Наука подводного плавания

Наука о подводном дайвинге включает в себя те понятия, которые полезны для понимания подводной среды, в которой погружения происходят , и ее влияния на дайвера. Он включает в себя аспекты физики , физиологии и океанографии . Практика научной работы во время дайвинга известна как научное дайвинг . Эти темы в большей или меньшей степени рассматриваются в программах обучения дайверов , исходя из того принципа, что понимание концепций может позволить дайверу избежать проблем и более эффективно решать их, когда их нельзя избежать.

Базовое понимание физики подводной среды является основополагающим для понимания краткосрочных и долгосрочных физиологических воздействий на дайвера, а также связанных с ними опасностей среды для дайвинга и их последствий, присущих дайвингу.

Физика [ править ]

Физика дайвинга - это аспекты физики , которые напрямую влияют на подводного дайвера и объясняют эффекты, которым подвергаются дайверы и их оборудование под водой, которые отличаются от обычного человеческого опыта вне воды.

Эти эффекты в основном являются последствиями погружения в воду; плавучесть , гидростатическое давление глубины, влияние давления на дыхательные газы и газовые пространства водолаза и оборудования, инерционное и вязкое воздействие на движение водолаза, а также эффекты теплопередачи. Другими эффектами являются физические воздействия подводной среды на сенсорное восприятие человека . Понимание физики полезно при рассмотрении физиологических эффектов дайвинга, опасностей и рисков дайвинга , работы подводных дыхательных аппаратов , контроля плавучести и плавучего подъема .

Другие фундаментальные знания физики для дайвинга включают свойства газов и смесей дыхательных газов при изменении абсолютного давления и температуры , а также растворимость газов в жидкостях .

Физиология [ править ]

Физиология человека при подводном плавании - это физиологическое влияние подводной среды на дайверов-людей, а также адаптация к работе под водой, как во время погружений с задержкой дыхания , так и при дыхании под давлением окружающей среды из подходящего источника дыхательного газа. Таким образом, оно включает в себя как физиологию ныряния с задержкой дыхания у людей, так и диапазон физиологических эффектов, обычно ограниченных дайверами под давлением окружающей среды, занимающимися фридайвингом или использующими подводные дыхательные аппараты . На дайвера влияют несколько факторов, в том числе погружение, воздействие воды, ограничения выносливости задержки дыхания, изменения давления окружающей среды, воздействие газов для дыхания при повышенном давлении окружающей среды, эффекты, вызванные использованием дыхательного аппарата и сенсорные нарушения. Все это может повлиять на работоспособность и безопасность дайвера. ^[1]

Погружение влияет на баланс жидкости , кровообращение и работу дыхания . ^[2]^[3] Воздействие холодной воды может привести к опасной реакции холодового шока . ^[4]^[5] полезный нырятельный рефлекс и чрезмерная потеря тепла телом . ^[6]^[7]^[8]^[9] Продолжительность задержки дыхания ограничена запасами кислорода и риском гипоксического отключения сознания , что сопряжено с высоким риском утопления . ^[10]^[11]^[12]

Большие или внезапные изменения давления окружающей среды могут привести к травме, известной как баротравма . ^[1]^[13] Дыхание под давлением имеет несколько эффектов. Метаболически неактивные газы поглощаются тканями и могут оказывать наркотическое или другое нежелательное действие, поэтому их необходимо выделять медленно, чтобы избежать образования пузырьков при декомпрессии . ^[14] Метаболически активные газы оказывают больший эффект пропорционально их концентрации, которая пропорциональна их парциальному давлению, которое для загрязняющих веществ увеличивается пропорционально абсолютному давлению окружающей среды. ^[1]

Работа дыхания увеличивается из-за повышенной плотности дыхательного газа, дефектов дыхательного аппарата и изменений гидростатического давления из-за положения в воде. Высокая работа дыхания и большие комбинации физиологического и механического мертвого пространства могут привести к гиперкапнии , которая может вызвать паническую реакцию.

