Текст книги "Атака на неизведанное"

Автор книги: Ганс-Юрген Брозин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 7 страниц)

Общим для всех описанных выше способов измерений, шла ли речь о приборах на исследовательских судах, автоматических буях или других носителях аппаратуры, является то, что измерительные датчики находятся в непосредственном контакте с исследуемой средой, т. е. с морем. Однако в последнее время разработаны и неконтактные методы, которые дают возможность проводить наблюдения за различными океанографическими характеристиками с помощью дистанционных измерений, например с самолетов или с искусственных спутников Земли.

До применения дистанционных приборов для океанографических исследований с самолетов были получены косвенные научные заключения об океанологических процессах путем интерпретации данных аэрофотосъемок. Особенно ценные выводы об изменении условий волнения моря и о переносе различного материала в прибрежной зоне дали снимки, сделанные вблизи береговой полосы. Самолеты, используя аэрофотосъемку, вели наблюдения и за ледовой обстановкой.

С начала 50-х годов самолеты с дистанционными приборами применяются непосредственно в целях океанографии. Так, инфракрасными термометрами путем измерения длинноволнового излучения морской поверхности определялась ее температура. Правда, этот способ имеет ограниченное применение, так как определяется температура только самого поверхностного слоя воды толщиной 1 мм. Измерениям мешают водяные пары атмосферы. Поэтому использование этого метода сохранилось главным образом в районах с большими горизонтальными градиентами температуры, таких, например, как зона Гольфстрима. При изучении течений с помощью поплавков или при исследовании процессов горизонтальной турбулентности с успехом применяется аэрофотограмметрия.

В будущем большое значение приобретут наблюдения и измерения с помощью искусственных спутников Земли. Хотя «космическая океанография» делает еще только первые шаги, проводимые по ее развитию работы являются многообещающими. Высокая скорость обращения космических аппаратов позволяет одновременно наблюдать большие районы и быстро повторять измерения. Поэтому космические летательные аппараты особенно целесообразно использовать в тех случаях, когда необходимо получение синхронной информации на обширных океанических областях. Если эти аппараты оснащены достаточно чувствительными измерительными датчиками, можно исследовать микро– и мезомасштабные явления. Они могут служить также в качестве радиорелейных станций для получения информации от сети заякоренных или дрейфующих буев.

В настоящее время главная проблема состоит в создании датчиков, которые работали бы достаточно надежно и точно на высотах в сотни километров. Следующая важная проблема заключается в том, чтобы освободить измерения от вредного влияния облачности. Именно поэтому современные методы использования искусственных спутников для океанологических целей применяются в сравнительно безоблачных субтропических районах.

Успешные космические наблюдения за морем в последние годы позволили судить о границах и сезонных перемещениях ярко выраженных морских течений, а по фотографиям метеорологических спутников делались выводы о характерных формах облаков. По солнечным бликам на этих фотографиях могут оцениваться условия волнения на море. С 1961 г., по данным метеорологических спутников, составляются карты ледовой обстановки. В дальнейшем с помощью искусственных спутников можно будет определять местоположение косяков рыбы.

Исследования, проводимые пилотируемыми космическими аппаратами и орбитальными станциями, также могут вносить ценный вклад в океанографию. В этой связи следует напомнить о первом совместном применении исследовательских судов, космических кораблей и метеорологических спутников в Индийском океане в 1970 г. при полете советского космического корабля «Союз-9» или о программе наблюдений, выполненной в 1971 г. первой советской орбитальной станцией «Салют».

Полноты ради следует упомянуть, что наряду с уже отмеченными вспомогательными техническими средствами в океанографии могут использоваться также и автоматические устройства, которые, будучи управляемыми на расстоянии по заранее составленной программе, отбирают пробы на различных глубинах, фотографируют или даже выполняют непосредственные измерения. Некоторые такие устройства были с успехом испытаны на глубине 5000 м и более. В дальнейшем их можно будет использовать в качестве автоматических обсерваторий на морском дне. По истечении предусмотренного срока по заранее разработанной программе или но акустическому сигналу они поднимаются на поверхность, где отбираются накопленные данные.

