Насыщенное погружение — это погружение на периоды времени, достаточно длительные для того, чтобы привести все ткани в равновесие с парциальными давлениями инертных компонентов используемого дыхательного газа . Это режим погружения, который уменьшает количество декомпрессий , которые должны пройти водолазы, работающие на больших глубинах, путем декомпрессии водолазов только один раз в конце погружения, которое может длиться от нескольких дней до нескольких недель, оставляя их под давлением в течение всего периода. Водолаз, дышащий сжатым газом, накапливает растворенный инертный газ, используемый в дыхательной смеси для разбавления кислорода до нетоксичного уровня в тканях, что может вызвать потенциально смертельную декомпрессионную болезнь («кессонные газы»), если позволить ему выйти из раствора в тканях тела; следовательно, безопасное возвращение на поверхность требует длительной декомпрессии, чтобы инертные газы могли быть выведены через легкие. Однако, как только растворенные газы в тканях водолаза достигают точки насыщения, время декомпрессии не увеличивается при дальнейшем воздействии, поскольку инертный газ больше не накапливается. [1] [2]
Насыщенное погружение использует это преимущество, заставляя водолазов оставаться в этом насыщенном состоянии. Когда они не находятся в воде, водолазы живут в герметичной среде, которая поддерживает их герметичное состояние; это может быть подводная среда обитания с атмосферным давлением или система насыщения на поверхности, с переходом в герметичное жилое помещение и из него на эквивалентную глубину под водой через закрытый герметичный водолазный колокол . Это может поддерживаться в течение нескольких недель, и водолазы декомпрессируются до поверхностного давления только один раз, в конце своего дежурства. Ограничивая количество декомпрессий таким образом и используя консервативный график декомпрессии , риск декомпрессионной болезни значительно снижается, а общее время, затрачиваемое на декомпрессию, сводится к минимуму. Водолазы, занимающиеся насыщением, обычно дышат смесью гелия и кислорода , чтобы предотвратить азотный наркоз и ограничить работу дыхания , но на небольших глубинах насыщенное погружение проводилось на смесях нитрокс .
Большинство физиологических и медицинских аспектов погружений на одни и те же глубины при погружениях в условиях насыщения и при погружениях с отскоком колокола в условиях окружающей среды одинаковы или представляют меньшую проблему, однако пребывание в условиях насыщения в течение длительного времени имеет медицинские и психологические последствия.
Насыщенное погружение — это специализированная форма погружения; из 3300 коммерческих водолазов, работающих в Соединенных Штатах в 2015 году, [3] 336 были водолазами с насыщением. [4] Требуется специальная подготовка и сертификация, поскольку эта деятельность по своей сути опасна, и для контроля риска используется набор стандартных рабочих процедур, аварийных процедур и ряд специализированного оборудования, которые требуют последовательного правильного выполнения всеми членами расширенной команды водолазов. Сочетание относительно больших требований к квалифицированному персоналу, сложной инженерии и громоздкого, тяжелого оборудования, необходимого для поддержки проекта насыщенного погружения, делает его дорогим режимом погружения, но он позволяет непосредственное вмешательство человека в местах, которые в противном случае были бы непрактичны, и там, где он применяется, он, как правило, более экономически выгоден, чем другие варианты, если таковые существуют.
22 декабря 1938 года Эдгар Энд и Макс Нол совершили первое преднамеренное погружение с насыщением, проведя 27 часов, дыша воздухом на глубине 101 фут морской воды (30,8 м.с.в. ) в рекомпрессионном центре окружной больницы скорой помощи в Милуоки, штат Висконсин . Их декомпрессия длилась пять часов, оставив Нола с легким случаем декомпрессионной болезни, которая прошла после рекомпрессии. [5]
Альберт Р. Бенке предложил идею подвергать людей воздействию повышенного давления окружающей среды в течение достаточно долгого времени, чтобы кровь и ткани насытились инертными газами в 1942 году. [6] [7] В 1957 году Джордж Ф. Бонд начал проект Genesis в Лаборатории медицинских исследований подводных лодок ВМС США , доказав, что люди на самом деле могут выдерживать длительное воздействие различных дыхательных газов и повышенное давление окружающей среды. [6] [8] После достижения насыщения количество времени, необходимое для декомпрессии, зависит от глубины и вдыхаемых газов и не увеличивается при дальнейшем воздействии. Это было началом погружений с насыщением и программы ВМС США «Человек в море». [9] Первые коммерческие погружения с насыщением были выполнены в 1965 году компанией Westinghouse для замены неисправных мусорных сеток на глубине 200 футов (61 м) на плотине Смит-Маунтин . [5] В том же году водолазы Жака-Ива Кусто провели эксперимент Conshelf III на глубине 100 м. [10]
Питеру Б. Беннетту приписывают изобретение дыхательного газа тримикс как метода устранения нервного синдрома высокого давления . В 1981 году в Медицинском центре Университета Дьюка Беннетт провел эксперимент под названием Atlantis III , в ходе которого добровольцы подвергались давлению 2250 fsw (эквивалентно глубине 686 м в морской воде) и медленной декомпрессии до атмосферного давления в течение более 31 дня, установив ранний мировой рекорд по эквиваленту глубины в этом процессе. Более поздний эксперимент, Atlantis IV , столкнулся с проблемами, поскольку один из добровольцев испытал эйфорические галлюцинации и гипоманию . [11]
История коммерческого насыщенного погружения тесно связана с добычей нефти и газа на шельфе. В начале 1960-х годов разведка Северного моря началась с предположения, что голландские газовые месторождения могут простираться под водой. Это подтвердилось, когда буровая установка Gulf Tide в 1969 году достигла резервуара Экофиск , а в 1971 году Shell Oil нашла нефтяное месторождение Brent между Норвегией и Шетландскими островами. С этого времени и до 1990-х годов отрасль развивала процедуры и оборудование для насыщенного погружения от пионерских и экспериментальных, с несколько сомнительными показателями безопасности, до зрелой отрасли со значительно улучшенными профессиональными нормами охраны труда и техники безопасности. [12]
Когда началось бурение в Северном море, в Европе было мало инфраструктуры поддержки водолазов, и высокие зарплаты привлекли водолазов с нефтяных месторождений Мексиканского залива, которые представили легкие шлемы из армированной волокном смолы от Kirby-Morgan, костюмы для подводного плавания с горячей водой от Diving Unlimited International и Руководство по подводному плаванию ВМС США , в то время ведущий набор процедур для подводного плавания в открытом море. Были доступны средства на исследования и разработки, и новые технические разработки поддерживались Европейским экономическим сообществом . Основной проблемой была разработка методов насыщенного погружения, подходящих для обычного диапазона глубин Северного моря от 100 до 180 м. [12]
На ранних этапах бурения большая часть водолазных работ была относительно короткой и, как правило, подходила для погружений с отскоком колокола , но разработка инфраструктуры морского дна нефтяных месторождений потребовала гораздо более длительных вмешательств водолазов, и процедуры насыщенного погружения были разработаны для этого. К 1982 году стало необходимым большое количество мелководных работ по техническому обслуживанию, что привело к увеличению количества водолазных работ для обслуживания буровых установок. К 2017 году около 80% водолазных работ в Северном море были водолазными работами с насыщением гелиоксом, а остальные 20% — мелководными водолазными работами с воздухом. [12]
Экскурсионные погружения без декомпрессионных остановок могут выполняться как вверх, так и вниз от давления хранения насыщения в пределах ограничений, что позволяет водолазам работать на разных глубинах, а если требуется работа за пределами диапазона экскурсии, водолазы могут быть сжаты или декомпрессированы в хранилище в соответствии с измененным диапазоном глубин. Дальнейшая работа была проделана Экспериментальным водолазным подразделением ВМС США по экскурсионным погружениям с февраля 1974 года по июнь 1976 года, и результаты были опубликованы в Руководстве по дайвингу ВМС США 1984 года. [12] В этих таблицах использовалось парциальное давление кислорода от 0,35 до 0,4 бар во время декомпрессии с довольно медленными скоростями декомпрессии, которые менялись с глубиной, становясь медленнее по мере уменьшения глубины, с 6-часовой остановкой с полуночи и двухчасовой остановкой с 14:00 и ограничением газовой фракции 22% для последней части подъема для снижения риска возгорания. Таблицы позволяли начинать декомпрессию сразу после возвращения из погружения, при условии, что не было подъема вверх, поскольку было обнаружено, что это увеличивает риск образования пузырьков. [12]
В то же время коммерческий водолазный подрядчик Compagnie maritime d'expertises (COMEX) разрабатывал несколько иные процедуры декомпрессии, в которых парциальное давление кислорода было выше, от 0,6 до 0,8 бар, а скорость всплытия была быстрее, чтобы воспользоваться высоким P O 2 . Использовалась непрерывная декомпрессия без ночных остановок, и были разрешены экскурсии. Со временем они были пересмотрены для использования более низкого P O 2 и более медленной скорости всплытия, особенно на небольших глубинах. Считалось, что конкурирующие таблицы используются для получения конкурентного преимущества, поэтому в 1988 году Норвежский нефтяной директорат организовал конференцию по безопасности декомпрессии с насыщением под руководством Вэла Хемплемана [12] , а в 1990 году конференцию по гармонизации таблиц с насыщением, которые будут использоваться в Северном море в норвежском секторе с использованием вклада пяти подрядчиков. В 1999 году был опубликован стандарт NORSOK U100, который представлял собой компромисс, использующий аспекты нескольких таблиц, но который в процессе использования оказался достаточно консервативным и имеет хорошие показатели безопасности. [12]
В 1980-х годах Королевский флот использовал парциальное давление кислорода 0,42 бар для декомпрессии от насыщения, что немного выше, чем 0,40 бар таблицы ВМС США. Это сократило время декомпрессии на небольшой процент. [13]
Декомпрессия насыщения на бразильских месторождениях нефти пошла немного другим путем и изначально основывалась на таблицах компании, пока Бразилия не разработала свое собственное законодательство в 1988 году, похожее на законодательство Исполнительного комитета по охране труда и технике безопасности Великобритании . В 2004 году пересмотренное законодательство было ближе к процедурам COMEX. [12]
К 2017 году система установилась в камере с P O 2 0,5 бар на глубине более 15 метров над уровнем моря и ограничена 22–23% в конце декомпрессии для снижения риска возгорания. [12]
Насыщенное погружение применяется в научном и коммерческом дайвинге в открытом море. [14]
Коммерческий оффшорный дайвинг, иногда сокращенно просто оффшорный дайвинг, является отраслью коммерческого дайвинга , в которой водолазы работают в поддержку сектора разведки и добычи нефтегазовой промышленности в таких местах, как Мексиканский залив в Соединенных Штатах, Северное море в Соединенном Королевстве и Норвегии, а также вдоль побережья Бразилии. Работа в этой области промышленности включает обслуживание нефтяных платформ и строительство подводных сооружений. В этом контексте « оффшорный » подразумевает, что водолазные работы выполняются за пределами национальных границ .