Подводная среда также влияет на сенсорную информацию, что может повлиять на безопасность и способность эффективно функционировать на глубине. ^[2]

Другие физиологические эффекты становятся очевидными на большей глубине и там, где для смягчения некоторых из этих эффектов используются альтернативные смеси дыхательных газов. Азотный наркоз возникает при высоких парциальных давлениях азота, и его заменяют гелием, чтобы избежать или уменьшить этот эффект. Нервный синдром высокого давления поражает дайверов, дышащих гелиевыми смесями во время быстрого сжатия до высокого давления. Компрессионная артралгия также может поражать дайверов во время быстрого сжатия до высокого давления. Длительное время декомпрессии можно сократить за счет более высокого содержания кислорода в дыхательном газе, но это может подвергнуть дайвера кислородному отравлению , а переход с гелия на газы, разбавленные азотом, во время декомпрессии может вызвать проблемы изобарной контрдиффузии . Токсичность загрязнителей дыхательного газа пропорциональна парциальному давлению, и газ, который не оказывает никакого воздействия на поверхность, может быть опасно токсичным при более высоком атмосферном давлении.

Гипоксия при всплытии может поражать фридайверов и дайверов с ребризером , а в некоторых случаях и дайверов с аквалангом и подводным плаванием с поверхности, и может быть смертельной, поскольку дайвер может потерять сознание без предупреждения и, как следствие, утонуть или задохнуться.

Окружающая среда [ править ]

Океан и водная среда описываются океанографией и лимнологией . На них напрямую влияют аспекты геологии , погоды и климата . Подводная среда населена огромным разнообразием организмов , некоторые из которых могут быть опасны для дайвера или каким-либо образом влиять на погружение.

Достаточные знания и базовое понимание ожидаемой среды для предполагаемого погружения позволяют дайверу предсказать условия, которые можно разумно ожидать во время погружения, и позволяют разумно оценить опасности и связанный с ними риск , что позволяет эффективно планировать погружение . Существует ряд опасностей для окружающей среды , которые следует учитывать при планировании погружений. ^[1]

Другая сторона понимания дайверами окружающей среды – влияние водолазной деятельности на окружающую среду. Воздействие рекреационного дайвинга на окружающую среду на популярные тропические коралловые рифы было тщательно изучено, и известны негативные последствия из-за плохих навыков дайвинга и отсутствия экологической осведомленности, которые можно устранить с помощью обучения и образования. ^[15]^[16] Хотя коммерческие водолазные операции также могут оказывать значительное воздействие на окружающую среду, они происходят реже, и если ожидается, что воздействие на окружающую среду будет проблемой, это следует учитывать при исследовании воздействия на окружающую среду для конкретного контракта или проекта. Аналогичным образом, воздействие научного дайвинга на окружающую среду должно быть оценено во время планирования и подлежит одобрению соответствующим комитетом по этике.

Полезно базовое понимание практической значимости некоторых факторов окружающей среды, влияющих на водолазные операции, таких как:

Цветение водорослей - распространение планктонных водорослей в воде.
Течение (поток) - Поток воды в ручье, вызванный силой тяжести.
- Береговой дрейф - осадки перемещаются береговым течением.
- Океанское течение - Направленный массовый поток океанической воды, создаваемый внешними или внутренними силами.
- Отбойное течение - течение воды удаляется от берега.
- Приливная гонка - быстро движущийся приливный поток, проходящий через сужение, образующий волны, водовороты и сильные течения.
- Подводное течение (водные волны) – возвратный поток под (прибрежными) водными волнами.
- Апвеллинг - замена глубокими водами, движущимися вверх над поверхностными водами, выносимыми ветром в море.
  - Транспорт Экмана - чистый перенос поверхностных вод перпендикулярно направлению ветра.
Галоклин - Расслоение водоема из-за разницы в солености.
Риф – отмель камней, кораллов или другого достаточно связного материала, лежащая под поверхностью воды.
- Коралловый риф - обнажение скалы в море, образовавшееся в результате роста и отложения каменных коралловых скелетов.
Стратификация (вода) - расслоение водоема из-за изменений плотности.
Термоклин – тепловой слой в водоеме.
Прилив – подъем и падение уровня моря под воздействием астрономического гравитационного воздействия.
Мутность – мутность жидкости.
Ветровая волна - поверхностные волны, создаваемые ветром на открытой воде.
- Разрывная волна , также известная как прибой – волна, которая становится нестабильной из-за чрезмерной крутизны.
- Скачок (волновое действие) - составляющая волнового движения, близкая к дну и параллельная ему.
- Зыбь (океан) - серия волн, создаваемых отдаленными погодными системами.
- Обмеление волн - эффект, при котором поверхностные волны, попадающие на мелководье, меняют высоту волны.

