Погружение с насыщением — это погружение на периоды, достаточные 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 дайверы, работающие на больших глубинах, за счет декомпрессии дайверов только один раз в конце погружения, которая может длиться от нескольких дней до недель, при этом они остаются под давлением в течение всего периода. Дайвер, дышащий сжатым газом, накапливает растворенный инертный газ, используемый в дыхательной смеси для разбавления кислорода до нетоксичного уровня в тканях, что может вызвать декомпрессионную болезнь («изгибы»), если ему разрешено выходить из раствора в тканях тела. ; следовательно, безопасное возвращение на поверхность требует длительной декомпрессии, чтобы инертные газы могли быть удалены через легкие. Однако как только растворенные газы в тканях дайвера достигают точки насыщения, время декомпрессии не увеличивается при дальнейшем воздействии, поскольку инертный газ больше не накапливается. [1] [2]
При погружениях с насыщением это преимущество достигается за счет того, что дайверы остаются в состоянии насыщения. Когда дайверы не находятся в воде, они живут в герметичной среде, которая поддерживает их состояние под давлением; это может быть подводная среда обитания под давлением окружающей среды или система насыщения на поверхности с перемещением в герметичные жилые помещения и обратно на эквивалентную глубину под водой через закрытый водолазный колокол под давлением . Это может сохраняться до нескольких недель, а декомпрессия дайверов до давления на поверхности производится только один раз, в конце срока службы. Ограничивая таким образом количество декомпрессий и используя консервативный график декомпрессии, риск декомпрессионной болезни значительно снижается, а общее время, затраченное на декомпрессию, сводится к минимуму. Дайверы с насыщением обычно дышат гелий-кислородной смесью , чтобы предотвратить азотное наркоз и ограничить работу дыхания , но на небольших глубинах погружения с насыщением выполнялись на смесях найтрокса .
Большинство физиологических и медицинских аспектов погружения на одну и ту же глубину во многом одинаковы при погружениях с насыщением и погружением под давлением окружающей среды с отскоком колокола или представляют собой меньшую проблему, но существуют медицинские и психологические последствия жизни под насыщением в течение длительных периодов времени.
Дайвинг с насыщением - это специализированная форма дайвинга; из 3300 коммерческих дайверов, работавших в США в 2015 году, [3] 336 были дайверами с насыщением. [4] Требуется специальная подготовка и сертификация, поскольку данная деятельность по своей сути опасна, а для контроля риска используется набор стандартных рабочих процедур, аварийных процедур и ряд специализированного оборудования, что требует последовательного правильного выполнения действий всеми участниками. расширенной водолазной команды. Сочетание относительно больших требований к квалифицированному персоналу, сложного проектирования и громоздкого тяжелого оборудования, необходимого для поддержки проекта погружения с насыщением, делает этот метод погружения дорогостоящим, но он допускает прямое вмешательство человека в местах, которые в противном случае были бы непрактично, и там, где это возможно. При применении он, как правило, более экономически целесообразен, чем другие варианты, если таковые существуют.
22 декабря 1938 года Эдгар Энд и Макс Нол совершили первое преднамеренное погружение с насыщением, проведя 27 часов, вдыхая воздух на глубине 101 фут морской воды (fsw) (30,8 msw ) в рекомпрессионном отделении больницы скорой помощи округа в Милуоки, штат Висконсин . Их декомпрессия длилась пять часов, в результате чего у Нола случилась легкая декомпрессионная болезнь, которая разрешилась рекомпрессией. [5]
Альберт Р. Бенке предложил идею подвергать людей повышенному давлению окружающей среды в течение достаточно долгого времени, чтобы кровь и ткани насытились инертными газами в 1942 году . Подводная медицинская исследовательская лаборатория, доказывающая, что люди действительно могут противостоять длительному воздействию различных дыхательных газов и повышенному давлению окружающей среды. [6] [8] После достижения насыщения количество времени, необходимое для декомпрессии , зависит от глубины и вдыхаемых газов. Это было началом насыщенного дайвинга и программы ВМС США «Человек в море». [9] Первые коммерческие погружения с насыщением были выполнены в 1965 году компанией Westinghouse для замены неисправных мусорных стоек на глубине 200 футов (61 м) на плотине Смит-Маунтин . [5]
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 «Атлантис III» , который включал в себя подвергание добровольцев давлению в 2250 футов (что эквивалентно глубине 686 м в морской воде) и медленную декомпрессию их до атмосферного давления в течение определенного периода времени. длился 31 с лишним день, установив ранний мировой рекорд по эквивалентной глубине в этом процессе. Более поздний эксперимент, «Атлантида IV» , столкнулся с проблемами, поскольку у одного из добровольцев возникли эйфорические галлюцинации и гипомания . [10]
История коммерческого погружения с насыщением тесно связана с добычей нефти и газа на море. В начале 1960-х годов начались исследования Северного моря, исходя из предположения, что голландские газовые месторождения могут простираться под водой. Это подтвердилось, когда в 1969 году буровая установка Gulf Tide ударила по водохранилищу Экофиск , а в 1971 году нефть Shell обнаружила месторождение Брент между Норвегией и Шетландскими островами. С этого времени и до 1990-х годов отрасль развивала процедуры и оборудование для погружений с насыщением: от новаторских и экспериментальных с несколько сомнительными показателями безопасности до зрелой отрасли со значительно улучшенными показателями гигиены и безопасности труда. [11]
Когда началось бурение в Северном море, в Европе было мало инфраструктуры для поддержки дайвинга, а высокие зарплаты привлекли дайверов с нефтяных месторождений Мексиканского залива, которые представили легкие шлемы из армированной волокном смолы от Kirby-Morgan, костюмы для горячей воды от Diving Unlimited International. и « Руководство по дайвингу ВМС США» , которое в то время являлось ведущим набором процедур по дайвингу в открытом море. Были доступны деньги на исследования и разработки, а новые технические разработки поддерживались Европейским экономическим сообществом . Основной задачей была разработка методов погружения с насыщением, подходящих для обычного диапазона глубин Северного моря от 100 до 180 метров. [11]
На ранних этапах бурения большая часть водолазных работ длилась относительно короткие периоды и, как правило, подходила для погружений с отскоком колокола , но развитие инфраструктуры морского дна нефтяных месторождений требовало гораздо более длительного вмешательства водолазов, и для этого были разработаны процедуры погружения с насыщением. К 1982 году возникла необходимость в большом объеме работ по техническому обслуживанию на мелководье, что привело к увеличению количества погружений на воздухе для обслуживания буровых установок. К 2017 году около 80% погружений в Северном море составляли погружения с насыщением на гелиоксе, а остальные 20% - погружения на мелководье. [11]
Экскурсионные погружения без декомпрессионных остановок могут совершаться как вверх, так и вниз от давления хранения насыщения в определенных пределах, что дает дайверам диапазон рабочих глубин, а если требуется работа за пределами диапазона экскурсии, дайверы могут сжиматься или декомпрессироваться в хранилище в соответствии с измененными глубинами. диапазон глубины. Дальнейшая работа была проведена Экспериментальным водолазным подразделением ВМС США по экскурсионным погружениям с февраля 1974 года по июнь 1976 года, а результаты опубликованы в Руководстве по дайвингу ВМС США 1984 года. [11] В этих таблицах использовалось парциальное давление кислорода от 0,35 до 0,4 бар во время декомпрессии, с довольно медленной скоростью декомпрессии, которая варьировалась в зависимости от глубины и замедлялась по мере уменьшения глубины, с 6-часовой остановкой после полуночи и двухчасовой остановкой. часовая остановка с 14:00 и ограничение доли газа 22% на последней части восхождения для снижения пожароопасности. Таблицы допускали начало декомпрессии сразу после возвращения из погружения при условии, что не было подъема вверх, поскольку было обнаружено, что это увеличивает риск развития пузырьков. [11]
