На скільки занурюється атомний підводний човен. Глибина занурення насоса у свердловину. На зразок підводного човна


Занурювальні глибинні насоси розраховані на те, щоб працювати в товщі води. Допустимі умови експлуатації будь-якого обладнання, продиктовані його технічними характеристиками, і це стосується в першу чергу.

Рівень їхнього занурення регламентується виробником, і, звичайно, має значення глибина свердловини. Щоб з'ясувати, на якій відмітці необхідно встановлювати заглибні насоси глибинні — і взагалі, як це зробити правильно, ви дізнаєтеся, подивившись відео в цій статті.

Як правильно обладнати свердловину

Установка насоса - справа досить копітка, особливо якщо глибока свердловина. Зробити це своїми руками можна цілком, тільки перш ніж приступити до роботи, слід ознайомитися з конструкцією водозабору та технологією його обв'язування.

Отже:

  • Свердловинні насоси найчастіше мають гвинтову або відцентрову конструкцію. Перший варіант краще підходить для неглибоких свердловин із досить високим вмістом піску. більш стійкі до абразивного впливу домішок, які у воді.

  • В аналогічних умовах набагато швидше виходять з ладу — зате вони здатні розвивати найбільш сильний натиск і піднімати воду з великих глибин. В артезіанських свердловинах піску практично немає, оскільки вони живляться з водоносних вапняних горизонтів. Тому відцентрові насоси для таких водозаборів є найкращим варіантом.
  • Звичайно, чим вище потужнісні властивості агрегату, тим вище і його вартість. І якщо напір і подача насосного обладнання розраховується, виходячи з потреби води, дальності її транспортування, а також продуктивності свердловини, то діаметр повністю залежить від розміру обсадної труби.

Правило номер один: купуючи насос, майте на увазі, що його розмір у перерізі повинен бути трохи меншим за діаметр стовбура. Корпус агрегату не повинен стикатися зі стінками свердловини!

На якому рівні встановити насос

Що стосується глибини занурення, то тут багато залежить від конструкції підземного водозабору.

Свердловини, що живляться з водоносних піщаних пластів, у своїй більшості мають таку структуру: гирло, кондуктор, а потім ряд колон – проміжна, експлуатаційна та фільтрова. Це добре видно на фото знизу.

При установці насоса дуже важливо, щоб він не опинився у фільтровій колоні. В цьому випадку, при всмоктуванні підніметься осад, і нагору піде каламутна вода.

До того ж, підвищений вміст абразивних речовин у воді призведе до передчасного зношування робочих органів насоса, і він швидко вийде з ладу.

Отже:

  • Насосне обладнання встановлюється дещо вище – в експлуатаційній колоні. У цій частині стовбура знаходиться чиста вода, а домішки осідають у нижньому, глухому відсіку фільтра, що називається відстійником. Висота фільтрової колони розраховується, залежно від пропускної здатності водоносного пласта, а як і від діаметра .

  • Наприклад, свердловина діаметром до 150 мм, оснащується фільтром завдовжки один-два метри. Менше одного метра фільтрова частина водозабору не може бути. При великій висоті водоносного шару, а також пилуватій структурі піску, довжина фільтра може становити до шести метрів.
  • Звичайно, досліджень якості піску у підземних горизонтах ніхто не виробляє, тим більше для приватних свердловин – це дуже дороге задоволення. Досвідчені бурильники визначають його візуально, і діють за принципом: що дрібніший пісок, то довший фільтр. Відповідно, і насос виявиться далі від водоприймальної частини.
  • У стійких породах, до яких належить вапняк, споруджують безфільтрові свердловини. Піску в цих горизонтах немає, а шлам, що залишився після буріння, видаляється в процесі промивання стовбура. Так що, у більшості артезіанських свердловин фільтра немає, і насос в них встановлюють так, щоб він не впирався в дно - на відстані 1,7-2 метри.

У принципі, насос може бути встановлений на будь-якій позначці, починаючи від тієї, що зазначено вище, і до .

Динамічний рівень - це висота стовпа води при максимальному відборі в літні місяці. Але найкраще, якщо насос перебуватиме далі від прикордонних зон – це стосується і дрібних і глибоких свердловин.

Підготовка насоса до занурення

З рівнем установки насосного обладнання визначилися, тепер поговоримо про те, як правильно її зробити. Перш за все, необхідно підготувати агрегат до впровадження в свердловину. Від того, наскільки відповідально виконана ця операція, багато залежатиме в роботі наносу, якщо не все.

Отже, почнемо. У верхній частині корпусу насоса є вихідний отвір із внутрішнім різьбленням.

До нього монтується зворотний клапан - якщо, звичайно, вибрана вами модель не оснащена вбудованим клапаном. Далі до агрегату приєднується кабель електроживлення.

Брендові моделі, призначені для глибоких водозаборів, рідко коли комплектуються, і покупцю доводиться підбирати кабель самостійно. Він відразу ж підключається до пускозахисного пристрою або інвертора - інструкція виробника містить необхідні монтажні схеми.