Ссылки [ править ]

↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Руководство по водолазному делу ВМС США, 6-я редакция . США: Командование морских систем ВМС США. 2006. Архивировано из оригинала 2 мая 2008 года . Проверено 26 мая 2008 г.
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Пендергаст, доктор медицинских наук; Лундгрен, CEG (1 января 2009 г.). «Подводная среда: сердечно-легочные, тепловые и энергетические потребности». Журнал прикладной физиологии . 106 (1): 276–283. doi : 10.1152/japplphysicalol.90984.2008 . ISSN 1522-1601 . ПМИД 19036887 . S2CID 2600072 .
^ Коллиас, Джеймс; Ван Дервир, Дена; Дорчак, Карен Дж.; Гринлиф, Джон Э. (февраль 1976 г.). «Физиологические реакции человека на погружение в воду: сборник исследований» (PDF) . Технический меморандум НАСА X-3308 . Вашингтон, округ Колумбия: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 12 октября 2016 г.
^ Персонал. «4 фазы погружения в холодную воду» . За пределами учебного лагеря «Холодная вода» . Канадский совет по безопасному плаванию на лодках. Архивировано из оригинала 17 февраля 2019 года . Проверено 8 ноября 2013 г.
^ «Упражнения на холоде: Часть II. Физиологическое путешествие под воздействием холодной воды» . Наука о спорте . www.sportsscientists.com. 29 января 2008 г. Архивировано из оригинала 24 мая 2010 г. . Проверено 24 апреля 2010 г.
^ Линдхольм, Питер; Лундгрен, Клаас Э.Г. (1 января 2009 г.). «Физиология и патофизиология ныряния человека с задержкой дыхания». Журнал прикладной физиологии . 106 (1): 284–292. doi : 10.1152/japplphysicalol.90991.2008 . ПМИД 18974367 . S2CID 6379788 .
^ Паннетон, В. Майкл (2013). «Реакция млекопитающих на ныряние: загадочный рефлекс для сохранения жизни?» . Физиология . 28 (5): 284–297. дои : 10.1152/физиол.00020.2013 . ПМЦ 3768097 . ПМИД 23997188 .
^ Стерба, Дж. А. (1990). «Полевые меры борьбы со случайной гипотермией во время дайвинга» . Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . НЕДУ-1-90. Архивировано из оригинала 6 декабря 2008 года . Проверено 11 июня 2008 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ Чунг, СС; Монти, DL; Уайт, доктор медицины; Бем, Д. (сентябрь 2003 г.). «Изменения ловкости рук после кратковременного погружения кисти и предплечья в воду температурой 10 градусов Цельсия» . Авиат Спейс Энвайрон Мед . 74 (9): 990–3. ПМИД 14503680 . Проверено 11 июня 2008 г.
^ Пирн, Джон Х.; Франклин, Ричард С.; Педен, Эми Э. (2015). «Гипоксическое затемнение: диагностика, риски и профилактика» . Международный журнал водных исследований и образования . 9 (3): 342–347. дои : 10.25035/ijare.09.03.09 .
^ Эдмондс, К. (1968). «Затмение на мелководье» . Королевский военно-морской флот Австралии, Школа подводной медицины . РАНСУМ-8-68. Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года . Проверено 21 июля 2008 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ Линдхольм, П.; Поллок, Северо-Запад; Лундгрен, CEG, ред. (2006). Дайвинг на задержке дыхания. Труды Общества подводной и гипербарической медицины/Сети оповещения дайверов, 2006 г., 20–21 июня. Семинар . Дарем, Северная Каролина: Сеть оповещения дайверов. ISBN 978-1-930536-36-4 . Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года . Проверено 21 июля 2008 г. {{cite book}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ Брубакк, АО; Нойман, Т.С. (2003). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта, 5-е изд . США: Saunders Ltd. с. 800. ISBN 0-7020-2571-2 .
^ Бауэр, Ральф В.; Уэй, Роберт О. (1970). «Относительная наркотическая активность водорода, гелия, азота и их смесей» .
^ Йохансен, Келси (2013). «Образование и обучение». В Мусе, Газали; Диммок, Кей (ред.). Дайвинг-туризм: современная география отдыха, туризма и мобильности . Рутледж. ISBN 9781136324949 .
^ Хаммертон, Зан (2014). Воздействие аквалангистов и стратегии управления субтропическими морскими охраняемыми территориями (Диссертация). Университет Южного Креста.

[usn-1] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Руководство по водолазному делу ВМС США, 6-я редакция . США: Командование морских систем ВМС США. 2006. Архивировано из оригинала 2 мая 2008 года . Проверено 26 мая 2008 г.

