Дифферент дайвера — это ориентация тела в воде, определяемая позой и распределением веса и объема вдоль тела и снаряжения, а также любыми другими силами, действующими на дайвера. Как статический дифферент, так и его устойчивость влияют на удобство и безопасность дайвера под водой и на поверхности. Дифферент на средней глубине обычно считается приблизительно нейтральной плавучестью для дайвера -аквалангиста , а нейтральная плавучесть необходима для эффективного маневрирования на постоянной глубине , но поверхностный дифферент может быть при значительной положительной плавучести, чтобы удерживать голову над водой.
В толще воды ныряльщик движется с наименьшим усилием, когда его тело выровнено по направлению движения, так как это минимизирует сопротивление. Усилие, необходимое для поддержания глубины, является дополнительным к усилию для движения в желаемом направлении. Стабильный уровень дифферента эффективен при плавании на постоянной глубине. Опытные любители подводного плавания обычно проводят большую часть погружения с почти нейтральной плавучестью и уровнем дифферента, вдали от дна и других твердых поверхностей.
При работе на дне обычно безопаснее и удобнее находиться в вертикальном положении, особенно в сухом костюме, а отрицательная плавучесть может помочь в стабилизации во время работы. Это обычная практика для водолазов, использующих поверхностное снабжение , но они также могут найти ровную посадку полезной, если они работают в толще воды при нейтральной плавучести.
Когда компенсатор плавучести аквалангиста надувается на поверхности для обеспечения положительной плавучести, положения центра плавучести и центра тяжести аквалангиста, как правило, различаются. Вертикальное и горизонтальное разделение этих центроидов будет определять статическую дифферентовку аквалангиста на поверхности. Аквалангист обычно может преодолеть момент дифферентовки плавучести, но это требует постоянных направленных усилий, хотя обычно и не очень больших. Это позволяет осознанному аквалангисту корректировать дифферент в соответствии с обстоятельствами, такими как выбор между плаванием лицом вниз или лицом вверх или сохранением вертикального положения для лучшего обзора или видимости.
Положение центра тяжести водолаза определяется распределением веса, которое в большинстве случаев определяется фактически используемым оборудованием. Дифферент центра тяжести обычно достигается выбором материала баллона и позиционированием основных балластных грузов и балансировочных грузов. Алюминиевые баллоны, как правило, имеют меньшую отрицательную плавучесть, чем стальные баллоны эквивалентной емкости, а баллоны высокого давления имеют большую отрицательную плавучесть, чем баллоны низкого давления из того же материала.
Аналогичным образом, плавучесть дайвера во многом определяется используемым оборудованием, в частности компенсатором плавучести, который может существенно влиять на смещение центра плавучести при его надувании и сдувании.
Устойчивый баланс подразумевает, что центр плавучести находится прямо над центром тяжести. Любое горизонтальное смещение создаст момент, который будет вращать дайвера до тех пор, пока не восстановится состояние равновесия.
Для вертикального водолаза на поверхности возможны несколько случаев. Такое положение устойчиво только тогда, когда центр плавучести находится ближе к голове, чем к центру тяжести, и на той же вертикальной линии. В противном случае водолаз будет стремиться вращаться вперед или назад, пока центр плавучести не окажется прямо над центром тяжести. Почти во всех случаях центр плавучести находится ближе к голове, чем центр тяжести, и все компенсаторы плавучести спроектированы так, чтобы обеспечить это как условие по умолчанию, поскольку перевернутый водолаз, плавающий на поверхности, рискует утонуть. Это может произойти, если большой объем газа заполнит штанины сухого костюма . [1]
Боковое смещение центра плавучести относительно центра тяжести обычно незначительно, если только дайвер не был нагружен асимметрично по сторонам, что необычно и редко бывает преднамеренным, хотя это может произойти, когда грузы сбрасываются или теряются только с одной стороны, или смещается ослабленный грузовой пояс.
Смещение по оси вперед/назад довольно часто бывает значительным и обычно является доминирующим фактором в определении статического положения дифферента. На поверхности, как правило, нежелательно сильно дифферентовать лицом вниз, но полезно иметь возможность дифферентовать лицом вниз по желанию. Вертикальный дифферент приемлем, если его можно преодолеть для плавания
Может возникнуть конфликт между требованиями к хорошей дифферентовке на поверхности и большим запасом плавучести, особенно в системах накачки сзади, где большой объем с большей вероятностью сместит центр плавучести дальше назад, чем центр тяжести, а смещение центра тяжести дальше назад за счет смещения грузов может поставить под угрозу устойчивость дифферента при нейтральной плавучести.