Погружение с насыщением является стандартной практикой для подводных работ на многих глубоководных участках и позволяет более эффективно использовать время дайвера, одновременно снижая риск декомпрессионной болезни. [2] Погружение с ориентацией на поверхность и воздухом более распространено на мелководье.
Подводные среды обитания — это подводные сооружения, в которых люди могут жить в течение длительного времени и выполнять большинство основных человеческих функций 24-часового дня, таких как работа, отдых, прием пищи, соблюдение личной гигиены и сон. В этом контексте « среда обитания » обычно используется в узком смысле, обозначая внутреннюю и непосредственную внешнюю часть структуры и ее приспособлений, но не окружающую ее морскую среду . В большинстве ранних подводных сред обитания отсутствовали регенеративные системы для воздуха, воды, пищи, электричества и других ресурсов. Однако в последнее время некоторые новые подводные среды обитания позволяют доставлять эти ресурсы с помощью труб или генерировать их внутри среды обитания, а не доставлять вручную. [15]
Подводная среда обитания должна отвечать потребностям человеческой физиологии и обеспечивать подходящие условия окружающей среды , и наиболее важным является вдыхаемый воздух подходящего качества. Другие касаются физической среды ( давление , температура , свет , влажность ), химической среды (питьевая вода, пища, отходы , токсины ) и биологической среды (опасные морские существа, микроорганизмы , морские грибы ). Большая часть науки, охватывающей подводные среды обитания и их технологии, разработанные для удовлетворения потребностей человека, разделяется с дайвингом , водолазными колоколами , подводными аппаратами и подводными лодками , а также космическими кораблями .
Многочисленные подводные среды обитания были спроектированы, построены и использованы по всему миру с начала 1960-х годов, как частными лицами, так и государственными учреждениями. Они использовались почти исключительно для исследований и разведки , но в последние годы по крайней мере одна подводная среда обитания была предоставлена для отдыха и туризма . [ требуется ссылка ] Исследования были посвящены, в частности, физиологическим процессам и ограничениям дыхания газами под давлением, для обучения акванавтов и астронавтов , а также для исследования морских экосистем. Доступ наружу и наружу, как правило, осуществляется вертикально через отверстие в дне конструкции, называемое лунным бассейном . Среда обитания может включать в себя декомпрессионную камеру, или перемещение персонала на поверхность может осуществляться через закрытый водолазный колокол.
Работы по насыщению подводных объектов в поддержку шельфовой нефтегазовой промышленности обычно выполняются на основе контрактов. [16]
Декомпрессионная болезнь (ДКБ) — это потенциально смертельное состояние, вызванное пузырьками инертного газа, которое может возникнуть в организме водолаза в результате снижения давления при подъеме. Чтобы предотвратить декомпрессионную болезнь, водолазы должны ограничить скорость подъема, чтобы снизить концентрацию растворенных газов в организме в достаточной степени, чтобы избежать образования и роста пузырьков. Этот протокол, известный как декомпрессия , может длиться несколько часов при погружениях на глубину более 50 метров (160 футов), когда водолазы проводят на этих глубинах больше нескольких минут. Чем дольше водолазы остаются на глубине, тем больше инертного газа всасывается в ткани их тела, и время, необходимое для декомпрессии, быстро увеличивается. [17] Это представляет проблему для операций, которые требуют от водолазов работы на глубине в течение длительных периодов времени, поскольку время, затрачиваемое на декомпрессию, может значительно превышать время, затрачиваемое на выполнение полезной работы. Однако примерно через 72 часа под любым заданным давлением, в зависимости от используемой модели вдыхания , тела водолазов насыщаются инертным газом, и дальнейшего поглощения не происходит. С этого момента нет необходимости увеличивать время декомпрессии. Практика погружений с насыщением использует это преимущество, предоставляя водолазам возможность оставаться под давлением глубины в течение нескольких дней или недель. В конце этого периода водолазам необходимо выполнить однократную декомпрессию с насыщением, что намного эффективнее и менее рискованно, чем совершать несколько коротких погружений, каждое из которых требует длительного времени декомпрессии. Делая однократную декомпрессию более медленной и продолжительной в контролируемых условиях и относительном комфорте среды обитания с насыщением или декомпрессионной камеры, риск декомпрессионной болезни во время однократного воздействия еще больше снижается. [2]
Синдром нервов высокого давления (HPNS) — это неврологическое и физиологическое расстройство дайвинга , которое возникает, когда дайвер спускается ниже 500 футов (150 м) при дыхании смесью гелия и кислорода. Эффект зависит от скорости спуска и глубины. [18] HPNS является ограничивающим фактором для будущих глубоких погружений. [19] HPNS можно уменьшить, используя небольшой процент азота в газовой смеси. [19]
Компрессионная артралгия — это глубокая ноющая боль в суставах, вызванная воздействием высокого давления окружающей среды при относительно высокой скорости сжатия, испытываемая подводными дайверами . Боль может возникать в коленях, плечах, пальцах, спине, бедрах, шее или ребрах, и может быть внезапной и интенсивной по началу и может сопровождаться чувством шероховатости в суставах. [20] Начало обычно происходит около 60 мсв (метров морской воды), и симптомы различаются в зависимости от глубины, скорости сжатия и личной восприимчивости. Интенсивность увеличивается с глубиной и может усугубляться физическими упражнениями. Компрессионная артралгия, как правило, является проблемой глубоких погружений, особенно глубоких насыщенных погружений, где на достаточной глубине даже медленное сжатие может вызывать симптомы. Использование тримикса может уменьшить симптомы. [21] Спонтанное улучшение может произойти с течением времени на глубине, но это непредсказуемо, и боль может сохраняться при декомпрессии. Компрессионную артралгию можно легко отличить от декомпрессионной болезни, поскольку она начинается во время спуска, присутствует до начала декомпрессии и проходит с уменьшением давления, в отличие от декомпрессионной болезни. Боль может быть достаточно сильной, чтобы ограничить работоспособность дайвера, а также может ограничить глубину погружений. [20]
Насыщенное погружение (или, точнее, длительное воздействие высокого давления) связано с асептическим некрозом костей , хотя пока неизвестно, все ли дайверы подвержены этому заболеванию или только особо чувствительные. Суставы наиболее уязвимы для остеонекроза . Связь между воздействием высокого давления, процедурой декомпрессии и остеонекрозом до конца не изучена. [22] [23] [24]
Дыхательная газовая смесь кислорода, гелия и водорода была разработана для использования на экстремальных глубинах, чтобы уменьшить воздействие высокого давления на центральную нервную систему. В период с 1978 по 1984 год команда водолазов из Университета Дьюка в Северной Каролине провела серию погружений Atlantis из сухопутных, гипербарических, глубоких, научных, испытательных погружений. [11] В 1981 году во время экстремального испытательного погружения на глубину 686 метров (2251 фут) они с трудом дышали обычной смесью кислорода и гелия и страдали от дрожи и провалов в памяти. [11] [25]