Большое значение имеют «подводные роботы», например для контрольных и ремонтных работ на подводных нефтепроводах. Для строительных работ под водой в Японии, Советском Союзе и США были разработаны автоматические подводные бульдозеры. Например, японская конструкция, плавбазой для которой на поверхности моря служит катамаран, может работать на глубинах до 60 м. Большинство подводных роботов кабелем связано с надводным судном, с которого они управляются и которое подает им необходимую энергию. Приводимые в действие гидравлическими приводами, грейферы позволяют выполнять подводные работы и транспортировку грузов. Их ориентирование обеспечивается с помощью прожекторов и подводных телевизоров.

Человек в море

Вероятно, уже в эпоху первых крупных египетских морских путешествий у побережья Красного моря погружались ныряльщики.

Во многих финикийских, а позднее греческих городах водолазное дело было специальностью. Жемчуг, кораллы или губки и съедобные моллюски были в то время ценными обменными товарами. Существовал большой спрос также на пурпурных улиток, из которых изготовлялись красители. В античных источниках можно найти сведения о строительных работах под водой, о погружении при спасательных работах на затонувших судах, а также о первых попытках использования водолазов в военных целях.

Отдельные сообщения указывают на участие водолазов даже в научных исследованиях. Так, упоминается, что Александр Македонский, который поручил Аристотелю описание животного мира, предоставил в его распоряжение группу водолазов. Водолазы должны были поднимать со дна редких животных и растения. В других преданиях говорится, что сам Александр в 330 г. до н. э. спустился на морское дно в своеобразном водолазном колоколе.

В древние времена водолазы могли обнаружить интересующие их предметы только в прозрачных и спокойных водах. Их пребывание под водой было ограничено способностью задерживать дыхание. О достигнутых глубинах никаких подробных данных не имеется. Видимо, они опускались не более чем на 20 м. Не установлено, но и не исключено, что уже тогда были известны некоторые технические вспомогательные средства, такие, например, как прообразы наших современных водолазных очков или дыхательных трубок. Во всяком случае, позднее, начиная с XIV столетия, искатели жемчуга в Персидском заливе применяли примитивные водолазные очки из полированного черепахового панциря.

У берегов Греции, Турции и Северной Африки вплоть до XIX столетия неизменно практиковались свободные погружения. Ныряли здесь прежде всего за губками и кораллами, тогда как в Красном море, Персидском заливе и у берегов Индийского океана с морского дна добывали главным образом жемчуг. Оснащение водолаза состояло исключительно из водолазных очков и иногда из носового зажима для облегчения выравнивания давления. Часто, чтобы экономить время при погружении, ныряльщики затягивали себя в глубину камнем. И сейчас подобным способом погружаются за съедобными морскими кубышками [8]8
  Морские кубышки принадлежат к одному из видов голотурий.


[Закрыть], а также за жемчужными раковинами и губками большинство женщин в Японии и Южной Корее.

Давно известным техническим вспомогательным средством для пребывания человека под водой был водолазный колокол. По первым, правда недостоверным, преданиям еще в древние времена, а позднее, в XVI столетии, упоминается о подводных работах с помощью водолазных колоколов. Они представляли собой открытые снизу деревянные ящики со своеобразной платформой, на которой могли стоять рабочие. При погружении колокола вода проникала в него снизу и сжимала находящийся там воздух, пока не устанавливалось состояние равновесия. Один или даже несколько человек могли выполнять работы в таком колоколе на морском дне до тех пор, пока хватало запаса кислорода. В качестве примера успешного применения водолазного колокола в районе Балтийского моря следует упомянуть спасение в 1663 г. свыше 50 орудий с затонувшего в 1628 г. у Стокгольма шведского военного корабля «Ваза». Здесь были заняты два водолаза. Работа в холодном Балтийском море с тогдашними примитивными вспомогательными средствами считалась большим достижением.