В то же время коммерческий подрядчик по дайвингу 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 преимуществом высокий P O 2 . Использовалась непрерывная декомпрессия без ночных остановок и разрешались экскурсии. Со временем они были пересмотрены, чтобы использовать более низкие значения P O 2 и более медленные скорости всплытия, особенно на небольших глубинах. Считалось, что конкурирующие таблицы используются для получения конкурентного преимущества, поэтому в 1988 году Норвежское нефтяное управление организовало конференцию по безопасности декомпрессии насыщения под руководством Вэла Хемплемана [11] , а в 1990 году конференцию по гармонизации таблиц насыщения, которые будут использоваться в Северном море. в норвежском секторе с использованием материалов пяти подрядчиков. В 1999 году был опубликован стандарт NORSOK U100, который представлял собой компромисс с использованием аспектов нескольких таблиц, но который при использовании оказался достаточно консервативным и имеет хорошие показатели безопасности. [11]
В 1980-х годах Королевский флот использовал парциальное давление кислорода 0,42 бар для декомпрессии от насыщения, что немного выше, чем 0,40 бар в таблице ВМС США. Это сократило время декомпрессии на небольшой процент. [12]
Декомпрессия насыщения на нефтяных месторождениях Бразилии шла по несколько иному пути и первоначально основывалась на таблицах компаний, пока в 1988 году Бразилия не разработала собственное законодательство, аналогичное законодательству Управления здравоохранения и безопасности Великобритании . В 2004 году пересмотренное законодательство было ближе к процедурам COMEX. [11]
К 2017 году система установилась в камере с давлением P O 2 0,5 бар и глубиной более 15 м.кв. и ограниченным до 22–23% в конце декомпрессии, чтобы ограничить риск возгорания. [11]
Дайвинг с насыщением находит применение в научном дайвинге и коммерческом дайвинге на море. [13]
Коммерческий морской дайвинг, иногда сокращенный до просто морского дайвинга, представляет собой ветвь коммерческого дайвинга , в которой дайверы работают в поддержку сектора разведки и добычи нефти и газа в таких местах, как Мексиканский залив в Соединенных Штатах , Море в Великобритании и Норвегии, а также вдоль побережья Бразилии. Работа в этом направлении отрасли включает в себя обслуживание нефтяных платформ и строительство подводных сооружений. В этом контексте « оффшорный » подразумевает, что водолазные работы проводятся за пределами национальных границ .
Погружение с насыщением является стандартной практикой при донных работах на многих глубоководных морских объектах и позволяет более эффективно использовать время дайвера, одновременно снижая риск декомпрессионной болезни. [2] Погружения на воздухе с надводной ориентацией более распространены на мелководье.
Подводные среды обитания — это подводные сооружения, в которых люди могут жить в течение длительного времени и выполнять большинство основных функций человека в течение 24 часов в сутки, таких как работа, отдых, прием пищи, соблюдение личной гигиены и сон. В этом контексте « среда обитания » обычно используется в узком смысле и означает внутреннюю и внешнюю часть конструкции и ее приспособлений, но не окружающую ее морскую среду . В большинстве ранних подводных сред обитания отсутствовали системы регенерации воздуха, воды, еды, электричества и других ресурсов. Однако в последнее время некоторые новые подводные среды обитания позволяют доставлять эти ресурсы по трубам или генерировать их внутри среды обитания, а не доставлять вручную. [14]
Подводная среда обитания должна отвечать потребностям физиологии человека и обеспечивать подходящие условия окружающей среды , наиболее важным из которых является воздух для дыхания подходящего качества. Другие касаются физической среды ( давление , температура , свет , влажность ), химической среды (питьевая вода, продукты питания, отходы , токсины ) и биологической среды (опасные морские существа, микроорганизмы , морские грибы ). Большая часть научных знаний, охватывающих подводные среды обитания и их технологии, разработанные для удовлетворения потребностей человека, используется совместно с водолазами , водолазными колоколами , подводными аппаратами и подводными лодками , а также космическими кораблями .
С начала 1960-х годов по всему миру были спроектированы, построены и используются многочисленные подводные среды обитания либо частными лицами, либо 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 . [ нужна цитация ] Исследования были посвящены, в частности, физиологическим процессам и пределам содержания дыхательных газов под давлением, для подготовки акванавтов и космонавтов , а также для исследований морских экосистем. Доступ снаружи и снаружи обычно осуществляется вертикально через отверстие в нижней части конструкции, называемое лунным бассейном . Среда обитания может включать в себя декомпрессионную камеру, либо доставка персонала на поверхность может осуществляться через закрытый водолазный колокол.
Водолазные работы в целях поддержки морской нефтегазовой промышленности обычно проводятся по контракту. [15]
Декомпрессионная болезнь (ДКБ) — это потенциально смертельное состояние, вызванное пузырьками инертного газа, которые могут возникнуть в телах дайверов в результате снижения давления при всплытии. Чтобы предотвратить декомпрессионную болезнь, дайверам приходится ограничивать скорость всплытия, снижать концентрацию растворенных газов в организме настолько, 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 дайверы проводят на такой глубине более нескольких минут. Чем дольше дайверы остаются на глубине, тем больше инертного газа впитывается в ткани их тела, и время, необходимое для декомпрессии, быстро увеличивается. [16] Это представляет проблему для операций, требующих от дайверов работы в течение длительного времени на глубине, поскольку время, затрачиваемое на декомпрессию, может значительно превышать время, затраченное на полезную работу. Однако примерно через 72 часа под любым заданным давлением, в зависимости от используемой модели поглощения , тела дайверов насыщаются инертным газом, и дальнейшего поглощения не происходит. С этого момента увеличение времени декомпрессии не требуется. Практика погружений с насыщением использует это преимущество, предоставляя дайверам возможность оставаться под давлением на глубине в течение нескольких дней или недель. В конце этого периода дайверам необходимо выполнить одну декомпрессию насыщения, что гораздо более эффективно и с меньшим риском, чем совершение нескольких коротких погружений, каждое из которых требует длительного времени декомпрессии. Делая однократную декомпрессию более медленной и продолжительной, в контролируемых условиях и при относительном комфорте насыщенной среды обитания или декомпрессионной камеры, риск декомпрессионной болезни во время однократного воздействия еще больше снижается. [2]
Нервный синдром высокого давления (HPNS) — это неврологическое и физиологическое расстройство, возникающее при дайвинге , которое возникает, когда дайвер спускается ниже 500 футов (150 м) при вдыхании гелий-кислородной смеси. Эффект зависит от скорости спуска и глубины. [17] HPNS является ограничивающим фактором для будущих глубоких погружений. [18] HPNS можно уменьшить, используя небольшой процент азота в газовой смеси. [18]
Компрессионная артралгия — это глубокая ноющая боль в суставах, вызванная воздействием высокого давления окружающей среды при относительно высокой степени сжатия, которую испытывают водолазы . Боль может возникать в коленях, плечах, пальцах, спине, бедрах, шее или ребрах, может быть внезапной и интенсивной по началу и сопровождаться ощущением шероховатости в суставах. [19] Начало обычно происходит на глубине около 60 метров морской воды, а симптомы варьируются в зависимости от глубины, степени сжатия и индивидуальной восприимчивости. Интенсивность увеличивается с глубиной и может усиливаться при физической нагрузке. Компрессионная артралгия обычно является проблемой при глубоких погружениях, особенно при погружениях с насыщением, когда на достаточной глубине даже медленное сжатие может вызывать симптомы. Использование тримикса может уменьшить симптомы. [20] Спонтанное улучшение может произойти с течением времени на глубине, но оно непредсказуемо, и боль может сохраняться при декомпрессии. Компрессионную артралгию можно легко отличить от декомпрессионной болезни, поскольку она начинается во время спуска, присутствует перед началом декомпрессии и проходит при снижении давления, что является противоположностью декомпрессионной болезни. Боль может быть достаточно сильной, чтобы ограничить работоспособность дайвера, а также может ограничить глубину погружения вниз. [19]
