Самая максимальная глубина погружения подводной лодки. К вопросу о глубине погружения апл. Устройство подводной лодки

Погружные глубинные насосы рассчитаны на то, чтобы работать в толще воды. Допустимые условия эксплуатации любого оборудования, продиктованы его техническими характеристиками, и насосов это касается в первую очередь.

Уровень их погружения регламентируется производителем, и, конечно, имеет значение глубина скважины. Чтобы выяснить, на какой отметке необходимо устанавливать насосы погружные глубинные — и вообще, как это сделать правильно, вы узнаете, посмотрев видео в этой статье.

Как правильно оборудовать скважину

Установка насоса — дело достаточно кропотливое, особенно, если скважина глубокая. Сделать это своими руками можно вполне, только прежде, чем приступить к работе, следует ознакомиться с конструкцией водозабора и технологией его обвязки.

Итак:

• Скважинные насосы чаще всего имеют винтовую или центробежную конструкцию. Первый вариант лучше подходит для неглубоких скважин с достаточно высоким содержанием песка. более устойчивы к абразивному воздействию примесей, содержащихся в воде.

• В аналогичных условиях, гораздо быстрее выходят из строя — зато они способны развивать наиболее сильный напор, и поднимать воду с больших глубин. В артезианских скважинах песка практически нет, так как они питаются из водоносных известковых горизонтов. Поэтому, центробежные насосы для таких водозаборов являются наилучшим вариантом.
• Естественно, чем выше мощностные характеристики агрегата, тем выше и его цена. И если напор и подача насосного оборудования рассчитывается, исходя из потребности воды, дальности её транспортировки, а так же производительности скважины, то диаметр целиком и полностью зависит от размера обсадной трубы.

Правило номер один: покупая насос, имейте в виду, что его размер в сечении должен быть немного меньше диаметра ствола. Корпус агрегата не должен соприкасаться со стенками скважины!

На каком уровне установить насос

Что касается глубины погружения, то тут многое зависит от конструкции подземного водозабора.

Скважины, питающиеся из водоносных песчаных пластов, в своём большинстве имеют такую структуру: устье, кондуктор, а затем ряд колонн – промежуточная, эксплуатационная и фильтровая. Это хорошо видно на фото снизу.

При установке насоса очень важно, чтобы он не оказался в фильтровой колонне. В этом случае, при всасывании поднимется осадок, и наверх пойдёт мутная вода.

К тому же, повышенное содержание абразивных веществ в воде приведёт к преждевременному износу рабочих органов насоса, и он быстро выйдет из строя.

Итак:

• Насосное оборудование устанавливается несколько выше — в эксплуатационной колонне. В этой части ствола находится чистая вода, а примеси оседают в нижнем, глухом отсеке фильтра, называемом отстойником. Высота фильтровой колонны рассчитывается, в зависимости от пропускной способности водоносного пласта, а так же от диаметра .

• Например, скважина диаметром до 150 мм, оснащается фильтром длиной в один-два метра. Меньше одного метра фильтровая часть водозабора быть не может. При большой высоте водоносного слоя, а так же пылеватой структуре песка, длина фильтра может составить до шести метров.
• Конечно, исследований качества песка в подземных горизонтах никто не производит, тем более для частных скважин – это слишком дорогое удовольствие. Опытные бурильщики определяют его визуально, и действуют по принципу: чем мельче песок, тем длиннее фильтр. Соответственно, и насос окажется дальше от водоприёмной части.
• В устойчивых породах, к коим относится известняк, сооружают бесфильтровые скважины. Песка в этих горизонтах нет, а шлам, оставшийся после бурения, удаляется в процессе промывки ствола. Так что, в большинстве артезианских скважин фильтра нет, и насос в них устанавливают так, чтобы он не упирался в дно – на расстоянии в 1,7-2 метра.

В принципе насос может быть установлен на любой отметке, начиная от той, что указано выше, и до .

Динамический уровень — это высота столба воды при максимальном её отборе в летние месяцы. Но лучше всего, если насос будет находиться дальше от пограничных зон – это касается и мелких и глубоких скважин.

Подготовка насоса к погружению

С уровнем установки насосного оборудования определились, теперь поговорим о том, как правильно её произвести. Сначала, нужно подготовить агрегат к внедрению в скважину. От того, насколько ответственно выполнена эта операция, будет зависеть многое в работе наноса, если не всё.