Газовая смесь водорода, гелия и кислорода ( hydreliox ) использовалась во время аналогичного научного испытательного погружения на берегу тремя водолазами, участвовавшими в эксперименте для французской промышленной глубоководной водолазной компании Comex SA в 1992 году. 18 ноября 1992 года Comex решила остановить эксперимент на эквиваленте 675 метров морской воды (msw) (2215 fsw), поскольку водолазы страдали от бессонницы и усталости. Все три водолаза хотели продолжить, но компания решила провести декомпрессию камеры до 650 msw (2133 fsw). 20 ноября 1992 года водолаз Comex Тео Мавростомос получил добро на продолжение, но провел всего два часа на 701 msw (2300 fsw). Comex планировала, что водолазы проведут четыре с половиной дня на этой глубине и выполнят задания. [25]
Как острая, так и хроническая кислородная токсичность представляют собой значительные риски при погружениях с насыщением. Газ для хранения кислорода подвергает водолазов постоянному уровню концентрации кислорода в течение длительных периодов, порядка месяца за раз, что требует поддержания газа в среде обитания на долгосрочном допустимом парциальном давлении, обычно около 0,4 бар, что хорошо переносится и допускает довольно большие случайные отклонения, не вызывая гипоксии. Это может быть увеличено во время декомпрессии, но поскольку декомпрессия может занять более недели, безопасно переносимое увеличение ограничено, а при более низких давлениях парциальное давление кислорода также ограничено соображениями пожарной опасности. [26] [1]
Состав газа колокола и экскурсии должен соответствовать запланированному профилю погружения. Более высокое парциальное давление кислорода может быть допустимым в течение рабочего периода, но с точки зрения логистики может быть предпочтительнее использовать тот же газ, который используется для хранения. Газ для аварийного выхода может иметь более высокое содержание кислорода. Одно время рекомендуемое парциальное давление кислорода для аварийного выхода было значительно выше, чем используемое в основном газоснабжении. [27] [28]
Терморегуляция — это способность организма поддерживать температуру своего тела в определенных пределах, даже если окружающая температура сильно отличается. Внутренний процесс терморегуляции — это один из аспектов гомеостаза : состояние динамической стабильности внутренних условий организма, поддерживаемое вдали от теплового равновесия с окружающей средой. Если организм не способен поддерживать нормальную температуру человеческого тела и она значительно повышается выше нормы, возникает состояние, известное как гипертермия . Противоположное состояние, когда температура тела падает ниже нормального уровня, называется гипотермия . Оно возникает, когда организм теряет тепло быстрее, чем вырабатывает его.
Тепло тела теряется за счет потери тепла при дыхании, нагревания и увлажнения ( скрытое тепло ) вдыхаемого газа, а также потери тепла поверхностью тела путем излучения, проводимости и конвекции в атмосферу, воду и другие вещества в непосредственном окружении. Поверхностная потеря тепла может быть уменьшена за счет изоляции поверхности тела. Тепло вырабатывается внутри за счет метаболических процессов и может поступать из внешних источников путем активного нагрева поверхности тела или дыхательного газа. [29]
Передача тепла к газам и через них при более высоком давлении, чем атмосферное, увеличивается из-за более высокой плотности газа при более высоком давлении, что увеличивает его теплоемкость . Этот эффект также изменяется за счет изменений в составе дыхательного газа, необходимых для снижения наркоза и работы дыхания , для ограничения токсичности кислорода и ускорения декомпрессии . Потеря тепла через проводимость происходит быстрее для более высоких фракций гелия. Дайверы в среде обитания с насыщением на основе гелия будут терять или получать тепло быстро, если температура газа слишком низкая или слишком высокая, как через кожу, так и через дыхание, и, следовательно, диапазон допустимых температур меньше, чем для того же газа при нормальном атмосферном давлении. [29]
Ситуация с теплопотерями сильно различается в жилых помещениях с повышенной влажностью и температурой, в сухом помещении и в воде. [30]
Альвеолы легких очень эффективны в передаче тепла и влажности. Вдыхаемый газ, который достигает их, нагревается до температуры ядра тела и увлажняется до насыщения за время, необходимое для газообмена, независимо от начальной температуры и влажности. Это тепло и влажность теряются в окружающей среде в системах дыхания открытого цикла. Дыхательный газ, который достигает только физиологического мертвого пространства , не нагревается так эффективно. Когда теплоотдача превышает тепловыделение, температура тела падает. [29]
Физическая нагрузка увеличивает выработку тепла за счет метаболических процессов, но когда вдыхаемый газ холодный и плотный, потеря тепла из-за увеличенного объема вдыхаемого газа для поддержания этих метаболических процессов может привести к чистой потере тепла, даже если потеря тепла через кожу минимальна.
Имеются некоторые данные о долгосрочном кумулятивном снижении функции легких у дайверов, занимающихся насыщением. [31]
Насыщенные дайверы часто страдают от поверхностных инфекций, таких как кожная сыпь , наружный отит и грибок стопы , которые возникают во время и после насыщения. Считается, что это является следствием повышенного парциального давления кислорода и относительно высоких температур и влажности в помещении. [32] [13]
Дисбарический остеонекроз считается следствием декомпрессионной травмы, а не жизни в условиях насыщения. [ необходима цитата ]
Длительное кумулятивное воздействие высокого парциального давления кислорода связано с ускоренным развитием катаракты . [33]
Консультативный медицинский совет по дайвингу рекомендует, чтобы при нормальных обстоятельствах продолжительность насыщенного погружения не превышала 28 дней, а интервал между насыщенными погружениями обычно равнялся продолжительности предыдущего погружения, при этом общее время погружения не должно превышать 182 дня в течение любого 12-месячного периода. [34]
Насыщенное погружение позволяет профессиональным водолазам жить и работать при давлении более 50 мсв (160 fsw) в течение нескольких дней или недель, хотя для научной работы из подводных мест обитания использовались и более низкие давления. Этот тип погружения обеспечивает большую экономию труда и повышенную безопасность для водолазов. [1] После работы в воде они отдыхают и живут в сухой герметичной среде обитания на судне поддержки водолазов , нефтяной платформе или другой плавучей рабочей станции или подключенной к ним , примерно при том же давлении, что и рабочая глубина. Водолазная команда сжимается до рабочего давления только один раз, в начале периода работы, и декомпрессируется до поверхностного давления один раз, после всего периода работы в несколько дней или недель. Существуют принятые безопасные пределы подъема и спуска, основанные на глубине хранения. Экскурсии на большие глубины требуют декомпрессии при возвращении на глубину хранения, а экскурсии на меньшие глубины также ограничены обязательствами по декомпрессии, чтобы избежать декомпрессионной болезни во время экскурсии. [1] Большинство навыков подводного плавания, необходимых для погружения с насыщением, такие же, как и для погружения с поверхностной подачей воды.