Погружение с насыщением (или, точнее, длительное воздействие высокого давления) связано с асептическим некрозом костей , хотя пока неизвестно, страдают ли все дайверы или только особо чувствительные. Суставы наиболее уязвимы к остеонекрозу . Связь между воздействием высокого давления, процедурой декомпрессии и остеонекрозом до конца не изучена. [21] [22] [23]
Смесь дыхательного газа из 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 группа дайверов из Университета Дьюка в Северной Каролине провела серию глубоких научных испытательных погружений на суше в гипербарической камере «Атлантис» . [10] В 1981 году во время пробного погружения на экстремальную глубину до 686 метров (2251 фут) они с трудом дышали обычной смесью кислорода и гелия, страдали дрожью и провалами в памяти. [10] [24]
Газовая смесь водорода, гелия и кислорода ( гидрелиокс ) использовалась во время аналогичного научного пробного погружения на берегу тремя дайверами, участвовавшими в эксперименте для французской компании промышленных глубоководных водолазов Comex SA в 1992 году. 18 ноября 1992 года Comex решила остановить эксперимент на глубине, эквивалентной 675 метрам морской воды (MSW) (2215 FSW), поскольку дайверы страдали от бессонницы и усталости. Все трое дайверов хотели продолжить, но компания решила разгерметизировать камеру до 650 м.с.в. (2133 м.с.). 20 ноября 1992 года дайвер Comex Тео Мавростомос получил добро на продолжение, но провел всего два часа на высоте 701 м.с. (2300 м.с.). Comex планировала, что дайверы проведут на этой глубине четыре с половиной дня и выполнят задания. [24]
Как острая, так и хроническая токсичность кислорода представляет собой значительный риск при погружениях с насыщением. Хранящийся в хранилище дыхательный газ подвергает дайверов воздействию одного постоянного уровня концентрации кислорода в течение продолжительных периодов времени, порядка месяца, что требует поддержания газа в среде обитания на долгосрочно допустимом парциальном давлении, обычно около 0,4 бар. , что хорошо переносится и допускает довольно большие случайные отклонения, не вызывая гипоксии. Его можно увеличить во время декомпрессии, но, поскольку декомпрессия может занять более недели, безопасно переносимое увеличение ограничено, а при более низких давлениях парциальное давление кислорода также ограничивается из соображений пожароопасности. [25] [1]
Состав колокола и экскурсионного газа должен соответствовать запланированному профилю погружения. Более высокое парциальное давление кислорода может быть допустимо в течение рабочего периода, но с логистической точки зрения может быть предпочтительнее использовать тот же газ, который используется для хранения. Аварийный газ может иметь более высокое содержание кислорода. Одно время рекомендуемое парциальное давление кислорода для аварийного восстановления было значительно выше, чем используемое в основном источнике газа. [26] [27]
Терморегуляция – это способность организма поддерживать температуру тела в определенных пределах, даже если температура окружающей среды сильно отличается. Процесс внутренней терморегуляции является одним из аспектов гомеостаза : состояния динамической стабильности внутренних условий организма, поддерживаемого вдали от теплового равновесия с окружающей средой. Если организм не способен поддерживать нормальную температуру тела человека и она повышается значительно выше нормы, возникает состояние, известное как гипертермия . Противоположное состояние, когда температура тела падает ниже нормального уровня, известно как гипотермия . Это происходит, когда организм теряет тепло быстрее, чем производит его.
Тепло тела теряется за счет потери тепла при дыхании, нагревания и увлажнения ( скрытого тепла ) вдыхаемого газа, а также за счет потери тепла поверхностью тела за счет излучения, проводимости и конвекции в атмосферу, воду и другие вещества, находящиеся в непосредственной близости. Поверхностные теплопотери можно уменьшить путем изоляции поверхности тела. Тепло вырабатывается внутри организма в результате метаболических процессов и может поступать из внешних источников за счет активного нагрева поверхности тела или дыхательного газа. [28]
Теплопередача 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 модифицируется также изменением состава дыхательных газов, необходимым для снижения наркоза и работы дыхания , ограничения кислородной токсичности и ускорения декомпрессии . Потеря тепла за счет проводимости происходит быстрее для более высоких фракций гелия. Дайверы в среде насыщения гелием будут быстро терять или набирать тепло, если температура газа слишком низкая или слишком высокая, как через кожу, так и через дыхание, и поэтому допустимый диапазон температур меньше, чем для того же газа при нормальном атмосферном давлении. [28]
Ситуация с потерями тепла сильно различается в жилых помещениях с насыщением, где температура и влажность контролируются, в сухом колоколе и в воде. [29]
Альвеолы легких очень эффективно переносят тепло и влагу . Поступивший к ним вдыхаемый газ нагревается до температуры ядра тела и увлажняется до насыщения за время, необходимое для газообмена, независимо от исходной температуры и влажности. Это тепло и влажность теряются в окружающую среду в дыхательных системах с открытым контуром. Дыхательный газ, который доходит только до физиологического мертвого пространства, нагревается не так эффективно. Когда теплопотери превышают тепловыделение, температура тела падает. [28]
Нагрузка увеличивает выработку тепла в результате метаболических процессов, но когда вдыхаемый газ холодный и плотный, потеря тепла из-за увеличения объема вдыхаемого газа для поддержки этих метаболических процессов может привести к чистой потере тепла, даже если потеря тепла через кожу невелика. сведен к минимуму.
Есть некоторые свидетельства долгосрочного кумулятивного снижения функции легких у дайверов с насыщением. [30]
Дайверов, погружающихся в насыщение, часто беспокоят поверхностные инфекции, такие как кожная сыпь , наружный отит и микоз стопы , которые возникают во время и после воздействия насыщения. Считается, что это является следствием повышенного парциального давления кислорода, а также относительно высоких температур и влажности в помещении. [31] [12]
Дисбарический остеонекроз считают следствием декомпрессионной травмы, а не проживания в условиях насыщения. [ нужна цитата ]
Длительное кумулятивное воздействие высокого парциального давления кислорода связано с ускоренным развитием катаракты . [32]
Медицинский консультативный совет по дайвингу рекомендует, чтобы при нормальных обстоятельствах продолжительность погружения с насыщением не превышала 28 дней, а интервал между погружениями с насыщением обычно должен равняться продолжительности предыдущего воздействия, при этом совокупное воздействие не должно превышать 182 дня в любом случае. Срок 12 месяцев. [33]
Погружение с насыщением позволяет профессиональным дайверам жить и работать при давлении более 50 м.с.в. (160 м.с.в.) в течение нескольких дней или недель, хотя для научных работ в подводных средах использовались более низкие давления. Этот вид погружения позволяет обеспечить большую экономию труда и повысить безопасность водолазов. [1] После работы в воде они отдыхают и живут в сухой среде обитания под давлением на судне поддержки водолазов , нефтяной платформе или другой плавучей рабочей станции или соединены с ними , при примерно том же давлении, что и рабочая глубина. Водолазную команду сжимают до рабочего давления только один раз, в начале периода работы, и разжимают до давления на поверхности один раз, после всего периода работы в дни или недели. Существуют принятые пределы безопасного отклонения вверх и вниз в зависимости от глубины 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 дайвинга, необходимых для погружения с насыщением, такие же, как и для погружений с надводной ориентацией.