Итак, приступим. В верхней части корпуса насоса есть выходное отверстие с внутренней резьбой.

К нему монтируется обратный клапан – если, конечно, выбранная вами модель не оснащена встроенным клапаном. Далее к агрегату, присоединяется кабель электропитания.

Брендовые модели, предназначенные для глубоких водозаборов, редко когда им комплектуются, и покупателю приходится подбирать кабель самостоятельно. Он сразу же подключается к пускозащитному устройству или инвертору — инструкция производителя содержит необходимые монтажные схемы.

Присоединение трубы к насосу

В зависимости от типа скважины, для соединения с насосом используют трубы разных видов. В неглубоких водозаборах (10-15м) чаще всего применяют трубы ПНД – полиэтилен низкого давления. В остальных случаях, это полипропиленовые, либо стальные оцинкованные трубы.

• Для стыковки трубы с насосом, нужна разборная муфта соответствующего диаметра, она может быть пластиковая или латунная. Состоит муфта из сгона (внутреннего корпуса), уплотнительного кольца и внешнего корпуса.

• Сгон вкручивается в выходное отверстие насоса или обратного клапана. Сразу же необходимо позаботиться и о герметизации резьбового соединения, используя сантехнический лён с пастой «Унипак», либо ФУМ-ленту, после чего оно подтягивается ключом.

Край трубы обрезается чётко под 90 градусов, после чего она до упора вставляется в отверстие внутреннего корпуса муфты. Затем, к соединению сдвигается уплотнительное кольцо, и накручивается внешний корпус разъёмного соединения.

Закрепление троса

Очень важно надёжно подвесить насос, и для этой цели потребуется страховочный трос. Это может быть дорогой вариант из нержавеющей стали, а может быть и более дешёвый капроновый трос в полимерной оболочке – решать вам.

На корпусе насоса, в его верхней части, предусмотрены два ушка. Продеваете в них трос так, чтобы он обогнул корпус, а загнутый конец образовал петлю.

• Можно сделать одинарный узел – как если бы вы завязывали шнурок. Теперь необходимо зафиксировать конец петли. Для этой цели используются специальные металлические зажимы, в которые заводятся концы троса и поджимаются с помощью резьбового соединения.

• Если вы использовали страховку в полимерной оболочке, то её конец необходимо герметизировать. Просто, на конец троса наносится разогретый клей — при застывании он образует герметичную пробку, и вода не будет попадать под оболочку. Для дополнительной защиты можно использовать изоленту, заодно и примотав конец к основной ветви троса.
• Теперь нужно подумать о том, как правильно зафиксировать и трос, и кабель питания насоса, чтобы избежать их перехлёста. Для этого существуют пластиковые стяжки, или хомуты. Фиксация производится от уровня расположения зажимов на петле троса.

Совет! Не фиксируйте одной стяжкой и кабель, и трос. Сначала, через 30-40 см фиксируете кабель, постепенно увеличивая это расстояние до полутора-двух метров. И только после этого, отдельными стяжками, без усилия прихватываете хомутами страховку.

• Опускать насос в скважину, если она неглубокая, можно, держа конструкцию за трос. При обвязке глубоких водозаборов, насос опускается на нужную глубину с помощью лебёдки, на которую и намотан страховочный трос. Снаружи он закрепляется к оголовку скважины, у которого предусмотрен специальный подвес, в виде металлической петли — это хорошо видно на фото сверху.

В нём так же имеются выходы для кабеля и трубы. Стандартный скважинный оголовок выполняет четыре основные функции: герметизацию скважины и кабеля, а так же фиксацию трубы и троса. Так что, производители оголовков обо всём позаботились на нас.

Значение слова "глубоко" так же трудно выразить цифрами, как обозначить высоту для слова “высокий”.

Восемнадцать ме­тров - это “высоко" для стоящего на земле человека и “низко" для спутника на орбите. Очевидно, что термины “глубоко" и “высоко" субъективны. Тем не менее, физика и физиология способны немного уменьшить произвольность значения слова “глубокий” в любительском дайвинге. В любом случае, грани­ца должна быть где-то проведена, хотя бы для того, чтобы сделать более осмысленным наше обсуждение и понять особенности дайвинга.