Более широкое использование подводных дистанционно управляемых аппаратов (ROV) и автономных подводных аппаратов (AUV) для выполнения повседневных или плановых задач означает, что погружения с насыщением становятся менее распространенными, хотя сложные подводные задачи, требующие сложных ручных действий, остаются прерогативой глубоководных водолазов с насыщением. [ необходима ссылка ]
Человек, который управляет системой насыщенного погружения, называется специалистом по жизнеобеспечению (LST). [35] : 23
Для работы группы водолазных работ требуется как минимум следующий персонал: [36]
В некоторых юрисдикциях также будет дежурный врач-водолаз , но не обязательно на месте, а некоторые компании могут потребовать, чтобы на месте был техник-водолаз . Фактический персонал, активно задействованный в аспектах операции, обычно превышает минимум. [36]
Компрессия или продувка на глубине хранения обычно осуществляется с ограниченной скоростью [37] , чтобы свести к минимуму риск HPNS и компрессионной артралгии . Норвежские стандарты определяют максимальную скорость компрессии 1 мсв в минуту и период отдыха на глубине хранения после компрессии и перед погружением. [37]
Глубина хранения, также известная как глубина жизни, представляет собой давление в отсеках размещения среды обитания насыщения — давление окружающей среды, под которым живут водолазы-насыщатели, когда не заняты локаутной деятельностью. Любое изменение глубины хранения включает в себя компрессию или декомпрессию, обе из которых являются стрессовыми для обитателей, и поэтому планирование погружения должно свести к минимуму необходимость изменения глубины проживания и экскурсионных воздействий, а глубина хранения должна быть максимально приближена к рабочей глубине, принимая во внимание все соответствующие соображения безопасности. [37]
Гипербарическая атмосфера в жилых помещениях и колоколе контролируется, чтобы гарантировать, что риск долгосрочных неблагоприятных последствий для водолазов приемлемо низок. Большинство погружений с насыщением выполняется на смесях гелиокса, при этом парциальное давление кислорода в жилых помещениях поддерживается на уровне от 0,40 до 0,48 бар, что близко к верхнему пределу для долгосрочного воздействия. Углекислый газ удаляется из газа в камере путем его рециркуляции через картриджи скруббера . Уровни, как правило, ограничены максимальным парциальным давлением 0,005 бар, что эквивалентно 0,5% поверхностного эквивалента. Большая часть баланса — гелий с небольшим количеством азота и следовых остатков из воздуха в системе до сжатия. [1]
Операции с колоколом и блокировки также могут выполняться при парциальном давлении кислорода от 0,4 до 0,6 бар, но часто используют более высокое парциальное давление кислорода, от 0,6 до 0,9 бар, [38] что уменьшает влияние изменения давления из-за отклонений от давления удержания, тем самым уменьшая количество и вероятность образования пузырьков из-за этих изменений давления. В чрезвычайных ситуациях парциальное давление кислорода 0,6 бар может быть допустимо в течение более 24 часов, но этого избегают, где это возможно. Углекислый газ также может быть допустим на более высоких уровнях в течение ограниченных периодов времени. Предел ВМС США составляет 0,02 бар в течение до 4 часов. Парциальное давление азота начинается с 0,79 бар от начального содержания воздуха перед сжатием, но имеет тенденцию уменьшаться со временем, поскольку система теряет газ для работы замка и пополняется гелием. [1]
Развертывание водолазов из комплекса поверхностного насыщения требует, чтобы водолаз был перемещен под давлением из жилой зоны в подводное рабочее место. Обычно это делается с помощью закрытого водолазного колокола , также известного как капсула для передачи персонала, который крепится к фланцу замка камеры перемещения жилья, и давление выравнивается с камерой перемещения жилья для перемещения в колокол. Затем двери шлюза могут быть открыты, чтобы водолазы могли войти в колокол. Водолазы наденут костюмы перед входом в колокол и пройдут предварительные проверки. Давление в колоколе будет отрегулировано в соответствии с глубиной, на которой водолазы будут заблокированы во время опускания колокола, так что изменение давления может быть медленным без неоправданной задержки операций. [1]
Колокол развертывается над бортом судна или платформы с помощью портала или А-образной рамы или через лунный бассейн . Развертывание обычно начинается с опускания грузила, который представляет собой большой балластный груз, подвешенный на тросе, который спускается с одной стороны от портала, через набор шкивов на грузе и вверх по другой стороне обратно к порталу, где он закрепляется. Груз свободно висит между двумя частями троса и из-за своего веса висит горизонтально и удерживает трос под натяжением. Колокол висит между частями троса и имеет направляющую с каждой стороны, которая скользит вдоль троса, когда он опускается или поднимается. Колокол висит на тросе, прикрепленном к верхней части. Когда колокол опускается, направляющие направляют его вниз по тросам грузила к рабочему месту. [39]
Шланговый колокол отделен от шланговых колоколов водолазов, которые соединены с внутренней частью колокола. Шланговый колокол разворачивается с большого барабана или корзины для шлангов, и принимаются меры для поддержания натяжения в шланговом колоколе низким, но достаточным для того, чтобы оставаться почти вертикальным при использовании и аккуратно сворачиваться во время подъема. [39]
Устройство, называемое курсором колокола, может использоваться для направления и управления движением колокола по воздуху и в зоне брызг вблизи поверхности, где волны могут значительно перемещать колокол. [39]
Как только колокол достигнет нужной глубины, будут сделаны окончательные регулировки давления, и после окончательных проверок руководитель прикажет водолазам запереться в колоколе. Люк находится в нижней части колокола и может быть открыт только в том случае, если давление внутри уравновешено давлением окружающей воды. Звонарь обслуживает шлангокабель рабочего водолаза через люк во время погружения. Если у водолаза возникнут проблемы и ему понадобится помощь, звонкайнер выйдет из колокола и последует за шлангокабелем водолаза к водолазу и окажет всю необходимую и возможную помощь. Каждый водолаз несет на спине аварийный газ, которого должно быть достаточно, чтобы безопасно вернуться в колокол в случае отказа подачи газа в шлангокабеле. [35] : 12
Дыхательный газ подается водолазам с поверхности через шлангокабель колокола. Если эта система выходит из строя, колокол несет бортовой запас газа, который подсоединен к газовой панели колокола и может быть переключен с помощью соответствующих клапанов. Бортовой газ обычно подается снаружи в нескольких баллонах емкостью 50 литров или больше, подключенных через регуляторы давления к газовой панели. [35] : 12
Гелий является очень эффективным теплопередающим материалом, и водолазы могут быстро терять тепло, если окружающая вода холодная. Чтобы предотвратить гипотермию, для погружений с насыщением обычно используются водонепроницаемые костюмы, а подача дыхательного газа может быть нагрета. Нагретая вода производится на поверхности и подается в колокол через линию горячей воды в шлангокабеле колокола, затем передается водолазам через их экскурсионные шлангокабели. [36] : 10–8 Шлангокабели также имеют кабели для электропитания колокола и фонарей шлема, а также для голосовой связи и видеокамер замкнутого контура. В некоторых случаях дыхательный газ восстанавливается, чтобы сэкономить дорогой гелий. Это делается через шланг возврата в шлангокабелях, который направляет выдыхаемый газ, отводимый через клапан возврата на шлеме, через шлангокабели и обратно на поверхность, где углекислый газ очищается , а газ нагнетается в баллоны для хранения для последующего использования. [30]
Lock-in (также lock-in) — это процесс перехода из внешнего давления окружающей среды в пространство с внутренним давлением. При погружении с насыщением внутреннее пространство помещения обычно находится под значительно более высоким давлением, чем внутреннее давление, и в качестве промежуточного отсека необходим воздушный шлюз. Запирание в колокол из воды осуществляется при равных давлениях, поэтому промежуточный воздушный шлюз не требуется. Противоположный процесс, называемый lock-out (или lock-out), — это переход из пространства с внутренним давлением в окружающую среду с давлением окружающей среды. [ необходима цитата ]
Lock-on (или lock on) — это герметичное соединение одного герметичного отсека с другим, а lock-off (или lock off) — это разделение двух соединенных герметичных отсеков друг от друга. Требуется промежуточный шлюз или пространство для канала, в котором давление окружающей среды выравнивается до внутреннего давления после того, как уплотнение было выполнено, и которое вентилируется в окружающую среду перед разъединением. [ необходима цитата ]
Довольно часто водолазам, погружающимся с насыщением, приходится работать на разных глубинах, в то время как система насыщения может поддерживать только одну или две глубины хранения в любой момент времени. Изменение глубины от глубины хранения известно как экскурсия, и водолазы могут совершать экскурсии в пределах ограничений, не неся обязательств по декомпрессии, так же как существуют бездекомпрессионные пределы для погружений с поверхностным ориентированием. Экскурсии могут быть вверх или вниз от глубины хранения, и допустимое изменение глубины может быть одинаковым в обоих направлениях или иногда немного меньше вверх, чем вниз. Пределы экскурсий, как правило, основаны на временном пределе от 6 до 8 часов, поскольку это стандартный временной предел для смены погружений. [40] Эти пределы экскурсий подразумевают значительное изменение газовой нагрузки во всех тканях при изменении глубины около 15 м в течение 6-8 часов, и экспериментальная работа показала, что как венозная кровь, так и мозговая ткань, вероятно, будут развивать небольшие бессимптомные пузырьки после полной смены как при пределе восходящей, так и при нисходящей экскурсии. Эти пузырьки остаются небольшими из-за относительно небольшого соотношения давления между давлением хранения и давлением экскурсии, и обычно разрешаются к тому времени, когда дайвер возвращается на смену, и остаточные пузырьки не накапливаются в течение последовательных смен. Однако любые остаточные пузырьки представляют риск роста, если декомпрессия начинается до того, как они будут устранены. [40] Скорость всплытия во время экскурсий ограничена, чтобы минимизировать риск и количество образования пузырьков. [38] [41]