Увеличение использования подводных аппаратов с дистанционным управлением (ROV) и автономных подводных аппаратов (AUV) для рутинных или плановых задач означает, что погружения с насыщением становятся менее распространенными, хотя сложные подводные задачи, требующие сложных ручных действий, остаются прерогативой глубоководных дайверов. [ нужна цитата ]
Человека, который управляет системой погружения с насыщением, называют техническим специалистом по жизнеобеспечению (LST). [34] : 23
Группе водолазов с насыщением требуется как минимум следующий персонал: [35]
В некоторых юрисдикциях также будет дежурить практикующий врач-дайвер , но не обязательно на месте, а некоторым компаниям может потребоваться присутствие на месте медицинского техника-дайвера . Фактическое количество персонала, активно участвующего в различных аспектах операции, обычно превышает минимум. [35]
Сжатие или продувка на глубину хранения обычно проводится с ограниченной частотой [36], чтобы минимизировать риск развития HPNS и компрессионной артралгии . Норвежские стандарты определяют максимальную скорость сжатия 1 мсв в минуту и период отдыха на глубине хранения после сжатия и перед погружением. [36]
Глубина хранения, также известная как живая глубина, представляет собой давление в жилых отсеках среды обитания насыщения - давление окружающей среды, под которым живут дайверы-насыщенные водолазы, когда они не занимаются локаутной деятельностью. Любое изменение глубины хранения влечет за собой сжатие или декомпрессию, оба из которых являются стрессом для находящихся в нем людей, и поэтому планирование погружения должно свести к минимуму необходимость изменения глубины проживания и экскурсионных воздействий, а глубина хранения должна быть как можно ближе к рабочей. глубину с учетом всех соответствующих соображений безопасности. [36]
Гипербарическая атмосфера в жилых камерах и колоколе контролируется, чтобы гарантировать приемлемо низкий риск долгосрочных неблагоприятных последствий для дайверов. Большинство погружений с насыщением совершаются на гелиокс-смесях, при этом парциальное давление кислорода в жилых помещениях поддерживается в пределах от 0,40 до 0,48 бар, что близко к верхнему пределу для длительного воздействия. Углекислый газ удаляется из камерного газа путем его рециркуляции через скрубберы . Уровни обычно ограничиваются максимальным парциальным давлением 0,005 бар, что эквивалентно 0,5% поверхностного эквивалента. Большую часть остатка составляет гелий с небольшим количеством азота и следовых остатков воздуха в системе до сжатия. [1]
Операции колокола 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, [37] , что уменьшает эффект изменения давления из-за отклонений от удержания. давления, тем самым уменьшая количество и вероятность образования пузырьков из-за этих изменений давления. В чрезвычайных ситуациях парциальное давление кислорода 0,6 бар можно выдерживать более 24 часов, но по возможности этого следует избегать. Углекислый газ также можно переносить на более высоких уровнях в течение ограниченного периода времени. Предел ВМС США составляет 0,02 бар на срок до 4 часов. Парциальное давление азота начинается с 0,79 бар от начального содержания воздуха до сжатия, но имеет тенденцию снижаться со временем, поскольку система теряет газ для блокировки работы и дополняется гелием. [1]
Переброска водолазов из надводного комплекса насыщения требует перевода водолаза под давлением из жилого помещения на подводное рабочее место. Обычно это делается с помощью закрытого водолазного колокола , также известного как капсула для перемещения персонала, который крепится к замковому фланцу камеры передачи жилых помещений и выравнивается давление с камерой передачи жилых помещений для передачи в колокол. Затем двери шлюза можно открыть, чтобы дайверы могли войти в колокол. Дайверы одеться перед входом в колокол и пройти проверку перед погружением. Давление в колоколе будет отрегулировано в соответствии с глубиной, на которой дайверы будут блокироваться во время опускания колокола, так что изменение давления может быть медленным, без неоправданной задержки операций. [1]
Колокол разворачивается за борт судна или платформы с помощью портала, А-образной рамы или через лунный бассейн . Развертывание обычно начинается с опускания комкового груза, который представляет собой большой балластный груз, подвешенный на тросе, идущем с одной стороны от портала, через набор шкивов на грузе и вверх по другой стороне обратно к порталу, где он закреплен. Груз свободно висит между двумя частями троса и за счет своего веса висит горизонтально и удерживает трос под натяжением. Колокол висит между частями троса и имеет с каждой стороны направляющие, которые скользят вдоль троса при его опускании или подъеме. Колокол висит на тросе, прикрепленном к вершине. Когда колокол опускается, направляющие направляют его по тросам груза к рабочему месту. [38]
Шланг колокола отделен от шлангокабелей водолазов, которые соединены внутри колокола. Раструбный шлангокабель развертывается из большого барабана или корзины для шлангокабеля, при этом необходимо следить за тем, чтобы натяжение шлангокабеля было низким, но достаточным, чтобы оставаться почти вертикальным при использовании и аккуратно сворачиваться во время подъема. [38]
Устройство, называемое курсором-колокольчиком, можно использовать для направления и контроля движения колокола в воздухе и зоне брызг у поверхности, где волны могут значительно сдвинуть колокол. [38]
Как только колокол окажется на нужной глубине, производится окончательная регулировка давления, и после окончательных проверок руководитель дает дайверам указание заблокировать колокол. Люк находится в нижней части колокола и может быть открыт только в том случае, если давление внутри уравновешено давлением окружающей воды. Посыльный обслуживает пуповину работающего водолаза через люк во время погружения. Если у дайвера возникла проблема и ему нужна помощь, посыльный выйдет из колокола, проследует по шлангокабелю дайвера к дайверу и окажет всю необходимую и возможную помощь. У каждого дайвера сзади установлен аварийный газ, которого должно быть достаточно, чтобы обеспечить безопасный возврат к колоколу в случае сбоя подачи газа по шлангокабелю. [34] : 12
Дыхательный газ подается к водолазам с поверхности через раструбный шлангокабель. Если эта система выходит из строя, в колоколе имеется встроенный источник газа, который подключен к газовой панели колокола и может быть переключен с помощью соответствующих клапанов. Бортовой газ обычно переносится снаружи в нескольких баллонах емкостью 50 литров или больше, подключенных через регуляторы давления к газовой панели. [34] : 12
Гелий является очень эффективным теплопередающим материалом, и дайверы могут быстро терять тепло, если окружающая вода холодная. Чтобы предотвратить переохлаждение, для погружений с насыщением обычно используются костюмы с горячей водой, а подачу дыхательного газа можно подогревать. Нагретая вода производится на поверхности и подается в колокол через трубопровод горячей воды в шлангокабеле колокола, а затем передается водолазам через экскурсионные шлангокабели. [35] : 10–8 В шлангокабелях также есть кабели для подачи электроэнергии к фонарям звонка и шлема, а также для голосовой связи и видеокамер замкнутого контура. В некоторых случаях дыхательный газ восстанавливают, чтобы сэкономить дорогой гелий. Это делается через шланг для очистки в шлангокабелях, который направляет выдыхаемый газ, выходящий через клапан возврата на шлеме, через шлангокабели обратно на поверхность, где углекислый газ очищается, а газ подается в баллоны для хранения для дальнейшего использования. [ нужна цитата ]
Дайверам, занимающимся насыщением, довольно часто 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 по сравнению с глубиной хранения известно как экскурсия, и дайверы могут совершать экскурсии в определенных пределах, не неся при этом обязательств по декомпрессии, точно так же, как существуют бездекомпрессионные пределы для погружений с поверхности. Экскурсии могут быть вверх или вниз от глубины хранилища, а допустимое изменение глубины может быть одинаковым в обоих направлениях, а иногда и немного меньше вверх, чем вниз. Ограничения на экскурсии обычно основаны на ограничении времени от 6 до 8 часов, поскольку это стандартное время для дайвинг-смены. [39] Эти пределы отклонения предполагают значительное изменение газовой нагрузки во всех тканях при изменении глубины примерно на 15 м в течение 6–8 часов, а экспериментальная работа показала, что как в венозной крови, так и в тканях головного мозга могут образовываться небольшие бессимптомные пузырьки после полное смещение как вверх, так и вниз. Эти пузырьки остаются небольшими из-за относительно небольшого соотношения давлений между накопительным и экскурсионным давлением и обычно исчезают к тому времени, когда дайвер возвращается в смену, а остаточные пузырьки не накапливаются в течение последовательных смен. Однако любые остаточные пузырьки представляют собой риск роста, если декомпрессия будет начата до их устранения. [39] Скорость всплытия во время экскурсий ограничена, чтобы свести к минимуму риск и количество образования пузырей. [37] [40]