В 1717 г. английский астроном Хэлли предложил дополнительное снабжение водолазного колокола воздухом из воздушных резервуаров. Из погруженных резервуаров воздух должен был попадать в колокол по кожаным шлангам. Говорят, что Хэлли сам спускался на глубину 17 м.

В дальнейшем водолазные колокола различных конструкций нашли широкое применение при спасательных работах и при строительстве подводных сооружений. Их используют еще и в настоящее время. Однако из-за их ограниченной несколькими метрами глубины погружения и неподвижности они вряд ли применялись когда-либо в океанографических целях. Правда, известно, что в 1820 г. швейцарский врач Колладон у побережья Ирландии с помощью водолазного колокола выполнил измерения температуры воды на глубине 10 м.

Однако водолазные колокола и исторически и технически положили начало всем видам водолазной аппаратуры, работающей на сжатом воздухе. От водолазного колокола развитие пошло по двум направлениям. Плотное закрытие водолазного колокола снизу и снабжение воздухом при нормальном атмосферном давлении привели к появлению батисферы, о которой будет идти речь в следующей главе. С другой стороны, путем увеличения подачи воздуха, чем достигалось выравнивание давления с окружающим давлением воды, удалось перейти к водолазным аппаратам, обладающим большей маневренностью под водой.

Представления о водолазном снаряжении сложились еще в средние века. Так, в старой немецкой рукописи 1415 г. имеется рисунок водолаза в водонепроницаемой одежде с идущим к поверхности воды длинным воздушным шлангом, который поддерживается там двумя поплавками. У Леонардо да Винчи также имеется подобный рисунок. Разумеется, в то время еще не понимали неосуществимости подобного проекта, обусловленной физиологическими причинами. Ведь через дыхательный шланг легкие водолаза соединялись с наружным воздухом, в то время как грудная клетка подвергалась давлению находящегося над его туловищем водяного столба. При избыточном давлении в 0,1 атм, т. е. на метровой глубине, грудная мускулатура не может растягивать грудную клетку против давления воды.

Конечно, от первых рисунков до реально действующего водолазного снаряжения был еще долгий путь. В 1797 г. на Одере, под Врацлавом, была испытана построенная Клингертом «водолазная машина», однако настоящий скачок удался только в 1819 г., когда эмигрировавший в Англию немецкий механик и оружейник Зибе изготовил первый водолазный костюм из водонепроницаемого материала, прочно соединенный с металлическим шлемом. С судна воздух подавался водолазу с помощью насоса. Отработанный, а также избыточный воздух выходил из нижнего края не плотно прижатой верхней части костюма. В других странах также проводились опыты с аналогичным водолазным снаряжением.

В 1837 г. Зибе окончательно отработал свой водолазный костюм, снабдив его привинчивающимся шлемом с выдыхательным клапаном, который приводился в действие самим водолазом. Теперь костюм был цельным, а свинцовые башмаки и балласт обеспечивали достаточную устойчивость на дне. Зибе назвал этот водолазный костюм скафандром, от греческих слов «лодка» и «мужчина». Таким образом, был создан прототип современного тяжелого водолазного снаряжения. В принципе такое герметичное шлемовидное водолазное снаряжение сохранилось почти неизменным до сегодняшнего дня. Была только усовершенствована связь с помощью вмонтированного телефона, созданы специальные аппараты для смешения газа, необходимые при работах на больших глубинах, и ряд других вспомогательных приборов. Много поколений водолазов провели с этим оборудованием сложные ремонтные и строительные работы под водой и операции по спасению и подъему судов.

^{Так представляли себе водолаза в XV в.}

Во многих случаях шлемовидные водолазные аппараты были выгодны, так как обеспечивали пребывание под водой в течение длительного времени, обладали значительной надежностью в эксплуатации и запасом прочности. Эти аппараты имели и свои недостатки – большой вес снаряжения и малая подвижность водолазов под водой. Затрудняло работы также большое сопротивление, которое оказывали водолазу морские течения, особенно при их значительных скоростях. Кроме того, затраты как на самих водолазов, так и на материалы были сравнительно велики. Освоенная с помощью этого стандартного водолазного снаряжения область глубин простирается в среднем примерно до 50 м. Однако в отдельных случаях, еще до использования новых дыхательных газовых смесей, были достигнуты и большие глубины погружения.