Приєднання труби до насосу

Залежно від типу свердловини для з'єднання з насосом використовують труби різних видів. У неглибоких водозаборах (10-15м) найчастіше застосовують труби ПНД – поліетилен низького тиску. В інших випадках це поліпропіленові, або сталеві оцинковані труби.

  • Для стикування труби з насосом потрібна розбірна муфта відповідного діаметра, вона може бути пластиковою або латунною. Складається муфта зі згону (внутрішнього корпусу), кільця ущільнювача і зовнішнього корпусу.

  • Зганяння вкручується у вихідний отвір насоса або зворотного клапана. Відразу необхідно подбати і про герметизацію різьбового з'єднання, використовуючи сантехнічний льон з пастою «Уніпак», або ФУМ-стрічку, після чого воно підтягується ключем.

Край труби чітко обрізається під 90 градусів, після чого вона до упору вставляється в отвір внутрішнього корпусу муфти. Потім, до з'єднання зсувається кільце ущільнювача, і накручується зовнішній корпус роз'ємного з'єднання.

Закріплення троса

Дуже важливо надійно підвісити насос, і для цієї мети знадобиться страхувальний трос. Це може бути дорогий варіант з нержавіючої сталі, а може бути і дешевший капроновий трос у полімерній оболонці – вирішувати вам.

На корпусі насоса, у його верхній частині, передбачено два вушка. Протягніть у них трос так, щоб він обігнув корпус, а загнутий кінець утворив петлю.

  • Можна зробити одинарний вузол - якби ви зав'язували шнурок. Тепер потрібно зафіксувати кінець петлі. Для цієї мети використовуються спеціальні металеві затискачі, в які заводяться кінці троса і підтискаються за допомогою різьбового з'єднання.

  • Якщо ви використовували страховку в полімерній оболонці, її кінець необхідно герметизувати. Просто на кінець троса наноситься розігрітий клей — при застиганні він утворює герметичну пробку, і вода не потраплятиме під оболонку. Для додаткового захисту можна використовувати ізоленту, заразом і примотавши кінець до основної гілки троса.
  • Тепер потрібно подумати про те, як правильно зафіксувати і трос, і кабель живлення насоса, щоб уникнути їхнього перехльостування. Для цього є пластикові стяжки, або хомути. Фіксація проводиться від рівня розташування затискачів на петлі троса.

Порада! Не фіксуйте однією стяжкою кабель і трос. Спочатку, через 30-40 см фіксуєте кабель, поступово збільшуючи цю відстань до півтора-двох метрів. І тільки після цього, окремими стяжками, без зусилля прихоплюєте страховками хомутами.

  • Опускати насос у свердловину, якщо вона неглибока, можна тримаючи конструкцію за трос. При обв'язуванні глибоких водозаборів насос опускається на потрібну глибину за допомогою лебідки, на яку і намотаний страхувальний трос. Зовні він закріплюється до оголовка свердловини, у якого передбачено спеціальне підвіс, у вигляді металевої петлі - це добре видно на фото зверху.

У ньому також є виходи для кабелю і труби. Стандартний свердловинний оголовок виконує чотири основні функції: герметизацію свердловини та кабелю, а також фіксацію труби та троса. Отже, виробники оголовків про все подбали про нас.

Коли з'явилася можливістю занурюватися на глибину, з'явилося і прагнення стати кращим у цій справі. Йде постійна боротьба за рекорди, незважаючи на негативний вплив, який надає глибина на людину. Наприклад, через тиск води виникає біль у вухах і є загроза того, що барабанна перетинка лусне.

Хоча з цією проблемою професійні дайвери справляються без нічого. Головне, вирівняти тиск за допомогою ковтальних рухів. Крім того, з кожним метром глибини тиск води зростає, а обсяг повітря у легенях зменшується.

Через це плавці часто неправильно оцінюють запаси кисню, що згодом може зіграти злий жарт із дайвером. Та й підйом із глибини має свою специфіку та труднощі. Але, незважаючи на це, битва за рекорди триває.

Максимальна глибина занурення людини

Перше занурення на глибину сто метрів навіть не було занесено до спортивних рекордів. Але імена дайверів, які це зробили, знають усі нирці. Це Енцо Майорка та Жак Майоль. До речі, саме вони стали прообразами головних героїв відомого фільму Люка Безсонна «Блакитна безодня».

Позначка 100 метрів давно перестала бути рекордною. У зробив австрійський плавець Герберт Ніцш. Його рекорд у 2001 році становив 214 метрів. До речі, Ніцша звуть легендою фрідайвінгу.

За все своє життя в цьому виді занурення він встановлював світові рекорди 31 раз. Серед жінок рекордсменкою стала американка Таня Стрітер. У 2002 році вона опустилася на глибину 160м.

Підводне кораблебудування має кілька цілей. Всі вони, так чи інакше, пов'язані зі зменшенням можливості виявлення підводного човна за рахунок збільшення відстані між ним і водною поверхнею, а також деяких інших факторів.