Декомпрессионная болезнь внутреннего уха является относительно частым симптомом ДКБ как следствие отклонений при глубоких погружениях с насыщением, по сравнению с его очень низкой частотой при декомпрессии после погружений с прыжком. [41]
Как только все тканевые отсеки достигнут насыщения при данном давлении и дыхательной смеси, дальнейшее воздействие не приведет к увеличению газовой нагрузки на ткани. С этого момента требуемая декомпрессия остается прежней. Если дайверы работают и живут под давлением в течение длительного периода времени, а декомпрессия происходит только в конце этого периода, риски, связанные с декомпрессией, ограничиваются этим единичным 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, что сводит к минимуму риск образования пузырей. , рост и последующее повреждение тканей. Следствием этих процедур является то, что у дайверов-сатураторов с большей вероятностью наблюдаются симптомы декомпрессионной болезни в самых медленных тканях [42] , тогда как у прыгунов с большей вероятностью образуются пузыри в более быстрых тканях. [ нужна цитата ]
Декомпрессия после погружения с насыщением — медленный процесс. Скорость декомпрессии обычно колеблется от 3 до 6 мсв (0,9 и 1,8 мсв) в час. Скорость декомпрессии насыщения гелиоксом ВМС США требует, 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. [40]
Для практичности декомпрессия производится с шагом 1 FSW со скоростью, не превышающей 1 FSW в минуту, с последующей остановкой, при этом средняя скорость всплытия соответствует табличной. Декомпрессия проводится в течение 16 часов из 24, а оставшиеся 8 часов делятся на два периода отдыха. Дальнейшая адаптация, обычно вносимая в график, заключается в том, чтобы остановиться на отметке 4 футов на время, которое теоретически потребуется для завершения декомпрессии с заданной скоростью, т.е. 80 минут, а затем завершить декомпрессию для выхода на поверхность со скоростью 1 фут в минуту. Это сделано для того, чтобы избежать возможности потери уплотнения двери при низком перепаде давления и потери последнего часа или около того медленной декомпрессии. [40]
Ни экскурсии, ни процедуры декомпрессии, используемые в настоящее время, не вызывают проблем с декомпрессией по отдельности. Однако риск значительно выше, если за экскурсиями следует декомпрессия до полного разрешения бессимптомных пузырей, образовавшихся в результате экскурсий. Начало декомпрессии при наличии пузырьков, по-видимому, является важным фактором во многих случаях неожиданной декомпрессионной болезни во время обычной декомпрессии насыщения. [39] Норвежские стандарты не допускают проведения декомпрессии непосредственно во время экскурсии. [36]
Системы погружения с насыщением представляют собой вариант сосуда под давлением для размещения человека , который включает правила жизнеобеспечения, эксплуатации, технического обслуживания и проектирования конструкций. «Система насыщения», «комплекс насыщения» или «распространение насыщения» обычно включает либо подводную среду обитания , либо надводный комплекс, состоящий из жилой камеры, передаточной камеры и погружной декомпрессионной камеры [43] , что обычно называют в коммерческом дайвинге. и военный дайвинг, как водолазный колокол , [44] PTC (капсула для перевозки персонала) или SDC (погружная декомпрессионная камера). [1] Система может быть стационарно размещена на корабле или океанской платформе, но чаще всего ее можно перемещать с одного судна на другое с помощью крана. Чтобы облегчить транспортировку компонентов, стандартной практикой является сборка компонентов в виде блоков на основе интермодальной контейнерной системы, некоторые из которых могут штабелироваться для экономии места на палубе. Вся система управляется из диспетчерской («фургон»), где контролируется и контролируется глубина, атмосфера в камере и другие параметры системы. Водолазный колокол — это лифт или подъемник, который доставляет дайверов из системы на место работы. Обычно он соединяется с системой с помощью съемного зажима и отделен от переборки резервуара системы коробом, своего рода туннелем, через который водолазы переходят в колокол и обратно. По завершении работы или миссии команда водолазов с насыщением постепенно разгерметизируется до атмосферного давления за счет медленного стравливания давления в системе, в среднем от 15 метров (49 футов) до 30 метров (98 футов) в день (графики различаются). ). Таким образом, процесс включает только одно всплытие, тем самым смягчая трудоемкий и сравнительно рискованный процесс в воде, поэтапную декомпрессию или операции с кислородом под водой, обычно связанные с погружениями на ненасыщенной газовой смеси. [2] Более одной жилой камеры можно соединить с передаточной камерой через короб, чтобы водолазные команды могли храниться на разных глубинах, где это является логистическим требованием. Может быть установлена дополнительная камера для перемещения персонала в систему и из нее, находящегося под давлением, а также для лечения дайверов от декомпрессионной болезни, если это необходимо. [29]
Водолазы используют шлангокабельное водолазное оборудование с надводным питанием , в котором используется дыхательный газ для глубокого погружения , такой как смеси гелия и кислорода, хранящийся в баллонах большой емкости под высоким давлением . [2] Подача газа подводится к диспетчерской, откуда он подается для питания компонентов системы. Питание колокола осуществляется через большой многосекционный шлангокабель, по которому подается дыхательный газ, электричество, средства связи и горячая вода. Колокол также оснащен установленными снаружи баллонами с дыхательным газом для использования в экстренных ситуациях. [29]
Находясь в воде, дайверы часто используют гидрокостюмы для защиты от холода. [45] Горячая вода поступает из котлов на поверхности и перекачивается к дайверу через шлангокабель колокола, а затем через шлангокабель дайвера. [29]
Закрытый водолазный колокол , также известный как капсула для перевозки 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 внизу и может соединяться с камерой поверхностной передачи у нижнего люка или у боковой двери. Колокола обычно рассчитаны на двух или трех водолазов, один из которых, посыльный , остается внутри колокола внизу и является дежурным дайвером для работающих водолазов. Каждый дайвер снабжается шлангокабелем изнутри колокола. Колпак имеет набор баллонов для хранения газа высокого давления, установленных снаружи, в которых находится бортовой резервный дыхательный газ. Бортовой газ и магистральный газ распределяются от колокольного газового щита, которым управляет посыльный. Колокол может иметь смотровые окна и внешнее освещение. [40] Во время транспортировки шлангокабели дайверов хранятся на стойках внутри колокола, а во время погружения за ними присматривает посыльный. [35] : гл.13
Колокол разворачивается с портала или А-образной рамы , также известной как система запуска и восстановления колокола (LARS), [35] : гл.13, на судне или платформе с помощью лебедки . Развертывание может осуществляться за бортом или через лунный бассейн . [40]
В передаточной камере колокол соединяется с системой поверхностного насыщения для транспортировки под давлением (TUP). Это камера с влажной поверхностью, где дайверы готовятся к погружению, а после возвращения снимают и чистят свое снаряжение. Подключение к звонку может быть верхним, через нижний люк звонка, или боковым, через боковую дверь. [29]
Жилые помещения могут иметь площадь всего 100 квадратных футов. [46] Эта часть обычно состоит из нескольких отсеков, включая жилые помещения, санитарные помещения и помещения для отдыха, каждый из которых представляет собой отдельный блок, соединенный короткими отрезками цилиндрических коробов. Обычно можно изолировать каждый отсек от других с помощью внутренних герметичных дверей. [29] Питание и услуги прачечной предоставляются за пределами системы и закрываются и закрываются по мере необходимости.