РАDI и большинство членов сообщества дайверов-любителей определяют “глубокое" погружение как погружение на 18 ме­тров и ниже, но не глубже, чем на 40 метров. Любительский дайвинг не предусматривает погружения на глубины более 40 метров, поэтому любителям они недоступны. Учитывая возможности снаряжения для любительского дайвинга, ограниченность во времени при безостановочном погружении на глубины более 18 метров, а также интенсивность и направленность обуче­ния дайверов-любителей, установление пределов глубины весьма полезно и оправдано опытом.

Хотя в качестве максимальной опре­делена глубина 40 м, как показывает практика, существует четыре причи­ны, по которым в большинстве случа­ев необходимо снижать оптимальный предел глубины до 30 метров. Во-первых, на глубинах более 30 метров маленькие бездекомпрессионные преде­лы и быстрый расход воздуха делают погружения очень непродолжитель­ными. Учитывая время и усилия, за­трачиваемые на планирование и осу­ществление глубокого погружения, его программа и цель должны прино­сить полное удовлетворение и быть осуществимы за 10 минут.

Во-вторых, на глубинах более 30 мет­ров большинство дайверов подверга­ется действию азотного наркоза. Это отравление азотом, возрастающее по мере увеличения глубины. Хотя восприимчивость к азоту в крови у разных людей разная, это достаточно серьезная при­чина не опускаться глубже 30 м.

В-третьих, при погружении на глубины более 30 метров воз­растают шансы заболеть декомпрессионной болезнью, особен­но при повторных погружениях. Имея лишь один баллон с воздухом, на такой глубине очень легко превысить безлеком- прессионный предел.

Наконец, во многих местах на глу­бинах более 30 метров уже ничего или почти ничего не видно - вода поглощает свет. Там значительно сложнее ориентироваться и считы­вать показания приборов - послед­нее обстоятельство затрудняет кон­троль нал снаряжением.

Как увеличить свой личный предел глубины

Хотя в сообществе дайверов "глубокими" принято считать по­гружения, начиная с 18 метров, вам надо решить, какое по­гружение будет "глубоким" лично для вас, исходя из окружа­ющей обстановки, своей подготовки и опыта. Устанавливая для себя предел глубины, не стоит забывать и об опыте и под­готовке вашего напарника.

Скажем, погружение на 18 метров не вызовет затруднений, если оно совершается в теплых, прозрачных волах тропиче­ского моря, а вы с вашим напарником соответствующим об­разом подготовлены, и все последнее время активно занима­лись дайвингом. То же самое погружение, но после десятиме­сячного перерыва и без подготовки наверняка будет более трудным и покажется более “глубоким". Точно такое же по­гружение на глубину менее 18 метров в холодном и темном озере в условиях плохой видимости может считаться "глубо­ким" даже при наличии соответствующего опыта и подготов­ки. Понятно, что пределы глубины меняются в зависимости от обстоятельств.

Устанавливая свой предел глубины для данного погружения, принимайте во внимание условия, в которых оно совершает­ся, а также возможности партнера и свои собственные. Во-первых, подумайте об условиях погружения. Исходя из них, каков реальный предел глубины? Может быть, вам лучше начать с более мелкого погружения, а потом по­степенно наращивать глубину? Во-вторых, решите, насколько вы подготовлены к погружению фи­зически и морально. В хорошей ли вы форме, есть ли у вас необ­ходимый опыт, чувствуете ли вы себя уверенно? В-третьих, посмот­рите, на какие глубины вы погру­жались до этого, какая у вас груп­па по азоту и сколько времени вы провели на поверхности после последнего погружения. Сверьтесь со своим подводным компьютером, если он у вас есть. При повторных погружениях уменьшается бездекомпрессионный предел, а он ограничивает глубину вашего по­гружения (помните, что более глубокие погружения соверша­ются вначале). В-четвертых, оцените географическое положе­ние места, где вы ныряете. Как быстро подоспеет помощь, ес­ли с вами что-то случится? В-пятых, оцените возможности своего напарника, используя эти же критерии. Оптимальная и безопасная для вас обоих глубина и будет предельной для дан­ного погружения.

Они опускаются глубже

Сообщество дайверов почти безо­говорочно принимает 40 метров в качестве предела для любитель­ских погружений, но вам, наверное, приходилось слышать или читать о людях, занимающихся техническим дайвингом, которые опускаются ниже. Это обстоятельство, тем но менее, никак не влияет на пределы глубины, установленные для дайве- ров-любителей.

