Наука подводного плавания - Science of underwater diving

Не путать с Научный дайвинг.

В наука подводного плавания включает те концепции, которые полезны для понимания подводная среда в котором дайвинг имеет место, и его влияние на дайвера. Он включает аспекты физика, физиология и океанография. Практика научная работа а дайвинг известен как Научный дайвинг. Эти темы в большей или меньшей степени освещены в обучение дайвингу программы, основанные на том принципе, что понимание концепций может позволить дайверу избежать проблем и более эффективно решать их, когда их невозможно избежать.

Базовое понимание физики подводной среды лежит в основе понимания краткосрочных и долгосрочных физиологических воздействий на дайвера, а также связанных с ними опасностей, связанных с окружающей средой, и их последствий, присущих дайвингу.

Физика

Основная статья: Физика дайвинга

Физика дайвинга - это аспекты физика которые напрямую влияют на подводный дайвер и которые объясняют эффекты, которые дайверы и их оборудование подвергаются под водой, которые отличаются от нормального человеческого опыта вне воды.

Эти эффекты в основном являются следствием погружения в воду; плавучесть, то гидростатическое давление глубины, влияние давления на дышащие газы газовые пространства в водолазе и оборудовании, инерционные и вязкие эффекты на движение водолаза и эффекты теплопередачи. Другие эффекты - это физическое влияние подводной среды на человека. чувственное восприятие. Понимание физики полезно при рассмотрении физиологических эффектов дайвинга. опасности и риски дайвинга, работа подводный дыхательный аппарат, контроль плавучести и плавучий подъем.

Другие фундаментальные знания физики для дайвинга включают свойства газов и дыхательный газ смеси при вариациях абсолютное давление и температура, а растворимость газов в жидкостях.

Физиология

Основная статья: Физиология человека при подводном плавании

Человеческая физиология подводного плавания - это физиологический влияния подводной среды на людей-дайверов и адаптации к работе под водой, как во время погружения с задержкой дыхания и при дыхании при атмосферном давлении из подходящего источника дыхательного газа. Таким образом, он включает в себя как физиологию погружения с задержкой дыхания у людей, так и диапазон физиологических эффектов, обычно ограниченных людьми, ныряющими под давлением окружающей среды, либо фридайвингом, либо использующим подводный дыхательный аппарат. На дайвера влияют несколько факторов, в том числе погружение, воздействие воды, ограничения выносливости при задержке дыхания, колебания давления окружающей среды, влияние вдыхаемых газов 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 реакция на холодный шок,[4][5] полезный ныряющий рефлекс и чрезмерная потеря тепла тела.[6][7][8][9] Продолжительность задержки дыхания ограничена запасами кислорода и риском гипоксическое затемнение, с которым связан высокий риск тонущий.[10][11][12]

Сильные или внезапные изменения атмосферного давления могут привести к травмам, известным как баротравма.[1][13] Дыхание под давлением имеет несколько эффектов. Метаболически неактивные газы абсорбируются тканями и могут иметь наркотические или другие нежелательные эффекты, и их следует выпускать медленно, чтобы избежать образования пузырьков во время декомпрессия.[14] Метаболически активные газы имеют больший эффект пропорционально их концентрации, которая пропорциональна их парциальному давлению, которое для загрязнителей увеличивается пропорционально абсолютному давлению окружающей среды.[1]

Работа дыхания увеличивается из-за повышенной плотности дыхательного газа, артефактов дыхательного аппарата и колебаний гидростатического давления из-за положения в воде. Высокая работа дыхания и большие комбинации физиологического и механического мертвый космос может привести к гиперкапния, что может вызвать паника отклик.

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

Другие физиологические эффекты становятся очевидными на больших глубинах и там, где для смягчения некоторых из этих эффектов используются альтернативные газовые смеси для дыхания. Азотный наркоз происходит при высоких парциальных давлениях азота, и гелий заменяется, чтобы избежать или уменьшить этот эффект. Нервный синдром высокого давления влияет на дайверов, дышащих смесями гелия при быстром сжатии до высоких давлений, Компрессионная артралгия может также повлиять на 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 воздействию кислородное отравление эффекты, и переход от разбавленных газов гелия к азоту во время декомпрессии может вызвать изобарическая контрдиффузия проблемы. Токсичность загрязнителей вдыхаемого газа пропорциональна парциальному давлению, и газ, который может не оказывать никакого воздействия на поверхность, может быть опасно токсичным при более высоком давлении окружающей среды.

Гипоксия восхождения может повлиять на фридайверы и ребризеры дайверы, а в редких случаях - аквалангисты и водолазы с поверхностным питанием, что может быть смертельным, так как дайвер может без предупреждения потерять сознание и, как следствие, утонуть или задохнуться.

