В поисках безопасного всплытия

20.12.05

Изменив скорость всплытия, вы узнаете, что же происходит, когда давление понижается.

Декомпрессионная болезнь – ДКБ, или кессонная болезнь – во многом остается загадкой. Ученые практически уверены, что ее вызывают пузырьки инертного газа, попавшие в ткани на глубине при высоком давлении, а также уже больше столетия известно, что ДКБ возникает именно при всплытии из-за понижения давления. То, как вы поднимаетесь, и в первую очередь то, насколько быстро вы это делаете, определяет, станете ли вы жертвой ДКБ.

Тут-то заканчивается понимание, и начинаются разногласия. Медленнее – значит безопаснее, но насколько медленно? Может ли всплытие оказаться слишком медленным? Надо ли подниматься с постоянной скоростью, или следует ускоряться/замедляться ближе к поверхности? Нужно ли останавливаться по пути? Если да, то где и на какое время?

За последние 120 с лишним лет знания о ДКБ продвигались так, как это обычно происходит в науке, - в большей степени по интуиции. Исследователи и подводники рассматривают гипотезу за гипотезой, пока не открывают какой-либо закон природы. Кажется, сейчас мы максимально близки к этому, и для полноты картины необходимо внести последние штрихи.

Вот, что нам уже известно на этот момент:

На сколько медленно нужно подниматься?

Довольно рано стало понятно, что, чем быстрее поднимаешься, тем больше будет проблем, а также то, что небольшая скорость всплытия и постепенная смена давления позволяют избежать ДКБ. Это доказали как "полевые", так и лабораторные исследования. В 1870-х Поль Берт (Paul Bert) производил в барокамере эксперименты на собаках. Он "опускал" их на 90м, затем некоторых "поднимал" быстро, некоторых медленно. Все животные, "всплывшие" за 1 – 4 минуты, погибли. Счастливчики, которым доктор дал час и больше, выжили.

Эндрю Смит (Andrew Smith), врач, назначенный на проект строительства Бруклинского моста в 1872, заметил, что то же самое происходит с рабочими, поднимающимися со дна реки. До его приезда они всплывали с 20м с максимально возможной скоростью. Смита не волновали пузыри. Он, как и многие другие, верил, что ДКБ происходит из-за "сжатия внутренних органов". Смит не был знаком с открытиями Берта, опубликованными только в 1878 г. Но не смотря на это, он оказался внимательным наблюдателем и заметил кое-что важное: "Возможно, наиболее распространенная причина ДКБ – слишком быстрое всплытие. Если бы было дано достаточно времени для подъема на поверхность, болезнь бы исчезла". Так доктор Смит снизил скорость всплытия до 3м/мин. Кессонная болезнь не исчезла, но наблюдения Смита помогли, и в конце 19в средняя скорость всплытия стала даже меньше 3м/мин.

Может ли всплытие оказаться слишком медленным?

Поскольку небольшая скорость всплытия применялась в основном при долгих и глубоководных погружениях, вскоре обнаружилось, что даже при 0.5 м/мин может возникнуть ДКБ.

Дж.С. Холден решил исследовать не охваченную Бертом территорию между всплытием за 1 минуту, которое убило несчастных собак, и всплытием за час. Холден знал, что существует связь между скоростью подъема и возникновением ДКБ, но какая именно? В этот раз подопытными стали козы, поскольку их размер и сердечно-сосудистая система похожи на человеческие.

В рамках исследования для королевского флота Великобритании в 1906 Холден помещал коз в барокамеру, варьировал давление и делал выводы, какие условия вызывают боль у животных. Основываясь на полученных данных, он разработал теорию, которую мы до сих пор используем для понимания декомпрессии, включая воображаемые "отсеки" "медленных" и "быстрых" тканей, впитывающих и выводящих газ по принципу полураспада.

Кроме всего прочего, Холден понял, что всплытие может оказаться и слишком медленным, т.к. проводя много времени на глубине, дайвер получает еще больше газа и усугубляет проблему ДКБ. Поэтому ученый предписал скорость 9 м/мин вместо 1.5 м/мин, широко распространенных тогда на флоте.

До Холдена водолазу королевского флота требовалось 20 минут, чтобы подняться, притом половину этого времени он проводил ниже 15 м. По таблицам Холдена необходимо лишь 7 минут для всплытия, включая 3-х минутную остановку, но только 1 минуту 40 секунд можно провести ниже 15 м.

Почти на полвека предпочтительной стала скорость 9 м/мин. В общем-то, водолазов в медных шлемах сложно было бы вытащить на поверхность быстрее. Но, поскольку изобретение акваланга сняло это ограничение, в начале 50-х годов команда подводных саперов американского военно-морского флота потребовала разрешения подниматься со скоростью 30 м/минуту. Но для "медноголовых" водолазов, которым приходилось использовать те же таблицы, это было слишком быстро. В результате компромисса ВМФ США (US Navy) установил норму скорости подъема на 18 м/мин.