С применением скафандров у водолазов, которые опускались на большие глубины, стали наблюдаться признаки загадочного заболевания. Они жаловались на кожный зуд, боль в суставах, нарушение дыхания и на нервную систему. Эта болезнь нередко продолжалась длительное время и иногда приводила к смертельным случаям. Подобные болезненные симптомы наблюдались также у рабочих, которые долгое время работали под давлением в водолазном колоколе или кессоне. Поэтому это заболевание назвали кессонной, или декомпрессионной, болезнью. На первых порах какого-либо эффективного лечения не существовало, так как не были ясны причины этого заболевания. Это затрудняло дальнейшее развитие техники, необходимой для достижения больших глубин, потому что объяснить физиолoгические процессы, которые приводили к этой болезни, не удавалось.

В 1670 г. английский естествоиспытатель Бойль в опытах над животными установил, что при внезапном понижении давления в крови и ткани образуются пузырьки газа. Позднее немецкими и голландскими учеными по этой проблеме был собран новый материал, а в 1878 г. французский физиолог Берт опубликовал обширную работу о влиянии давления на организм, заложив основу объяснения кессонной болезни.

Под водной поверхностью подаваемый водолазу воздух находится при повышенном давлении, что приводит к повышению парциального (частичного) давления его составных частей, т. е. кислорода и азота. Кислород и азот растворяются в крови и тканях тела в зависимости от их парциального давления. В то время как растворенный в крови кислород нужен для дыхания, инертный азот не вступает в организме ни в какую химическую реакцию. Он переносится кровью в ткань тела, которая – в зависимости от глубины погружения и времени пребывания под водой – усваивает различное количество азота. При подъеме водолаза окружающее давление снижается, снижается также и парциальное давление азота в воздухе, подаваемом для дыхания. Азот перемещается из тканей в кровь, а оттуда в легкие. Ткань тела перенасыщается азотом. Если снижение давления происходит достаточно медленно, то азот постепенно улетучивается. Однако при быстром подъеме он выходит из перенасыщенных тканей, образуя пузырьки воздуха, подобно тому, как углекислый газ выделяется при быстром открывании бутылки с сельтерской водой. Пузырьки азота в тканях закупоривают кровеносные сосуды, нарушается обеспечение кислородом.

Шлемовидное водолазное снаряжение нашло применение в океанографии. Первым ученым, который воспользовался скафандром, был французский зоолог Мильн-Эдвардс, участвовавший в экспедиции французской Академии наук в водах около Сицилии (1844).

Антон Дорн, основатель зоологической станции в Неаполе, в 1878 г. также хотел подчинить «новейшие успехи водолазного дела целям зоологической станции». Как он полагал, водолазы «наиболее способны исследовать те части морского дна, которые остаются недоступными для донных тралов и драг». В Кильской гавани в Балтийском море он предпринял первое погружение с научными целями.

В конце ХIХ столетия сообщалось о научных исследованиях с помощью водолазов и в других районах. Особенно благоприятным для подводных исследований был район Средиземного моря с высокими температурами воды и хорошими условиями видимости.

Погружения под воду все чаще использовались и в морской биологии, так как непосредственные наблюдения в естественных условиях имели особое значение. Существовавшие ранее методы исследования были очень несовершенны. Так, например, датский зоолог Блевгад, который погружался в скафандре у побережья Дании, писал: «Морской исследователь с помощью драги получает такой же подлинный образчик морского дна, какой получил бы воздухоплаватель, который захотел бы оценить живой мир Земли после лова неводом в тумане над городом – он мог бы поймать полицейского, камни и детскую коляску».

Участие водолазов незаменимо также при геологических исследованиях на морском дне. Впервые такие работы проводились в 1910 г. в американской экспедиции в морях Южного полушария. В 1923 г. для гидротехнического строительства водолазы исследовали занесение песком портового мола в датской гавани Ханстхольм, а в начале 30-х годов у побережья Нью-Джерси водолазы наблюдали перемещение песков на морском дне. Обширные исследования в области морской геологии были проведены между 1935 и 1939 гг. в Кильской бухте и смежных районах. Здесь следует отметить ценную новаторскую работу, посвященную методическим вопросам.

