), в другом — помещался в парусиновый ранец, который водолаз держал в руках. Среднее отклонение от компасного курса для всех водолазов составляло 5,2°, независимо от величины и характера нагрузки. Точность выполнения задания всеми участниками возрастала по мере приобретения опыта примерно так же, как и в исследованиях д-ра Вогана

Определение скорости движения пловцов показало что из менение нагрузки не влияет на обычную для водолазов скорость. Для всех проплывов средняя скорость составляла 1 2 уз при наибольшей скорости 1,5 уз и наименьшей — 0 7 уз Однако размеры и расположение груза оказывали заметное влияние на способность водолаза сохранять заданную глубину и количество расхода воздуха. При нулевой плавучести номинальный расход воздуха составлял 28 л/мин, а при отрицательной, когда водолаз держал груз в руках, расход воздуха возрастал до 56 л/мин. Аналогичное влияние нагрузки было отмечено и на способность держать заданную глубину. При транспортировке четырехкилограммового груза, находящегося в руках, среднее отклонение водолаза от заданной глубины составляло около 1,5 м. По мере продвижения пловца вдоль дистанции отклонения возрастали. Если бы эксперименты проводились на большей глубине и водолаз не мог бы видеть дна, помогающего ему ориентироваться в пространстве, а также при увеличении дистанции точность выдержки глубины была бы еще хуже.

Данные, полученные на первой стадии выполнения программы, были сразу же использованы при разработке оборудования. Требования к оборудованию, которое водолаз несет на , себе, включают теперь ограничения по величине отрицательной плавучести. Кроме того, в настоящее время производится количественная оценка способности свободно перемещающегося пловца выдерживать курс при использовании метода счисления пути и обычного компаса. Результаты этой оценки должны привести к разработке новой навигационной системы для водолазов, обеспечивающей более высокую точность ориентации.

Подводные средства связи. По мере того как задачи водолазов становятся более сложными, а глубина, на которой выполняются работы, увеличивается, проблема связи, игравшая при мелководных погружениях второстепенную роль, начала теперь приобретать весьма важное значение. Обеспечение передачи и восприятия человеческой речи является в настоящее время одной из главных задач всех проектов крупных подводных операций, предусматривающих участие человека.

К числу наиболее активных коллективов, работающих в области физиологических проблем разработки подводного оборудования, следует отнести научно-исследовательскую лабораторию связи Флоридского университета. По договору с отделением физиологии и психологии научно-исследовательского управления американских ВМС эта лаборатория проводит исследования, чтобы ответить на два вопроса: каковы возможности речи и слуха человека под водой при повышенном давлении, насколько удовлетворительно работают современные подводные системы связи и что можно сделать для их улучшения.

По мнению руководителя проекта д-ра Хоулина, речевые системы связи остаются до сих пор недостаточно разработанными. Недавно появилось несколько систем подводной речевой связи, однако о законах, определяющих возможность общения людей под водой с помощью речи, известно настолько мало, что-устройство и действие этих систем в силу необходимости основываются исключительно на принципах радиоэлектроники.

Используя лабораторную экспериментальную систему подводном связи, д-р Хоулин и д-р Брандт провеЛи исследования порогов слуховой активности и восприимчивости речи слуховой системой человека в воде. Из полученных данных следует, что в речевом диапазоне могут возникать потери интенсивности звука до 60 дБ. На рис. 31 представлены кривые, построенные по результатам осреднения данных ряда экспериментов, которые подтверждают ухудшение слышимости при закупоривании слуховых проходов водой. Результаты этой части исследований, позволяющие сравнить возможности слухового аппарата человека в воздухе и в воде, показывают, что под водой невозможно использовать обычный процесс воздушной проводимости звуковых волн и необходимо использовать какие-либо компенсирующие механические заменители, например костную проводимость и усиление звука.

В лаборатории Флоридского университета изучается также возможность речи под водой, особенно в случае применения автономных дыхательных аппаратов. Исследования, направленные на отыскание оптимальной формы мундштучной коробки (с учетом требований жизнеобеспечения), должны привести к разработке математической модели, а в конечном итоге — системы, которая позволила бы осуществить двустороннюю связь между плывущими под водой водолазами. Такая связь необходима при выполнении задач, требующих согласованных коллективных действий.

В процессе выполнения этой обширной программы впервые сравниваются все подводные системы связи, как промышленные, так и военные., с целью получения объективных количественных данных. В экспериментах участвует широкий круг специалистов, включая профессиональных фонетистов, опытных военных водолазов, а также ученых-водолазов. Все они читают под водой специально подготовленные наборы слов. Их речь регистрируется с помощью экспериментальной системы подводной связи, а затем полученные записи дают прослушивать .группам людей, которые независимо друг от друга распознают записанные слова. Первые результаты показывают, что возможность общения водолазов друг с другом зависит не от качества электронной аппаратуры. Пожалуй, главное влияние на нее оказывают неблагоприятные условия окружающей среды, в частности повышенное давление, а также особенности подводного снаряжения и условий его эксплуатации, например изоляция носовой полости лицевой маской и наличие внутри нее противодавления.

Рис. 31. Порог слышимости человеческого уха в воде и в воздухе.

При выполнении программ, подобных рассматриваемой, физиолог-водолаз вносит большой вклад в разработку методов, технологии и оборудования для выполнения подводных работ и одновременно способствует уменьшению уровня «приемлемого риска». Понятие «приемлемый риск» всегда входило в профессиональный жаргон водолазов. Переведенное на более понятный язык оно означает: «Мы полагаем, что осведомлены о законах физики, физиологии и психологии, с которыми связано выполнение подводных работ, настолько, чтобы в данной ситуации можно было подвергнуть риску жизнь любого из наших коллег, поскольку статистическая вероятность говорит в пользу благоприятного исхода событий». Участие в исследованиях физиологов-водолазов позволяет предполагать возможность повышения нынешней вероятности благоприятных исходов примерно на порядок.

Опубликовано:
11.10.12

Категория - Техника освоения морских глубин