Разобравшись в существе дела, вы поймете, что при занятиях техниче­ским дайвингом необходимо брать под воду намного больше снаряже­ния: часто это не один, а четыре - шесть баллонов, несколько регуля­торов и так далее, причем все бо­лее сложной конструкции. Погру­жение на глубины более 40 метров часто требует дыхания специаль­ной гелиевой смесью, а также не­скольких декомпрессионных оста­новок продолжительностью час и более. Как вы понимаете, этот вид дайвинга требует специальной под­готовки и существенного предвари­тельного опыта любительских по­гружений. Даже при наличии соот­ветствующего снаряжения, опыта и подготовки технический дайвинг остается гораздо более рискован­ным занятием, чем любительский. Если принять во внимание все дополнительное снаряжение, особую технику погружений и интенсивную подготовку, которые уменьшают риск при техническом дайвинге, превышение 40-метрового предела глубины представляется вполне ре­зонным. Технический дайвинг - это не для всех, и он не является сле­дующим обязательным шагом даже после совершения нескольких ты­сяч любительских погружений, но если вы все-таки интересуетесь техническим дайвингом, вам при­дется приобрести необходимую подготовку и опыт, а уж потом про­бовать.

Когда появилась возможностью погружаться на глубину, появилось и стремление стать в этом деле лучшим. Идет постоянная борьба за рекорды, не смотря на негативное влияние, которое оказывает глубина на человека. Например, из-за давления воды возникает боль в ушах и есть угроза того, что барабанная перепонка лопнет.

Хотя с этой проблемой профессиональные дайверы справляются налегке. Главное, выровнять давление с помощью глотательных движений. Кроме того, с каждым метром глубины давление воды возрастает, а объем воздуха в легких уменьшается.

Из-за этого пловцы часто неправильно оценивают запасы кислорода, что впоследствии может сыграть злую шутку с дайвером. Да и подъем из глубины имеет свою специфику и трудности. Но, не смотря на это, битва за рекорды продолжается.

Максимальная глубина погружения человека

Первое погружение на глубину в сто метров даже не было занесено в спортивные рекорды. Но имена дайверов, которые это сделали, знают все ныряльщики. Это Энцо Майорка и Жак Майоль. Кстати, именно они стали прообразами главных героев известного фильма Люка Бессонна «Голубая бездна».

Отметка в 100 метров давно перестала быть рекордной. Во совершил австрийский пловец Герберт Ницш. Его рекорд в 2001 году составил 214 метров. Кстати, Ницша зовут легендой фридайвинга.

За всю свою жизнь в этом виде погружения он устанавливал мировые рекорды 31 раз. Среди женщин рекордсменкой в стала американка Таня Стритер. В 2002 году она опустилась на глубину в 160м.

От глубины погружения насоса в скважину зависят качество, бесперебойность подачи воды, срок эксплуатации прибора, а иногда и самого гидротехнического сооружения. Расчет минимальной глубины установки скважинного насоса лучше доверить специалистам. Она зависит от дебита источника и производительности насоса. Нужно смонтировать устройство так, чтобы исключить работу «всухую». В то же время расстояние от дна должно быть достаточным, чтобы во входной патрубок вместе с водой не всасывался песок и ил.

Разнообразие моделей погружных насосов

Допустимые границы глубины монтажа скважинного насоса

• устройство не должно соприкасаться с дном гидротехнического сооружения;
• прибор должен быть погружен не менее чем на 1 метр под водное зеркало.

Почему вообще есть ограничение по глубине относительно водного зеркала? Это связано с особенностями работы устройства. Во-первых, нужно обеспечить условия, при которых невозможна работа на «сухом ходу». Во-вторых, охлаждение электродвигателя осуществляется за счет рабочей среды. Воды должно быть достаточно, чтобы устройство не перегревалось, иначе могут возникнуть сложности с перекачиванием жидкости.

Ограничение по размещению над дном существует потому, что взвешенных твердых частиц больше всего в придонном водяном слое. Это касается всех гидротехнических сооружений, но особенно актуально для песчаных скважин. В воде находятся частицы грунта, песок, ил. Если опустить насос слишком низко, он будет качать грязную воду, непригодную для питья и бытовых нужд. Попадая в механизм насоса, песчинки могут повредить его и вывести из строя. Поэтому желательно располагать устройство в 2-6 м от дна.

