Подводное плавание , как вид человеческой деятельности, представляет собой практику погружения под поверхность воды для взаимодействия с окружающей средой. Его также часто называют дайвингом , неоднозначным термином с несколькими возможными значениями в зависимости от контекста. Погружение в воду и воздействие высокого давления окружающей среды оказывают физиологические эффекты, которые ограничивают глубину и продолжительность возможных погружений под давлением окружающей среды . Люди физиологически и анатомически не приспособлены к условиям окружающей среды для дайвинга, и было разработано различное оборудование для увеличения глубины и продолжительности погружений человека, а также для выполнения различных видов работ.
При погружении под давлением окружающей среды дайвер напрямую подвергается давлению окружающей воды. Дайвер под давлением окружающей среды может погружаться на задержке дыхания (фридайвинг ) или использовать дыхательный аппарат для подводного плавания или погружения с подачей воздуха с поверхности , а техника погружения с насыщением снижает риск декомпрессионной болезни (ДКБ) после длительных глубоких погружений. Атмосферные водолазные костюмы (АДС) могут использоваться для изоляции дайвера от высокого давления окружающей среды. Экипируемые подводные аппараты могут расширять диапазон глубин до полной глубины океана , а дистанционно управляемые или роботизированные машины могут снизить риск для людей.
Окружающая среда подвергает дайвера широкому спектру опасностей, и хотя риски в значительной степени контролируются соответствующими навыками дайвинга , обучением , типами оборудования и дыхательных газов, используемых в зависимости от режима, глубины и цели погружения, оно остается относительно опасным занятием. Профессиональный дайвинг обычно регулируется законодательством о безопасности и гигиене труда, в то время как любительский дайвинг может быть полностью нерегулируемым. Дайвинг-деятельность ограничена максимальной глубиной около 40 метров (130 футов) для любительского подводного плавания, 530 метров (1740 футов) для коммерческого насыщенного погружения и 610 метров (2000 футов) при ношении атмосферных костюмов. Дайвинг также ограничен условиями, которые не являются чрезмерно опасными, хотя уровень приемлемого риска может варьироваться, и могут произойти смертельные случаи.
Рекреационный дайвинг (иногда называемый спортивным дайвингом или подводным плаванием) — популярный вид досуга. Технический дайвинг — это форма рекреационного дайвинга в более сложных условиях. Профессиональный дайвинг (коммерческий дайвинг, дайвинг в исследовательских целях или ради финансовой выгоды) подразумевает работу под водой. Дайвинг для общественной безопасности — это подводная работа, выполняемая правоохранительными органами, пожарными и подводными поисково-спасательными группами. Военный дайвинг включает боевые погружения, разминирование и содержание судов .Глубоководное погружение — это подводное погружение, обычно с оборудованием, поставляемым с поверхности, и часто относится к использованиюстандартного водолазного костюмас традиционным медным шлемом.с каской— это любая форма погружения сошлемом, включая стандартный медный шлем и другие формысвободно-проточногоилегкого шлема по требованию. История погружения с задержкой дыхания восходит, по крайней мере, к классическим временам, и есть свидетельства доисторическойохоты и сбораморепродуктов, которые могли включать подводное плавание. Технические достижения, позволяющие подавать дыхательный газ водолазу под водой при давлении окружающей среды, появились недавно, и автономные дыхательные системы разрабатывались ускоренными темпами послеВторой мировой войны.
Погружение в воду и воздействие холодной воды и высокого давления оказывают физиологическое воздействие на дайвера, что ограничивает глубину и продолжительность возможных погружений под давлением окружающей среды. Выносливость при задержке дыхания является серьезным ограничением, а дыхание при высоком давлении окружающей среды добавляет дополнительные осложнения, как напрямую, так и косвенно. Были разработаны технологические решения, которые могут значительно увеличить глубину и продолжительность погружений человека под давлением окружающей среды и позволяют выполнять полезную работу под водой. [1]
Погружение человеческого тела в воду влияет на кровообращение , почечную систему , баланс жидкости и дыхание, поскольку внешнее гидростатическое давление воды обеспечивает поддержку внутреннему гидростатическому давлению крови. Это вызывает перемещение крови из внесосудистых тканей конечностей в грудную полость, [2] а потери жидкости, известные как иммерсионный диурез, компенсируют перемещение крови у гидратированных субъектов вскоре после погружения. [3] [2] Гидростатическое давление на тело при погружении головы вызывает дыхание с отрицательным давлением, которое способствует перемещению крови. [3]
Сдвиг крови вызывает повышенную дыхательную и сердечную нагрузку. Ударный объем не сильно зависит от погружения или изменения давления окружающей среды, но замедленное сердцебиение снижает общий сердечный выброс, особенно из-за рефлекса ныряния при задержке дыхания . [2] Объем легких уменьшается в вертикальном положении из-за краниального смещения живота от гидростатического давления, а сопротивление потоку воздуха в дыхательных путях увеличивается из-за уменьшения объема легких. [3] По-видимому, существует связь между отеком легких и повышенным легочным кровотоком и давлением, что приводит к капиллярному переполнению. Это может происходить во время более интенсивных упражнений при погружении или погружении. [2]
Рефлекс ныряния — это реакция на погружение, которая перекрывает основные гомеостатические рефлексы . [4] [5] Он оптимизирует дыхание , преимущественно распределяя запасы кислорода в сердце и мозг, что позволяет проводить длительные периоды под водой. Он ярко выражен у водных млекопитающих ( тюленей , [6] выдр , дельфинов и ондатр ), [7] а также существует у других млекопитающих, включая людей . Ныряющие птицы , такие как пингвины , имеют похожий рефлекс ныряния. [4] Рефлекс ныряния вызывается охлаждением лица и задержкой дыхания. [4] [8] Сердечно-сосудистая система сужает периферические кровеносные сосуды, замедляет частоту пульса, перенаправляет кровь к жизненно важным органам для сохранения кислорода, высвобождает эритроциты, хранящиеся в селезенке , и у людей вызывает нарушения сердечного ритма. [4] Водные млекопитающие выработали физиологические адаптации для сохранения кислорода во время погружения, но апноэ, замедление частоты пульса и вазоконстрикция свойственны и наземным млекопитающим. [5]
Реакция на холодовой шок является физиологической реакцией организмов на внезапный холод, особенно холодную воду, и является частой причиной смерти при погружении в очень холодную воду, [9] например, при падении под тонкий лед. Немедленный шок от холода вызывает непроизвольный вдох, который под водой может привести к утоплению. Холодная вода также может вызвать сердечный приступ из-за сужения сосудов; [10] сердцу приходится работать усерднее, чтобы перекачивать тот же объем крови по всему телу, и у людей с сердечными заболеваниями эта дополнительная нагрузка может привести к остановке сердца. Человек, который выживает в первую минуту после падения в холодную воду, может прожить по крайней мере тридцать минут, если он не утонет. Способность оставаться на плаву существенно снижается примерно через десять минут, поскольку охлажденные мышцы теряют силу и координацию. [9]