Новые декомпрессионные таблицы были разработаны с учетом новой скорости всплытия, протестированы на добровольцах и официально введены в 1959г. Следующие 40 лет почти все дайверы поднимались со скоростью 18м/мин.

Но тут теория снова забуксовала. Скорость 18м/мин работала очень хорошо. Количество ДКБ оставалось на низком уровне. Но в существующей статистике крылось нечто гораздо более опасное. Было зарегистрировано несколько более длительных и более глубоких погружений, которые потребовали брать в расчет требующие брать в расчет большее количество "медленных" тканей.

В итоге, в 1970 году швейцарский профессор А. А. Бульман (A.A. Buehlmann) снова начал исследования и разработал новые декомпрессионные таблицы. Он снизил максимальную скорость всплытия до 10 м/мин. Таблицы и скорость всплытия "по-Бульману" стали популярны в Европе и проникли в США в середине 80-х в качестве рабочих алгоритмов первых подводных компьютеров.

Однако другие модели декомпрессиметров все еще использовали стандарты ВМФ США и скорость 18 м/мин. Некоторые дайверы вообще перестали доверять компьютерам. А изобретенный к тому моменту детектор пузырей Доплера показал, что при многих кажущихся безопасными погружениях все-таки образуются пузыри. Производители компьютеров и обучающие агентства поняли, что всплытие должно быть более осторожным. Специально или нет, но они сошлись на скорости 9 м/мин, рекомендованной Холденом еще 80 лет назад.

Недавно некоторые исследователи предположили, что 3м/мин – наиболее безопасная скорость. Доктора А. Маррони (Alessandro Marroni) и П. Беннетт (Peter Bennett), работающие в европейском филиале DAN (Divers Alert Network), начали сравнительное исследование скоростей 18, 9 и 3 м/мин, а также глубоких и неглубоких остановок безопасности. Их работа еще не закончена, но первые отчеты предполагают, что при скорости 9 м/мин образуется меньше пузырей, чем при скоростях 18 и 3 м/мин.

Надо ли ускоряться или замедляться при подъеме?

Необходимо ли менять темп всплытия по мере приближения к поверхности? Одно время дайверы увеличивали скорость ближе к поверхности. В конце концов, водолазы и рабочие в колоколе могли работать на небольшой глубине целый день без каких-либо осложнений, так что неглубокая вода казалась совсем не опасной. Сегодня мы знаем, что это не так, ведь на небольшой глубине быстрее меняется давление. Многие дайверы и компьютеры рекомендуют подниматься быстро, пока ты на глубине – 18 м/мин, а достигнув отметки 30 м, снизить скорость до 9 м/мин. Как, по-вашему, хорошая идея или не нет?

100 лет назад водолазы поднимались с постоянной скоростью – 1.5 м/мин. Если нарисовать график, где вертикальная ось – глубина, а горизонтальная – время, медленное всплытие с постоянной скоростью образует прямую, идущую под небольшим углом к горизонтали. Скажем, 8 атмосфер, затем 7, 6, 5, 4, 3, 2, и 1. В этом есть смысл – нет никаких резких скачков.

Однако Холден посадил в барокамеру своих коз и обнаружил нечто удивительное: подопытные неплохо переносили быстрый падение давления с 8 атм до 4, с 6 до 3, с 2 до 1. Еще лучше проходила комбинация: с 8 до 4 атм и затем с 2 до 1 атмосферы.

На графике профиль всплытия будет выглядеть как лестница, ступени которой становятся все меньше с высотой. Если попытаться уравнять ступени, получится кривая, плавно подходящая к поверхности. Другими словами, скорость всплытия становится меньше ближе к поверхности. Наверняка в этот момент Холден воскликнул "Эврика!", потому что точно так же ведут себя пузыри, и Берт уже предполагал, что именно они являются причиной ДКБ.

Основы физики говорят, что пузырь будет расти с постоянной скоростью с каждым понижением давления в половину. То есть пока коза поднимается по кривой (8-4-2-1атм), пузырь внутри него растет по прямой. И, если предположить, что газ постепенно выходит из пузыря и выводится, пузырь может и вовсе не увеличиться. Газ, растворенный в тканях коз, видимо, действовал подобным образом. Если отношение между давлением растворенного газа и давлением вокруг будет держаться ниже критического уровня, то пузыри не будут формироваться, и не возникнет ДКБ.