Также существует конфликт между требованиями к спасательному жилету, который должен удерживать пользователя лицом вверх и на плаву даже в бессознательном состоянии, и компенсатором плавучести, который должен позволять водолазу свободно контролировать положение дифферента как под водой, так и на поверхности. Компенсаторы плавучести для дайвинга обычно маркируются предупреждением о том, что они не заменяют спасательные жилеты.
Сбрасывание грузов на поверхности сместит центр тяжести немного назад, если бы грузы были перенесены вперед от центра тяжести, и почти во всех случаях приведет к устойчивому положению, когда дайвер находится в воде в более горизонтальном положении.
Подводный трим — это положение дайвера в воде с точки зрения баланса и выравнивания с направлением движения. Точно контролируемый трим снижает усилия при плавании, поскольку уменьшает площадь сечения дайвера, проходящего через воду. Эффект плавания с углом наклона головы вверх около 15°, что довольно часто встречается у плохо подготовленных дайверов, может привести к увеличению сопротивления на 50%. [2] Рекомендуется небольшой дифферент головой вниз для уменьшения тяги во время работы ластами, что снижает заиливание и удар ластами о дно. [3]
Свободно плавающему дайверу может потребоваться время от времени делать дифферент в вертикальном или перевернутом положении, но в целом горизонтальный дифферент имеет преимущества как для снижения сопротивления при горизонтальном плавании, так и для наблюдения за дном. Горизонтальный дифферент позволяет дайверу направлять движущую силу от ласт прямо назад, что сводит к минимуму нарушение осадка на дне и снижает риск удара ластами о нежные бентосные организмы. Устойчивый горизонтальный дифферент требует, чтобы центр тяжести дайвера находился прямо под центром плавучести ( центроидом ) в горизонтальном положении. Небольшие ошибки можно компенсировать довольно легко, но большие смещения могут заставить дайвера постоянно прилагать значительные усилия для поддержания желаемого положения, если это вообще возможно.
Продольное положение центра плавучести зависит от двух основных факторов: распределение объема водолаза и распределение объема оборудования, которое носит и несет водолаз. В среднем у мужского тела центроид объема находится ближе к голове, чем у женского, хотя это довольно изменчиво и зависит от индекса массы тела , объема легких и пропорций конечностей, а также осанки, а расстояние между центром тяжести и центром плавучести у мужчин обычно больше, чем у женщин. [4] Как правило, нецелесообразно изменять распределение объема или плотности водолаза, и большую часть оборудования необходимо носить в определенном фиксированном положении по функциональным причинам. Некоторый контроль распределения объема водолазного костюма возможен, но может противоречить требованиям изоляции. Водолазы с центром плавучести ближе к ступням могут счесть полезным уменьшение объема костюма около ступней. Нижняя часть штанин сухого костюма должна быть достаточно свободной, чтобы пропускать ступни, и это позволяет избыточному газу скапливаться там, где он больше всего влияет на дифферент. Гетры можно использовать поверх сухого костюма на голенях, чтобы ограничить размер газового пузыря, который может образоваться в этой области. Это также может уменьшить сопротивление при работе ластами за счет уменьшения складок поперек потока воды. [1]
Инверсия водолаза, сопровождаемая раздуванием костюма, представляла значительную опасность с серьезными последствиями для водолазов, использующих стандартную водолазную одежду , и многие стандартные водолазные костюмы были сделаны со шнуровкой на задней части ног, чтобы минимизировать избыточный объем в этой области. Водолазу было неудобно дотягиваться до шнуровки, и ее делал тендер. Эта функция не использовалась в более поздних сухих костюмах, которые, как правило, менее мешковаты и обычно не соединены интегрально с внутренним газовым пространством шлема. [5]
Баллоны, установленные сзади, могут быть смещены в подвесной системе на небольшую величину, более длинные баллоны смещают центры как плавучести, так и тяжести к ногам, а распределение объема компенсатора плавучести оказывает большое влияние при надувании. Большая часть контроля дифферента, доступного дайверу, заключается в размещении балластных грузов. Поэтому основные балластные грузы следует размещать как можно дальше, чтобы обеспечить приблизительно нейтральный дифферент, что обычно возможно при ношении грузов вокруг талии или чуть выше бедер на грузовом поясе или в грузовых карманах, предусмотренных в куртке компенсатора плавучести или подвесной системе для этой цели. Тонкую настройку дифферента можно выполнить, разместив меньшие грузы по всей длине дайвера, чтобы переместить центр тяжести в желаемое положение. Это можно сделать несколькими способами.