Звичайно, військово-промисловий комплекс взагалі особлива область, цілі якої часто сильно відрізняються від прагнень звичайної мирної людини. Однак у запропонованій статті розглянемо деякі дані про те, якою є глибина занурення підводних човнів, а також межі, в яких варіюється ця величина.

Небагато історії: батискаф

Мова в матеріалі піде, звичайно ж, про бойові кораблі. Хоча дослідження людиною морських просторів включають відвідування нею навіть планетного максимуму глибини - дна Маріанської западини, яке, як відомо, знаходиться більш ніж за 11 км від поверхні Світового океану. Однак історичне занурення, яке відбулося ще далекого 1960 року, було проведено в батискафі. Це апарат, який не має плавучості у сенсі, оскільки він може лише тонути, та був підніматися з допомогою хитрощів інженерного генія. Загалом, при експлуатації батискафа не йдеться про переміщення в горизонтальній площині на серйозні дистанції. Тому глибина занурення підводних човнів, які, як відомо, можуть долати величезні відстані, значно менші за рекордну для батискафу, принаймні поки що.

Найважливіша характеристика

Говорячи про рекорди в галузі освоєння океанських просторів, не слід забувати і про справжнє призначення підводних човнів. Військові цілі та бойовий заряд, що зазвичай розташовується на таких кораблях, має на увазі не тільки найвищу мобільність, необхідну для них. Крім цього, вони повинні вміло ховатися в водних товщах, що ідеально підходять для цього, спливати в потрібний момент і максимально швидко опускатися на необхідну для виживання після військової операції глибину. Власне, останнє і визначає рівень боєздатності корабля. Таким чином, максимальна глибина занурення підводного човна є однією з найважливіших її характеристик.

Фактори збільшення

У зв'язку з цим є кілька міркувань. Збільшення глибини дозволяє покращувати маневреність підводного човна у вертикальній площині, оскільки довжина бойового корабля зазвичай становить не менше кількох десятків метрів. Таким чином, якщо він знаходиться в 50 метрах під водою, а його габарити в два рази більші, переміщення вниз або вгору загрожує повною втратою маскування.
Крім того, у водних товщах є таке поняття як «теплові шари», які сильно спотворюють гідролокаційний сигнал. Якщо йти нижче їх, то підводний човен стає практично «невидимим» для слідкуючого обладнання надводних кораблів. Не кажучи вже про те, що на великих глибинах такий апарат набагато складніше знищити будь-якою зброєю, що є на планеті.

Чим більша глибина занурення підводних човнів, тим міцнішим повинен бути корпус, здатний витримувати неймовірні тиски. Це знову ж таки на руку загальної обороноздатності корабля. Нарешті, якщо межа глибини дозволяє лягати на океанське дно, це також підвищує невидимість підводного човна для будь-якого локаційного обладнання, що є у розпорядженні сучасних систем відстеження.

Основна термінологія

Існує дві основні характеристики, що показують здатність підводного човна до занурення. Перша – це так звана робоча глибина. У зарубіжних джерелах вона також фігурує як оперативна. Дана характеристика показує, якою є глибина занурення підводних човнів, на яку можна опускатися необмежену кількість разів за весь період експлуатації. Наприклад, американський «Трешер» нормально здійснив 40 занурень за рік у межах цієї величини, поки при черговій спробі її перевищити трагічно не загинув разом із усім екіпажем в Атлантиці. Друга найважливіша характеристика – розрахункова чи руйнівна (у зарубіжних джерелах) глибина. Відповідає такій її величині, де гідростатичний тиск перевищує міцність корпусу, обчислену під час проектування апарату.

Тестова глибина

Є ще одна характеристика, яку слід згадати в контексті. Це глибина занурення підводного човна, гранична згідно з розрахунками, знаходження нижче якого може викликати руйнування самої обшивки, або шпангоутів, або іншого зовнішнього обладнання. Вона також називається «тестовою» у зарубіжних джерелах. Вона не в жодному разі не повинна перевищуватися для конкретного апарату.

Повертаючись до «Трешера»: при розрахунковому значенні 300 метрів він пішов на тестову глибину 360 метрів. До речі, у США на цю глибину підводний човен відправляється відразу після спуску на воду із заводу і, по суті, «обкочується» на ньому певний час, перш ніж передається відомству, що його замовляє. Завершимо сумну історію «Трешера». Випробування на 360 метрах для нього завершилися трагічно, і хоча це було викликано не найглибшою, а технічними неполадками з атомним двигуном субмарини, проте випадковості, мабуть, не випадкові.

Підводний човен втратив хід через зупинку мотора, продування баластових цистерн не дало результату, і апарат пішов на дно. За даними експертів, руйнація корпусу субмарини відбулася на глибині близько 700 метрів, тож, як бачимо, між тестовим значенням і справді руйнівним є ще порядна різниця.

Середні цифри З часом, природно, значення глибин зростають. Якщо субмарини Другої світової були розраховані на значення 100-150 метрів, то наступні покоління підвищували ці межі. З винаходом можливості використання ядерного розпаду для створення двигунів глибина занурення атомних підводних човнів також збільшилася. На початку 60-х вона вже становила близько 300-350 метрів. Сучасні підводні човни мають межі близько 400-500 метрів. Поки що на цьому фронті спостерігається явний застій, схоже, справа за майбутніми розробками, хоча слід згадати про неординарний проект, створений у Радянському Союзі у 80-ті роки.