Гипотермия — это пониженная температура тела, которая возникает, когда тело теряет больше тепла, чем вырабатывает. [11] Это серьезное ограничение для плавания или ныряния в холодной воде. [12] Снижение подвижности пальцев из-за боли или онемения снижает общую безопасность и работоспособность, что, в свою очередь, увеличивает риск других травм. [12] [13] Незамерзающая холодовая травма может поражать конечности при нырянии в холодной воде, а обморожение может произойти, когда температура воздуха достаточно низкая, чтобы вызвать замерзание тканей. Тепло тела теряется гораздо быстрее в воде, чем в воздухе, поэтому температура воды, которая была бы терпимой в качестве температуры наружного воздуха, может привести к гипотермии, которая может привести к смерти от других причин у недостаточно защищенных дайверов. [12]
Терморегуляция водолазов осложняется дыханием газами при повышенном давлении окружающей среды и газовыми смесями, необходимыми для ограничения наркоза инертными газами, работы дыхания и ускорения декомпрессии. [14]
Ныряние с задержкой дыхания у дышащего воздухом животного ограничено физиологической способностью выполнять погружение на доступном кислороде до тех пор, пока оно не вернется к источнику свежего дыхательного газа, обычно к воздуху на поверхности. По мере того, как этот внутренний запас кислорода уменьшается, животное испытывает все большую потребность в дыхании, вызванную накоплением углекислого газа и лактата в крови, [15] с последующей потерей сознания из-за церебральной гипоксии . Если это произойдет под водой, оно утонет. [16]
Потеря сознания во время фридайвинга может произойти, когда дыхание задерживается достаточно долго для того, чтобы метаболическая активность снизила парциальное давление кислорода в достаточной степени, чтобы вызвать потерю сознания. Это ускоряется при нагрузке, которая использует кислород быстрее, и может быть усугублено гипервентиляцией непосредственно перед погружением, что снижает уровень углекислого газа в крови. Более низкие уровни углекислого газа увеличивают сродство кислорода к гемоглобину, уменьшая доступность кислорода для мозговой ткани к концу погружения ( эффект Бора ); они также подавляют желание дышать, облегчая задержку дыхания до точки потери сознания. Это может произойти на любой глубине. [17] [18]
Гипоксия, вызванная всплытием, вызвана падением парциального давления кислорода при снижении давления окружающей среды. Парциальное давление кислорода на глубине может быть достаточным для поддержания сознания на этой глубине, а не при пониженном давлении ближе к поверхности. [16] [18] [19]
Баротравма , тип дисбаризма , представляет собой физическое повреждение тканей тела, вызванное разницей в давлении между газовым пространством внутри или в контакте с телом и окружающим газом или жидкостью. [20] Обычно это происходит, когда организм подвергается значительному изменению давления окружающей среды, например, когда дайвер поднимается или опускается. При погружении перепады давления, которые вызывают баротравму, представляют собой изменения гидростатического давления. [21]
Первоначальное повреждение обычно возникает из-за чрезмерного растяжения тканей при растяжении или сдвиге, либо непосредственно за счет расширения газа в замкнутом пространстве, либо за счет разницы давления, гидростатически передаваемой через ткань. [20]
Баротравма обычно проявляется в виде синусовых или средних ушей, декомпрессионной болезни, травм из-за чрезмерного расширения легких и травм, вызванных внешним сдавливанием. [20] Баротравмы спуска вызваны предотвращением свободного изменения объема газа в замкнутом пространстве, контактирующем с водолазом, что приводит к разнице давлений между тканями и газовым пространством, а неуравновешенная сила из-за этой разницы давлений вызывает деформацию тканей, что приводит к разрыву клеток. [20] Баротравмы подъема также вызваны предотвращением свободного изменения объема газа в замкнутом пространстве, контактирующем с водолазом. В этом случае разность давлений вызывает результирующее напряжение в окружающих тканях, которое превышает их прочность на разрыв. Помимо разрыва тканей, избыточное давление может вызвать попадание газов в прилегающие ткани и далее за счет транспортировки пузырьков через кровеносную систему. Это может вызвать блокировку циркуляции в отдаленных местах или помешать нормальной работе органа своим присутствием. [20]
Обеспечение дыхательного газа при давлении окружающей среды может значительно продлить продолжительность погружения, но есть и другие проблемы, которые могут возникнуть из-за этого технологического решения. Поглощение метаболически инертных газов увеличивается в зависимости от времени и давления, и оба они могут немедленно вызывать нежелательные эффекты, как следствие их присутствия в тканях в растворенном состоянии, такие как азотный наркоз и нервный синдром высокого давления , [22] [23] или вызывать проблемы при выходе из раствора в тканях во время декомпрессии . [24]
Другие проблемы возникают, когда увеличивается концентрация метаболически активных газов. Они варьируются от токсического воздействия кислорода при высоком парциальном давлении, [25] через накопление углекислого газа из-за чрезмерной работы дыхания, увеличенного мертвого пространства , [26] или неэффективного удаления, до обострения токсического воздействия загрязняющих веществ в дыхательном газе из-за повышенной концентрации при высоких давлениях. [27] Различия в гидростатическом давлении между внутренней частью легких и подачей дыхательного газа, повышенная плотность дыхательного газа из-за давления окружающей среды и повышенное сопротивление потоку из-за более высокой частоты дыхания могут привести к увеличению работы дыхания , усталости дыхательных мышц и физиологическому ограничению эффективной вентиляции. [2] [28]
На подводное зрение влияют прозрачность и показатель преломления среды. Видимость под водой ухудшается, поскольку свет, проходящий через воду, быстро затухает с расстоянием, что приводит к снижению уровня естественного освещения. Подводные объекты также размываются из-за рассеивания света между объектом и наблюдателем, что приводит к снижению контрастности. Эти эффекты зависят от длины волны света, цвета и мутности воды. Человеческий глаз оптимизирован для воздушного зрения, и когда он погружается в прямой контакт с водой, на остроту зрения отрицательно влияет разница в показателе преломления между водой и воздухом. Предоставление воздушного пространства между роговицей и водой может компенсировать это, но вызывает искажение масштаба и расстояния. Искусственное освещение может улучшить видимость на близком расстоянии. [29] Стереоскопическая острота, способность оценивать относительные расстояния различных объектов, значительно снижается под водой, и на это влияет поле зрения. Узкое поле зрения, вызванное маленьким смотровым окном в шлеме, приводит к значительному снижению стереоостроты [29] и кажущемуся движению неподвижного объекта при движении головы [30] . Эти эффекты приводят к ухудшению координации рук и глаз [29] .