Утяжелители для лодыжек обеспечивают большое плечо рычага для небольшого веса и очень эффективны для исправления проблем с дифферентом головой вниз, но добавление массы к ступням может значительно увеличить работу по движению. Это может быть не заметно при спокойном погружении, когда нет необходимости плыть далеко или быстро, но если возникнет чрезвычайная ситуация и дайверу нужно будет плыть усердно, утяжелители для лодыжек станут существенным препятствием, особенно если дайвер не в форме для таких условий, так как они должны ускоряться дважды для каждого взмаха ластами. Тот же эффект происходит и с тяжелыми ластами. [1]
Грузы на дне бака обеспечивают гораздо более короткое плечо рычага, поэтому должны составлять гораздо большую долю от общего балласта, но не мешают эффективности движения, как это делают грузы на лодыжке. Однако они могут отрицательно повлиять на устойчивость к качке, вызывая дорсальное смещение центра тяжести. На самом деле нет других удобных мест ниже грузового пояса, чтобы добавить балансировочные грузы, поэтому наиболее эффективным вариантом является размещение основных грузов как можно ниже, используя подходящую подвесную систему или встроенный компенсатор плавучести с грузовым карманом, который фактически позволяет правильно размещать грузы, поэтому нет необходимости в продольной балансировке.
Менее распространенная проблема возникает, когда ребризеры имеют противолегкие в верхней части туловища. В этом случае может возникнуть необходимость прикрепить грузы около противолегких. Обычно это не проблема, и грузовые карманы для этой цели часто встроены в обвязку или корпус ребризера, и при необходимости грузы можно прикрепить к плечевым ремням обвязки. Относительно небольшое изменение веса из-за потребления газа в ребризерах делает изменения дифферента во время погружения незначительной проблемой.
Sidemount подвеска размещает потребляемый вес газа по обе стороны от дайвера, относительно вентрально по сравнению с креплением сзади. Это имеет тенденцию стабилизировать дайвера в горизонтальном положении. Поскольку газ расходуется из одного баллона за раз, боковой центр тяжести имеет тенденцию смещаться. Если остаточное давление газа поддерживается разумно сбалансированным, эффекты балансировки будут небольшими, но могут быть больше после длительной декомпрессии на специальном газе. Точно такой же эффект происходит с баллонами декомпрессии строп с креплением сзади. Камера большинства sidemount подвесок спроектирована так, чтобы концентрировать регулируемую плавучесть на пояснице, которая находится очень близко к центру тяжести газа, поэтому балансировка и баланс в средней части воды обычно должны быть довольно стабильными во время погружения, если вес правильный.
Одной из особенностей сайдмаунта является возможность отстегнуть баллоны от ремней в нижних точках опоры и повернуть их вперед, чтобы уменьшить ширину поперечного сечения водолаза для прохождения через узкие щели. Если баллоны не близки к нейтральной плавучести на нижних концах, это повлияет на балансировку во время таких маневров, поскольку плечо рычага велико.
В большинстве случаев во время погружения компенсатор плавучести заполнен лишь частично, и воздух в нем поднимется до самой высокой части пузыря, до которой он может добраться, не стекая вниз по пути туда. Это может привести к тому, что воздух иногда будет застревать в одной стороне пузыря, что может нарушить балансировку, повернув дайвера так, что сторона с большим количеством воздуха сместится вверх. Это особенно распространено в крыльях-пузырях в виде подковы, где нет соединения между сторонами в нижней части крыла.
Это редко бывает большой проблемой и может быть исправлено простым подравниванием плеч вверх, пока воздух не переместится в верхнюю часть пузыря и не уравновесится между сторонами. Однако это означает, что если дайвер перевернется на одну сторону, воздух сместится в верхнюю сторону и будет иметь тенденцию удерживать дайвера в этом положении. Аналогично, если дайвер резко подравнивает голову вверх или вниз, воздух будет поступать в более высокий конец компенсатора плавучести, и это будет иметь тенденцию удерживать дайвера в этом положении. Это может усугубляться похожими, но более экстремальными смещениями воздуха в сухом костюме, что является основной причиной, по которой сухие костюмы следует нырять с минимальным количеством воздуха, необходимым для расширения нижнего костюма.
Количество газа, необходимое в компенсаторе плавучести, уменьшается во время погружения, поскольку масса газа в баллонах расходуется. Это больше всего для длительных погружений с открытым циклом, когда используются большие объемы воздуха или нитрокса, меньше для коротких неглубоких рекреационных погружений с использованием одного баллона и меньше всего для погружений с ребризером средней и короткой продолжительности. В идеале центр тяжести газа в баллонах и в компенсаторе плавучести будет находиться в одном и том же продольном положении при балансировке.