Декомпрессионная болезнь внутреннего уха является относительно частым симптомом ДКБ вследствие экскурсий при глубоких погружениях с насыщением, по сравнению с ее очень низкой частотой при декомпрессиях в результате погружений с отскоком. [42]
После того, как все тканевые отсеки достигли насыщения для данного давления и дыхательной смеси, дальнейшее воздействие не увеличит газовую нагрузку тканей. С этого момента требуемая декомпрессия остается прежней. Если водолазы работают и живут под давлением в течение длительного периода и декомпрессируются только в конце периода, риски, связанные с декомпрессией, ограничиваются этим однократным воздействием. Этот принцип привел к практике погружений с насыщением, и поскольку существует только одна декомпрессия, и она выполняется в относительной безопасности и комфорте среды обитания с насыщением, декомпрессия выполняется по очень консервативному профилю, сводя к минимуму риск образования пузырьков, роста и последующего повреждения тканей. Следствием этих процедур является то, что водолазы с насыщением с большей вероятностью будут страдать симптомами декомпрессионной болезни в самых медленных тканях, [43] тогда как водолазы с отскоком с большей вероятностью будут образовывать пузырьки в более быстрых тканях. [ необходима цитата ]
Декомпрессия при погружении с насыщением — медленный процесс. Скорость декомпрессии обычно составляет от 3 до 6 fsw (от 0,9 до 1,8 msw) в час. Скорости декомпрессии с насыщением Heliox ВМС США требуют, чтобы парциальное давление кислорода поддерживалось на уровне от 0,44 до 0,48 атм, когда это возможно, но не превышало 23% по объему, чтобы ограничить риск возгорания. [41]
Для практичности декомпрессия выполняется с шагом 1 fsw со скоростью, не превышающей 1 fsw в минуту, с последующей остановкой, при этом среднее значение соответствует табличной скорости подъема. Декомпрессия выполняется в течение 16 часов из 24, а оставшиеся 8 часов делятся на два периода отдыха. Дальнейшая адаптация, обычно вносимая в график, заключается в остановке на 4 fsw на время, которое теоретически потребовалось бы для завершения декомпрессии с указанной скоростью, т. е. 80 минут, а затем завершении декомпрессии до поверхности со скоростью 1 fsw в минуту. Это делается для того, чтобы избежать возможности потери уплотнения двери при низком перепаде давления и потери последнего часа или около того медленной декомпрессии. [41]
Ни экскурсии, ни процедуры декомпрессии, которые в настоящее время используются, не были обнаружены как вызывающие проблемы декомпрессии по отдельности. Однако, по-видимому, существует значительно более высокий риск, когда экскурсии сопровождаются декомпрессией до того, как бессимптомные пузырьки, возникающие в результате экскурсий, полностью исчезнут. Начало декомпрессии при наличии пузырьков, по-видимому, является существенным фактором во многих случаях в противном случае неожиданной декомпрессионной болезни во время обычной декомпрессии насыщения. [40] Норвежские стандарты не разрешают декомпрессию, следующую непосредственно за экскурсией. [37]
Очень мало достоверно известно о том, как лучше всего проводить декомпрессию при насыщении в чрезвычайной ситуации. Был выпущен консенсусный документ DMAC с предварительными рекомендациями по возможным процедурам, основанным на балансе воспринимаемого риска. Эти процедуры не подкреплены опытом или экспериментальной работой, поскольку их очень мало, и в лучшем случае представляют собой обоснованное предположение. Ожидается, что риск симптоматической декомпрессионной болезни будет увеличиваться по мере увеличения скорости декомпрессии, при этом более ранние симптомы будут проявляться только болью, а более серьезные симптомы будут развиваться позже или при более высоких скоростях декомпрессии. [44]
Существующие таблицы декомпрессии для ускоренной декомпрессии насыщения от ВМС США, таблиц Duke и процедур Comex были признаны неадекватными для предполагаемых чрезвычайных сценариев, хотя они быстрее, чем графики в общем коммерческом использовании. [44]
Рекомендации включают использование высокого парциального давления кислорода до и во время декомпрессии, при этом фактическое парциальное давление выбирается в зависимости от прогнозируемой общей продолжительности декомпрессии. Факторы окружающей среды, такие как обезвоживание, стресс, загрязнение газом и ограничение, считаются способными повлиять на риск. Считается крайне важным поддерживать гидратацию на высоком уровне. Внутривенное введение может быть целесообразным. [44]
Декомпрессию следует планировать так, чтобы использовать все ожидаемое доступное время, с самой медленной из возможных скоростей, используя самое высокое парциальное давление кислорода, соответствующее временной шкале. Контроль окружающей среды в камере должен поддерживать температуру как можно точнее, а дайверы должны двигаться достаточно, чтобы способствовать циркуляции крови, но не заниматься физическими упражнениями. При ускоренной декомпрессии считается более безопасным замедлить декомпрессию или остановиться и провести повторную компрессию, если ситуация изменится, чем начать медленную и ускорить декомпрессию, если ситуация ухудшится. [44]
Системы насыщенного погружения представляют собой разновидность сосудов высокого давления для размещения людей , которые подчиняются правилам жизнеобеспечения, эксплуатации, обслуживания и структурного проектирования. «Система насыщения», «комплекс насыщения» или «распространение насыщения» обычно включают в себя либо подводную среду обитания , либо поверхностный комплекс, который включает в себя жилую камеру, передаточную камеру и погружную декомпрессионную камеру , [45] которая обычно упоминается в коммерческом и военном дайвинге как водолазный колокол , [46] капсула для перемещения персонала (PTC) или погружная декомпрессионная камера (SDC). [1] Система может быть постоянно установлена на судне или океанской платформе, но чаще всего ее можно перемещать с одного судна на другое с помощью крана. Для облегчения транспортировки компонентов стандартной практикой является построение компонентов в виде модульных блоков на основе интермодальной контейнерной системы, некоторые из которых могут штабелироваться для экономии места на палубе. Вся система управляется из диспетчерской («фургона»), где отслеживаются и контролируются давление (глубина), атмосфера в камере и другие параметры системы. Водолазный колокол — это лифт или подъемник, который перемещает водолазов из системы на рабочую площадку. Обычно он соединяется с системой с помощью съемного зажима и отделяется от переборки резервуара системы канальным пространством, своего рода туннелем, через который водолазы перемещаются в колокол и из него. По завершении работы или миссии команда водолазов, занимающихся насыщением, постепенно декомпрессируется обратно до атмосферного давления путем медленного сброса давления в системе, в среднем от 15 метров (49 футов) до 30 метров (98 футов) в день (графики различаются). Обычно этот процесс включает только одну декомпрессию, тем самым смягчая трудоемкий и сравнительно рискованный процесс ступенчатой декомпрессии в воде или операции поверхностной декомпрессии (sur-D O 2 ), обычно связанные с погружениями с ненасыщенной газовой смесью. [2] Более одной жилой камеры можно соединить с передаточной камерой через канал, чтобы водолазные команды могли храниться на разных глубинах, где это является логистическим требованием. Дополнительная камера может быть установлена для перемещения персонала в систему и из нее под давлением, а также для лечения водолазов от декомпрессионной болезни, если это необходимо. [30]
Водолазы используют водолазное снаряжение с подводным шлангокабелем, обычно использующее дыхательный газ для глубоководного погружения , такой как смеси гелия и кислорода, хранящиеся в больших баллонах для хранения газа высокого давления . [2] Газовые запасы подаются в диспетчерскую, откуда они направляются для питания компонентов системы. Колокол питается через большой многокомпонентный шлангокабель, который подает дыхательный газ, электричество, связь и горячую воду. Колокол также оснащен внешними баллонами с дыхательным газом для использования в чрезвычайных ситуациях. [30]
Находясь в воде, водолазы часто используют гидрокостюм для защиты от холода. [47] Горячая вода поступает из котлов на поверхности и закачивается вниз к водолазу через шланг колокола, а затем через шланг водолаза. [30]
Закрытый водолазный колокол , также известный как капсула для перемещения персонала или погружная декомпрессионная камера, используется для транспортировки водолазов между рабочим местом и жилыми помещениями. Колокол представляет собой цилиндрический или сферический сосуд под давлением с люком в нижней части и может соединяться с поверхностной камерой перемещения в нижнем люке или в боковой двери. Колокола обычно рассчитаны на перевозку двух или трех водолазов, один из которых, посыльный , остается внутри колокола в нижней части и является резервным водолазом для работающих водолазов. Каждый водолаз снабжается шлангокабелем изнутри колокола. Колокол имеет набор баллонов для хранения газа высокого давления, установленных снаружи, содержащих бортовой резервный дыхательный газ. Бортовой газ и основной запас газа распределяются с газовой панели колокола, которая контролируется посыльным. Колокол может иметь смотровые окна и внешнее освещение. [41] Шлангокабели водолазов хранятся на стойках внутри колокола во время перемещения и обслуживаются посыльным во время погружения. [36] : гл.13
Колокол развертывается с портала или А-образной рамы , также известной как система запуска и подъема колокола (LARS), [36] : гл.13 на судне или платформе , с помощью лебедки . Развертывание может быть через борт или через лунный бассейн . [41]
В камере переноса колокол соединяется с системой поверхностного насыщения для переноса под давлением (TUP). Это мокрая поверхностная камера, где водолазы готовятся к погружению, а также снимают и чистят свое снаряжение после возвращения. Соединение с колоколом может быть верхним, через нижний люк колокола, или боковым, через боковую дверь. [30]
Жилые помещения могут быть размером до 100 квадратных футов. [48] Эта часть обычно состоит из нескольких отсеков, включая жилые, санитарные и помещения для отдыха, каждый из которых представляет собой отдельный блок, соединенный короткими отрезками цилиндрического короба. Обычно можно изолировать каждый отсек от других с помощью внутренних герметичных дверей. [30] Питание и прачечная предоставляются извне системы и запираются внутри и снаружи по мере необходимости.