Вода имеет акустические свойства, отличные от свойств воздуха. Звук от подводного источника может распространяться относительно свободно через ткани тела, контактирующие с водой, поскольку акустические свойства схожи. Когда голова находится в воде, часть звука передается барабанной перепонкой и средним ухом, но значительная часть достигает улитки независимо, посредством костной проводимости. [31] [32] Некоторая локализация звука возможна, хотя и затруднена. [31] Человеческий слух под водой, в случаях, когда ухо дайвера мокрое, менее чувствителен, чем на воздухе. [31] Частотная чувствительность под водой также отличается от таковой на воздухе, с постоянно более высоким порогом слышимости под водой; чувствительность к более высокочастотным звукам снижается больше всего. [31] Тип головного убора влияет на чувствительность к шуму и опасность шума в зависимости от того, является ли передача влажной или сухой. [31] Человеческий слух под водой менее чувствителен с мокрыми ушами, чем на воздухе, а неопреновый капюшон вызывает существенное затухание. При ношении шлема чувствительность слуха аналогична чувствительности в приземном воздухе, так как на нее не сильно влияет состав или давление дыхательного газа или атмосферы камеры. [31] Поскольку звук распространяется быстрее в гелиоксе, чем в воздухе, голосовые форманты повышаются, делая речь водолазов высокой и искаженной, и трудной для понимания людьми, не привыкшими к этому. [33] Повышенная плотность дыхательных газов под давлением имеет аналогичный и аддитивный эффект. [34]
Тактильное сенсорное восприятие у водолазов может быть нарушено защитным костюмом и низкими температурами. Сочетание нестабильности, оборудования, нейтральной плавучести и сопротивления движению инерционными и вязкими эффектами воды обременяет водолаза. Холод вызывает потери сенсорных и моторных функций, отвлекает и нарушает когнитивную деятельность. Способность прилагать большую и точную силу снижается. [35]
Баланс и равновесие зависят от вестибулярной функции и вторичной информации от визуальных, органических, кожных, кинестетических и иногда слуховых ощущений, которые обрабатываются центральной нервной системой для обеспечения чувства равновесия. Под водой некоторые из этих данных могут отсутствовать или быть ослабленными, что делает оставшиеся сигналы более важными. Конфликтующие данные могут привести к головокружению, дезориентации и укачиванию . Вестибулярное чувство необходимо в этих условиях для быстрого, сложного и точного движения. [35] Проприоцептивное восприятие позволяет дайверу осознавать собственное положение и движение в сочетании с вестибулярным и визуальным сигналом и позволяет дайверу эффективно поддерживать физическое равновесие и баланс в воде. [35] В воде с нейтральной плавучестью проприоцептивные сигналы положения ослаблены или отсутствуют. Этот эффект может быть усугублен костюмом и другим оборудованием дайвера. [35]
Вкус и запах не очень важны для дайвера в воде, но более важны для дайвера, находящегося в условиях насыщения в камерах размещения. Имеются данные о небольшом снижении порога вкуса и запаха после длительных периодов под давлением. [35]
Существует несколько режимов погружения, которые в основном различаются по используемой системе подачи дыхательного газа и по тому, подвергается ли дайвер давлению окружающей среды. Снаряжение для дайвинга , вспомогательное оборудование и процедуры в значительной степени определяются режимом.
