Podczas wspinaczki górskiej, na skutek spadku ciśnienia atmosferycznego, spada ciśnienie cząstkowe tlenu w przestrzeni pęcherzykowej. Gdy ciśnienie to spadnie poniżej 50 mmHg . Sztuka. (5 km wysokości) osoba nieprzystosowana musi oddychać mieszanką gazów, w której podwyższona jest zawartość tlenu. Na wysokości 9 km ciśnienie cząstkowe powietrza pęcherzykowego spada do 30 mm Hg. . Art., a wytrzymanie takiego stanu jest praktycznie niemożliwe. Dlatego stosuje się inhalację 100% tlenem. W tym przypadku przy danym ciśnieniu barometrycznym ciśnienie cząstkowe tlenu w powietrzu pęcherzykowym wynosi 140 mm Hg. . Art., co stwarza ogromne możliwości wymiany gazowej. Na wysokości 12 km, podczas wdychania zwykłego powietrza, ciśnienie w pęcherzykach płucnych wynosi 16 mm Hg. . Sztuka. (śmierć), przy wdychaniu czystego tlenu - tylko 60 mm Hg . Art., czyli jeszcze można oddychać, ale to już jest niebezpieczne. W takim przypadku możliwe jest podanie czystego tlenu pod ciśnieniem i zapewnienie oddychania podczas wychodzenia na wysokość 18 km. Dalsze wejście jest możliwe tylko w skafandrach.
Oddychanie pod wodą na dużych głębokościach
Po opuszczeniu pod wodą ciśnienie atmosferyczne wzrasta. Na przykład na głębokości 10 m ciśnienie wynosi 2 atmosfery, na głębokości 20 m - 3 atmosfery itp. W tym przypadku ciśnienie cząstkowe gazów w powietrzu pęcherzykowym wzrasta odpowiednio 2 i 3 razy.
Grozi to dużym rozpuszczeniem tlenu. Ale jego nadmiar jest nie mniej szkodliwy dla organizmu niż jego niedobór. Dlatego jednym ze sposobów zmniejszenia tego niebezpieczeństwa jest stosowanie mieszaniny gazów, w której obniżona jest zawartość procentowa tlenu. Na przykład na głębokości 40 m dają mieszaninę zawierającą 5% tlenu, na głębokości 100 m - 2%.
Drugi problem jest wpływ azotu. Gdy ciśnienie cząstkowe azotu wzrasta, prowadzi to do zwiększonego rozpuszczania azotu we krwi i powoduje stan narkotyczny. Dlatego zaczynając od głębokości 60 m , mieszaninę azotu z tlenem zastępuje się mieszaniną helio-tlenu. Hel jest mniej toksyczny. Zaczyna działać narkotycznie dopiero na głębokości 200-300 m. . Obecnie trwają badania nad wykorzystaniem mieszanin wodorowo-tlenowych do pracy na głębokościach do 2 km, gdyż wodór jest gazem bardzo lekkim.
Trzeci problem operacje nurkowe - to jest dekompresja. Jeśli szybko podniesiesz się z głębokości, wówczas gazy rozpuszczone we krwi gotują się i powodują zator gazowy - zablokowanie naczyń krwionośnych. Dlatego wymagana jest stopniowa dekompresja. Dla przykładu wspinaczka z głębokości 300 m wymaga 2 tygodni dekompresji.
Do normalnego życia człowieka, jak również zdecydowanej większości żywych organizmów, niezbędny jest tlen. W wyniku metabolizmu tlen wiąże się z atomami węgla, tworząc dwutlenek węgla (dwutlenek węgla). Całość procesów, które zapewniają wymianę tych gazów między ciałem a środowiskiem, nazywa się oddychaniem.
Dostarczanie tlenu do organizmu człowieka a usuwanie dwutlenku węgla z organizmu zapewnia układ oddechowy. Składa się z dróg oddechowych i płuc. Górne drogi oddechowe obejmują przewody nosowe, gardło i krtań. Ponadto powietrze dostaje się do tchawicy, która jest podzielona na dwa główne oskrzela. Oskrzela, stale rozwidlające się i coraz cieńsze, tworzą tak zwane drzewo oskrzelowe płuc. Każde oskrzeliki (najcieńsze rozgałęzienie oskrzeli) zakończone są pęcherzykami płucnymi, w których zachodzi wymiana gazowa między powietrzem a krwią. Całkowita liczba pęcherzyków płucnych człowieka wynosi około 700 milionów, a ich łączna powierzchnia to 90-100 m2.
