Водолазные спуски и их медицинское обеспечение
Типовые расчеты применяемые при обеспечении спусков
При медицинском обеспечении водолазных спусков часто приходится выполнять различные расчеты, связанные с характеристиками газов и жидкостей, газовыми законами, гидростатическим давлением и др.
Основные физические характеристики и величины, применяемые при расчетах
Атмосферное давление и единицы измерения давления
Механическое давление измеряется силой, действующей перпендикулярно на единицу поверхности тела:
P = F:S, (1)
где Р — давление, кгс/см2;
F — сила, кгс;
S — площадь, см2.
Согласно закону Паскаля внешнее давление на жидкость или газ передается во все стороны равномерно. Столб жидкости или газа создает давление, обусловленное весом этого столба.
В системе СИ за единицу величины давления принят паскаль (Па), представляющий собой давление, создаваемое силой 1 ньютон (1 Н) на площадь 1 м2 (1 Н — это такая сила, которая придает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2 в направлении действия силы). Поскольку паскаль является малой величиной, для измерения давления чаще пользуются кратными единицами — килопаскаль (кПа = 103 Па) и мегапаскаль (МПа = 106 Па).
В водолазной практике пока обычно используются единица силы «кгс» и единица давления «кгс/см2», кратные метрам водяного столба (м вод.ст.), что удобно для пользования режимами декомпрессии, предназначенными для применения как в водной среде (величина давления выражается глубиной нахождения в метрах), так и в газовой среде барокамеры (давление измеряется по манометрам, имеющим шкалу в кгс/см2 или в м вод.ст.). В отдельных случаях (в основном для оценки физиологических характеристик систем дыхания и кровообращения в нормобарических и гипербарических условиях) применяется внесистемная единица «миллиметры ртутного столба» (мм рт.ст., торр). За рубежом нередко применяют единицу «бар», равную 1 • 105 Па= 0,1 МПа « 1 кгс/см2. В англоязычных странах используется также внесистемная единица фунт на квадратный дюйм (Psi) = 6895 Па. В практике водолазного дела обычно применяются приближенные расчеты и условно принимается, что кгс/см2 кратна паскалю:
-
Типовые расчеты
Масса воздуха, составляющая атмосферу Земли, оказывает давление, называемое атмосферным. На широте 45° на уровне моря имеется нормальное барометрическое давление воздуха, что составляет 1 физическ...
Гидростатическое давлениеГидростатическое давление жидкости везде перпендикулярно к поверхности, на которую оно действует, и возрастает с глубиной, но остается постоянным в любой точке на горизонтальной площади. Если пове...
Абсолютное давлениеТело водолаза, находящегося в воде, испытывает не только атмосферное давление от столба воздуха, но также избыточное давление массы столба воды. Суммарное давление (атмосферное + избыточное) назыв...
Парциальное давлениеГазы, входящие в состав воздуха или другой газовой смеси, производят давление независимо друг от друга: где рр р2,..., рn — давление каждого газа в отдельности. Такое давление отдельного газа назы...
Парциальное давление 2Парциальное давление газов на поверхности составит: Итого Рсм= 0,792 + 0,208 + 0,0004 = 1 кгс/см2. Парциальное давление газов на глубине 40 м составит: Следует, однако, отметить, что из-за перемеш...
Парциальное давление 3Пример. 1. В анализе редуцированного воздуха из барокамеры содержится 0,2 % СО2. Давление в барокамере - 3 кгс/см2 (30 м вод.ст.). Каким является содержание СО2, приведенное к условиям нормального...
Плотность газовГазы в отличие от жидкостей характеризуются малой плотностью. Нормальной плотностью газа называется масса одного его литра при О °С и давлении 1 кгс/см2. Масса одной молекулы любого газа пропорцио...
Теплоемкость газовТемпература является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул в макроскопических телах. Теплоемкость любого вещества определяется количеством тепла, потребным для нагревани...
Теплоемкость газов 2В системе СИ теплоемкость измеряется в джоулях на кельвин (Дж/К), а удельная теплоемкость - в джоулях, деленных на килограмм, умноженный на кельвин: ДжДкг • К). Джоуль равен работе силы 1 Н, перем...
Теплопроводность газовТеплопроводность — это молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента температуры. Иначе говоря, это перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагрет...
Растворимость газов в жидкостяхОсновные физико-химические закономерности растворимости газов в жидкостях впервые были изучены И.М.Сеченовым. Известно, что всякий газ, приведенный в соприкосновение с жидкостью, будет в ней раств...
Растворимость газов в жидкостях 2Таблица 6. Коэффициенты растворимости и распределения газов Таблица 7. Коэффициенты растворимости газов в различных жидкостях при температуре 38 °С...
Растворимость газов в жидкостях 3Таблица 8. Зависимость коэффициента растворимости газов в воде от температуры Тогда объем газа, растворенный в организме, сразу уменьшается на 1/3, т.е. до 0,005 см3 на 1 г. Этот дефицит газа буде...
Поддерживающая силаВ водолазной практике часто приходится встречаться с расчетами определения веса тел, погруженных в жидкость. Поддерживающая сила Жидкости возникает при полном или частичном погружении твердого теп...
Основные газовые законыХарактерным для газов является то, что они не имеют своего объема и формы, а принимают форму и занимают объем того сосуда, в который их помещают. Газы равномерно наполняют объем сосуда, стремясь р...
Закон бойля — мариоттаИзмерения объема газа под влиянием внешнего давления показали, что между объемом V и давлением Р имеется простая связь, выражающаяся законом Бойля - Мариотта: давление данной массы (или количества...