.jpg/1280px-Divers_(2901939922).jpg)
Умение нырять и плавать под водой, задерживая дыхание, считается полезным навыком для экстренных ситуаций, важной частью обучения водным видам спорта и технике безопасности на флоте, а также приятным досугом. [36] Подводное плавание без дыхательного аппарата можно разделить на подводное плавание, сноркелинг и фридайвинг. Эти категории во многом пересекаются. Несколько соревновательных подводных видов спорта практикуются без дыхательного аппарата. [37] [38] [39] [40] [41]
Фридайвинг исключает использование внешних дыхательных устройств и полагается на способность дайверов задерживать дыхание до всплытия на поверхность. Техника варьируется от простого погружения с задержкой дыхания до соревновательных погружений с задержкой дыхания . Ласты и маска для дайвинга часто используются при фридайвинге для улучшения зрения и обеспечения более эффективного движения. Короткая дыхательная трубка, называемая трубкой, позволяет дайверу дышать на поверхности, пока лицо погружено. Сноркелинг на поверхности без намерения нырять является популярным водным видом спорта и рекреационной деятельностью. [36] [42]
Подводное плавание с аквалангом — это погружение с использованием автономного подводного дыхательного аппарата , который полностью независим от поверхностного снабжения. Подводное плавание обеспечивает водолазу мобильность и горизонтальный диапазон, значительно превышающие досягаемость шланга, прикрепленного к водолазному оборудованию с поверхностной подачей (SSDE). [43] Водолазы, участвующие в тайных операциях вооруженных сил, могут называться водолазами-водолазами , боевыми водолазами или атакующими пловцами. [44]
Системы открытого цикла подводного плавания выпускают дыхательный газ в окружающую среду при выдохе и состоят из одного или нескольких баллонов для дайвинга, содержащих дыхательный газ под высоким давлением, который подается дайверу через регулятор дайвинга . Они могут включать дополнительные баллоны для декомпрессионного газа или аварийного дыхательного газа. [45]
Системы ребризеров замкнутого или полузамкнутого цикла позволяют рециркулировать выдыхаемые газы. Объем используемого газа уменьшен по сравнению с открытым циклом, поэтому для эквивалентной продолжительности погружения можно использовать меньший баллон или баллоны. Они значительно увеличивают время, проведенное под водой, по сравнению с открытым циклом при том же потреблении газа. Ребризеры производят меньше пузырьков и меньше шума, чем акваланг, что делает их привлекательными для тайных военных водолазов, чтобы избежать обнаружения, научных водолазов, чтобы не беспокоить морских животных, и водолазов СМИ, чтобы избежать помех от пузырьков. [46]
Аквалангист перемещается под водой в основном с помощью ласт , прикрепленных к ногам; [47] внешнее движение может обеспечиваться движителем для дайвера или буксировочной доской , вытягиваемой с поверхности. Другое оборудование включает маску для дайвинга для улучшения подводного зрения , защитный водолазный костюм , оборудование для контроля плавучести и оборудование, связанное с конкретными обстоятельствами и целью погружения. [48] Аквалангисты обучаются процедурам и навыкам, соответствующим их уровню сертификации, инструкторами, связанными с организациями по сертификации дайверов , которые выдают эти сертификаты дайверов . К ним относятся стандартные рабочие процедуры по использованию оборудования и устранению общих опасностей подводной среды , а также аварийные процедуры для самопомощи и помощи аналогично оснащенному дайверу, испытывающему проблемы. Большинство учебных организаций требуют минимального уровня физической подготовки и здоровья , а для некоторых приложений может потребоваться более высокий уровень физической подготовки. [49]
Альтернативой автономным системам дыхания является подача дыхательных газов с поверхности через шланг. В сочетании с кабелем связи, шлангом пневмофатометра и страховочным тросом он называется шлангом водолаза , который может включать шланг с горячей водой для обогрева, видеокабель и линию возврата дыхательного газа . Водолаз надевает полнолицевую маску или шлем, и газ может подаваться по требованию или в виде непрерывного свободного потока. Более базовое оборудование, которое использует только воздушный шланг, называется системой воздухопровода или кальяна. [50] [48] [51] Это позволяет водолазу дышать с помощью шланга подачи воздуха из баллона высокого давления или воздушного компрессора для дайвинга на поверхности. Дыхательный газ подается через удерживаемый ртом клапан или легкую полнолицевую маску. Водолазный дайвинг используется для таких работ, как очистка корпуса и археологические изыскания, для сбора моллюсков и в качестве снубы , мелководного занятия, которым обычно занимаются туристы и те, кто не сертифицирован для подводного плавания. [51] [52] [53]
Насыщенное погружение позволяет профессиональным водолазам жить и работать под давлением в течение нескольких дней или недель. После работы в воде водолазы отдыхают и живут в сухой герметичной подводной среде обитания на дне или в системе жизнеобеспечения насыщения барокамер на палубе судна поддержки водолазов , нефтяной платформы или другой плавучей платформы при давлении, аналогичном рабочей глубине. Их перемещают между надводным помещением и подводным рабочим местом в герметичном закрытом водолазном колоколе . Декомпрессия в конце погружения может занять много дней, но поскольку она выполняется только один раз в течение длительного периода воздействия, а не после каждого из многих более коротких воздействий, общий риск декомпрессионной травмы водолаза и общее время, затрачиваемое на декомпрессию, снижаются. Этот тип погружения обеспечивает большую эффективность и безопасность работы. [54]
Коммерческие водолазы называют водолазные операции, при которых водолаз начинает и заканчивает водолазную операцию при атмосферном давлении , поверхностным или отскочившим погружением. [55] Водолаз может быть развернут с берега или судна поддержки водолазов и может транспортироваться на водолазной платформе или в водолазном колоколе. Водолазы, снабжаемые поверхностью, почти всегда носят водолазные шлемы или полнолицевые водолазные маски . Донным газом может быть воздух, нитрокс , гелиокс или тримикс ; декомпрессионные газы могут быть аналогичными или могут включать чистый кислород. [56] Процедуры декомпрессии включают декомпрессию в воде или поверхностную декомпрессию в палубной камере . [57]