Для полноты следует упомянуть еще одну возможность применения водолазного дела для научных целей. Это подводная археология. В 1901 г. греческие водолазы – ловцы губок, оснащенные скафандрами, впервые участвовали в спасении античных скульптур и утвари с затонувших кораблей. Затем в районе Средиземного моря, а позднее и в других районах водолазы оказали неоценимую помощь при сохранении и спасении затонувших исторических кораблей. Исследование затонувших в море построек и целых городских сооружений было бы невозможно без участия водолазов.

^{Предложенное Хэлли дополнительное снабжение воздухом водолазных колоколов}

Во время работ под водой в большинстве случаев исследуются обширные районы. При таких работах снижение расходов на персонал и технику в первую очередь зависит от хорошей маневренности водолазов. Недостатки обычной водолазной техники вскоре стали особенно заметны. Как написал в одной своей книге французский океанограф Кусто, который внес решающий вклад в развитие современной водолазной техники, «тяжело ступают тяжелые водолазы очень тяжелыми башмаками с трудом пару метров… обремененные пуповинами, с головой, закрытой металлическим кожухом». Поэтому уже давно разрабатывали автономные водолазные аппараты, которые должны были сделать водолаза независимым от водной поверхности при обеспечении его воздухом. Появились различные направления, что привело к созданию разных автономных аппаратов. Речь идет, во-первых, о водолазном снаряжении, в котором дыхательный газ очищается и снова вдыхается (замкнутая циркуляция), и, во-вторых, о снаряжении с открытой циркуляцией, при которой применяемый дыхательный газ, вообще говоря, воздух, вдыхается только один раз и затем выдыхается в воду. Большое значение в последнее время приобретает водолазное снаряжение с полузамкнутой циркуляцией.

Примерно одновременно с разработкой шлемовидного водолазного снаряжения, снабженного шлангом, появились также конструкции автономных водолазных аппаратов, в которых применялся чистый кислород и регенерировался дыхательный газ. Однако эти аппараты не нашли применения у водолазов и служили лишь спасательным снаряжением в горном деле. В 1879 г. англичанин Флюсс предложил циркуляционно-кислородный аппарат, который стал основой для всех последующих аппаратов с циркуляцией. Принцип его очень прост. Высвобождающийся при дыхании углекислый газ становится химически связанным, а необходимый кислород пополняется из запасного резервуара. Таким образом, дыхательный газ используется полностью.

В современном исполнении эти аппараты легки, имеют небольшие габариты и, несмотря на это, позволяют длительное время находиться под водой. Однако их эксплуатация требует основательной подготовки. Прежде всего это связано с техникой безопасности. Во-первых, при повреждении аппарата возможен недостаток кислорода и, во-вторых, чистый кислород при повышенном парциальном давлении действует, как яд. По этим причинам аппараты с циркуляцией кислорода применяются на глубинах не больше 12–13 м. Мы не будем детально останавливаться на этом вопросе. Отметим только, что применение подобных аппаратов в основном ограничивается военными целями. Их использование спортивными водолазами запрещено в ГДР и некоторых других странах по соображениям техники безопасности. Вряд ли они играют какую-либо роль и при решении научных задач.

Аппараты с замкнутой циркуляцией, которые работают не на чистом кислороде, а на газовых смесях, в будущем смогут занять свое место в технике глубоководных исследований и в гражданском секторе. При работах на больших глубинах значительную роль играют газовые смеси из кислорода и гелия. Но так как гелий очень дорог, стараются как можно полнее использовать газовую смесь, что говорит в пользу применения циркуляционных аппаратов.

Над созданием автономного водолазного снаряжения со сжатым воздухом также работали давно. Решающий скачок удалось сделать в 1942 г. французскому морскому офицеру Кусто. Вместе с инженером Ганьяном он создал «Акваланг» – автономный прибор, работающий на воздухе под высоким давлением. Принцип этого прибора сохранился во всех дальнейших разработках.