Budowa układu oddechowego.
Powierzchnia dróg oddechowych, z wyjątkiem powierzchni pęcherzyków płucnych, jest nieprzepuszczalna dla gazów, dlatego przestrzeń wewnątrz dróg oddechowych nazywana jest przestrzenią martwą. Jego objętość u mężczyzn wynosi średnio około 150 ml, u kobiet -100 ml.
Powietrze dostaje się do płuc z powodu podciśnienia, które powstaje, gdy są one rozciągane przez przeponę i mięśnie międzyżebrowe podczas wdechu. Podczas normalnego oddychania aktywny jest tylko wdech, wydech odbywa się biernie, z powodu rozluźnienia mięśni zapewniających wdech. Dopiero przy wymuszonym oddychaniu do pracy włączane są mięśnie wydechowe, zapewniając w wyniku dodatkowego uciśnięcia klatki piersiowej maksymalne zmniejszenie objętości płuc.
Proces oddychania
Częstotliwość i głębokość oddychania zależy od aktywności fizycznej. Tak więc w spoczynku osoba dorosła wykonuje 12-24 cykli oddechowych, zapewniając wentylację płuc w zakresie 6-10 l / min. Podczas wykonywania ciężkiej pracy częstość oddechów może wzrosnąć nawet do 60 cykli na minutę, a ilość wentylacji płuc może osiągnąć 50-100 l/min. Głębokość oddychania (lub objętość oddechowa) podczas spokojnego oddychania stanowi zwykle niewielką część całkowitej pojemności płuc. Wraz ze wzrostem wentylacji płuc objętość oddechowa może wzrosnąć ze względu na rezerwowe objętości wdechowe i wydechowe. Jeśli ustalimy różnicę między najgłębszym wdechem a maksymalnym wydechem, to otrzymamy wartość pojemności życiowej płuc (VC), która nie obejmuje tylko objętości zalegającej, która jest usuwana dopiero po całkowitym zapadnięciu się płuc.
Regulacja częstotliwości i głębokości oddychania zachodzi odruchowo i zależy od ilości dwutlenku węgla i tlenu we krwi oraz od pH krwi. Głównym bodźcem kontrolującym proces oddychania jest poziom dwutlenku węgla we krwi (z tym parametrem związana jest również wartość pH krwi): im wyższe stężenie CO2, tym większa wentylacja płuc. Zmniejszenie ilości tlenu w mniejszym stopniu wpływa na wentylację płuc. Wynika to ze specyfiki wiązania tlenu z hemoglobiną krwi. Znaczący kompensacyjny wzrost wentylacji płuc następuje dopiero po spadku ciśnienia parcjalnego tlenu we krwi poniżej 12-10 kPa.
Jak nurkowanie pod wodą wpływa na proces oddychania?? Rozważ najpierw sytuację pływania z fajką. Oddychanie przez rurkę staje się znacznie trudniejsze nawet po zanurzeniu na kilka centymetrów. Wynika to z faktu, że wzrastają opory oddychania: po pierwsze, podczas nurkowania przestrzeń martwa zwiększa się o objętość rurki oddechowej, a po drugie, aby wziąć oddech, mięśnie oddechowe są zmuszone do pokonania zwiększonego ciśnienia hydrostatycznego. Na głębokości 1 m osoba może oddychać przez rurkę nie dłużej niż 30 s, a na dużych głębokościach oddychanie jest prawie niemożliwe, przede wszystkim ze względu na fakt, że mięśnie oddechowe nie są w stanie pokonać ciśnienia słupa wody, aby podjąć oddech od powierzchni. Za optymalne uważa się rurki oddechowe o długości 30-37 cm. Stosowanie dłuższych rurek oddechowych może prowadzić do problemów z sercem i płucami.
Inną ważną cechą wpływającą na oddychanie jest średnica rurki. Przy małej średnicy rurki dostaje się za mało powietrza, zwłaszcza jeśli konieczne jest wykonanie jakiejś pracy (na przykład szybkie pływanie), a przy dużej średnicy znacznie zwiększa się objętość martwej przestrzeni, co również bardzo utrudnia oddychanie . Optymalne wartości średnicy rury wynoszą 18-20 mm. Użycie rurki o niestandardowej długości lub średnicy może prowadzić do mimowolnej hiperwentylacji.