В систему может быть включена рекомпрессионная камера, чтобы водолазы могли лечиться от декомпрессионной болезни, не беспокоя остальных пассажиров. Рекомпрессионная камера может также использоваться в качестве шлюза для входа и для декомпрессии пассажиров, которым может потребоваться покинуть помещение до запланированного срока. [ необходима цитата ]
Одна или несколько внешних дверей могут быть снабжены ответным фланцем или воротником для установки переносной или транспортируемой камеры, которая может использоваться для эвакуации водолаза под давлением. Закрытый колокол может использоваться для этой цели, но также доступны более легкие и более легко переносимые камеры. [ необходима цитата ] Обычно также будет ответный фланец для гипербарической спасательной и эвакуационной системы.
Маленький шлюз, также известный как шлюз оборудования или медицинский шлюз, используется для передачи поставок в и из системы под давлением. Обычно это включает в себя продукты питания, медицинские принадлежности, одежду, постельное белье и т. д. [ необходима цитата ]
Герметичные отсеки системы соединены посредством соединительных коробов: сравнительно коротких и небольшого диаметра катушек, закрепленных болтами между внешними фланцами более крупных отсеков, с герметичными уплотнениями, образующими проходы между камерами, которые могут быть изолированы герметичными дверями. [30]
Система жизнеобеспечения обеспечивает дыхательный газ и другие услуги для поддержания жизни персонала под давлением. Она включает в себя следующие компоненты: [30]
Система жизнеобеспечения колокола обеспечивает и контролирует основную подачу дыхательного газа, а станция управления контролирует развертывание и связь с водолазами. Первичное газоснабжение, питание и связь с колоколом осуществляются через шлангокабель колокола, состоящий из ряда шлангов и электрических кабелей, скрученных вместе и развернутых как единое целое. [41] Это распространяется на водолазов через шлангокабель водолаза (экскурсионный шлангокабель]]s. [30] Система жизнеобеспечения жилых помещений поддерживает среду в камере в приемлемом диапазоне для здоровья и комфорта обитателей. Температура, влажность, качество дыхательного газа, системы санитарии и функционирование оборудования контролируются и контролируются. [41]
Система жизнеобеспечения управляется специалистами по жизнеобеспечению под руководством руководителя жизнеобеспечения , которые являются частью команды по насыщению водолазов . Будет как минимум два специалиста по жизнеобеспечению, работающих посменно, поскольку один должен быть на дежурстве все время, пока водолазы находятся под давлением.
Водолазы, работающие в холодной воде, особенно при дыхании газами на основе гелия (которые увеличивают скорость теплопередачи), могут быстро терять тепло тела и страдать от гипотермии. Гипотермия вредна для здоровья, может быть опасна для жизни и снижает эффективность водолаза. Это можно исправить с помощью системы горячей воды. Система горячей воды для водолаза нагревает отфильтрованную морскую воду и подает ее водолазам через колокол и шлангокабель водолаза. Эту воду можно использовать для нагрева дыхательного газа перед его вдыханием. Дыхательный газ водолаза в основном нагревается при погружениях на глубину более 150 метров, и регион будет определять, до какой температуры нагревается вода, чтобы затем она протекала через костюм водолаза с горячей водой, согревая водолаза. [41] [30]
Существует необходимость в экстренном обогреве водолазов, запертых в закрытом водолазном колоколе. Дыхательный газ может быть на основе гелия под высоким давлением, а температура окружающей воды может быть довольно низкой, до 2°C, при типичной температуре в Северном море около 5°C. Сам колокол обычно изготавливается из стали, хорошего проводника тепла, а качество изоляции колокола изменчиво, поэтому внутренняя атмосфера имеет тенденцию соответствовать температуре воды довольно скоро после того, как основной обогрев выходит из строя. Водолазы, запертые в колоколах в течение длительного времени, подвергались различной степени гипотермии, когда основные системы обогрева выходят из строя. Были случаи смерти, приписываемые этой причине . [49]
Пассивные системы были первыми, которые были разработаны до стадии, когда они считались функционально достаточными, и были относительно простыми, экономичными и немедленно доступными, и использовались в качестве стандартного оборудования, когда это применимо. Персональная изоляция для водолаза в виде изолированного мешка, объединенного с теплообменником дыхательного газа для сохранения тепла выдыхаемого газа, и тепла, выделяемого персональным очистителем углекислого газа, удерживаемого в слое изоляции вокруг водолаза, обычно достаточна для поддержания теплового баланса водолаза в ожидании спасения. Скруббер имеет орально-носовую маску, а мешок закреплен на внутренней стороне колокола с помощью ремней безопасности, чтобы водолаз не упал, если потерял сознание, и потенциально заблокировал доступ к колоколу спасателям. [49]
Гелий и высокое давление вызывают гипербарическое искажение речи . Процесс разговора под водой зависит от внутренней геометрии оборудования жизнеобеспечения и ограничений систем связи, а также от физического и физиологического влияния окружающей среды на процессы говорения и вокального звукоизвлечения. [50] : 6, 16 Использование дыхательных газов под давлением или содержащих гелий вызывает проблемы с разборчивостью речи водолаза из-за искажений, вызванных разной скоростью звука в газе и разной плотностью газа по сравнению с воздухом при поверхностном давлении. Эти параметры вызывают изменения в формантах речевого тракта , которые влияют на тембр и небольшое изменение высоты тона . Несколько исследований показывают, что потеря разборчивости в основном связана с изменением формант. [51]
Разница в плотности дыхательного газа вызывает нелинейный сдвиг низкочастотного голосового резонанса из-за резонансных сдвигов в голосовых полостях, что дает носовой эффект, и линейный сдвиг голосовых резонансов, который является функцией скорости звука в газе, известный как эффект Дональда Дака. Другим эффектом более высокой плотности является относительное увеличение интенсивности звонких звуков по сравнению с глухими звуками. Контраст между закрытыми и открытыми звонкими звуками и контраст между звонкими согласными и соседними гласными уменьшается с увеличением давления. [52] Изменение скорости звука относительно велико по отношению к увеличению глубины на меньших глубинах, но этот эффект уменьшается по мере увеличения давления, а на больших глубинах изменение глубины имеет меньшее значение. [51] Гелиевые речевые дешифраторы являются частичным техническим решением. Они улучшают разборчивость передаваемой речи для персонала на поверхности. [52]
Система связи может иметь четыре компонентные системы. [41]
Оборудование для хранения и смешивания газа предоставляется для создания давления и промывки системы, а очистные газы должны быть доступны в соответствии с запланированной глубиной хранения. Обычно предоставляется основной запас предварительно смешанного газа, соответствующий запланированной глубине операции, и отдельный основной запас гелия и кислорода для восполнения дополнительных потребностей, корректировки состава газа в камере по мере использования кислорода и смешивания декомпрессионного газа. [30]
Газ обычно хранится в коллекторных группах баллонов для хранения, известных как «квады», которые обычно несут около 16 баллонов высокого давления, каждый из которых имеет внутренний объем около 50 литров, установленных на раме для удобства транспортировки, или более крупные рамы, несущие более вместительные «трубы» высокого давления. Эти трубчатые рамы обычно предназначены для обработки оборудованием для обработки интермодальных контейнеров , поэтому обычно изготавливаются в одном из стандартных размеров для интермодальных контейнеров. [ необходима цитата ]
Система регенерации гелия (или система push-pull) может использоваться для восстановления дыхательного газа на основе гелия после его использования водолазами, поскольку это более экономично, чем его потеря в окружающую среду в системах с открытым контуром. [45] Восстановленный газ пропускается через систему скруббера для удаления углекислого газа, фильтруется для удаления запахов и других примесей и нагнетается в контейнеры для хранения, где он может смешиваться с кислородом до требуемого состава. [53] В качестве альтернативы переработанный газ может быть напрямую рециркулирован водолазам. [54]
Во время длительных водолазных работ используются очень большие объемы дыхательного газа. Гелий является дорогим газом, и его может быть трудно найти и поставлять на морские суда в некоторых частях мира. Замкнутая система рекуперации газа может сэкономить около 80% затрат на газ, восстанавливая около 90% дыхательной смеси на основе гелия. Рекуперация также уменьшает объем необходимого хранения газа на борту, что может быть важно, когда емкость хранилища ограничена. Системы рекуперации также используются для восстановления газа, выбрасываемого из системы насыщения во время декомпрессии. [53]
Система возврата отходов обычно состоит из следующих компонентов: [53] [54]
Компоненты верхней части:
Подводные компоненты:
В процессе эксплуатации подача газа из системы возврата подключается к верхней газовой панели с резервным источником при немного более низком давлении из смешанного газового хранилища, который автоматически включается, если давление возврата падает. Посыльный устанавливает бортовую подачу газа на немного более низкое давление, чем давление подачи на поверхность к газовой панели колокола, так что она автоматически включается, если подача на поверхность прекращается. После блокировки колокола водолаз закрывает распределительный клапан и открывает обратный клапан на шлеме, чтобы начать процесс возврата газа. После того, как это заработает, панель управления возвратом будет настроена на восполнение метаболического потребления кислорода водолазом в возвращаемом газе. Эта система автоматически отключит подачу кислорода, если поток выдыхаемого водолазом газа прекратится, чтобы избежать чрезмерной доли кислорода в переработанном газе. Имеется индикаторная лампа, показывающая, поступает ли возвратный газ. [54]