Среда

Смотрите также: Список мест для дайвинга по типу и Подводное плавание § Среда для дайвинга

Океан и водная среда описываются океанография и лимнология. На них напрямую влияют аспекты геология, Погода и климат. В подводная среда населен организмы большого разнообразия, некоторые из которых могут быть опасны для дайвера или каким-то образом повлиять 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 связанные рисковать, что позволяет эффективно планирование погружений. Есть ряд экологические опасности что следует учитывать при планировании погружения.[1]

Другая сторона понимания окружающей среды дайверами - это влияние дайвинговой деятельности на окружающую среду. В воздействие любительского дайвинга на окружающую среду на популярных тропических коралловых рифах была тщательно изучена, и известны отрицательные последствия из-за плохих навыков дайвинга и отсутствия экологической осведомленности, которые могут быть устранены путем обучения и образования.[15][16] Хотя коммерческие водолазные работы также могут иметь значительное воздействие на окружающую среду, они менее часты, и там, где ожидается, что воздействие на окружающую среду будет проблемой, это следует учитывать в исследовании воздействия на окружающую среду для конкретного контракта или проекта. Точно так же влияние научного дайвинга на окружающую среду должно быть оценено во время планирования и должно быть одобрено соответствующим комитетом по этике.

Рекомендации

  1. ^ а б c d Руководство по дайвингу ВМС США, 6-е издание. США: Командование военно-морских систем США. 2006 г.. Получено 26 мая 2008.
  2. ^ а б Pendergast, D. R .; Лундгрен, К. Э. Г. (1 января 2009 г.). «Подводная среда: сердечно-легочные, тепловые и энергетические потребности». Журнал прикладной физиологии. 106 (1): 276–283. Дои:10.1152 / japplphysiol.90984.2008. ISSN  1522-1601. PMID  19036887.
  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. Получено 12 октября 2016.
  4. ^ Сотрудники. «4 фазы погружения в холодную воду». Учебный лагерь "За пределами холодной воды". Канадский совет по безопасному катанию на лодках. Получено 8 ноября 2013.
  5. ^ «Упражнения на холоде: Часть II - Физиологическое путешествие через воздействие холодной воды». Наука о спорте. www.sportsscientists.com. 29 января 2008 г. Архивировано с оригинал 24 мая 2010 г.. Получено 24 апреля 2010.
  6. ^ Линдхольм, Питер; Лундгрен, Клаас Э.Г. (1 января 2009 г.). «Физиология и патофизиология дайвинга с задержкой дыхания». Журнал прикладной физиологии. 106 (1): 284–292. Дои:10.1152 / japplphysiol.90991.2008. PMID  18974367.
  7. ^ Паннетон, В. Майкл (2013). "Реакция млекопитающих при нырянии: загадочный рефлекс для сохранения жизни?". Физиология. 28 (5): 284–297. Дои:10.1152 / Physiol.00020.2013. ЧВК  3768097. PMID  23997188.
  8. ^ Стерба, Дж. (1990). «Полевое лечение случайного переохлаждения во время дайвинга». Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США. НЭДУ-1-90. Получено 11 июн 2008.
  9. ^ Cheung, S.S .; Montie, D.L .; Уайт, доктор медицины; Бем, Д. (сентябрь 2003 г.). «Изменения в ловкости рук после кратковременного погружения кисти и предплечья в воду с температурой 10 ° C». Aviat Space Environ Med. 74 (9): 990–3. PMID  14503680. Получено 11 июн 2008.
  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.
  11. ^ Эдмондс, К. (1968). "Затмение на мелководье". Королевский военно-морской флот Австралии, Школа подводной медицины. РАНСУМ-8-68. Получено 21 июля 2008.
  12. ^ Lindholm, P .; Pollock, N.W .; Лундгрен, К. Э. Г., ред. (2006). Дайвинг с задержкой дыхания. Труды Общества подводной и гипербарической медицины / Divers Alert Network 2006, 20–21 июня Семинар. Дарем, Северная Каролина: Сеть оповещения водолазов. ISBN  978-1-930536-36-4. Получено 21 июля 2008.
  13. ^ Brubakk, A. O .; Нойман, Т. С. (2003). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта, 5-е изд.. США: Saunders Ltd. p. 800. ISBN  0-7020-2571-2.
  14. ^ Bauer, Ralph W .; Путь, Роберт О. (1970). «Относительные наркотические силы водорода, гелия, азота и их смесей».
  15. ^ Йохансен, Келси (2013). «Образование и обучение». В Мусе, Газали; Диммок, Кей (ред.). Дайвинг-туризм: современные географии отдыха, туризма и мобильности. Рутледж. ISBN  9781136324949.
  16. ^ Хаммертон, Зан (2014). Воздействие аквалангистов и стратегии управления субтропическими морскими охраняемыми территориями (Тезис). Университет Южного Креста.