Podczas pływania w niezależnym aparacie oddechowym główne trudności w oddychaniu są również związane ze zwiększonym oporem na wdech i wydech. Najmniejszy wpływ na wzrost oporów oddychania ma odległość między tzw. środkiem ciśnienia a obudową aparatu oddechowego. „Ośrodek nacisku” został założony przez Jarretta w 1965 roku. Znajduje się 19 cm poniżej i 7 cm za jamą szyjną. Podczas opracowywania różnych modeli aparatów oddechowych zawsze jest to brane pod uwagę i pudełko aparatu oddechowego jest umieszczane jak najbliżej tego punktu. Drugim czynnikiem wpływającym na wzrost oporów oddychania jest ilość dodatkowej przestrzeni martwej. Jest szczególnie duży w aparatach z grubymi rurami falistymi. Ważną rolę odgrywa również całkowity opór różnych zaworów, membran i sprężyn w układzie zmniejszania ciśnienia mieszaniny oddechowej. Ostatnim czynnikiem jest wzrost gęstości gazu w wyniku wzrostu ciśnienia wraz ze wzrostem głębokości.
W nowoczesnych modelach automatów projektanci dążą do zminimalizowania skutków zwiększonych oporów oddychania poprzez tworzenie tzw. zrównoważonych automatów oddechowych. Ale nurkowie-amatorzy wciąż mają sporo urządzeń starego typu o zwiększonych oporach oddychania. Takimi urządzeniami są w szczególności legendarne AVM-1 i AVM-1m. Oddychanie w tych urządzeniach wiąże się z dużym zużyciem energii, dlatego nie zaleca się wykonywania ciężkiej pracy fizycznej oraz długich nurkowań na głębokość powyżej 20 m.
Optymalny rodzaj oddychania podczas pływania z niezależnym aparatem oddechowym należy rozważyć powolne i głębokie oddychanie. Zalecana częstotliwość to 14-17 oddechów na minutę. Przy takim sposobie oddychania zapewniona jest wystarczająca wymiana gazowa przy minimalnej pracy mięśni oddechowych oraz ułatwiona jest czynność układu sercowo-naczyniowego. Przyspieszony oddech utrudnia pracę serca i prowadzi do jego przeciążenia.
Wpływa na funkcjonowanie układu oddechowego i szybkość zanurzania się na głębokość. Przy szybkim wzroście ciśnienia (kompresji) zmniejsza się pojemność życiowa płuc, przy powolnym praktycznie się nie zmienia. Spadek VC wynika z kilku powodów. Po pierwsze, po zanurzeniu na głębokość, dodatkowa objętość krwi napływa do płuc, aby zrekompensować ciśnienie zewnętrzne, i najwyraźniej podczas szybkiego ściskania niektóre oskrzeliki są zaciśnięte przez „spuchnięte” naczynia krwionośne; efekt ten łączy się z gwałtownym wzrostem gęstości gazu, co powoduje zablokowanie powietrza w niektórych obszarach płuc ( występują pułapki powietrzne»). « pułapki powietrzne» są niezwykle niebezpieczne, ponieważ znacznie zwiększają ryzyko barotraumy płuc zarówno podczas nurkowania ciągłego, jak i podczas wynurzania, zwłaszcza jeśli nie przestrzega się trybu i prędkości wynurzania. Najczęściej takie „pułapki” tworzą nurkowie, którzy znajdują się pod wodą w pozycji pionowej. Jest jeszcze jeden niuans związany z pionową pozycją nurka. Jest to niejednorodność wymiany gazowej w pozycji pionowej: pod wpływem grawitacji krew dostaje się do dolnych części płuc, a mieszanina gazów gromadzi się w górnej, wyczerpanej krwią. Jeżeli nurek znajduje się pod wodą w pozycji poziomej twarzą w dół, względna wartość wentylacji pęcherzykowej znacznie wzrasta w stosunku do jego pozycji pionowej, poprawia się wymiana gazowa i wysycenie tlenem krwi tętniczej.
Podczas dekompresji i jakiś czas po niej VC jest również zmniejszone z powodu zwiększonego przepływu krwi do płuc.