Абсолютний рекорд

Йдеться про підводний човен «Комсомолець», який, на жаль, трагічно затонув, проте йому належить все ще непокірна вершина в освоєнні морських глибин сучасними субмаринами. Цей унікальний проект поки що не має аналогів у всьому світі. Справа в тому, що для виготовлення її корпусу був використаний дуже міцний, дорогий та надзвичайно незручний у обробці матеріал – титан. Максимальна глибина занурення підводного човна у світі поки що все ще належить «Комсомольцю». Цей рекорд був встановлений у 1985 році, коли радянська субмарина досягла 1027 метрів нижче поверхні моря.
До речі, робоче значення для неї становило 1000 м, а розрахункове - 1250. У результаті «Комсомолець» затонув у 1989 році через сильну пожежу, що почалася на глибині близько 300 метрів. І хоча йому, на відміну від того ж «Трешера», вдалося випливти, історія все одно вийшла дуже трагічною. Пожежа настільки пошкодила підводний човен, що він майже відразу пішов на дно. Декілька людей загинули ще під час пожежі, а близько половини екіпажу потонуло в крижаній воді, поки наспівала допомога.

Висновок

Глибина занурення сучасних підводних човнів становить 400-500 метрів, максимальна зазвичай має дещо більші значення. Рекорд 1027 метрів, встановлений «Комсомольцем», поки не під силу жодній із субмарин, що є на озброєнні всіх країн. Слово за майбутнім

Глибина занурення підводного човна

відстань від поверхні води до місця встановлення глибиноміру центрального посту Розрізняють глибину перископної занурення; граничну, на якій міцний корпус підводного човна при його зануренні та плаванні не відчуває залишкових деформацій; робочу (80-85 % граничної), при тривалому плаванні де гарантується нормальна робота всіх систем і устройств; розрахункову (в 1,5-2,2 рази перевищує граничну), на яку розраховується міцність міцного корпусу при проектуванні.

  • - терміновий її перехід із підводного становища до надводного...

    Словник військових термінів

  • - Перехід підводного човна з підводного положення в надводне. Для цього частково або повністю продуваються баластові цистерни.

    Словник військових термінів

  • - приведення навантаження підводного човна до заданих значень диферента н плавучості. Виготовляється з метою підготувати підводний човен до занурення і плавання під водою.

    Словник військових термінів

  • - величина зміни глибини ПЛ, що занурюється, в одиницю часу. Розрізняють С. п. з поверхні моря в підводному положенні.

    Словник військових термінів

  • - спеціальні ємності для занурення, управління плавучістю н диферентом підводного човна, зберігання жндкик вантажів та інших цілей.

    Словник військових термінів

  • - перехід підводного човна з підводного становища в надводне у разі будь-якої аварії.

    Морський словник

  • - занурення підводного човна з метою встановлення достатності баластування та правильності розподілу на човні переносного баласту.

    Морський словник

  • - відстань від поверхні води до місця встановлення глибиноміру центрального посту Розрізняють глибину перископної занурення...

    Морський словник

  • - зварена або клепана балка, що приварюється до днищової частини корпусу підводного човна для збільшення поздовжньої міцності, запобігання пошкодженню корпусу під час кладки на кам'янистий...

    Морський словник

  • - складається з міцного корпусу та легкого корпусу, а також з надбудов та рубки. Міцний корпус складається із сталевої корпусної обшивки, підкріпленої зсередини набором, що складається зі шпангоутів.

    Морський словник

  • - міцна рубка в середній частині човна, що обшивається легким кожухом для зручності; верхній його майданчик служить містком у надводному положенні.

    Морський словник

  • - спеціальні ємності для зміни плавучості підводного човна, зміни диференту, зберігання палива, рідких вантажів та інших цілей.

    Морський словник

  • - процес переходу підводного човна з підводного становища до надводного. Сплив затонулого корабля - при суднопідйомних роботах...

    Морський словник

  • - приведення плавучості, крену та диферента підводного човна до певних значень. Виготовляється з метою підготовки підводного човна до занурення та плавання під водою.

    Морський словник

  • - частини легкого корпусу, що простягаються від кінцевих перебірок міцного корпусу до форштевня і ахтерштевня відповідно. Служать для надання обтічної обводів носа та корми.

    Морський словник

  • - сукупність механізмів допоміжних, трубопроводів з арматурою, цистерн, контрольно-вимірювальних приладів, елементів керування та інших пристроїв, призначених для...