Мокрый колокол с куполом, заполненным газом, обеспечивает больше комфорта и контроля, чем этап, и позволяет дольше находиться в воде. Мокрые колокола используются для воздуха и газовой смеси, и дайверы могут декомпрессировать на кислороде на глубине 12 метров (40 футов). [56] Были разработаны небольшие закрытые системы колоколов, которые можно легко мобилизовать, и включают в себя двухместный колокол, систему спуска и подъема и камеру для декомпрессии после перехода под давлением (TUP). Дайверы могут дышать воздухом или газовой смесью на дне и обычно поднимаются с камерой, заполненной воздухом. Они декомпрессируют на кислороде, подаваемом через встроенные дыхательные системы (BIBS) к концу декомпрессии. Малые системы колоколов поддерживают прыжковые погружения до 120 метров (390 футов) и время нахождения на дне до 2 часов. [56]
Относительно портативная система подачи газа на поверхность, использующая газовые баллоны высокого давления как для основного, так и для резервного газа, но использующая полную систему шлангокабеля водолаза с пневмофатометром и голосовой связью, известна в отрасли как «замена акваланга». [58]
Компрессорное погружение — это рудиментарный метод поверхностного погружения, используемый в некоторых тропических регионах, таких как Филиппины и Карибский бассейн . Водолазы плавают в полумаске и ластах и снабжаются воздухом от промышленного компрессора низкого давления на лодке через пластиковые трубки. Редукционного клапана нет; водолаз держит конец шланга во рту без клапана или загубника и позволяет излишкам воздуха выливаться между губами. [59]
Подводные аппараты и жесткие атмосферные водолазные костюмы (ADS) позволяют осуществлять погружения в сухой среде при нормальном атмосферном давлении. ADS — это небольшой одноместный сочлененный подводный аппарат, который напоминает доспехи , со сложными соединениями, позволяющими сгибаться, при этом поддерживая внутреннее давление в одну атмосферу. ADS может использоваться для погружений на глубину до 700 метров (2300 футов) в течение многих часов. Он устраняет большинство физиологических опасностей, связанных с глубокими погружениями — пассажиру не нужно декомпрессироваться, нет необходимости в специальных газовых смесях, и нет опасности азотного наркоза — за счет более высокой стоимости, сложной логистики и потери ловкости. [60] [61] Подводные аппараты с экипажем были построены с расчетом на полную глубину океана и погружались в самые глубокие известные точки всех океанов. [62] [63]
Автономные подводные аппараты (AUV) и дистанционно управляемые подводные аппараты (ROV) могут выполнять некоторые функции водолазов. Они могут быть развернуты на больших глубинах и в более опасных условиях. AUV — это робот, который перемещается под водой, не требуя ввода данных в реальном времени от оператора. AUV составляют часть более крупной группы беспилотных подводных систем, классификация, которая включает неавтономные ROV, которые управляются и питаются с поверхности оператором/пилотом через шлангокабель или с помощью дистанционного управления. В военных приложениях AUV часто называют беспилотными подводными аппаратами (UUV). [64] [65]
Люди могут нырять по разным причинам, как личным, так и профессиональным. В то время как недавно получивший квалификацию любительский дайвер может нырять исключительно ради опыта погружения, у большинства дайверов есть дополнительная причина находиться под водой. Любительский дайвинг предназначен исключительно для удовольствия и имеет несколько специализаций и технических дисциплин , чтобы предоставить больше возможностей для различных видов деятельности, для которых может быть предложена специальная подготовка, например , пещерный дайвинг , дайвинг на затонувшие объекты , подледный дайвинг и глубоководный дайвинг . [66] [67] Для тренировок и соревнований доступно несколько подводных видов спорта . [68]
Существуют различные аспекты профессионального дайвинга , которые варьируются от работы на неполный рабочий день до карьеры на всю жизнь. Профессионалы в индустрии любительского дайвинга включают инструкторов-тренеров, инструкторов по дайвингу, помощников инструкторов, дайвмастеров , дайв-гидов и специалистов по подводному плаванию. Индустрия подводного туризма развивалась для обслуживания любительского дайвинга в регионах с популярными местами для дайвинга. Коммерческий дайвинг связан с промышленностью и включает в себя инженерные задачи, такие как разведка углеводородов , морское строительство , обслуживание плотин и портовые работы. Коммерческие водолазы также могут быть наняты для выполнения задач, связанных с морской деятельностью, такой как военно-морской дайвинг , судоходство , морское спасение или аквакультура . [69] [70] [71]
Другие специализированные области дайвинга включают военное дайвинг , с долгой историей военных водолазов в различных ролях. Они могут выполнять роли, включая прямой бой, разведку, проникновение за линию фронта противника, установку мин, обезвреживание бомб или инженерные операции. [72]
В гражданских операциях полицейские водолазные подразделения выполняют поисково-спасательные операции и извлекают доказательства. В некоторых случаях водолазные спасательные команды могут также быть частью пожарной части , парамедицинской службы , спасательного отряда на море или спасательного отряда, и это может быть классифицировано как водолазное дело общественной безопасности . [73] [74] Существуют также профессиональные медиа-дайверы , такие как подводные фотографы и видеооператоры , которые снимают подводный мир, и научные водолазы в областях исследований, которые связаны с подводной средой, включая морских биологов , геологов , гидрологов , океанографов , спелеологов и подводных археологов . [75] [71] [76]
Выбор между аквалангом и оборудованием для дайвинга, поставляемым с поверхности, основан как на правовых, так и на логистических ограничениях. Когда дайверу требуется мобильность и большой диапазон движений, акваланг обычно является выбором, если это позволяют безопасность и правовые ограничения. Работа с более высоким риском, в частности, коммерческий дайвинг, может быть ограничена оборудованием, поставляемым с поверхности, законодательством и кодексами практики. [50] [76] [77]