Газ, подаваемый в шлем водолаза, проходит через те же шланги и клапан давления, что и в системе открытого контура, но выдыхаемый газ выходит в клапан возврата при давлении немного выше окружающего, что значительно выше атмосферного давления, поэтому поток должен контролироваться, чтобы предотвратить падение внутреннего давления шлема и вызвать свободный поток через клапан. Это достигается с помощью регуляторов обратного давления для поэтапного управления падением давления. Сам клапан возврата является регулятором обратного давления, срабатывающим по требованию, и есть еще один регулятор обратного давления на панели газа колокола и один на поверхности перед ресиверными баллонами. Каждый из этих регуляторов обратного давления настроен на падение давления около 1 бара. [54]
Выхлопной газ возвращается в колокол через шланг для выхлопных газов водолаза, где он проходит через водоотделитель и ловушку, затем через регулятор обратного давления, который контролирует давление в шланге для выхлопных газов и которое может контролироваться манометром в колоколе и регулироваться звонарем в соответствии с глубиной погружения водолаза. Затем газ проходит через шланг для выхлопных газов колокола на поверхность через обратный клапан и еще один водоотделитель. Когда газ попадает в поверхностный блок, он проходит через коалесцирующий водоотделитель и фильтр микронных частиц, а также поплавковый клапан, который защищает систему рекуперации от больших объемов воды в случае утечки на глубине. Другой регулятор обратного давления на поверхности контролирует давление в шланге колокола. Затем газ поступает в приемные резервуары, где кислород добавляется со скоростью потока, рассчитанной для компенсации метаболического использования водолаза. [30]
Перед поступлением в усилители газ проходит через фильтр 0,1 микрон. Затем газ нагнетается до давления хранения. Резервные усилители предусмотрены для поддержания работы системы во время обслуживания усилителя. Усилители автоматически контролируются в соответствии с потреблением газа водолазом, а нагнетаемый газ проходит через скруббер, где углекислый газ удаляется материалом, таким как натронная известь. Как и в усилителях, параллельно установлено не менее двух скрубберов, так что их можно изолировать, вентилировать и перепаковывать поочередно, пока система остается в работе. Затем газ проходит через охлаждающий теплообменник для конденсации оставшейся влаги, которая удаляется другим коалесцирующим фильтром 1 микрон, прежде чем он попадет в резервуар для хранения объема, где он остается до тех пор, пока не будет возвращен на газовую панель для использования водолазами. Находясь в резервуаре для объема, газ можно проанализировать, чтобы убедиться, что он пригоден для повторного использования, и что фракция кислорода правильная, а углекислый газ был удален в соответствии со спецификацией, прежде чем он будет доставлен водолазам. [30] При необходимости любые потери газа могут быть компенсированы путем пополнения объема резервуара из хранилища высокого давления. Газ из объема резервуара подается на верхнюю газовую панель для направления обратно в колокол и водолаз. [54]
Система канализации включает в себя горячее и холодное водоснабжение для умывальников и душевых, дренаж и морские туалеты с накопительным баком и системой слива. [41]
Обычно диспетчерскую устанавливают в контейнере ISO intermode для удобства транспортировки. Есть три основные панели управления: для жизнеобеспечения, управления погружением и управления газом. [55]
Панель управления газом включает регулирование давления газов из хранилища высокого давления и распределение к потребителям. Газы будут включать воздух, кислород и гелиоксовые смеси [55]
Панель управления камерой обычно включает в себя глубиномеры для каждого отсека, включая магистральные, продувочные и выпускные клапаны, контроль кислорода и другое оборудование для анализа газа, систему подпитки для пополнения кислорода, клапаны для подачи лечебной дыхательной смеси, мониторы видеонаблюдения замкнутой системы и системы контроля с сигнализацией температуры и давления в камерах системы. [55]
Панель управления погружением будет включать глубиномеры для внутреннего и внешнего давления колокола, глубины водолаза и звонаря, а также давления в желобе для передачи в жилые отсеки. Также будут манометры и регулирующие клапаны для каждого водолаза, а также продувочные и выпускные клапаны для внутренней части колокола, системы связи водолаза с речевыми дешифраторами, система аварийной связи через воду с колоколом, элементы управления, мониторы и записывающее оборудование для видеокамер, установленных на шлеме и колоколе, анализаторы кислорода для дыхательного газа водолаза, анализаторы кислорода и углекислого газа для колокола и регенерируемого газа, сигнализация для потока регенерируемого газа, динамическое позиционирование и горячее водоснабжение. [55]
Системы пожаротушения включают ручные огнетушители для автоматических систем пожаротушения. Необходимо использовать специальные огнетушители, которые не используют токсичные материалы. В случае пожара токсичные газы могут выделяться при горении материалов, и жильцам придется использовать встроенные дыхательные системы (BIBS) до тех пор, пока газ в камере не будет достаточно промыт. Когда система с парциальным давлением кислорода 0,48 бар находится под давлением ниже примерно 70 мсв (231fsw), доля кислорода слишком мала для поддержания горения (менее 6%), и риск возгорания низок. На ранних стадиях компрессии и ближе к концу декомпрессии уровень кислорода будет поддерживать горение, и необходимо проявлять большую осторожность. [41]
Встроенные дыхательные системы устанавливаются для экстренного использования и лечения декомпрессионной болезни. Они подают дыхательный газ, соответствующий текущей функции, который подается извне напорной системы и также выводится наружу, так что выдыхаемые газы не загрязняют атмосферу камеры. [41]
Насыщенный водолаз, которого необходимо эвакуировать в чрезвычайной ситуации, предпочтительно должен транспортироваться без значительного изменения давления окружающей среды. Гипербарическая эвакуация требует использования герметичного транспортного оборудования и может потребоваться в ряде ситуаций: [56]
Гипербарическая спасательная шлюпка или спасательная камера могут быть предоставлены для экстренной эвакуации водолазов, находящихся в состоянии насыщения, из системы насыщения. [45] Это будет использоваться, если платформа находится под непосредственным риском из-за пожара или затопления, и позволит водолазам, находящимся в состоянии насыщения, освободиться от непосредственной опасности. Гипербарическая спасательная шлюпка является автономной и может управляться командой поверхностного давления, пока пассажиры камеры находятся под давлением. Она должна быть автономной в течение нескольких дней в море, в случае задержки спасения из-за морских условий. Можно начать декомпрессию после спуска на воду, если состояние пассажиров стабильно, но морская болезнь и обезвоживание могут задержать декомпрессию до тех пор, пока модуль не будет извлечен. [57] : Гл. 2
Спасательная камера или гипербарическая спасательная шлюпка обычно извлекаются для завершения декомпрессии из-за ограниченных бортовых систем жизнеобеспечения и объектов. План восстановления будет включать резервное судно для выполнения восстановления. [58]
Международная морская организация (ИМО) и Международная ассоциация морских подрядчиков (IMCA) признают, что хотя количество успешно проведенных гипербарических эвакуаций невелико, а вероятность инцидента, требующего гипербарической эвакуации, крайне мала, риск достаточен, чтобы оправдать требование о наличии оборудования. Первоначальное значение термина « система гипербарической эвакуации» охватывало систему, которая фактически транспортировала водолазов от работающей гипербарической системы, такую как гипербарическая спасательная камера, самоходная гипербарическая спасательная шлюпка или гипербарическое спасательное судно , все из которых плавают и несут краткосрочные системы жизнеобеспечения различной выносливости, но в последнее время оно стало включать все оборудование, которое будет поддерживать гипербарическую эвакуацию, такое как комплект жизнеобеспечения, который может быть подключен к извлеченному гипербарическому спасательному устройству, чтобы обеспечить временное жизнеобеспечение до тех пор, пока не будут доступны средства декомпрессии, и гипербарическое приемное учреждение , где водолазы могут пройти декомпрессию и получить лечение в относительном комфорте. Четыре основных класса проблем, которые необходимо решать во время гипербарической эвакуации, — это тепловой баланс, укачивание, работа с продуктами метаболизма и условия сильной стесненности и ограниченности. [57] : Гл. 2 [59]
Перевод из колокола в колокол может использоваться для спасения водолазов из потерянного или застрявшего колокола. Обычно это происходит на дне или около него, и водолазы перемещаются между колоколами при давлении окружающей воды. [56] В некоторых обстоятельствах возможно использовать колокол в качестве спасательной камеры для транспортировки водолазов из одной системы насыщения в другую. Это может потребовать временных модификаций колокола и возможно только в том случае, если сопрягаемые фланцы систем совместимы. [56]
Эвакуация одного водолаза, состояние которого стабильно, или одного водолаза с сопровождающим лицом возможна с использованием гипербарических носилок или небольшой переносной барокамеры, если продолжительность поездки невелика, давление подходящее и запорные фланцы совместимы.