Кажется, это доказывает, что скорость всплытия должна изменяться: быть быстрой на глубине и уменьшаться ближе к поверхности. Таким образом, газ внутри дайвера будет расширяться по прямой – эффект, которого доктор Смит и первые водолазы пытались достигнуть с помощью постоянной скорости всплытия. Людям на поверхности, тем не менее, было бы непросто вытаскивать водолазов с постепенно замедляющейся скоростью.

Наверное, чтобы упростить им жизнь, Холден разделил всплытие на этапы с остановками на каждых 3м – по аналогии с прохождением лестничных пролетов. Остановки становились дольше по мере приближения к поверхности, таким образом, всплытие замедлялось. Например, для погружения на 30 м на 25 минут Холден требовал 1-минутной остановки на 9 м, 5-минутной на 6м, и 10-минутной на 3 м при общем времени всплытия – 19 минут.

Назад в будущее

Дай дайверам дюйм, и они сделают милю. Даже до того, как скорость всплытия повысилась до 18 м/мин, дайверы обнаружили, что множество остановок можно исключить, и к моменту появления новых таблиц US Navy в 1959 г. во всю поднимались прямо на поверхность, пробыв 25 минут на 30м. А с нововведенной скоростью всплытия –18 м/мин, общее время всплытия стало занимать всего 1 минуту 40 секунд, а не 19 минут. Профиль всплытия на графике снова превратился в прямую, притом более крутую, чем в 19 веке.

Не удивительно, что участилось появление пузырей и ДКБ во время длительных погружений. Пока Бульман добавлял "медленные" ткани и вновь снижал скорость всплытия, другие предлагали восстановить декомпрессионные остановки. Остановка безопасности была предложена на семинаре в American Academy of Underwater Sciences в 1889г. "Остановка в зоне 3-9 м на 3-5 минут" - была первоначальная рекомендация, а дайв-школы упростили это до 3 минут на 4.5 м, которые мы практикуем до сих пор. Таким образом, в профиле всплытия восстановилась ступенька. А глубокая остановка безопасности на половине максимальной глубины, рекомендуемая сегодня NAUI и другими для "бездекомпрессионных" погружений, восстановила еще одну. То есть мы опять возвращаемся к нашим козам – к кривой, созданной Холденом столетие назад.

Подведем итог: профиль всплытия сначала был пологой прямой, затем кривой, затем крутой прямой, а сейчас снова стал кривой.

Надо ли останавливаться?

На графике ступени можно уровнять гладкой кривой (постепенное всплытие без остановок) – будет ли это иметь тот же декомпрессионный эффект? Помогают ли остановки сами по себе элиминации газа? Официально одобренное этапное всплытие легче осуществимо, чем постоянный подъем с низкой скоростью. Вместо остановки на 4.5 м на 3 минуты, а затем подъема со скоростью 9 м/мин, вам придется установить постоянную скорость 1.5 м/мин. В небольшой глубине волнение на поверхности и перепад давления сильно затрудняют контроль плавучести. Так что остановка позволяет проще контролировать всплытие. Но есть ли разница в скорости вывода газа из тканей?

Сегодня многие исследователи считают, что есть. "В остановке, несомненно, есть смысл", - говорит доктор Беннетт. "Если вы посмотрите на компьютерную модель и сравните скорость вывода газа из различных тканей, то увидите, что газ гораздо эффективнее выводится во время остановок". Но исследование не завершено, наилучшие глубина и продолжительность остановок все еще неизвестны.

Для разрешения оставшихся проблем декомпрессии придется, как всегда, ждать новых данных. Тесты проводятся в Средиземном море под эгидой DAN Europe, в то время как DAN USA собирает информацию обо всех рекреационных погружениях в мире в рамках программы Project Dive Exploration. Если хотите поделиться фактами и стать частью программы, наберите www.diversalertnetwork.org/research/projects/pde.

Как замедлиться

Сохранять скорость 9 м/мин может оказаться нелегко. Вот несколько советов:

  1. Разделите всплытие на этапы по 3 м. Каждый этап должен проходиться за 20 секунд, если прошли быстрее – остановитесь и подождите, пока 20 секунд истекут, затем поднимайтесь дальше.
  2. Считайте между цифр. На цифровом глубиномере данные сменяются каждые 2 секунды, если ваша скорость – 9 м/мин. Считайте "сто один, сто два" между каждой сменой.
  3. По спусковому концу идите "рука за рукой". Вам вряд ли удастся перехватывать веревку быстрее, чем со скоростью 9 м/мин.
  4. Часто останавливайтесь, чтобы отрегулировать плавучесть. Снизить скорость всплытия проще при нейтральной или слегка отрицательной плавучести.
  5. Оставайтесь ниже напарника. Если он тоже знает эту хитрость, получится соревнование, кто самый медленный.