Фридайвинг как широко распространенное средство охоты и собирательства, как для добычи пищи, так и других ценных ресурсов, таких как жемчуг и кораллы , датируется периодом до 4500 г. до н. э. [78] К классическим греческим и римским временам были созданы коммерческие приложения для дайвинга, такие как дайвинг для ловли губок и спасание на море . [79] Военный дайвинг восходит, по крайней мере, к Пелопоннесской войне , [80] а любительское и спортивное применение является недавним развитием. Технологическое развитие погружений под давлением окружающей среды началось с каменных грузов ( skandalopetra ) для быстрого спуска с помощью веревки для подъема. [79] Водолазный колокол является одним из самых ранних типов оборудования для подводных работ и исследований. [81] Его использование было впервые описано Аристотелем в 4 веке до н. э. [82] В XVI и XVII веках нашей эры водолазные колокола стали более полезными, когда водолазу на глубине можно было обеспечить возобновляемый запас воздуха, [83] и перешли в водолазные шлемы с подачей воздуха с поверхности — по сути, миниатюрные водолазные колокола, покрывающие голову водолаза и снабжаемые сжатым воздухом с помощью ручных насосов , — которые были усовершенствованы путем прикрепления водонепроницаемого костюма к шлему. [83] [84] В начале XIX века они стали стандартным водолазным костюмом , [83] что сделало гораздо более широкий спектр морских гражданских инженерных и спасательных проектов осуществимым. [83] [85] [86]
Ограничения в мобильности систем с поверхностной подачей воздуха способствовали развитию как открытого, так и закрытого цикла подводного плавания в 20 веке, что дает водолазу гораздо большую автономность. [87] [88] [89] Они стали популярными во время Второй мировой войны для тайных военных операций , а после войны для научных , поисково-спасательных, медийных , рекреационных и технических погружений . Тяжелые медные шлемы с поверхностной подачей воздуха со свободным потоком превратились в легкие шлемы по требованию , [83] которые более экономичны с дыхательным газом, что важно для более глубоких погружений с использованием дорогих дыхательных смесей на основе гелия . Насыщенное погружение снизило риск декомпрессионной болезни при глубоких и длительных экспозициях. [72] [90] [83]
Альтернативным подходом стала разработка ADS или бронированного костюма, который изолирует водолаза от давления на глубине за счет механической сложности и ограниченной ловкости. Технология впервые стала осуществимой в середине 20-го века. [61] [91] Изоляция водолаза от окружающей среды была продолжена разработкой дистанционно управляемых подводных аппаратов (ROV или ROUV) в конце 20-го века, где оператор управляет ROV с поверхности, и автономных подводных аппаратов (AUV), которые вообще обходятся без оператора. Все эти режимы все еще используются, и каждый из них имеет ряд применений, где он имеет преимущества перед другими, хотя водолазные колокола в значительной степени были низведены до средства передвижения для водолазов, снабжаемых с поверхности. В некоторых случаях комбинации особенно эффективны, например, одновременное использование водолазного оборудования, ориентированного на поверхность или насыщенного с поверхности, и дистанционно управляемых аппаратов рабочего или наблюдательного класса. [86] [92]
К концу 19 века, когда спасательные операции стали глубже и продолжительнее, необъяснимая болезнь начала поражать водолазов; они страдали от затрудненного дыхания, головокружения, боли в суставах и паралича, иногда приводившего к смерти. Проблема была уже хорошо известна среди рабочих, строящих туннели и опоры мостов, работающих под давлением в кессонах , и изначально называлась кессонной болезнью ; позже ее переименовали в кессонную болезнь , потому что боль в суставах обычно заставляла страдающего сутулиться . Первые сообщения об этой болезни были сделаны во время спасательной операции Чарльза Пэсли , но ученые все еще не знали ее причин. [86]
Французский физиолог Поль Берт был первым, кто понял это как декомпрессионную болезнь (ДКБ). Его работа La Pression barométrique (1878) была всесторонним исследованием физиологических эффектов давления воздуха, как выше, так и ниже нормы. [93] Он определил, что вдыхание сжатого воздуха приводит к растворению азота в кровотоке ; быстрая декомпрессия затем высвобождает азот в его газообразное состояние, образуя пузырьки, которые могут блокировать кровообращение и потенциально вызывать паралич или смерть. Кислородная интоксикация центральной нервной системы также была впервые описана в этой публикации и иногда упоминается как «эффект Поля Берта». [93] [94]
Джон Скотт Холдейн спроектировал декомпрессионную камеру в 1907 году, а в 1908 году после обширных экспериментов с животными и людьми он создал первые таблицы декомпрессии для Королевского флота . [95] [96] [97] Эти таблицы установили метод декомпрессии по этапам — он остается основой для методов декомпрессии и по сей день. Следуя рекомендации Холдейна, максимальная безопасная рабочая глубина для водолазов была увеличена до 61 метра (200 футов). [72]
ВМС США продолжили исследования в области декомпрессии, и в 1915 году Френч и Стилсон разработали первые таблицы декомпрессии Бюро строительства и ремонта . [98] Экспериментальные погружения проводились в 1930-х годах, что легло в основу таблиц воздушной декомпрессии ВМС США 1937 года. Поверхностная декомпрессия и использование кислорода также исследовались в 1930-х годах. Таблицы ВМС США 1957 года были разработаны для исправления проблем, обнаруженных в таблицах 1937 года. [99]
В 1965 году Хью Лемессурье и Брайан Эндрю Хиллс опубликовали свою статью « Термодинамический подход, возникающий из исследования методов погружения в проливе Торреса» , в которой предполагалось, что декомпрессия по графикам, основанным на традиционных моделях, приводит к бессимптомному образованию пузырьков, которые затем должны быть повторно растворены на декомпрессионных остановках, прежде чем их можно будет устранить. Это медленнее, чем позволить газу быть устраненным, пока он все еще находится в растворе, и указывает на важность минимизации газа в пузырьковой фазе для эффективной декомпрессии. [100] [101]
MP Spencer показал, что методы ультразвуковой допплерографии могут обнаруживать венозные пузырьки у бессимптомных дайверов, [102] а доктор Andrew Pilmanis показал, что безопасность останавливает уменьшенное образование пузырьков. [99] В 1981 году DE Yount описал модель переменной проницаемости , предложив механизм образования пузырьков. [103] Затем последовало несколько других моделей пузырьков . Патофизиология декомпрессионной болезни еще не полностью изучена, но практика декомпрессии достигла стадии, когда риск довольно низок, и большинство инцидентов успешно лечатся терапевтической рекомпрессией и гипербарической кислородной терапией . Смешанные дыхательные газы используются для снижения воздействия гипербарической среды на дайверов с давлением окружающей среды. [99] [104] [105]
