|
Часть 1 I Часть 2 I Часть 3
Михаил Охочинский
Сергей Чириков
ВОДОЛАЗНЫЕ ЖИЛЕТЫ–КОМПЕНСАТОРЫ ПЛАВУЧЕСТИ: ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
Современные жилеты-компенсаторы плавучести являются сложным элементом водолазного снаряжения. Созданные более 30 лет назад, они постоянно совершенствовались, приобретая все новые и новые функциональные возможности. Одновременно с конструкцией совершенствовалась и технология их изготовления. Появление в начале 90-х годов новых материалов привело к качественному росту технических и эксплуатационных характеристик жилетов. Ныне из экзотического приспособления некоторых водолазов-профессионалов они стали обязательными как для “зеленых” новичков, так и маститых “профи”.
Настоящая работа посвящена динамике изменения конструкции этих устройств с момента их создания до настоящего времени.
Физические основы управления плавучестью водолаза. Способность тела плавать или тонуть в воде, как известно, зависит от соотношения силы тяжести P и выталкивающей силы Q, при этом P определяется массой тела, рассчитываемой, как произведение объема тела на его удельную плотность, а Q – Архимедова сила, рассчитываемая из учета объема тела и плотности среды, в которую оно погружено.
При Q > P тело плавает по поверхности (плавучесть положительна).
При Q = P тело находится в безразличном состоянии и перемещается в толще воды (всплывает или тонет) в зависимости от направления внешней силы (плавучесть нулевая).
При Q < P тело тонет (отрицательная плавучесть).
Известно, что плотность человеческого тела находится в пределах 1.020–1.098 г/м3, что обеспечивает отрицательную плавучесть в пресной воде в пределах 1.0–1.5 кГс., а в морской воде – плавучесть, близкую нулевой.
При погружении в воду в водолазном снаряжении положительная плавучесть значительно возрастает и для ее компенсации приходится использовать балластные грузы, суммарная масса которых в зависимости от типа снаряжения может достигать нескольких десятков килограммов. Однако, так называемая “вывеска” водолаза на поверхности воды (придание ему оптимальной для хождения на ластах плавучести – в пределах –0.5–1.0 кг – с помощью грузового пояса) не обеспечивает сохранения плавучести в ходе погружения.
При выполнении подводных работ следующие факторы оказывают влияние на плавучесть водолаза.
1. Тип используемой гидрозащитной одежды. При использовании “мокрых” гидрокомбинезонов (гидрокостюмов) из ячеистой резины плавучесть водолаза изменяется в зависимости от глубины погружения за счет изменения объема материала гидрокомбинезона (гидрокостюма) вследствие его обжима. Применение так называемого “предварительно сжатого” материала несколько уменьшает изменение объема костюма с ростом глубины погружения, но полностью обжим устранить не может.
2. Характер выполняемых подводных работ, их тяжести, а также другие факторы, влияющие на легочную вентиляцию водолаза (в том числе – температуры воды). Вывеска водолаза перед погружением обычно производится на поверхности воды в состоянии покоя с минимальной легочной вентиляцией, которая по ходу погружения может значительно возрастать, что приводит к росту плавучести.
3. Изменение массы снаряжения водолаза в ходе погружения, в том числе за счет расхода дыхательной смеси из аппарата, а также связанное с использованием инструмента, приспособлений, подъема груза на поверхность
4. Возникновение аварийных ситуаций по ходу проведения погружения, связанных, в частности, с повреждениями гидрокомбинезона (гидрокостюма), отказами дыхательного аппарата и другими причинами.
Помимо соотношения сил (веса водолаза в снаряжении P и плавучести Q) существенное влияние на качество и время выполнения водолазных работ оказывает взаимное расположение точек приложения этих сил (соответственно – центра масс ЦМ и центра плавучести ЦП).
Идеальным случаем, обеспечивающим минимальные усилия для изменения пространственного положения водолаза в воде, является совпадение точек приложения сил (ЦМ=ЦП), однако на практике стремятся к разносу ЦМ и ЦП по вертикали.
 |
| Рис 1 |
При расположении ЦП выше ЦМ обеспечивается устойчивое равновесие водолаза в положении на груди, обеспечивая минимальное гидродинамическое сопротивление при хождении на ластах с одновременным обеспечением свободы маневра в любой плоскости без значительных мускульных затрат на стабилизацию принятого положения тела. Известно, что ЦМ тела человека мужского пола находится в средней части туловища в районе солнечного сплетения, а ЦП с учетом гидрозащитной одежды и дыхательного аппарата – в поясничной области в районе позвоночника. При использовании поясного грузового ремня удается разместить ЦП и ЦМ на одной вертикальной оси в положении водолаза на груди. Взаимное расположение ЦП и ЦМ подводного пловца показано на рис.1.
Линия развития технических устройств управления плавучестью водолаза. Для управления плавучестью водолаза и обеспечения его остойчивости под водой было создано достаточное количество разнообразных устройств. Их развитие и совершенствование шло параллельно с развитием и совершенствованием других элементов водолазного снаряжения.
Первоначально устройства регулирования плавучести создавались на основе надувных спасательных жилетов и служили для обеспечения всплытия водолаза на поверхность в случае отказа дыхательного аппарата или в иных аварийных ситуациях. Эти устройства были названы жилетами всплытия и помимо обеспечения подъема водолаза служили также для его удержания на поверхности воды лицом вверх, так чтобы расстояние органов дыхания от поверхности воды было не менее 100–150 мм. Такое положение обеспечивалось за счет размещения надувных емкостей на груди и вокруг головы. При этом ЦП гарантировано располагался выше ЦМ, и водолаз находился в положении устойчивого равновесия на поверхности воды. Наполнение жилета всплытия производилось проколом мембраны малолитражного баллона со сжатым углекислым газом. Защита целостности оболочки от разрыва достигалось установкой предохранительного клапана, настроенного на соответствующее давление. Первые серийные образцы жилетов всплытия были изготовлены в начале 60-х годов фирмой SPIROTECHNIKA (Франция) и “US Divers” (США).
Продолжение следует...
Часть 1 I Часть 2 I Часть 3
|