    Морський словник

"Глибина занурення підводного човна" у книгах

ГАЛЬЮН ПІДВІДНОЇ ЧОВНИ

З книги Не служив би я на флоті… [збірка] автора Володимир Миколайович Бойко

ГАЛЬЮН ПІДВІДНОЇ ЧОВНИ Бойова Служба – офіційна назва. Автономка - те саме, що і БС, але в нашому побуті. Що БС, що автономка, все це – автономне плавання підводного човна тривалий час для виконання завдань Бойової Підготовки. Уявіть собі підводну

Командир підводного човна

З книги Вогонь в океані автора Йоселіані Ярослав

Командир підводного човна

З книги Вогонь в океані автора Йоселіані Ярослав

Командир підводного човна У каюту поспіхом увійшов захеканий Лифар. - Ось це мені подобається! - розвів він руками, грюкнувши дверима. - Що? - я відсунув від себе книгу і повернувся до товариша. - Тебе скрізь шукають, а ти... - Хто шукає?

7. На зразок підводного човна

З книги Для юних фізиків [Досліди та розваги] автора Перельман Яків Ісидорович

7. На зразок підводного човна Свіже яйце у ​​воді тоне – це знає кожна досвідчена господиня і, коли бажає переконатися, чи свіжі яйця, випробовує їх саме таким чином. Фізик виводить із цього спостереження те, що свіже яйце важить більше, ніж такий обсяг чистої води.

На зразок підводного човна

З книги Фізика на кожному кроці автора Перельман Яків Ісидорович

На зразок підводного човна Бажаючи переконатися, чи свіже яйце, господиня відчуває його нерідко таким чином: якщо яйце тоне у воді – воно свіже, якщо спливає – воно негідне для їжі. Фізик виводить із цього спостереження те, що свіже яйце важить більше, ніж такий самий обсяг чистої

1.3. Влаштування підводного човна

З книги Довідник з морської практики автора Автор невідомий

1.3. Пристрій підводного човна Підводні човни - особливий клас бойових кораблів, які, крім всіх якостей військових кораблів, мають здатність плавати під водою, маневруючи за курсом і глибиною. По конструктивному виконанню (рис. 1.20) підводні човни бувають: - од н о к

Бій підводного човна «U-29»

автора

Бій підводного човна М-36

З книги Морські битви автора Хворостухіна Світлана Олександрівна

Бій підводного човна М-32

З книги Морські битви автора Хворостухіна Світлана Олександрівна

Бій підводного човна С-13

З книги Морські битви автора Хворостухіна Світлана Олександрівна

Бій підводного човна «U-29»

автора Хворостухіна Світлана Олександрівна

Бій підводного човна «U-29» На початку ХХ століття Британський військово-морський флот значно перевершував у силі своїх головних суперників: Росію, Францію та Америку. Проте 22 вересня 1914 року самовпевненість дорого обійшлася британським судам. У вересні на Ла-Манші було вітряно.

Бій підводного човна М-36

З книги Морські битви автора Хворостухіна Світлана Олександрівна

Бій підводного човна М-36 Підводні човни Чорноморського флоту часто потрапляли у складні ситуації на мілководді північно-західного району. 23 серпня 1942 року капітан-лейтенант В. Н. Комаров, командувач підводним човном М-36 XII серії, виявив німецький конвой. Перш ніж

Бій підводного човна М-32

З книги Морські битви автора Хворостухіна Світлана Олександрівна

Бій підводного човна М-32 У жовтні 1942 року радянський підводний човен М-32 XII серії під керуванням капітан-лейтенанта Н. А. Колтипіна атакував німецький міноносець «Змеул». На жаль для Колтипіна, торпеда не потрапила в ціль і лише вказала на місце знаходження підводної

Бій підводного човна С-13

З книги Морські битви автора Хворостухіна Світлана Олександрівна

Бій підводного човна С-13 У 1945 році радянський підводний човен С-13 знаходився на патрулі у південній частині Балтійського моря. Якось акустичний прилад човна вловив звуки руху гвинтів. Командир підводного човна відразу ж наказав направити судно назустріч противнику. У

1.3.3. Глибина занурення

З книги Електронні фокуси для допитливих дітей автора Кашкаров Андрій Петрович

1.3.3. Ще одну особливість хотів би викласти тут же. Зв'язок під землею можливий і при більш глибокому зануренні під землю: радіозв'язок під землею майже в рівній якості здійснюватиметься як при приміщенні обох кореспондентів на глибину 2 метри (у

Дихайте глибше: людина спускається на глибину, недоступну атомним підводним човнам.

Роман Фішман

Ми живемо на планеті води, але земні океани знаємо гірше, ніж деякі космічні тіла. Більше половини поверхні Марса артографовано з роздільною здатністю близько 20 м - і тільки 10-15% океанського дна вивчено при дозволі хоча б 100 м. На Місяці побувало 12 людей, на дні Маріанської западини - троє, і всі вони не сміли і носа висунути з надміцних батискафів.

Занурюємося

Головна складність у освоєнні Світового океану – це тиск: на кожні 10 м глибини воно збільшується ще одну атмосферу. Коли рахунок доходить до тисяч метрів та сотень атмосфер, змінюється все. Рідини течуть інакше, незвичайно поводяться гази... Апарати, здатні витримати ці умови, залишаються штучним продуктом, і навіть найсучасніші субмарини на такий тиск не розраховані. Гранична глибина занурення нових АПЛ проекту 955 «Борей» становить лише 480 м.