Эффективная декомпрессия требует, чтобы дайвер поднимался достаточно быстро, чтобы установить максимально высокий градиент декомпрессии в максимально возможном количестве тканей, не провоцируя развитие симптоматических пузырьков. Этому способствует максимально допустимое безопасное парциальное давление кислорода в дыхательном газе и избегание изменений газа, которые могут вызвать образование или рост пузырьков контрдиффузии. Разработка графиков, которые являются как безопасными, так и эффективными, осложняется большим количеством переменных и неопределенностей, включая личные различия в реакции на различные условия окружающей среды и рабочую нагрузку. [106]
Среда погружения ограничена доступностью и риском, но включает воду и иногда другие жидкости. Большинство подводных погружений выполняется в более мелких прибрежных частях океанов и внутренних водоемах с пресной водой, включая озера, плотины, карьеры, реки, источники, затопленные пещеры, водохранилища, резервуары, бассейны и каналы, но также может выполняться в воздуховодах и канализациях большого диаметра, системах охлаждения электростанций, грузовых и балластных цистернах судов и заполненном жидкостью промышленном оборудовании. Окружающая среда может влиять на конфигурацию снаряжения: например, пресная вода менее плотная, чем соленая, поэтому для достижения нейтральной плавучести водолаза при погружениях в пресной воде требуется меньший дополнительный вес. [107] Температура воды, видимость и движение также влияют на водолаза и план погружения. [108] Погружения в жидкости, отличные от воды, могут представлять особые проблемы из-за плотности, вязкости и химической совместимости водолазного снаряжения, а также возможных экологических опасностей для водолазной команды. [109]
Благоприятные условия, иногда также называемые замкнутой водой , являются средами низкого риска, где крайне маловероятно или невозможно, чтобы дайвер заблудился или попал в ловушку, или подвергся опасностям, отличным от основной подводной среды. Эти условия подходят для начальной подготовки к критическим навыкам выживания и включают в себя бассейны, тренировочные резервуары, аквариумы и некоторые мелководные и защищенные береговые зоны. [110]
Открытая вода — это неограниченная вода, такая как море, озеро или затопленный карьер , где дайвер имеет беспрепятственный прямой вертикальный доступ к поверхности воды, контактирующей с атмосферой. [111] Погружение в открытой воде подразумевает, что в случае возникновения проблемы дайвер может напрямую вертикально подняться в атмосферу, чтобы дышать воздухом. [112] Погружение у стены выполняется вдоль почти вертикальной грани. Погружение в голубой воде выполняется при хорошей видимости в средней воде , где дно находится вне поля зрения дайвера, и может отсутствовать фиксированный визуальный ориентир. [113] Погружение в черной воде — это погружение в средней воде ночью, особенно в безлунную ночь. [114] [115]
Среда для погружения с головой или проникновения — это когда дайвер входит в пространство, из которого нет прямого, чисто вертикального подъема к безопасной пригодной для дыхания атмосфере на поверхности. Примерами являются пещерный дайвинг , дайвинг на затонувшие объекты , подледный дайвинг и дайвинг внутри или под другими естественными или искусственными подводными сооружениями или ограждениями. Ограничение на прямой подъем увеличивает риск погружения под головой, и это обычно решается путем адаптации процедур и использования оборудования, такого как избыточные источники дыхательного газа и направляющие линии, указывающие путь к выходу. [76] [109] [108]
Ночное погружение может позволить дайверу ощутить другую подводную среду , поскольку многие морские животные ведут ночной образ жизни . [116] Высокогорное погружение , например, в горных озерах, требует внесения изменений в график декомпрессии из-за пониженного атмосферного давления. [117] [118]
Предел глубины любительского дайвинга, установленный стандартом EN 14153-2 / ISO 24801-2 уровня 2 « Автономный дайвер », составляет 20 метров (66 футов). [119] Рекомендуемый предел глубины для более тщательно подготовленных любительских дайверов варьируется от 30 метров (98 футов) для дайверов PADI [120] (это глубина, на которой симптомы азотного наркоза обычно начинают проявляться у взрослых), до 40 метров (130 футов), указанных Советом по обучению любительскому дайвингу [120] 50 метров (160 футов) для дайверов Британского клуба подводного плавания и Ассоциации подводного плавания , дышащих воздухом [121] и 60 метров (200 футов) для команд из 2-3 французских любительских дайверов 3-го уровня, дышащих воздухом. [122]
Для технических дайверов рекомендуемая максимальная глубина больше при условии, что они будут использовать меньше наркотических газовых смесей. 100 метров (330 футов) — максимальная глубина, разрешенная для дайверов, получивших сертификат Trimix Diver от IANTD [123] или сертификат Advanced Trimix Diver от TDI . [124] 332 метра (1089 футов) — мировой рекорд глубины для подводного плавания (2014 г.). [125] Коммерческие дайверы, использующие методы насыщения и дыхательные газы гелиокс, обычно превышают 100 метров (330 футов), но они также ограничены физиологическими ограничениями. Экспериментальные погружения Comex Hydra 8 достигли рекордной глубины в открытой воде в 534 метра (1752 фута) в 1988 году. [126] Атмосферные водолазные костюмы в основном ограничены технологией сочленений, и водолаз ВМС США погрузился на глубину 610 метров (2000 футов) в одном из них. [127] [128]
Общепринятым термином для места, где можно нырять, является место для дайвинга. Как правило, профессиональный дайвинг проводится там, где необходимо выполнить работу, а любительский дайвинг — там, где есть подходящие условия. Существует множество зарегистрированных и разрекламированных мест для любительского дайвинга , которые известны своим удобством, интересными местами и часто благоприятными условиями. Центры обучения дайвингу как для профессиональных, так и для любительских дайверов обычно используют небольшой набор мест для дайвинга, которые знакомы и удобны, и где условия предсказуемы, а риск для окружающей среды относительно низок. [129]