Negatywnie wpływa na układ oddechowy oraz fakt, że powietrze wychodzące z cylindrów jest zwykle zimne i prawie nie zawiera wilgoci. Wdychanie zimnego gazu może powodować zaburzenia oddychania, objawiające się drżeniem mięśni oddechowych, bólem w klatce piersiowej, zwiększonym wydzielaniem błony śluzowej nosa, tchawicy i oskrzeli oraz trudnościami w oddychaniu. Podczas pływania w zimnej wodzie szczególnie nasila się problem wydzielania śluzu: ruchy połykania niezbędne do wyrównania ciśnienia w jamie ucha środkowego są utrudnione. A ponieważ napływające powietrze praktycznie nie zawiera wilgoci, może dojść do podrażnienia błon śluzowych oczu, nosa, tchawicy i oskrzeli. Czynnikiem obciążającym jest tu również wychłodzenie organizmu.
Do utrzymania życia niezbędne jest z jednej strony ciągłe pobieranie tlenu przez komórki żywego organizmu, az drugiej usuwanie dwutlenku węgla powstającego w wyniku procesów utleniania. Te dwa równoległe procesy stanowią istotę oddychania.
U wysoce zorganizowanych zwierząt wielokomórkowych oddychanie zapewniają specjalne narządy - płuca.
Ludzkie płuca składają się z wielu pojedynczych małych pęcherzyków płucnych o średnicy 0,2 mm. Ale ponieważ ich liczba jest bardzo duża (około 700 milionów), łączna powierzchnia jest znacząca i wynosi 90 m 2 .
Pęcherzyki są gęsto oplecione siecią najcieńszych naczyń krwionośnych - naczyń włosowatych. Ściana pęcherzyka płucnego i kapilary razem ma grubość zaledwie 0,004 mm.
W ten sposób krew przepływająca przez naczynia włosowate płuc wchodzi w bardzo bliski kontakt z powietrzem w pęcherzykach płucnych, gdzie następuje wymiana gazowa.
Powietrze atmosferyczne dostaje się do pęcherzyków płucnych, przechodząc przez drogi oddechowe.
Właściwe drogi oddechowe zaczynają się od tzw. krtani w miejscu, gdzie gardło przechodzi do przełyku. Po krtani następuje tchawica - tchawica o średnicy około 20 mm, w ścianach której znajdują się pierścienie chrzęstne (ryc. 7).
Ryż. 7. Górne drogi oddechowe:
1 - jama nosowa: 2 - jama ustna; 3 - przełyk; 4 - krtań i tchawica (tchawica); 5 - nagłośnia
Tchawica przechodzi do jamy klatki piersiowej, gdzie dzieli się na dwa duże oskrzela - prawe i lewe, na których zwisają prawe i lewe płuco. Wchodząc do płuc, gałęzie oskrzeli, ich gałęzie (oskrzela średnie i małe) stopniowo przerzedzają się i ostatecznie przechodzą w najcieńsze gałęzie końcowe - oskrzeliki, na których znajdują się pęcherzyki płucne.
Na zewnątrz płuca pokryte są gładką, lekko wilgotną błoną - opłucną. Dokładnie ta sama skorupa pokrywa wnętrze ściany jamy klatki piersiowej, utworzonej z boków przez żebra i mięśnie międzyżebrowe, a od dołu przez przeponę lub mięsień piersiowy.
Normalnie płuca nie są zrośnięte ze ścianami klatki piersiowej, tylko mocno do nich dociskane. Dzieje się tak dlatego, że w jamach opłucnowych (między błonami opłucnowymi płuc a ścianami klatki piersiowej), które reprezentują wąskie szczeliny, nie ma powietrza. Wewnątrz płuc, w pęcherzykach płucnych, zawsze znajduje się powietrze komunikujące się z atmosferą, więc w płucach panuje (średnio) ciśnienie atmosferyczne. Dociska płuca do ścian klatki piersiowej z taką siłą, że płuca nie mogą się od nich oderwać i biernie podążać za nimi wraz z rozszerzaniem się lub kurczeniem klatki piersiowej.
Krew, krążąc w sposób ciągły przez naczynia pęcherzyków płucnych, wychwytuje tlen i uwalnia dwutlenek węgla (CO2). Dlatego dla prawidłowej wymiany gazowej konieczne jest, aby powietrze w płucach zawierało niezbędną ilość tlenu i nie przelewało się CO 2 (dwutlenek węgla). Zapewnia to stała częściowa wymiana powietrza w płucach. Podczas wdechu świeże powietrze atmosferyczne dostaje się do płuc, a podczas wydechu usuwane jest już zużyte powietrze.