Водолазів, що спускаються на сотні метрів, шанобливо звуть акванавтами, порівнюючи їх із підкорювачами космосу. Але безодня морів по-своєму небезпечніша за космічний вакуум. Якби працюючий на МКС екіпаж зможе перейти в пристикований корабель і через кілька годин опиниться на поверхні Землі. Водолазам цей шлях закритий: щоб евакуюватися з глибини, можуть знадобитися тижні. І термін цей не скоротити за жодних обставин.

Втім, на глибину існує альтернативний шлях. Замість того, щоб створювати все більш міцні корпуси, можна відправити туди живих водолазів. Рекорд тиску, перенесеного випробувачами в лабораторії, майже вдвічі перевищує здатність підводних човнів. Тут немає нічого неймовірного: клітини всіх живих організмів заповнені тією ж водою, яка вільно передає тиск у всіх напрямках.

Клітини не протистоять водному стовпу, як тверді корпуси субмарин, вони компенсують зовнішній тиск внутрішнім. Недарма мешканці «чорних курців», включаючи круглих хробаків і креветок, чудово почуваються на багатокілометровій глибині океанського дна. Деякі види бактерій непогано переносять навіть тисячі атмосфер. Людина тут не виняток — з тією лише різницею, що їй потрібне повітря.

Під поверхнею

КисеньДихальні трубки з очерету були відомі ще могіканам Фенімор Купер. Сьогодні на зміну порожнім стеблам рослин прийшли трубки із пластику, «анатомічної форми» та зі зручними загубниками. Однак ефективності їм це не додало: заважають закони фізики та біології.


Вже на метровій глибині тиск на грудну клітку піднімається до 1,1 атм — до повітря додається 0,1 атм водного стовпа. Подих тут вимагає помітного зусилля міжреберних м'язів, і впоратися з цим можуть тільки треновані атлети. При цьому навіть їх сил вистачить ненадовго і максимум на 4-5 м глибини, а новачкам важко дається подих і півметра. До того ж чим довша трубка, тим більше повітря міститься в ній самій. «Робочий» дихальний обсяг легень становить середньому 500 мл, і після кожного видиху частина відпрацьованого повітря залишається у трубці. Кожен вдих приносить дедалі менше кисню і дедалі більше вуглекислого газу.

Щоб доставляти свіже повітря, потрібна примусова вентиляція. Нагнітаючи газ під підвищеним тиском, можна полегшити роботу м'язів грудної клітки. Такий підхід застосовується не одне століття. Ручні насоси відомі водолазам з XVII століття, а в середині XIX століття англійські будівельники, які зводили підводні фундаменти для опор мостів, вже тривалий час працювали в атмосфері повітря. Для робіт використовувалися товстостінні, відкриті знизу підводні камери, у яких підтримували високий тиск. Тобто кесони.

Глибше 10 м

АзотПід час роботи у самих кесонах жодних проблем не виникало. Але при поверненні на поверхню у будівельників часто розвивалися симптоми, які французькі фізіологи Поль і Ваттель описали в 1854 як On ne paie qu'en sortant — «розплата на виході». Це могло бути сильне свербіння шкіри або запаморочення, болі в суглобах і м'язах. У найважчих випадках розвивалися паралічі, наставала втрата свідомості, та був і смерть.


Щоб відправитися на глибину без будь-яких складнощів, пов'язаних з екстремальним тиском, можна використовувати надміцні скафандри. Це надзвичайно складні системи, що витримують занурення на сотні метрів і зберігають всередині комфортний тиск 1 атм. Щоправда, вони досить дорогі: наприклад, ціна нещодавно представленого скафандра канадської фірми Nuytco Research Ltd. EXOSUIT складає близько мільйона доларів.

Проблема в тому, що кількість розчиненого в рідині газу залежить від тиску над нею. Це стосується й повітря, яке містить близько 21% кисню та 78% азоту (іншими газами — вуглекислим, неоном, гелієм, метаном, воднем тощо) можна знехтувати: їх вміст не перевищує 1%. Якщо кисень швидко засвоюється, азот просто насичує кров та інші тканини: при підвищенні тиску на 1 атм в організмі розчиняється додатково близько 1 л азоту.

При швидкому зниженні тиску надлишок газу починає виділятися бурхливо, іноді спінюючи, як розкрита пляшка шампанського. Бульбашки, що з'являються, можуть фізично деформувати тканини, закупорювати судини і позбавляти їх постачання кров'ю, приводячи до найрізноманітніших і часто важких симптомів. На щастя, фізіологи розібралися з цим механізмом досить швидко, і вже у 1890-х роках декомпресійну хворобу вдавалося запобігти, застосовуючи поступове та обережне зниження тиску до норми – так, щоб азот виходив з організму поступово, а кров та інші рідини не «закипали» .