Схема установки насоса в скважину

Как учесть динамический уровень скважины

Динамический уровень – это расстояние от зеркала воды до поверхности земли. Учитывают значение, когда уровень минимальный. Это важно, т.к. количество воды в скважине не постоянно. Оно может изменяться в зависимости от сезона, интенсивности забора воды из горизонта через гидротехнические сооружения, пробуренные на этот пласт. Показатели динамического уровня указаны в паспорте скважины. Они могут изменяться в зависимости от типа и конструкции насоса. Чем выше производительность насоса, тем большей должна быть глубина его погружения.

Практический метод определения нужной глубины

На практике насос в скважину устанавливают так:

• Сначала устройство опускают на страховочном тросе на всю глубину водяной скважины.
• Когда прибор достигнет дна, его поднимают на 1,5-2 м, временно фиксируют.
• После этого запускают для проверки работы.
• Если устройство работает нормально, нет никаких замечаний или нареканий, его окончательно фиксируют в этом положении.

Обратите внимание! Метод применяют только в тех случаях, если глубина погружения насоса в скважину до 16 метров. Он не подходит для глубинных скважин.

Обычно наши соотечественники стараются все работы выполнить самостоятельно. Установка водоподъемного оборудования не кажется слишком уж сложной, поэтому многие выполняют ее своими силами. При монтаже помните, что ошибки могут закончиться незапланированным ремонтом или даже заменой насоса. Поэтому, если у вас есть хоть какие-то сомнения в правильности выполняемых действий, проконсультируйтесь со специалистом.

Дышите глубже: человек спускается на глубину, недоступную атомным подводным лодкам.

Роман Фишман

Мы живем на планете воды, но земные океаны знаем хуже, чем некоторые космические тела. Больше половины поверхности Марса артографировано с разрешением около 20 м — и только 10−15% океанского дна изучены при разрешении хотя бы 100 м. На Луне побывало 12 человек, на дне Марианской впадины — трое, и все они не смели и носа высунуть из сверхпрочных батискафов.

Погружаемся

Главная сложность в освоении Мирового океана — это давление: на каждые 10 м глубины оно увеличивается еще на одну атмосферу. Когда счет доходит до тысяч метров и сотен атмосфер, меняется все. Жидкости текут иначе, необычно ведут себя газы… Аппараты, способные выдержать эти условия, остаются штучным продуктом, и даже самые современные субмарины на такое давление не рассчитаны. Предельная глубина погружения новейших АПЛ проекта 955 «Борей» составляет всего 480 м.

Водолазов, спускающихся на сотни метров, уважительно зовут акванавтами, сравнивая их с покорителями космоса. Но бездна морей по‑своему опаснее космического вакуума. Случись что, работающий на МКС экипаж сможет перейти в пристыкованный корабль и через несколько часов окажется на поверхности Земли. Водолазам этот путь закрыт: чтобы эвакуироваться с глубины, могут потребоваться недели. И срок этот не сократить ни при каких обстоятельствах.

Впрочем, на глубину существует и альтернативный путь. Вместо того чтобы создавать все более прочные корпуса, можно отправить туда… живых водолазов. Рекорд давления, перенесенного испытателями в лаборатории, почти вдвое превышает способности подлодок. Тут нет ничего невероятного: клетки всех живых организмов заполнены той же водой, которая свободно передает давление во всех направлениях.

Клетки не противостоят водному столбу, как твердые корпуса субмарин, они компенсируют внешнее давление внутренним. Недаром обитатели «черных курильщиков», включая круглых червей и креветок, прекрасно себя чувствуют на многокилометровой глубине океанского дна. Некоторые виды бактерий неплохо переносят даже тысячи атмосфер. Человек здесь не исключение — с той лишь разницей, что ему нужен воздух.

Под поверхностью

Кислород Дыхательные трубки из тростника были известны еще могиканам Фенимора Купера. Сегодня на смену полым стеблям растений пришли трубки из пластика, «анатомической формы» и с удобными загубниками. Однако эффективности им это не прибавило: мешают законы физики и биологии.