Oddychanie odbywa się w następujący sposób. Podczas wdechu klatka piersiowa rozszerza się pod wpływem wysiłku mięśni oddechowych. Płuca, biernie podążając za klatką piersiową, zasysają powietrze przez drogi oddechowe. Wtedy klatka piersiowa ze względu na swoją elastyczność zmniejsza swoją objętość, płuca kurczą się i wypychają nadmiar powietrza do atmosfery. Jest wydech. Podczas spokojnego oddychania podczas każdego oddechu do płuc człowieka dostaje się 500 ml powietrza. Wydycha taką samą ilość. To powietrze nazywa się oddychaniem. Ale jeśli po normalnym oddechu weźmiesz głęboki oddech, to kolejne 1500-3000 ml powietrza dostanie się do płuc. To się nazywa ekstra. Ponadto przy głębokim wydechu po normalnym wydechu z płuc można usunąć do 1000-2500 ml tzw. powietrza rezerwowego. Jednak po tym w płucach pozostaje około 1000-1200 ml resztkowego powietrza.
Suma objętości powietrza oddechowego, dodatkowego i rezerwowego nazywana jest pojemnością życiową płuc. Mierzy się go za pomocą specjalnego urządzenia - spirometru. U różnych osób pojemność życiowa płuc wynosi od 3000 do 6000-7000 ml.
Wysoka pojemność życiowa jest niezbędna dla nurków. Im większa pojemność płuc, tym bardziej zanurzony może być nurek.
Oddychanie jest regulowane przez specjalne komórki nerwowe – tzw. ośrodek oddechowy, który znajduje się obok ośrodka naczynioruchowego w rdzeniu przedłużonym.
Ośrodek oddechowy jest bardzo wrażliwy na nadmiar dwutlenku węgla we krwi. Wzrost stężenia dwutlenku węgla we krwi podrażnia ośrodek oddechowy i przyspiesza oddychanie. I odwrotnie, gwałtowny spadek zawartości dwutlenku węgla we krwi lub powietrzu pęcherzykowym powoduje krótkotrwałe zatrzymanie oddechu (bezdech) przez 1-1,5 minuty.
Oddech podlega pewnej kontroli woli. Zdrowa osoba może dobrowolnie wstrzymać oddech na 45-60 sekund.
Pojęcie wymiany gazowej w organizmie(oddychanie zewnętrzne i wewnętrzne). Oddychanie zewnętrzne zapewnia wymianę gazową między powietrzem zewnętrznym a ludzką krwią, nasyca krew tlenem i usuwa z niej dwutlenek węgla. Oddychanie wewnętrzne zapewnia wymianę gazów między krwią a tkankami ciała.
Wymiana gazów w płucach i tkankach następuje w wyniku różnicy ciśnień parcjalnych gazów w powietrzu pęcherzykowym, krwi i tkankach. Krew żylna wpływająca do płuc jest uboga w tlen i bogata w dwutlenek węgla. Ciśnienie parcjalne tlenu w nim (60-76 mm Hg) jest znacznie mniejsze niż w powietrzu pęcherzykowym (100-110 mm Hg), a tlen swobodnie przechodzi z pęcherzyków płucnych do krwi. Z drugiej strony ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla we krwi żylnej (48 mm Hg) jest wyższe niż w powietrzu pęcherzykowym (41,8 mm Hg), co powoduje, że dwutlenek węgla opuszcza krew i przechodzi do pęcherzyków płucnych, skąd jest usuwany podczas wydechu. W tkankach organizmu proces ten przebiega inaczej: tlen z krwi przedostaje się do komórek, a krew nasyca się dwutlenkiem węgla, gazem, który znajduje się w nadmiarze w tkankach.
Zależność między ciśnieniami cząstkowymi tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu atmosferycznym, krwi i tkankach ciała można zobaczyć z tabeli (wartości ciśnień cząstkowych wyrażono w mm Hg).
Do tego należy dodać, że wysoki procent dwutlenku węgla we krwi lub tkankach przyczynia się do rozkładu tlenku hemoglobiny do hemoglobiny i czystego tlenu, a wysoka zawartość tlenu przyczynia się do usuwania dwutlenku węgla z krwi przez płuca.
Cechy oddychania pod wodą. Wiemy już, że człowiek nie może używać tlenu rozpuszczonego w wodzie do oddychania, ponieważ jego płuca potrzebują tylko tlenu w postaci gazowej.