Большинство погружений с насыщением выполняется в открытом море, вблизи буровых и добывающих платформ или для спасательных работ, и требует точного позиционирования колокола во время погружения. На большой глубине это обычно делается со специализированного судна поддержки водолазов или подходящего судна, на котором временно установлена система насыщения. Позиционирование может осуществляться либо с помощью существенной схемы якорей, которая может мешать другим уже установленным якорным расстановкам и которая представляет свой собственный набор опасностей, либо с помощью динамического позиционирования, которое должно быть достаточно надежным и отказоустойчивым для ожидаемых условий.
.JPG/1280px-UWL_Helgoland_im_Nautineum_D%C3%A4nholm,_Stralsund,_Ansicht_(2008-05-10).JPG)
Научное насыщенное погружение обычно проводится исследователями и техниками, известными как акванавты, живущими в подводной среде обитания , структуре, предназначенной для проживания людей в течение длительного времени, где они могут выполнять почти все основные человеческие функции: работать, отдыхать, есть, следить за личной гигиеной и спать, все это время оставаясь под давлением под поверхностью. [14] [60]
Рекорд глубины погружения для подводного плавания в открытом море был достигнут в 1988 году командой профессиональных водолазов (Т. Арнольд, С. Икарт, Дж. Г. Марсель Ауда, Р. Пейльо, П. Рауде, Л. Шнайдер) из промышленной глубоководной водолазной компании Comex SA, которые проводили упражнения по соединению трубопроводов на глубине 534 метра морской воды (1752 футов) в Средиземном море во время рекордного научного погружения. [61] [62] [63]
В реальных рабочих условиях морской нефтяной промышленности, в бассейне Кампос, Бразилия, бразильские водолазы-насыщенцы с судна DSV Stena Marianos (позже Mermaid Commander (2006)) выполнили установку манифольда для Petrobras на глубине 316 метров (1037 футов) в феврале 1990 года. Когда крепление подъемного мешка вышло из строя, оборудование было отнесено донными течениями на глубину 328 метров (1076 футов), а бразильский водолаз Адельсон Д'Араужо Сантос-младший выполнил подъем и установку. [64]
В 1992 году греческий дайвер Теодорос Мавростомос из Comex SA достиг глубины морской воды в 701 м (2300 футов) в наземной гипербарической камере . Ему потребовалось 43 дня, чтобы завершить рекордное экспериментальное погружение, где в качестве дыхательного газа использовалась смесь водорода, гелия и кислорода . [25] [65] [66] [67] [68] [69]
Сложность, медицинские проблемы и сопутствующие высокие затраты на профессиональное погружение на такие экстремальные глубины, а также разработка глубоководных атмосферных водолазных костюмов и дистанционно управляемых подводных аппаратов (ДУА) для бурения и добычи нефти на шельфе фактически устранили необходимость вмешательства человека под давлением окружающей среды на экстремальных глубинах.
Обучение водолазов-сатураторов обычно проводится в коммерческих школах дайвинга, зарегистрированных для обучения водолазов-сатураторов и имеющих необходимую инфраструктуру и оборудование. [70] Стандарты обучения водолазов-сатураторов публикуются небольшим числом организаций, и существует некоторое международное признание эквивалентности. Предпосылки для начала обучения, как правило, заключаются в том, что водолаз уже имеет квалификацию водолаза-колокола и имеет определенное количество погружений и часов опыта с момента получения квалификации. [55]
Обучение дайверов с насыщением обычно начинается с компетентного и, по крайней мере, умеренно опытного водолаза, ориентированного на поверхность, и концентрируется на дополнительных знаниях и навыках, необходимых для погружения с насыщением. Существует большой дополнительный технический компонент, связанный со специализированным оборудованием. Для дайвера I класса Министерства труда ЮАР дополнительные знания и навыки включают: [71]
Целью погружения с насыщением является продление полезного рабочего времени для погружений без увеличения риска возникновения декомпрессионной болезни. Существует компромисс с другими рисками, связанными с жизнью в условиях насыщения под высоким давлением, а финансовые затраты высоки из-за сложной инфраструктуры и дорогостоящего оборудования и расходных материалов. Риск возникновения декомпрессионной болезни снижается за счет повышенного риска из-за приверженности среде насыщения на протяжении всего графика декомпрессии, связанного с глубиной хранения. Гипербарическая эвакуация из зоны насыщения возможна, но не является универсальной и сложна с точки зрения логистики. Наличие системы эвакуации в режиме ожидания обходится дорого. [57]
Некоторые известные инциденты, связанные с погружениями с высокой степенью насыщения, включают в себя:
Условия жизни и работы водолаза-насыщенца необычны. Существуют меняющиеся требования и большие контрасты. Водолаз должен уметь адаптироваться к изменениям в работе и коллегах и делать это в течение нескольких недель подряд. Будущее этой профессии неопределенно и связано с нефтегазовой промышленностью. Рабочая среда и условия жизни по контракту, как правило, однообразны, но они перемежаются периодами отдыха. Существует конфликт между семейными обязательствами и длительными периодами работы в относительной изоляции, но в постоянной непосредственной близости с небольшой группой коллег. Работа престижна, оплата хорошая, и между работами есть довольно длительные периоды отдыха. Эта профессия требует умственной выносливости, гибкости и готовности адаптироваться и учиться. Поддержание личных привычек может помочь в поддержании психического здоровья. Качество команды может иметь большое влияние на ее членов. Умение хорошо ладить друг с другом и взаимное доверие важны для сотрудничества и эффективности в группе, которая зависит друг от друга в вопросах безопасности, а иногда и выживания. Чувство юмора является преимуществом, хотя оно, как правило, довольно мрачное, возможно, из-за высокорисковой среды. [72]
О погружении в глубины художественной литературы см. «Давление» (2015), «Бездна » (1989), «Сфера» (1987), «Голиаф ждет» (1981), «Дайккет » (Погружение) (1989), «Пионер» (2013) и «Фактор Нептуна» (1973).
В 2019 году Netflix выпустил Last Breath , документальный фильм, рассказывающий историю Криса Лемонса, водолаза, который выжил 38 минут без подачи дыхательного газа с поверхности после того, как система динамического позиционирования судна вышла из строя во время шторма, вызвав красную тревогу . Двое работающих водолазов начали возвращаться к колоколу , но судно отошло от места работы, увлекая за собой колокол, и его шланг зацепился и разорвался под нагрузкой. Он смог вернуться на рабочее место, используя свой аварийный комплект, поэтому был легко найден ROV с корабля, но его аварийного газа было недостаточно для того времени, которое потребовалось, чтобы вернуть судно на место для попытки спасения из колокола. Хотя вспомогательная команда на борту судна считала его погибшим, он был извлечен вторым водолазом и успешно реанимирован в колоколе. Была выдвинута гипотеза, что его выживание могло быть результатом переохлаждения , высокого парциального давления кислорода в аварийном газе или их комбинации. На видеозаписи ROV видно, как он дергается, находясь без сознания, что соответствует потере сознания из-за отравления кислородом . [73] [74]