В систему может быть включена рекомпрессионная камера, чтобы дайверы могли лечиться от декомпрессионной болезни, не причиняя неудобства остальным пассажирам. Рекомпрессионную камеру можно также использовать в качестве входного шлюза и для декомпрессии пассажиров, которым может потребоваться покинуть помещение раньше запланированного срока. [ нужна цитата ]
Одна или несколько внешних дверей могут быть снабжены ответным фланцем или воротником, подходящим для портативной или транспортабельной камеры, которую можно использовать для эвакуации водолаза под давлением. Для этой цели можно использовать закрытый колокол, но доступны также более легкие и портативные камеры. [ нужна ссылка ] Обычно также имеется ответный фланец для гипербарической системы спасения и эвакуации.
Небольшой замок, также известный как замок для оборудования или медицинский замок, используется для передачи материалов в систему под давлением и из нее. Обычно это включает еду, медикаменты, одежду, постельные принадлежности и т . д .
Герметичные отсеки системы соединяются посредством технологической магистрали: относительно 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. [29]
Система жизнеобеспечения обеспечивает подачу дыхательного газа и другие услуги для поддержания жизни персонала, находящегося под давлением. Он включает в себя следующие компоненты: [29]
Система жизнеобеспечения колокола обеспечивает и контролирует основную подачу дыхательного газа, а станция управления следит за его размещением и связью с водолазами. Первичная подача газа, электропитание и связь с колоколом осуществляются через шлангокабель колокола, состоящий из ряда шлангов и электрических кабелей, скрученных вместе и развернутых как единое целое. [40] Это распространяется и на дайверов через водолазные шлангокабели. [29]
Система жизнеобеспечения помещения поддерживает условия в камере в пределах, приемлемых для здоровья и комфорта находящихся в помещении. Температура, влажность, качество дыхательных газов, функционирование систем санитарии и оборудования контролируются и контролируются. [40]
Дайверы, работающие в холодной воде, особенно при вдыхании газов на основе гелия (которые увеличивают скорость теплопередачи), могут быстро терять тепло тела и страдать от переохлаждения. Гипотермия вредна для здоровья, может быть опасна для жизни и снижает эффективность дайвера. Эту проблему можно решить с помощью системы горячего водоснабжения. Система горячего водоснабжения для дайверов нагревает фильтрованную морскую воду и подает ее дайверам через колокол и водолазные шлангокабели. Эту воду можно использовать для нагрева дыхательного газа перед его вдыханием. Дыхательный газ дайверов в основном нагревается при погружениях на глубину ниже 150 метров, и регион будет определять, до какой температуры нагревается вода, чтобы затем она могла течь через гидрокостюм дайвера, чтобы согреть дайвера. [40] [29]
Гелий и высокое давление вызывают гипербарические искажения речи . На процесс разговора под водой влияют внутренняя геометрия оборудования жизнеобеспечения и ограничения систем связи, а также физическое и физиологическое влияние окружающей среды на процессы речи и голосового звукоизвлечения. [47] : 6, 16 Использование дыхательных газов под давлением или содержащих гелий вызывает проблемы с разборчивостью речи дайвера из-за искажений, вызванных разной скоростью звука в газе и разной плотностью газа по сравнению с воздухом при поверхностном давлении. . Эти параметры вызывают изменения формант речевого тракта , влияющие на тембр , и небольшое изменение высоты звука . Некоторые исследования показывают, что потеря разборчивости происходит главным образом из-за изменения формант. [48]
Разница в плотности дыхательного газа вызывает нелинейный сдвиг низкочастотного голосового резонанса, обусловленный резонансными сдвигами в голосовых полостях, дающих назальный эффект, и линейный сдвиг голосовых резонансов, являющийся функцией скорости звук в газе, известный как эффект Дональда Дака. Другим эффектом более высокой плотности является относительное увеличение интенсивности звонких звуков по сравнению с глухими. Контраст между закрытыми и открытыми звонкими звуками, а также контраст между звонкими согласными и соседними гласными уменьшаются с увеличением давления. [49] Изменение скорости звука относительно велико по сравнению с увеличением глубины на меньших глубинах, но этот эффект уменьшается по мере увеличения давления, а на больших глубинах изменение глубины имеет меньшую разницу. [48] Гелиевые расшифровщики речи являются частичным техническим решением. Они улучшают разборчивость передаваемой речи наземному персоналу. [49]
Система связи может иметь четыре компонентные системы. [40]
Для создания давления и промывки системы предусмотрено оборудование для хранения и смешивания газа, а газы для обработки должны быть доступны в соответствии с запланированными глубинами хранения. Обычно предоставляется основной запас предварительно смешанного газа в соответствии с запланированной глубиной операции, а также отдельный основной запас гелия и кислорода для удовлетворения дополнительных потребностей, корректировки состава газа в камере по мере использования кислорода и смешивания декомпрессионного газа. [29]
Газ в больших объемах обычно хранится в коллекторных группах баллонов для хранения, известных как «четверки», которые обычно содержат около 16 баллонов высокого давления, каждый из которых имеет внутренний объем около 50 литров, установленных на раме для удобства транспортировки, или более крупных рамах, несущих большую емкость высокого давления. «трубочки». Эти трубчатые рамы обычно предназначены для работы с интермодальным оборудованием для обработки контейнеров , поэтому обычно изготавливаются одного из стандартных размеров для интермодальных контейнеров. [ нужна цитата ]
Система регенерации гелия (или двухтактная система) может использоваться для восстановления дыхательного газа на основе гелия после использования дайверами, поскольку это более экономично, чем его потеря в окружающую среду в системах с открытым контуром. [43] Извлеченный газ проходит через систему скруббера для удаления диоксида углерода, фильтруется для удаления запахов и других примесей и помещается под давлением в контейнеры для хранения, где он может быть смешан с кислородом до необходимого состава. [50] В качестве альтернативы рециркулируемый газ может быть напрямую рециркулирован водолазам. [51]
Во время продолжительных погружений используется очень большое количество дыхательного газа. Гелий — дорогой газ, и его может быть сложно добыть и поставить на морские суда в некоторых частях мира. Система регенерации газа замкнутого цикла может сэкономить около 80% затрат на газ за счет восстановления около 90% дыхательной смеси на основе гелия. Рециркуляция также уменьшает объем необходимого хранилища газа на борту, что может быть важно, когда емкость хранилища ограничена. Системы рекуперации также используются для рекуперации газа, выбрасываемого из системы насыщения во время декомпрессии. [50]
Система рекуперации обычно состоит из следующих компонентов: [50] [51]
Компоненты верхней части:
Подводные компоненты:
В процессе эксплуатации подача газа из системы регенерации подключается к верхней газовой панели, а резервный источник газа с несколько более низким давлением из хранилища смешанного газа автоматически включается, если давление подачи регенерации падает. Посыльный установит давление на бортовой системе подачи газа немного ниже, чем давление на поверхности, подаваемое на газовую панель звонка, так что он автоматически включится, если подача газа на поверхность будет потеряна. После блокировки раструба дайвер закроет переключающий клапан и откроет обратный клапан на шлеме, чтобы начать процесс возврата газа. Как только это заработает, панель управления рекуперацией будет настроена так, чтобы компенсировать метаболическое использование кислорода дайвером в возвращаемом газе. Эта система автоматически прекратит подачу кислорода, если поток выдыхаемого дайвером газа прекратится, чтобы избежать чрезмерной доли кислорода в рециркулируемом газе. Имеется индикатор, показывающий, поступает ли возвратный газ. [51]
Газ, подаваемый в шлем дайвера, проходит через те же шланги и регулирующий клапан, что и в системе с открытым контуром, но выдыхаемый газ выходит в рециркуляционный клапан при давлении, немного превышающем давление окружающей среды, которое значительно превышает атмосферное давление, поэтому поток должен быть контролируется, чтобы предотвратить падение внутреннего давления в шлеме и возникновение свободного потока в автоматическом клапане. Это достигается за счет использования регуляторов противодавления для поэтапного контроля падения давления. Клапан возврата сам по себе представляет собой регулятор противодавления, срабатывающий по требованию, а еще один регулятор противодавления находится на колокольной газовой панели и один на поверхности перед приемными резервуарами. Каждый из этих регуляторов противодавления настроен на падение давления примерно на 1 бар. [51]