Aby zapewnić życiową aktywność organizmu pod wodą, konieczne jest systematyczne dostarczanie mieszaniny oddechowej do płuc.
Można to zrobić na trzy sposoby: przez rurkę oddechową, aparaty oddechowe z niezależnym obiegiem powietrza oraz doprowadzenie powietrza z powierzchni wody do urządzeń izolujących (garnitury, batyskafy, domy). Te ścieżki mają swoje własne cechy. Od dawna wiadomo, że będąc pod wodą można oddychać przez rurkę na głębokości nie większej niż 1 m.
Na większych głębokościach mięśnie oddechowe nie są w stanie pokonać dodatkowego oporu słupa wody, który naciska na klatkę piersiową. Dlatego do pływania pod wodą stosuje się rurki do oddychania nie dłuższe niż 0,4 m.
Ale nawet przy takiej rurce opór oddychania jest nadal dość duży, poza tym powietrze wchodzące do oddechu jest nieco zubożone w tlen i ma niewielki nadmiar dwutlenku węgla, co prowadzi do pobudzenia ośrodka oddechowego, co wyraża się w umiarkowanym duszność (częstość oddechów wzrasta o 5-7 oddechów na minutę).
Aby zapewnić normalne oddychanie na głębokości, konieczne jest dostarczanie do płuc powietrza o ciśnieniu odpowiadającym ciśnieniu na danej głębokości i równoważące zewnętrzne ciśnienie wody na klatkę piersiową.
W skafandrze tlenowym mieszanina oddechowa jest sprężana do wymaganego stopnia przed wejściem do płuc, w worku oddechowym, bezpośrednio pod wpływem ciśnienia otoczenia.
W samodzielnym aparacie oddechowym na sprężone powietrze funkcję tę realizuje specjalny mechanizm. Jednocześnie ważne jest przestrzeganie pewnych granic oporów oddychania, gdyż znaczna ich wartość ma negatywny wpływ na układ krążenia człowieka, powoduje zmęczenie mięśni oddechowych, w wyniku czego organizm nie jest w stanie utrzymać niezbędny schemat oddychania.
W aparatach płucno-automatycznych opory oddychania są nadal dość duże. Jego wartość szacuje się na podstawie wysiłku mięśni oddechowych, które wytwarzają podciśnienie w płucach, drogach oddechowych, rurce inhalacyjnej oraz w jamie podbłonowej automatu płucnego. W warunkach ciśnienia atmosferycznego, jak również w pozycji pionowej płetwonurka w wodzie, gdy aparat oddechowy znajduje się na tym samym poziomie co „środek” płuc, opór oddechowy przy wdechu wynosi około 50 mm słupa wody . Sztuka. W nurkowaniu poziomym, którego aparat oddechowy znajduje się za plecami na butlach, różnica między ciśnieniem wody na membranie aparatu oddechowego i na klatce piersiowej nurka wynosi około 300 mm wody. Sztuka.
Dlatego opór inhalacyjny sięga 350 mm wody. Sztuka. Aby zmniejszyć opory oddychania, drugi stopień redukcji w nowych typach sprzętu do nurkowania jest umieszczony w ustniku.
W sprzęcie wentylowanym, gdzie powietrze dostarczane jest wężem z powierzchni, jest ono sprężane za pomocą specjalnych pomp nurkowych lub kompresorów, a stopień sprężania musi być proporcjonalny do głębokości nurkowania. Wartość ciśnienia w tym przypadku jest kontrolowana przez manometr zainstalowany między pompą a wężem nurkowym.
Panuje powszechna opinia, że nasi przodkowie w przypadku ekstremalnej sytuacji podczas działań wojennych mogli z powodzeniem oddychać za pomocą najprostszych urządzeń, takich jak rurka, zanurzona w wodzie na długi czas, a głębokość zanurzenia miała być mierzona w metrów, czas - w godzinach, rura - prosta trzcina (np. potajemne przekroczenie bariery wodnej, ucieczka przed prześladowaniami itp.).
Zważywszy na to, że nasza osoba jest postacią twórczą, wszystko co znane lub słyszane wymaga natychmiastowej weryfikacji w praktyce, czujemy się w obowiązku przestrzec przed możliwymi błędami związanymi z oddychaniem w szczególnych warunkach. Wynika to zwłaszcza z możliwości oddychania pod wodą za pomocą improwizowanych środków. Przed rozpoczęciem takich kontroli, zwłaszcza na głębokościach powyżej 1 metra, należy dokładnie zrozumieć fizykę tego procesu.