Уже на метровой глубине давление на грудную клетку поднимается до 1,1 атм — к самому воздуху прибавляется 0,1 атм водного столба. Дыхание здесь требует заметного усилия межреберных мышц, и справиться с этим могут только тренированные атлеты. При этом даже их сил хватит ненадолго и максимум на 4−5 м глубины, а новичкам тяжело дается дыхание и на полуметре. Вдобавок чем длиннее трубка, тем больше воздуха содержится в ней самой. «Рабочий» дыхательный объем легких составляет в среднем 500 мл, и после каждого выдоха часть отработанного воздуха остается в трубке. Каждый вдох приносит все меньше кислорода и все больше углекислого газа.

Чтобы доставлять свежий воздух, требуется принудительная вентиляция. Нагнетая газ под повышенным давлением, можно облегчить работу мускулам грудной клетки. Такой подход применяется уже не одно столетие. Ручные насосы известны водолазам с XVII века, а в середине XIX века английские строители, возводившие подводные фундаменты для опор мостов, уже подолгу трудились в атмосфере сжатого воздуха. Для работ использовались толстостенные, открытые снизу подводные камеры, в которых поддерживали высокое давление. То есть кессоны.

Глубже 10 м

Азот Во время работы в самих кессонах никаких проблем не возникало. Но вот при возвращении на поверхность у строителей часто развивались симптомы, которые французские физиологи Поль и Ваттель описали в 1854 году как On ne paie qu’en sortant — «расплата на выходе». Это мог быть сильный зуд кожи или головокружение, боли в суставах и мышцах. В самых тяжелых случаях развивались параличи, наступала потеря сознания, а затем и гибель.

Чтобы отправиться на глубину без каких-либо сложностей, связанных с экстремальным давлением, можно использовать сверхпрочные скафандры. Это чрезвычайно сложные системы, выдерживающие погружение на сотни метров и сохраняющие внутри комфортное давление в 1 атм. Правда, они весьма дороги: например, цена недавно представленного скафандра канадской фирмы Nuytco Research Ltd. EXOSUIT составляет около миллиона долларов.

Проблема в том, что количество растворенного в жидкости газа прямо зависит от давления над ней. Это касается и воздуха, который содержит около 21% кислорода и 78% азота (прочими газами — углекислым, неоном, гелием, метаном, водородом и т. д. — можно пренебречь: их содержание не превышает 1%). Если кислород быстро усваивается, то азот просто насыщает кровь и другие ткани: при повышении давления на 1 атм в организме растворяется дополнительно около 1 л азота.

При быстром снижении давления избыток газа начинает выделяться бурно, иногда вспениваясь, как вскрытая бутылка шампанского. Появляющиеся пузырьки могут физически деформировать ткани, закупоривать сосуды и лишать их снабжения кровью, приводя к самым разнообразным и часто тяжелым симптомам. По счастью, физиологи разобрались с этим механизмом довольно быстро, и уже в 1890-х годах декомпрессионную болезнь удавалось предотвратить, применяя постепенное и осторожное снижение давления до нормы — так, чтобы азот выходил из организма постепенно, а кровь и другие жидкости не «закипали».

В начале ХХ века английский исследователь Джон Холдейн составил детальные таблицы с рекомендациями по оптимальным режимам спуска и подъема, компрессии и декомпрессии. Экспериментируя с животными, а затем и с людьми — в том числе с самим собой и своими близкими, — Холдейн выяснил, что максимальная безопасная глубина, не требующая декомпрессии, составляет около 10 м, а при длительном погружении — и того меньше. Возвращение с глубины должно производиться поэтапно и не спеша, чтобы дать азоту время высвободиться, зато спускаться лучше довольно быстро, сокращая время поступления избыточного газа в ткани организма. Людям открылись новые пределы глубины.

Глубже 40 м

Гелий Борьба с глубиной напоминает гонку вооружений. Найдя способ преодолеть очередное препятствие, люди делали еще несколько шагов — и встречали новую преграду. Так, следом за кессонной болезнью открылась напасть, которую дайверы почти любовно зовут «азотной белочкой». Дело в том, что в гипербарических условиях этот инертный газ начинает действовать не хуже крепкого алкоголя. В 1940-х опьяняющий эффект азота изучал другой Джон Холдейн, сын «того самого». Опасные эксперименты отца его ничуть не смущали, и он продолжил суровые опыты на себе и коллегах. «У одного из наших испытуемых произошел разрыв легкого, — фиксировал ученый в журнале, — но сейчас он поправляется».