На початку ХХ століття англійський дослідник Джон Холдейн склав детальні таблиці з рекомендаціями щодо оптимальних режимів спуску та підйому, компресії та декомпресії. Експериментуючи з тваринами, а потім і з людьми — у тому числі із самим собою та своїми близькими, — Холдейн з'ясував, що максимальна безпечна глибина, яка не потребує декомпресії, становить близько 10 м, а за тривалого занурення — і того менше. Повернення з глибини повинне проводитися поетапно і не поспішаючи, щоб дати азоту час вивільнитися, зате спускатися краще досить швидко, скорочуючи час надходження надлишкового газу в тканини організму. Людям відкрилися нові межі глибини.


Глибше 40 м

ГелійБоротьба із глибиною нагадує гонку озброєнь. Знайшовши спосіб подолати чергову перешкоду, люди робили ще кілька кроків і зустрічали нову перешкоду. Так, за кесонною хворобою відкрилася напасть, яку дайвери майже любовно звуть «азотною білочкою». Справа в тому, що в гіпербаричних умовах цей інертний газ починає діяти не гірше за міцний алкоголь. У 1940-х п'янкий ефект азоту вивчав інший Джон Холдейн, син того самого. Небезпечні експерименти батька його анітрохи не бентежили, і він продовжив суворі досліди на собі та колегах. «У одного з наших піддослідних стався розрив легені, — фіксував учений у журналі, — але зараз він видужує».

Незважаючи на всі дослідження, механізм азотного сп'яніння детально не встановлений — втім, те саме можна сказати і про дію звичайного алкоголю. І той і інший порушують нормальну передачу сигналів у синапсах нервових клітин, а можливо навіть змінюють проникність клітинних мембран, перетворюючи іонообмінні процеси на поверхнях нейронів на повний хаос. Зовні те й інше проявляється теж подібним чином. Водолаз, що «словив азотну білочку», втрачає контроль над собою. Він може впасти в паніку і перерізати шланги або, навпаки, захопитися переказом анекдотів зграї веселих акул.

Наркотична дія має й інші інертні гази, причому чим важче їх молекули, тим менший тиск потрібний для того, щоб цей ефект проявився. Наприклад, ксенон анестезує і за звичайних умов, а легший аргон — лише за кількох атмосферах. Втім, ці прояви глибоко індивідуальні, і деякі люди, поринаючи, відчувають азотне сп'яніння набагато раніше за інших.


Позбутися анестезуючої дії азоту можна, знизивши його надходження в організм. Так працюють дихальні суміші нітрокси, що містять збільшену (іноді до 36%) частку кисню і, відповідно, знижену кількість азоту. Ще привабливіше було б перейти на чистий кисень. Адже це дозволило б вчетверо зменшити обсяги дихальних балонів або вчетверо збільшити час роботи з ними. Однак кисень - елемент активний, і при тривалому вдиханні токсичний, особливо під тиском.

Чистий кисень викликає сп'яніння та ейфорію, веде до пошкодження мембран у клітинах дихальних шляхів. При цьому нестача вільного (відновленого) гемоглобіну ускладнює виведення вуглекислого газу, призводить до гіперкапнії та метаболічного ацидозу, запускаючи фізіологічні реакції гіпоксії. Людина задихається, незважаючи на те, що кисню її організму цілком достатньо. Як встановив той же Холдейн-молодший, вже при тиску в 7 атм дихати чистим киснем можна не довше кількох хвилин, після чого починаються порушення дихання, конвульсії - все те, що на дайверському сленгу називається коротким словом "Блекаут".

Рідке дихання

Поки що напівфантастичний підхід до підкорення глибини полягає у використанні речовин, здатних взяти на себе доставку газів замість повітря — наприклад, замінника плазми перфторану. Теоретично, легені можна заповнити цією блакитною рідиною і, насичуючи киснем, прокачувати її насосами, забезпечуючи дихання взагалі без газової суміші. Втім, цей метод залишається глибоко експериментальним, багато фахівців вважають його зовсім тупиковим, а, наприклад, у США застосування перфторану офіційно заборонено.

Тому парціальний тиск кисню при диханні на глибині підтримується навіть нижче звичайного, а азот замінюють на безпечний газ, що не викликає ейфорії. Краще за інших підійшов би легкий водень, якби не його вибухонебезпечність у суміші з киснем. У результаті водень використовується рідко, а звичайним замінником азоту у суміші став другий за легкістю газ, гелій. На його основі виробляють киснево-гелієві або киснево-гелієво-азотні дихальні суміші — геліокси та трімікси.

Глибше 80 м

Складні сумішіТут варто сказати, що компресія та декомпресія при тисках у десятки та сотні атмосфер затягується надовго. Настільки, що робить роботу промислових водолазів — наприклад, під час обслуговування морських нафтовидобувних платформ — є малоефективною. Час, проведений на глибині, стає куди коротшим, ніж довгі спуски та підйоми. Вже півгодини на 60 м виливаються у більш ніж годинну декомпресію. Після півгодини на 160 м для повернення знадобиться більше 25 годин, адже водолазам доводиться спускатися і нижче.