Законы гейлюссака и шарляЗакон Гей-Люссака выражает зависимость объема и давления газа от температуры: при постоянном давлении объем данной массы газа прямо пропорционален его абсолютной температуре: где Т. и Т. — темпера...
Уравнение состояния идеального газаЕсли зависимость между объемом, давлением и температурой связать воедино и выразить одним уравнением, то получается уравнение состояния идеального газа, которое объединяет законы Бойля - Мариотта...
Уравнение состояния идеального газа 2Точное значение R составляет 8,314510 Дж • моль-1 • К-1. Если брать не 1 моль, а любое количество газа, имеющего массу т, то состояние идеального газа можно выразить удобным для расчетов уравнение...
Закон авогадроАмедео Авогадро в 1811 г. выдвинул молекулярную гипотезу строения вещества и установил закон, названный его именем. Исходя из закона Гей-Люссака о том, что при химическом взаимодействии газообразн...
Закон авогадро 2Кроме того, значения фактора различных условий давления и температуры можно получить по специальной таблице. Найдя величину поправки, умножают ее на объем газа при данном давлении и температуре и...
Основные виды расчетов при обеспечении водолазных спусковРасчеты по вентиляции барокамер и пополнению их газовой среды кислородом При проведении в барокамерах тренировочных спусков, декомпрессии водолазов после спусков под воду и лечебной рекомпрессии т...
Основные виды расчетов 2Расчет объема свободного воздуха, необходимого для однократной вентиляции барокамеры, определяется по формуле: где Q — объем свободного воздуха (нм3) при нормальном давлении, необходимый для однок...
Основные виды расчетов 3Пример. Объем воздушных баллонов составляет 1,2 м3, начальное давление равно 190 кгс/см2. Необходимый объем воздуха для вентиляции составляет 27 м3. Определить остаточное давление в баллонах. При...
Основные виды расчетов 4В случае использования системы регенерации с химическим поглотителем ХП-И и обогащением газовой среды кислородом требуются рассчитать количество подаваемого кислорода по объему и по величине паден...
Основные виды расчетов 5Количество кислорода, которое необходимо подать из баллонов-хранилищ, определяется по величине падения в них давления. В случае использования одного транспортного 40-литрового баллона с кислородом...
Расчет запасов воздуха для проведения лечебной рекомпрессииЗапас воздуха для проведения лечебной рекомпрессии по выбранному режиму зависит от объема лечебного отсека, величины максимального давления по режиму лечебной рекомпрессии, ее продолжительности и...
Расчет расхода воздуха на спуск водолаза в вентилируемом снаряженииРасход воздуха на спуск водолаза в вентилируемом снаряжении складывается из расхода воздуха на подачу водолазу во время его пребывания на глубине спуска и при декомпрессии под водой, а также на де...
Расчет расхода воздуха 2Пример. Водолаз находится на глубине 50 м (Рсп = 6 кгс/см2). Воздух водолазу подается из баллона объемом 40 л (V6 = 40 л). Замер расхода воздуха проводился в течение 5 мин (t = 5 мин). Начальное д...
Расчет расхода воздуха 3В приведенном расчете общего расхода воздуха на водолазный спуск, складывающегося из его расхода за время пребывания на максимальной глубине и время декомпрессии под водой и в барокамере, не учиты...
Расчет расхода воздуха или 40 %ной кислородноазотной смесиПри использовании снаряжения с открытой схемой дыхания и максимально допустимого времени пребывания водолаза под водой При использовании снаряжения с открытой схемой дыхания в автономном варианте...
Расчет расхода воздухаДопустимое время пребывания водолаза под водой без учета времени декомпрессии определяется по формуле: где Т — допустимое время пребывания водолаза под водой, мин; Q минутный расход свободного воз...
Расчет расхода воздуха 2Пример. Предстоит спуск водолаза для выполнения легкой работы на глубине 20 м. Объем 2 воздушных баллонов (Vб) составляет 14 л (2 баллона по 7 л), рабочее давление воздуха в баллонах Рб = 180 кгс/...
Расчет расхода воздуха 3При использовании снаряжения с открытой схемой дыхания в шланговом варианте расчет расхода дыхательной газовой смеси (воздуха или 40 % КАС) проводится в том же порядке и по тем же формулам, как и...
Расчет запасов воздуха кислорода и азота необходимых для приготовления 40 %ной кислородноазотной смесиОпределение запасов азота и кислорода для приготовления 40 % КАС производится следующим образом. 40 % КАС состоит из 40 % кислорода и 60 % азота. Зная объем дыхательной смеси, необходимой для пред...
Расчет максимально допустимого времени пребывания под водой водолаза в снаряжении с замкнутой схемой дыханияРасчет максимально допустимого времени пребывания водолаза под водой по запасу кислорода в баллонах аппарата производится по формулам с использованием табл. 10 и 12. Таблица 12. Количество кислоро...
Расчет максимально допустимого времени пребывания 2Расчет максимально допустимого времени пребывания водолаза под водой по запасу ХП-И в регенеративном патроне аппарата производится по формуле: где а — начальное насыщение ХП-И углекислым газом, л/...
Расчет максимально допустимого времени ныряния на задержке дыхания с использованием комплекта № 1В.И.Тюрин (1974) предложил определять предельно допустимое время пребывания ныряльщика под водой по формуле: где Т — предельно допустимое время пребывания под водой, мин; К - разность между началь...