Несмотря на все исследования, механизм азотного опьянения детально не установлен — впрочем, то же можно сказать и о действии обычного алкоголя. И тот и другой нарушают нормальную передачу сигналов в синапсах нервных клеток, а возможно, даже меняют проницаемость клеточных мембран, превращая ионообменные процессы на поверхностях нейронов в полный хаос. Внешне то и другое проявляется тоже схожим образом. Водолаз, «словивший азотную белочку», теряет контроль над собой. Он может впасть в панику и перерезать шланги или, наоборот, увлечься пересказом анекдотов стае веселых акул.

Наркотическим действием обладают и другие инертные газы, причем чем тяжелее их молекулы, тем меньшее давление требуется для того, чтобы этот эффект проявился. Например, ксенон анестезирует и при обычных условиях, а более легкий аргон — только при нескольких атмосферах. Впрочем, эти проявления глубоко индивидуальны, и некоторые люди, погружаясь, ощущают азотное опьянение намного раньше других.

Избавиться от анестезирующего действия азота можно, снизив его поступление в организм. Так работают дыхательные смеси нитроксы, содержащие увеличенную (иногда до 36%) долю кислорода и, соответственно, пониженное количество азота. Еще заманчивее было бы перейти на чистый кислород. Ведь это позволило бы вчетверо уменьшить объем дыхательных баллонов или вчетверо увеличить время работы с ними. Однако кислород — элемент активный, и при длительном вдыхании — токсичный, особенно под давлением.

Чистый кислород вызывает опьянение и эйфорию, ведет к повреждению мембран в клетках дыхательных путей. При этом нехватка свободного (восстановленного) гемоглобина затрудняет выведение углекислого газа, приводит к гиперкапнии и метаболическому ацидозу, запуская физиологические реакции гипоксии. Человек задыхается, несмотря на то что кислорода его организму вполне достаточно. Как установил тот же Холдейн-младший, уже при давлении в 7 атм дышать чистым кислородом можно не дольше нескольких минут, после чего начинаются нарушения дыхания, конвульсии — все то, что на дайверском сленге называется коротким словом «блэкаут».

Жидкостное дыхание

Пока еще полуфантастический подход к покорению глубины состоит в использовании веществ, способных взять на себя доставку газов вместо воздуха — например, заменителя плазмы крови перфторана. В теории, легкие можно заполнить этой голубоватой жидкостью и, насыщая кислородом, прокачивать ее насосами, обеспечивая дыхание вообще без газовой смеси. Впрочем, этот метод остается глубоко экспериментальным, многие специалисты считают его и вовсе тупиковым, а, например, в США применение перфторана официально запрещено.

Поэтому парциальное давление кислорода при дыхании на глубине поддерживается даже ниже обычного, а азот заменяют на безопасный и не вызывающий эйфории газ. Лучше других подошел бы легкий водород, если б не его взрывоопасность в смеси с кислородом. В итоге водород используется редко, а обычным заменителем азота в смеси стал второй по легкости газ, гелий. На его основе производят кислородно-гелиевые или кислородно-гелиево-азотные дыхательные смеси — гелиоксы и тримиксы.

Глубже 80 м

Сложные смеси Здесь стоит сказать, что компрессия и декомпрессия при давлениях в десятки и сотни атмосфер затягивается надолго. Настолько, что делает работу промышленных водолазов — например, при обслуживании морских нефтедобывающих платформ — малоэффективной. Время, проведенное на глубине, становится куда короче, чем долгие спуски и подъемы. Уже полчаса на 60 м выливаются в более чем часовую декомпрессию. После получаса на 160 м для возвращения понадобится больше 25 часов — а ведь водолазам приходится спускаться и ниже.

Поэтому уже несколько десятилетий для этих целей используют глубоководные барокамеры. Люди живут в них порой целыми неделями, работая посменно и совершая экскурсии наружу через шлюзовой отсек: давление дыхательной смеси в «жилище» поддерживается равным давлению водной среды вокруг. И хотя декомпрессия при подъеме со 100 м занимает около четырех суток, а с 300 м — больше недели, приличный срок работы на глубине делает эти потери времени вполне оправданными.

Методы длительного пребывания в среде с повышенным давлением прорабатывались с середины ХХ века. Большие гипербарические комплексы позволили создавать нужное давление в лабораторных условиях, и отважные испытатели того времени устанавливали один рекорд за другим, постепенно переходя и в море. В 1962 году Роберт Стенюи провел 26 часов на глубине 61 м, став первым акванавтом, а тремя годами позже шестеро французов, дыша тримиксом, прожили на глубине 100 м почти три недели.