Тому вже кілька десятиліть для цього використовують глибоководні барокамери. Люди живуть у них часом цілими тижнями, працюючи позмінно та здійснюючи екскурсії назовні через шлюзовий відсік: тиск дихальної суміші в «житло» підтримується рівним тиску водного середовища навколо. І хоча декомпресія при підйомі зі 100 м займає близько чотирьох діб, а з 300 м більше тижня, пристойний термін роботи на глибині робить ці втрати часу цілком виправданими.


Методи тривалого перебування у середовищі з підвищеним тиском опрацьовувалися із середини ХХ століття. Великі гіпербаричні комплекси дозволили створювати потрібний тиск у лабораторних умовах, і відважні випробувачі на той час встановлювали один рекорд за іншим, поступово переходячи й у море. 1962 року Роберт Стенюї провів 26 годин на глибині 61 м, ставши першим акванавтом, а трьома роками пізніше шестеро французів, дихаючи триміксом, прожили на глибині 100 м майже три тижні.

Тут почалися нові проблеми, пов'язані з тривалим перебуванням людей в ізоляції та в некомфортній обстановці. Через високу теплопровідність гелію водолази втрачають тепло з кожним видихом газової суміші, і в їхньому будинку доводиться підтримувати стабільно жарку атмосферу — близько 30 °C, а вода створює високу вологість. Крім того, низька щільність гелію змінює тембр голосу, серйозно ускладнюючи спілкування. Але навіть усі ці труднощі разом узяті не поставили б межу наших пригод у гіпербаричному світі. Є обмеження і важливіше.

Глибше 600 м

МежаУ лабораторних експериментах окремі нейрони, що ростуть «у пробірці», погано переносять екстремально високий тиск, демонструючи безладну гіперзбудливість. Схоже, що при цьому помітно змінюються властивості ліпідів клітинних мембран, тому протистояти цим ефектам неможливо. Результат можна спостерігати й у нервовій системі людини під величезним тиском. Він починає раз у раз «відключатися», впадаючи в короткочасні періоди сну чи ступору. Сприйняття не може, тіло охоплює тремор, починається паніка: розвивається нервовий синдром високого тиску (НСВД), зумовлений самою фізіологією нейронів.


Крім легень, в організмі є й інші порожнини, що містять повітря. Але вони повідомляються з довкіллям дуже тонкими каналами, і тиск у них вирівнюється далеко не миттєво. Наприклад, порожнини середнього вуха з'єднуються з носоглоткою лише вузькою євстахієвою трубою, яка до того ж часто забивається слизом. Пов'язані з цим незручності знайомі багатьом пасажирам літаків, яким доводиться, щільно закривши ніс і рот, різко видихнути, зрівнюючи тиск вуха та довкілля. Водолази теж застосовують таке "продування", а при нежиті намагаються зовсім не занурюватися.

Додавання до киснево-гелієвої суміші невеликих (до 9%) кількостей азоту дозволяє дещо послабити ці ефекти. Тому рекордні занурення на геліоксі досягають планки 200-250 м, а на азотовмісному триміксі - близько 450 м у відкритому морі і 600 м у компресійній камері. Законодавцями у цій галузі стали — і досі залишаються французькі акванавти. Чергування повітря, складних дихальних сумішей, хитрих режимів занурення та декомпресії ще в 1970-х дозволило водолазам подолати планку 700 м глибини, а створену учнями Жака Кусто компанію COMEX зробило світовим лідером у водолазному обслуговуванні морських нафтовидобувних платформ. Деталі цих операцій залишаються військовою та комерційною таємницею, тому дослідники інших країн намагаються наздогнати французів, рухаючись своїми шляхами.

Намагаючись опуститися глибше, радянські фізіологи вивчали можливість заміни гелію важчими газами, наприклад, неоном. Експерименти з імітації занурення на 400 м у киснево-неоновій атмосфері проводились у гіпербаричному комплексі московського Інституту медико-біологічних проблем (ІМШП) РАН та у секретному «підводному» НДІ-40 Міністерства оборони, а також у НДІ Океанології ім. Ширшова. Проте тяжкість неону продемонструвала свій зворотний бік.


Можна підрахувати, що при тиску 35 атм щільність киснево-неонової суміші дорівнює щільності киснево-гелієвої приблизно при 150 атм. А далі — більше: наші повітроносні шляхи просто не пристосовані для прокачування такого густого середовища. Випробувачі ІМШП повідомляли, що коли легені та бронхи працюють з такою щільною сумішшю, виникає дивне і важке відчуття, «ніби ти не дихаєш, а п'єш повітря». У пильному стані досвідчені водолази ще здатні з цим впоратися, але в періоди сну — а на таку глибину не дістатись, не витративши довгі дні на спуск і підйом — вони раз у раз прокидаються від панічного відчуття ядухи. І хоча військовим акванавтам із НДІ-40 вдалося досягти 450-метрової планки та здобути заслужені медалі Героїв Радянського Союзу, принципово це питання не вирішило.

Нові рекорди занурення ще можуть бути поставлені, але ми, певне, підібралися до останнього кордону. Нестерпна щільність дихальної суміші, з одного боку, і нервовий синдром високих тисків - з іншого, мабуть, ставлять остаточну межу подорожей людини під екстремальним тиском.