Конструкция этих аппаратов очень проста. Воздух для дыхании находится в сильно уплотненном состоянии (чаще всего под давлением в 200 атм) в прочных резервуарах. Регулятор – легочный автомат – снижает давление сжатого воздуха до давления окружающего водяного столба и подает его водолазу в необходимом количестве. При повышенных физических нагрузках водолаз должен сам регулировать сильно возрастающую в этом случае потребность в воздухе и уверенно действовать в сложных условиях. При этом вдыхаемый воздух до возможности должен иметь точно такое же давление, какое (в зависимости от глубины погружения) соответствует давлению в легких, так как даже небольшие различия в давлении вызывают значительные затруднения в дыхании, а это приводит к преждевременному переутомлению водолаза. При быстром изменении глубины регулятор должен быстро приспосабливаться к новому давлению. Через клапан выдыхаемый воздух выпускается в воду.

Первые спуски водолазов с этим аппаратом были предприняты в 1943 г. в Средиземном море. Преимуществами акваланга были – простая конструкция, незначительные затраты в людях и технике, необходимые для его эксплуатации, и большая маневренность под водой. После второй мировой войны акваланг пользовался большой популярностью сначала у водолазов-спортсменов, а затем и у ученых. В настоящее время многие океанографические институты создали свои водолазные группы. Профессиональные водолазные предприятия, которые раньше использовали только шлемовидные водолазные аппараты, стали применять акваланги для самых различных работ под водой. Одним из первых ученых, который использовал акваланг Кусто как производственное оборудование, был французский морской биолог Драх (1951).

Если раньше спуски водолазов для океанографических исследований составляли исключение, то акваланг сделал их ценным вспомогательным средством океанологии.

Как и раньше, при применении шлемовидного водолазного снаряжения, морская биология во все возрастающих масштабах использует погружения с научными целями. Особенно в районах скалистых побережий, коралловых рифов, а также в областях с твердым грунтом, где качественный и количественный состав запасов можно определить только с помощью прямых наблюдений. Поэтому биологи должны сами и отбирать пробы под водой и производить подсчеты или измерения.

Аквалангисты (легкие водолазы) неоднократно участвовали также в рыболовно-биологических исследованиях – они наблюдали поведение некоторых пород рыб и оценивали их реакцию на внешние раздражители, такие, как звук или свет. Кроме того, для многих аспектов «аквакультуры» – искусственного разведения полезных морских организмов – важное значение имеют контрольные наблюдения, осуществляемые водолазами.

В решении многочисленных задач морской геологии водолазы тоже играют заметную роль. Так, для картографических работ на морском дне необходимы прямые наблюдения. Водолазы устанавливают своеобразные подводные салазки, которые затем буксируются лодкой. Подобным способом можно обследовать обширные районы.

Легкие водолазы оказывают большую помощь и при исследовании переноса осадочных материалов в прибрежной зоне. Они могут наблюдать перемещение наносов, а также участвовать в работах с цветным песком, когда передвижение отложений прослеживается по окрашенным песчинкам.

Водолазы успешно использовались и в решении задач физической океанологии, хотя и не в таких масштабах, как в биологических или геологических работах. В этой области морских наук одних наблюдений недостаточно: они должны сопровождаться точными измерениями. Здесь водолазы играют важную роль прежде всего при установке и контроле измерительных устройств.

С тех пор как в 1954 г. водолазы из группы Кусто по поручению британской нефтяной фирмы впервые собрали пробы грунта и провели измерения поля силы тяжести, вряд ли можно представить себе разведку и разработку морского минерального сырья без их помощи. В особенности это относится к морской технике – весьма молодой ветви морских наук, создающей технические средства и устройства для разведки и эксплуатации морских ресурсов.