Здесь начались новые проблемы, связанные с длительным пребыванием людей в изоляции и в изнурительно некомфортной обстановке. Из-за высокой теплопроводности гелия водолазы теряют тепло с каждым выдохом газовой смеси, и в их «доме» приходится поддерживать стабильно жаркую атмосферу — около 30 °C, а вода создает высокую влажность. Кроме того, низкая плотность гелия меняет тембр голоса, серьезно затрудняя общение. Но даже все эти трудности вместе взятые не поставили бы предел нашим приключениям в гипербарическом мире. Есть ограничения и поважнее.

Глубже 600 м

Предел В лабораторных экспериментах отдельные нейроны, растущие «в пробирке», плохо переносят экстремально высокое давление, демонстрируя беспорядочную гипервозбудимость. Похоже, что при этом заметно меняются свойства липидов клеточных мембран, так что противостоять этим эффектам невозможно. Результат можно наблюдать и в нервной системе человека под огромным давлением. Он начинает то и дело «отключаться», впадая в кратковременные периоды сна или ступора. Восприятие затрудняется, тело охватывает тремор, начинается паника: развивается нервный синдром высокого давления (НСВД), обусловленный самой физиологией нейронов.

Помимо легких, в организме есть и другие полости, содержащие воздух. Но они сообщаются с окружающей средой очень тонкими каналами, и давление в них выравнивается далеко не моментально. Например, полости среднего уха соединяются с носоглоткой лишь узкой евстахиевой трубой, которая к тому же часто забивается слизью. Связанные с этим неудобства знакомы многим пассажирам самолетов, которым приходится, плотно закрыв нос и рот, резко выдохнуть, уравнивая давление уха и внешней среды. Водолазы тоже применяют такое «продувание», а при насморке стараются вовсе не погружаться.

Добавление к кислородно-гелиевой смеси небольших (до 9%) количеств азота позволяет несколько ослабить эти эффекты. Поэтому рекордные погружения на гелиоксе достигают планки 200−250 м, а на азотсодержащем тримиксе — около 450 м в открытом море и 600 м в компрессионной камере. Законодателями в этой области стали — и до сих пор остаются — французские акванавты. Чередование воздуха, сложных дыхательных смесей, хитрых режимов погружения и декомпрессии еще в 1970-х позволило водолазам преодолеть планку в 700 м глубины, а созданную учениками Жака Кусто компанию COMEX сделало мировым лидером в водолазном обслуживании морских нефтедобывающих платформ. Детали этих операций остаются военной и коммерческой тайной, поэтому исследователи других стран пытаются догнать французов, двигаясь своими путями.

Пытаясь опуститься глубже, советские физиологи изучали возможность замены гелия более тяжелыми газами, например неоном. Эксперименты по имитации погружения на 400 м в кислородно-неоновой атмосфере проводились в гипербарическом комплексе московского Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН и в секретном «подводном» НИИ-40 Министерства обороны, а также в НИИ Океанологии им. Ширшова. Однако тяжесть неона продемонстрировала свою обратную сторону.

Можно подсчитать, что уже при давлении 35 атм плотность кислородно-неоновой смеси равна плотности кислородно-гелиевой примерно при 150 атм. А дальше — больше: наши воздухоносные пути просто не приспособлены для «прокачивания» такой густой среды. Испытатели ИМБП сообщали, что, когда легкие и бронхи работают со столь плотной смесью, возникает странное и тяжелое ощущение, «будто ты не дышишь, а пьешь воздух». В бодрствующем состоянии опытные водолазы еще способны с этим справиться, но в периоды сна — а на такую глубину не добраться, не потратив долгие дни на спуск и подъем — они то и дело просыпаются от панического ощущения удушья. И хотя военным акванавтам из НИИ-40 удалось достичь 450-метровой планки и получить заслуженные медали Героев Советского Союза, принципиально это вопроса не решило.

Новые рекорды погружения еще могут быть поставлены, но мы, видимо, подобрались к последней границе. Невыносимая плотность дыхательной смеси, с одной стороны, и нервный синдром высоких давлений — с другой, видимо, ставят окончательный предел путешествиям человека под экстремальным давлением.