Zwróćmy uwagę, że praktyczny test możliwości oddychania pod wodą za pomocą improwizowanych środków i na głębokości większej niż 1 metr z reguły kończy się bardzo źle: „eksperymentatorzy” lądują na długi czas w szpitalnym łóżku z poważnymi zaburzeniami krążenia . Historie „doświadczonych”, ich własne doświadczenia z pływania w masce z fajką (jeśli takie istnieją) lub poleganie na doświadczeniu pływania w masce z fajką jakiegoś innego wujka bez jasnego zrozumienia zachodzących procesów fizycznych podczas tego są śmiertelne!
Dlaczego? Jest kilka powodów.
1. Aby zapewnić oddychanie pod wodą, improwizowany obiekt, przez który odbywa się oddychanie, musi mieć z jednej strony co najmniej przekrój zapewniający dopływ powietrza do płuc w objętości wymaganej do aktu oddychania oraz musi znajdować się nad powierzchnią wody, nawet gdy jest wzburzona - z drugiej strony, ponieważ efekt przedostawania się wody do płuc podczas oddychania nie wymaga komentarza.
2. Nierówność ciśnień działających wewnątrz i na zewnątrz ciała zanurzonego w wodzie, ze wszystkimi wynikającymi z tego konsekwencjami.
Rozważ schemat interakcji ciśnienia powietrza (zewnętrznego i wewnętrznego) na osobę (patrz schemat na ryc. 2.10.), Leżąc na kanapie i pod wpływem ciśnienia atmosferycznego.
Jak widać na schemacie, wewnętrzna jama opłucnej znajduje się pod ciśnieniem równym atmosferycznemu, podczas gdy cała zewnętrzna powierzchnia ciała (w tym klatka piersiowa) również znajduje się pod ciśnieniem równym atmosferycznemu, tj. 1 kgf / cm 2.
Można więc mówić o równości ciśnienia wewnętrznego i zewnętrznego działającego na organizm ludzki, a co za tym idzie braku (w ogólnym przypadku) zakłóceń uniemożliwiających prawidłowe krążenie krwi pod wpływem ciśnienia atmosferycznego.
Zupełnie inny obraz interakcji ciśnienia powietrza (zewnętrznego i wewnętrznego) na osobę pojawia się, gdy jest on zanurzony pod wodą z oddychaniem przez rurkę podłączoną do atmosfery (patrz schemat na ryc. 2.11.).
W tym przypadku od wewnątrz, od strony płuc, powietrze jest wtłaczane z siłą jednej atmosfery (tj. Ten sam 1 kgf / cm2), a na zewnątrz ciała (w tym klatki piersiowej) jest wciskane:
Powietrze o tej samej sile jednej atmosfery (1 kgf / cm 2);
Słup wody o wysokości równej głębokości zanurzenia.
Co się dzieje w tym przypadku?
1. Tak więc na głębokości zanurzenia, np. równej 50 cm od powierzchni wody, w klatce piersiowej znajduje się nadciśnienie z zewnątrz, wywołane przez słup wody o wysokości równej głębokości zanurzenia, tj. w tym przypadku 50 cm słupa wody lub 50 gf / cm 2 (5 kgf / dm 2). To zauważalnie utrudnia oddychanie, ponieważ. biorąc pod uwagę obszar klatki piersiowej, warunki są tworzone, gdy trzeba oddychać już w warunkach odpowiadających tym, gdy na klatkę piersiową naciska ładunek o masie 15–20 kg.
Są to jednak czysto fizyczne trudności towarzyszące czynności oddychania w takich warunkach.
2. Nie chodzi tylko o te czysto fizyczne trudności. Znacznie bardziej niebezpieczne i poważniejsze są objawy zaburzeń krążenia. Pod wpływem nadciśnienia wytwarzanego przez słup wody i działającego na całą powierzchnię ciała, krew jest wypychana z części ciała, w których ciśnienie jest wyższe (nogi, jama brzuszna), w miejsca o niższym ciśnieniu - do klatkę piersiową i głowę. Naczynia przepełnione krwią w tych częściach ciała uniemożliwiają normalny odpływ krwi z serca i aorty: te ostatnie nadmiernie rozszerzają się od nadmiaru krwi, aw rezultacie - jeśli nie śmierć, to poważna choroba.