Выхлопные газы возвращаются в раструб через вытяжной шланг дайвера, где он проходит через водоотделитель и ловушку, а затем через регулятор обратного давления, который контролирует давление в выпускном шланге и которое можно контролировать по манометру в раструбе и отрегулирован посыльным в соответствии с глубиной экскурсии дайвера. Затем газ проходит через вытяжной шлангокабель на поверхность через обратный клапан и еще один водоотделитель. При попадании газа в поверхностный блок он проходит через коалесцирующий водоотделитель и фильтр микронных частиц, а также поплавковый клапан, защищающий систему рекуперации от больших объемов воды в случае утечки на глубине. Другой регулятор противодавления на поверхности контролирует давление в раструбном шлангокабеле. Затем газ поступает в приемные резервуары, куда добавляется кислород со скоростью, рассчитанной для компенсации метаболических затрат дайвера. [29]
Прежде чем попасть в бустеры, газ проходит через фильтр 0,1 микрона. Затем газ повышают до давления хранения. Резервные усилители предназначены для поддержания работы системы во время обслуживания усилителя. Бустеры автоматически контролируются в соответствии с потреблением газа дайвером, а наддувочный газ проходит через скруббер, где углекислый газ удаляется с помощью такого материала, как натриевая известь. Как и в бустерах, здесь параллельно подключены как минимум два скруббера, так что их можно поочередно изолировать, продувать и переупаковывать, пока система остается в работе. Затем газ проходит через охлаждающий теплообменник для конденсации оставшейся влаги, которая удаляется другим коалесцирующим фильтром размером 1 микрон, прежде чем он достигнет объемного резервуара для хранения, где он остается до тех пор, пока не вернется на газовую панель для использования дайверами. Находясь в объемном резервуаре, газ можно проанализировать, чтобы убедиться, что он пригоден для повторного использования, а также что доля кислорода правильная и что углекислый газ удален в соответствии со спецификацией, прежде чем он будет доставлен дайверам. [29] При необходимости любые потери газа можно компенсировать путем пополнения объемного резервуара из хранилища высокого давления. Газ из объемного резервуара подается на верхнюю газовую панель и направляется обратно к колоколу и водолазу. [51]
Система канализации включает в себя горячее и холодное водоснабжение умывальников и душевых, водоотведение и морские туалеты со накопительным баком и сливной системой. [40]
Для удобства транспортировки диспетчерскую обычно устанавливают в межмодовом контейнере ISO. Есть три основные панели управления: для жизнеобеспечения, контроля погружения и управления газом. [52]
Панель управления газом включает регулирование давления газов из хранилища высокого давления и их распределение потребителям. Газы будут включать воздух, кислород и гелиоксовые смеси [52].
Панель управления камерой обычно включает в себя датчики глубины для каждого отсека, включая магистрали, продувочные и выпускные клапаны, оборудование для мониторинга кислорода и другое газоанализационное оборудование, систему подпитки для пополнения кислорода, клапаны для подачи лечебной дыхательной смеси, дисплеи замкнутого телевизионного наблюдения, и системы мониторинга с сигнализацией температуры и давления в камерах системы. [52]
Панель управления погружением будет включать в себя глубиномеры для измерения внутреннего и внешнего давления в колоколе, глубины водолаза и посыльного, а также давления в магистралях для передачи в жилые камеры. Также будут установлены манометры давления дыхательного газа и регулирующие клапаны для каждого водолаза, а также продувочные и выпускные клапаны для внутренней части колокола, системы связи водолазов с расшифровщиками речи, система аварийной связи через воду с колоколом, средства управления, мониторы и записывающее оборудование для видеокамеры, монтируемые на шлеме и колоколе, анализаторы кислорода для дыхательного газа водолазов, анализаторы кислорода и углекислого газа для колокола и рециркуляционного газа, сигнализация расхода регенерированного газа, динамическое позиционирование и подача горячей воды. [52]
Системы пожаротушения включают ручные огнетушители и автоматические дренчерные системы. Необходимо использовать специальные огнетушители, в которых не используются токсичные материалы. В случае пожара токсичные газы могут выделяться при горении материалов, и пассажирам придется использовать встроенные дыхательные системы (BIBS), пока газ в камере не будет достаточно продут. Когда в системе с парциальным давлением кислорода 0,48 бар давление ниже примерно 70 мс (231 фсв), доля кислорода слишком мала для поддержания горения (менее 6%), и риск пожара низок. На ранних стадиях сжатия и ближе к концу декомпрессии уровень кислорода будет поддерживать горение, поэтому необходимо проявлять большую осторожность. [40]
Встроенные дыхательные системы устанавливаются для экстренного использования и лечения декомпрессионной болезни. Они подают дыхательный газ, соответствующий текущей функции, который подается снаружи системы под давлением, а также выводится наружу, поэтому выдыхаемые газы не загрязняют атмосферу камеры. [40]
Дайвера, находящегося в насыщенном состоянии, которого необходимо эвакуировать, желательно транспортировать без значительного изменения давления окружающей среды. Гипербарическая эвакуация требует транспортного оборудования под давлением и может потребоваться в ряде ситуаций: [53]
Для экстренной эвакуации дайверов-сатураторов из системы насыщения могут быть предусмотрены гипербарическая спасательная шлюпка или спасательная камера. [43] Это будет использоваться, если платформа находится под непосредственной опасностью из-за пожара или затопления, и позволяет дайверам, находящимся в состоянии насыщения, избежать непосредственной опасности. Гипербарическая спасательная шлюпка является автономной и может управляться экипажем на поверхности, пока находящиеся в камере находятся под давлением. Он должен быть автономным в течение нескольких дней в море на случай задержки спасательных операций из-за морских условий. После запуска можно начать декомпрессию, если пассажиры стабильны с медицинской точки зрения, но морская болезнь и обезвоживание могут задержать декомпрессию до тех пор, пока модуль не будет восстановлен. [54] : Гл. 2
Спасательную камеру или гипербарическую спасательную шлюпку обычно восстанавливают для завершения декомпрессии из-за ограниченности бортового жизнеобеспечения и средств. План восстановления будет включать в себя резервное судно для проведения восстановления. [55]
Международная морская организация (ИМО) и IMCA признают, что, хотя количество успешно проведенных гипербарических эвакуаций невелико, а вероятность инцидента, требующего гипербарической эвакуации, чрезвычайно низка, риск достаточен, чтобы оправдать требование о том, чтобы оборудование было доступный. Первоначальное значение термина « гипербарическая система эвакуации» охватывало систему, которая фактически транспортировала водолазов от работающей гипербарической системы, например, гипербарическую спасательную камеру, самоходную гипербарическую спасательную шлюпку или гипербарическое спасательное судно , все из которых плавают и несут кратковременную нагрузку. системы жизнеобеспечения различной долговечности, но в последнее время они стали включать все оборудование, которое могло бы поддержать гипербарическую эвакуацию, такое как пакет жизнеобеспечения, который можно подключить к восстановленному гипербарическому спасательному блоку, чтобы обеспечить промежуточное жизнеобеспечение до тех пор, пока имеются средства декомпрессии, а также гипербарический приемный пункт , где дайверы могут провести декомпрессию и пройти лечение с относительным комфортом. Четыре основных класса проблем, которые необходимо решать во время гипербарической эвакуации, - это тепловой баланс, укачивание, борьба с отходами метаболизма и крайне стесненные и замкнутые условия. [54] : Гл. 2 [56]
Перенос колокола на колокол может использоваться для спасения дайверов от потерянного или застрявшего колокола. Обычно это происходит на дне или вблизи него, и дайверы перемещаются между колоколами при атмосферном давлении. [53] В некоторых случаях можно использовать колокол в качестве спасательной камеры для транспортировки дайверов из одной системы насыщения в другую. Это может потребовать временной модификации раструба и возможно только в том случае, если ответные фланцы систем совместимы. [53]
Эвакуация одного дайвера, находящегося в стабильном состоянии, или одного дайвера с сопровождающим может быть возможна с использованием гипербарических носилок или небольшой переносной камеры, если продолжительность поездки коротка, давление подходящее и запорные фланцы совместимы.