[Pendergast_and_Lundgren_2009-2] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Пендергаст, доктор медицинских наук; Лундгрен, CEG (1 января 2009 г.). «Подводная среда: сердечно-легочные, тепловые и энергетические потребности». Журнал прикладной физиологии . 106 (1): 276–283. doi : 10.1152/japplphysicalol.90984.2008 . ISSN 1522-1601 . ПМИД 19036887 . S2CID 2600072 .

[Kollias_et_al_1976-3] Коллиас, Джеймс; Ван Дервир, Дена; Дорчак, Карен Дж.; Гринлиф, Джон Э. (февраль 1976 г.). «Физиологические реакции человека на погружение в воду: сборник исследований» (PDF) . Технический меморандум НАСА X-3308 . Вашингтон, округ Колумбия: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 12 октября 2016 г.

[phases-4] Персонал. «4 фазы погружения в холодную воду» . За пределами учебного лагеря «Холодная вода» . Канадский совет по безопасному плаванию на лодках. Архивировано из оригинала 17 февраля 2019 года . Проверено 8 ноября 2013 г.

[coldii-5] «Упражнения на холоде: Часть II. Физиологическое путешествие под воздействием холодной воды» . Наука о спорте . www.sportsscientists.com. 29 января 2008 г. Архивировано из оригинала 24 мая 2010 г. . Проверено 24 апреля 2010 г.

[Physiology_and_Pathophysiology-6] Линдхольм, Питер; Лундгрен, Клаас Э.Г. (1 января 2009 г.). «Физиология и патофизиология ныряния человека с задержкой дыхания». Журнал прикладной физиологии . 106 (1): 284–292. doi : 10.1152/japplphysicalol.90991.2008 . ПМИД 18974367 . S2CID 6379788 .

[Panneton_2013-7] Паннетон, В. Майкл (2013). «Реакция млекопитающих на ныряние: загадочный рефлекс для сохранения жизни?» . Физиология . 28 (5): 284–297. дои : 10.1152/физиол.00020.2013 . ПМЦ 3768097 . ПМИД 23997188 .

[sterba-8] Стерба, Дж. А. (1990). «Полевые меры борьбы со случайной гипотермией во время дайвинга» . Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . НЕДУ-1-90. Архивировано из оригинала 6 декабря 2008 года . Проверено 11 июня 2008 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[cheung-9] Чунг, СС; Монти, DL; Уайт, доктор медицины; Бем, Д. (сентябрь 2003 г.). «Изменения ловкости рук после кратковременного погружения кисти и предплечья в воду температурой 10 градусов Цельсия» . Авиат Спейс Энвайрон Мед . 74 (9): 990–3. ПМИД 14503680 . Проверено 11 июня 2008 г.

[Pearn_et_al_2015-10] Пирн, Джон Х.; Франклин, Ричард С.; Педен, Эми Э. (2015). «Гипоксическое затемнение: диагностика, риски и профилактика» . Международный журнал водных исследований и образования . 9 (3): 342–347. дои : 10.25035/ijare.09.03.09 .

[shallow1968-11] Эдмондс, К. (1968). «Затмение на мелководье» . Королевский военно-морской флот Австралии, Школа подводной медицины . РАНСУМ-8-68. Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года . Проверено 21 июля 2008 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[dan-12] Линдхольм, П.; Поллок, Северо-Запад; Лундгрен, CEG, ред. (2006). Дайвинг на задержке дыхания. Труды Общества подводной и гипербарической медицины/Сети оповещения дайверов, 2006 г., 20–21 июня. Семинар . Дарем, Северная Каролина: Сеть оповещения дайверов. ISBN 978-1-930536-36-4 . Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года . Проверено 21 июля 2008 г. {{cite book}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[Brubakk-13] Брубакк, АО; Нойман, Т.С. (2003). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта, 5-е изд . США: Saunders Ltd. с. 800. ISBN 0-7020-2571-2 .

[Bauer1970-14] Бауэр, Ральф В.; Уэй, Роберт О. (1970). «Относительная наркотическая активность водорода, гелия, азота и их смесей» .

[Musa_and_Dimmock_2013-15] Йохансен, Келси (2013). «Образование и обучение». В Мусе, Газали; Диммок, Кей (ред.). Дайвинг-туризм: современная география отдыха, туризма и мобильности . Рутледж. ISBN 9781136324949 .

[Hammerton_2014-16] Хаммертон, Зан (2014). Воздействие аквалангистов и стратегии управления субтропическими морскими охраняемыми территориями (Диссертация). Университет Южного Креста.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]