Badania eksperymentalne przeprowadzone przez austriackiego lekarza R. Stieglera i opisane przez niego w książce Kąpiel, pływanie i nurkowanie (Wiedeń) w pełni potwierdziły powyższe. Robił na sobie eksperymenty, zanurzając ciało i głowę w wodzie z rurką wychodzącą z ust.
Wyniki eksperymentów przedstawiono w tabeli 2.
ŁOWIENIE PODCZASOWE
Cechy oddychania pod wodą
Wiemy już, że tlen rozpuszczony w wodzie nie może być wykorzystany przez człowieka do oddychania, ponieważ płuca potrzebują tylko tlenu w postaci gazowej. Aby zapewnić życiową aktywność organizmu pod wodą, konieczne jest systematyczne dostarczanie do płuc wystarczającej ilości tlenu. Można to zrobić na następujące sposoby:
Przez rurkę do oddychania;
Korzystanie z niezależnego aparatu oddechowego;
Zasilanie z powierzchni wody do skafandrów, batyskafów, domów typu Cousteau itp.;
Poprzez regenerację (regenerację) w okrętach podwodnych.
Wszystkie te sposoby nie są naturalne dla osoby i mają swoje własne cechy.
Oddychanie przez rurkę. Wiadomo, że będąc pod wodą na głębokości nie większej niż metr, można oddychać przez rurkę. Na większych głębokościach mięśnie oddechowe, jak wiemy, nie są w stanie pokonać dodatkowego oporu, który powstaje zarówno podczas wdechu, jak i wydechu. W praktyce do pływania pod wodą stosuje się rurki oddechowe nie dłuższe niż 0,4 m.
Oddychanie w aparacie niezależnym. Aby zapewnić normalne oddychanie na znacznej głębokości, konieczne jest doprowadzenie do płuc powietrza o ciśnieniu, które mogłoby zrównoważyć zewnętrzne ciśnienie wody na klatkę piersiową.
W kombinezonie tlenowym mieszanina oddechowa jest sprężana do pożądanego stopnia w worku oddechowym bezpośrednio pod wpływem ciśnienia otoczenia przed wejściem do płuc.
W samodzielnym aparacie oddechowym na sprężone powietrze funkcję tę pełni aparat oddechowy.
W tym przypadku szczególnie ważne jest przestrzeganie pewnych limitów oporów oddychania, ponieważ znaczna ich ilość ma negatywny wpływ na układ sercowo-naczyniowy człowieka, powoduje zmęczenie mięśni oddechowych, w wyniku czego organizm nie jest w stanie utrzymać niezbędny schemat oddychania.
W aparatach płucno-automatycznych opory oddychania są nadal dość duże. Jego wartość jest szacowana na podstawie maksymalnego rozrzedzenia w układzie przewodzącym gaz aparatu w pobliżu ustnika, tj. w bezpośrednim sąsiedztwie ust człowieka.
W domowym sprzęcie do nurkowania w powietrzu jest znikoma i odpowiada około 40-60 mm wody. Sztuka. Jednak pod wodą opór, zwłaszcza na początku wdechu, znacznie wzrasta i sięga 200-330 mm wody. Sztuka. (gdy pływak jest w pozycji poziomej).
Opór oddychania zależy od:
a) od położenia maszyny płucnej w stosunku do płuc osoby;
b) od wartości oporu mechanicznego automatu, jaki pokonują mięśnie oddechowe. Jest to siła sprężyn, przeciwciśnienie na zaworach, siła tarcia w połączeniach osiowych itp.;
c) długości węży wlotowych i wylotowych, rodzaju ich wewnętrznej powierzchni, wielkości ustnika i obecności w nim zaworów.
Spośród całkowitego oporu oddechowego większość oporu zależy od umiejscowienia automatu płucnego, tj. od różnicy ciśnień na membranie automatu i klatki piersiowej. Aby zmniejszyć tę różnicę, płuco jest umieszczane z przodu, na poziomie klatki piersiowej pływaka, na brzuchu iw pobliżu ustnika.
Obecnie istnieją również konstrukcje automatów płucnych, w których zmniejszenie wartości oporów oddychania uzyskuje się za pomocą różnego rodzaju urządzeń kompensacyjnych, zmniejszenie objętości komory automatu płucnego oraz węży.