Большинство погружений с насыщением совершаются на море, вблизи буровых и эксплуатационных платформ или для спасательных работ, и требуют точного позиционирования раструба во время погружения. На глубокой воде это обычно делается со специализированного судна поддержки дайвинга или подходящего судна, на котором временно установлена система насыщения. Позиционирование может осуществляться либо с помощью существенного шаблона якорей, который может мешать другим уже установленным разбросам якорей и представляет собственный набор опасностей, либо с помощью динамического позиционирования, которое должно быть достаточно надежным и безотказным для ожидаемых условий.
.JPG/1280px-UWL_Helgoland_im_Nautineum_D%C3%A4nholm,_Stralsund,_Ansicht_(2008-05-10).JPG)
Научное погружение с насыщением обычно проводится исследователями и техническими специалистами, известными как акванавты , живущими в подводной среде обитания , структуре, предназначенной для проживания людей в течение длительного периода времени, где они могут выполнять почти все основные человеческие функции: работать, отдыхать, есть, заниматься личная гигиена и сон, оставаясь при этом под давлением под поверхностью. [13] [57]
Рекорд глубины погружения в открытом море был установлен в 1988 году командой профессиональных дайверов (Т. Арнольд, С. Икарт, Ж. Г. Марсель Ауда, Р. Пейло, П. Рауде, Л. Шнайдер) промышленного глубоководного флота Comex SA. водолазная компания выполняет упражнения по подключению трубопроводов на глубине 534 метров морской воды (1752 фута) в Средиземном море во время рекордного научного погружения. [58] [59] [60]
В реальных условиях морской нефтяной промышленности, в бассейне Кампос, Бразилия, бразильские дайверы 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 подъемной сумки вышло из строя, оборудование было унесено придонным течением на глубину 328 метров (1076 футов), и бразильский дайвер Адельсон Д'Араужо Сантос-младший произвел подъем и установку. [61]
В 1992 году греческий дайвер Теодорос Мавростомос из Comex SA достиг глубины морской воды 701 м (2300 футов) в береговой гипербарической камере . Ему потребовалось 43 дня, чтобы совершить рекордное экспериментальное погружение, где в качестве дыхательного газа использовалась газовая смесь водорода, гелия и кислорода . [24] [62] [63 ] [64] [65] [66]
Сложность, медицинские проблемы и сопутствующие высокие затраты на профессиональное погружение на такие экстремальные глубины, а также разработка глубоководных атмосферных водолазных костюмов и ROV для бурения и добычи морских нефтяных месторождений эффективно устранили необходимость вмешательства человека при атмосферном давлении на экстремальных глубинах.
Обучение дайверов-насыщенных водолазов обычно проводится в коммерческих школах дайвинга, зарегистрированных для обучения дайверов-насыщенных погружений и имеющих необходимую инфраструктуру и оборудование. [67] Стандарты подготовки дайверов для дайверов-сатураторов публикуются небольшим количеством организаций, и их эквивалентность имеет определенное международное признание. Предварительными условиями для начала обучения, как правило, является то, что дайвер уже имеет квалификацию ныряльщика с колоколом и имеет определенное количество погружений и часов опыта с момента получения квалификации. [52]
Обучение дайверов с насыщением обычно начинается с компетентного и, по крайней мере, умеренного опыта дайвера, ориентированного на поверхность, и концентрируется на дополнительных знаниях и навыках, необходимых для погружений с насыщением. Есть большая дополнительная техническая составляющая, связанная со специализированным оборудованием. Для дайвера класса I Министерства труда Южной Африки дополнительные знания и навыки включают: [68]
Целью погружений с насыщением является продление полезного рабочего времени для погружений без увеличения риска 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 требуемого дорогостоящего оборудования и расходных материалов. Риск декомпрессионной болезни снижается за счет увеличения риска из-за пребывания в среде насыщения на время графика декомпрессии, связанного с глубиной хранения. Гипербарическая эвакуация от насыщения возможна, но не всегда доступна и сложна с точки зрения логистики. Наличие системы эвакуации в режиме ожидания обходится дорого. [54]
Некоторые известные инциденты с насыщенными погружениями включают:
Условия жизни и работы дайвера-сатуратора необычны. Существуют меняющиеся требования и большие контрасты. Дайвер должен уметь адаптироваться к изменениям в работе и коллегах и делать это в течение нескольких недель подряд. Будущее оккупации неопределенно и связано с нефтегазовой промышленностью. Рабочая среда и условия жизни по контракту, как правило, однообразны, но они перемежаются периодами отдыха. Возникает конфликт между семейными обязательствами и длительными периодами работы в относительной изоляции, но в постоянном тесном соседстве с небольшой группой коллег. рабочие. Работа престижная, зарплата хорошая, перерывы между работами довольно длительные. Эта профессия требует умственной выносливости, гибкости и готовности адаптироваться и учиться. Соблюдение личного распорядка дня может помочь сохранить психическое здоровье. Качество команды может иметь большое влияние на ее участников. Способность хорошо ладить друг с другом и взаимное доверие важны для сотрудничества и эффективности в группе, безопасность и иногда выживание которой зависят друг от друга. Чувство юмора является преимуществом, хотя оно имеет тенденцию быть относительно мрачным, возможно, из-за среды высокого риска. [69]
О погружении в художественную литературу см. «Давление» (2015), «Бездна» (1989), «Сфера » (1987), «Голиаф ждет» (1981), «Диккет » («Погружение») (1989), «Пионер» (Pionér) (2013) и «Фактор Нептуна» ( 1973).
В 2019 году Netflix выпустил документальный фильм «Последний вздох» , в котором рассказывается история Криса Лемонса, дайвера, который прожил 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 корабль отплыл от места работ, увлекая за собой колокол, а его пуповина зацепилась и разорвалась под грузом. Он смог вернуться на рабочее место, используя свой спасательный набор, поэтому его легко нашел ROV с корабля, но его аварийного газа было недостаточно для того времени, которое потребовалось, чтобы вернуть корабль на позицию для попытки спасения с колокола. Хотя команда поддержки на борту судна сочла его мертвым, второй дайвер обнаружил его и успешно реанимировал 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 в бессознательном состоянии, что соответствует отключению кислорода из-за отравления кислородом . [70] [71]