В связи с интенсивным использованием морских ресурсов к обычным техническим задачам водолазов добавились многочисленные новые, такие, например, как разведка местоположения и сооружение буровых установок и других добывающих агрегатов в море, прокладка трубопроводов или строительство нефтехранилищ на морском дне. Периодический контроль за работой подводных сооружений и их техническое обслуживание относятся к задачам водолазов, так же как и испытание новых строительных материалов и аппаратуры.

Если для научных исследований сотрудники соответствующих учреждений зачастую сами овладевают техникой погружения, то обслуживание аппаратуры – дело водолазов-профессионалов. С проникновением на большие глубины повышаются требования к производственным возможностям водолазов, а также увеличиваются технические издержки. Кроме того, постоянно расширяющиеся области применения морской техники ведут к росту числа водолазов, участвующих в работах.

При применении акваланга в спортивных целях, а также в океанографии и морской технике выявился ряд проблем, возникающих в результате реакции человеческого организма на окружающую среду.

Наиболее важным фактором является повышенное давление. Водолаз находится в море, т. е. в среде, плотность которой примерно в 840 раз больше плотности воздуха. Однако человеческое тело практически несжимаемо, так как в его состав входит значительное количество жидкости. Легкие, дыхательные пути и носоглотка при использовании акваланга с легочным автоматом заполняются дыхательным газом под давлением, которое соответствует давлению воды. Когда образуется разница в давлении между заполненными воздухом полостями тела и окружающей средой, например при погружении, могут возникнуть болезненные ощущения в среднем ухе, в околоносовых полостях, а также в легких.

Возрастающее с глубиной погружения давление воды повышает давление и плотность дыхательных газов. Более плотный, а следовательно, и более тяжелый дыхательный газ даже на глубинах около 40 м сильно влияет на органы дыхания водолаза. Так как объем легких практически не изменяется, а давление на каждые 10 м водяного столба увеличивается на 1 атм, на глубине 10 м требуется уже вдвое больше воздуха, приведенного к нормальному давлению, на глубине 20 м – втрое больше и т. д.

Опытный водолаз потребляет в непосредственной близости от поверхности примерно от 25 до 30 л воздуха в минуту. При содержании кислорода, составляющем 21 %, в легкие каждую минуту попадает около 6 л кислорода. Однако потребляется и при выдыхании выделяется в виде углекислого газа только около 22,5 % этого количества, т. е. всего 4,7 % вдыхаемого воздуха. Так как выдыхаемый воздух в аппаратах с открытой циркуляцией выходит непосредственно в воду, дыхательные газы в них используются неудовлетворительно.

Плавучие автономные водолазные аппараты на сжатом воздухе могут работать ограниченное время. Поэтому недавно была начата разработка аппаратов с подачей воздуха с водной поверхности. В противоположность шлемовидному водолазному аппарату здесь сохранялась маневренность легкого водолаза, хотя наличие шланга ограничивало пространственный радиус действия.

Однако по-прежнему водолаз испытывал косвенные влияния давления. Это, во-первых, уже упомянутое выше насыщение тканей тела инертными газами, такими, как азот, в результате чего при быстром всплытии наступает кессонная болезнь, а во-вторых, токсичные воздействия повышенного парциального давления отдельных составных частей дыхательного газа.

Опасность выделения азота из тканей может быть предотвращена ступенчатой декомпрессией при всплытии. Медленное всплытие и остановки на определенных горизонтах постепенно освобождают тело от избытка азота. Для ступенчатой декомпрессии составлены таблицы подъема. В них имеются данные о времени пребывания на каждой ступени в зависимости от глубины погружения, времени нахождения под водой, а также от общей продолжительности всплытия.

Таким образом, наряду с сильно возрастающей потребностью в воздухе, связанной с повышенным давлением воды, время, необходимое для декомпрессии, ограничивает возможности автономных водолазов. При погружении менее чем на 10 м необходимость в декомпрессии отпадает. На глубинах от 10 и примерно до 45 м возможно всплытие без ступеней декомпрессии, если при погружении соблюдались определенные перерывы, так называемые «нулевые периоды». С увеличением глубины нулевые периоды становятся все короче. Так, общее время для погружения и пребывания на глубине 35 м составляет только около 10 мин.