Из-за неотъемлемых рисков окружающей среды и необходимости правильной эксплуатации оборудования как в нормальных условиях, так и во время инцидентов, когда неспособность отреагировать должным образом и быстро может иметь фатальные последствия, стандартные процедуры используются при подготовке оборудования, подготовке к погружению, во время погружения, если все идет по плану, после погружения и в случае разумно предсказуемой непредвиденной ситуации. Стандартные процедуры не обязательно являются единственным курсом действий, который будет иметь удовлетворительный результат, но, как правило, это процедуры, которые, как было установлено экспериментом и опытом, работают хорошо и надежно, когда применяются в ответ на заданные обстоятельства. [130] Вся формальная подготовка дайверов основана на изучении стандартных навыков и процедур, а во многих случаях на чрезмерном изучении критических навыков до тех пор, пока процедуры не смогут выполняться без колебаний, даже когда существуют отвлекающие обстоятельства. Там, где это разумно осуществимо, могут использоваться контрольные списки , чтобы гарантировать, что подготовительные процедуры выполняются в правильной последовательности и что ни один шаг не будет непреднамеренно пропущен. [131] [132] [133]
Некоторые процедуры являются общими для всех пилотируемых режимов погружения, но большинство из них специфичны для режима погружения, а многие специфичны для используемого оборудования. [134] [135] [133] Процедуры погружения - это те, которые напрямую связаны с безопасностью и эффективностью погружения, но не включают в себя навыки, специфичные для задачи. Стандартные процедуры особенно полезны, когда общение осуществляется с помощью рук или веревочных сигналов - руки и линейные сигналы сами по себе являются примерами стандартных процедур - поскольку общающиеся стороны лучше представляют, что другая сторона, скорее всего, сделает в ответ. Там, где доступна голосовая связь , стандартизированный протокол связи сокращает время, необходимое для передачи необходимой информации, и частоту ошибок при передаче. [136]
Процедуры погружений обычно включают правильное применение соответствующих навыков погружения в ответ на текущие обстоятельства и варьируются от выбора и проверки оборудования, подходящего для дайвера и плана погружения, до спасения себя или другого дайвера в опасной для жизни чрезвычайной ситуации. Во многих случаях то, что может быть опасной для жизни чрезвычайной ситуацией для неподготовленного или недостаточно квалифицированного дайвера, является просто раздражением и незначительным отвлечением для опытного дайвера, который применяет правильную процедуру без колебаний. Профессиональные водолазные операции, как правило, более строго придерживаются стандартных рабочих процедур, чем любительские дайверы, которые не обязаны следовать им по закону или контракту, но известно, что распространенность несчастных случаев при погружениях тесно связана с человеческой ошибкой, которая чаще встречается у дайверов с меньшей подготовкой и опытом. [131] Философия технического дайвинга Doing It Right решительно поддерживает общие стандартные процедуры для всех членов команды дайверов и предписывает процедуры и конфигурацию оборудования, которые могут повлиять на процедуры, членам их организаций. [108]
Термины «навыки дайвинга» и «процедуры дайвинга» в значительной степени взаимозаменяемы, но процедура может требовать упорядоченного применения нескольких навыков и является более широким термином. Процедура может также условно разветвляться или требовать повторного применения навыка в зависимости от обстоятельств. Обучение дайверов структурировано вокруг изучения и практики стандартных процедур до тех пор, пока дайвер не будет оценен как компетентный для их надежного применения в разумно предсказуемых обстоятельствах, а выданная сертификация ограничивает дайвера средами и оборудованием, которые совместимы с его подготовкой и оцененными уровнями навыков. Обучение и оценка навыков и процедур дайвинга часто ограничиваются зарегистрированными инструкторами , которые были оценены как компетентные для обучения и оценки этих навыков сертификационным или регистрационным агентством , которые берут на себя ответственность за объявление дайвера компетентным в соответствии со своими критериями оценки . Обучение и оценка других ориентированных на задачу навыков, как правило, не требуют инструктора по дайвингу. [133]
Существует значительная разница в процедурах погружений профессиональных водолазов, где команда водолазов с официально назначенными членами, выполняющими определенные функции и обладающими признанной компетентностью, требуется по закону, [137] и любительского дайвинга, где в большинстве юрисдикций водолаз не ограничен конкретными законами, и во многих случаях не требуется предоставлять какие-либо доказательства компетентности. [69] [77]
Подводное обучение дайверов обычно проводится квалифицированным инструктором , который является членом одного из многих агентств по обучению дайверов или зарегистрирован в государственном учреждении. Базовое обучение дайверов подразумевает изучение навыков, необходимых для безопасного проведения мероприятий в подводной среде, и включает процедуры и навыки использования водолазного оборудования, безопасности, экстренной самопомощи и спасательных процедур, планирования погружений и использования таблиц для дайвинга. [138] [139] Водолазные сигналы руками используются для общения под водой. Профессиональные дайверы также изучают другие методы общения. [138] [139]
Дайвер начального уровня должен изучить методы дыхания под водой через регулятор давления, включая очистку его от воды и извлечение его, если он выпал изо рта, а также очистку маски, если она затоплена. Это критически важные навыки выживания, и если дайвер некомпетентен, он подвергается высокому риску утонуть. Связанный с этим навык заключается в совместном использовании дыхательного газа с другим дайвером, как в качестве донора, так и в качестве реципиента. Обычно это делается с помощью вторичного клапана давления, который носят с собой для этой цели. Технические и профессиональные дайверы также научатся использовать резервный запас газа, который носят в отдельном комплекте для подводного плавания, известный как аварийный запас газа или спасательный баллон. [138] [139]
Чтобы избежать травм во время спуска, дайверы должны уметь выравнивать давление в ушах , пазухах и маске; они также должны научиться не задерживать дыхание во время подъема, чтобы избежать баротравмы легких. Скорость подъема должна контролироваться, чтобы избежать декомпрессионной болезни, что требует навыков управления плавучестью. Хороший контроль плавучести и балансировка также позволяют дайверу маневрировать и передвигаться безопасно, комфортно и эффективно, используя ласты для движения. [138] [139]
Некоторые знания физиологии и физики дайвинга считаются необходимыми большинством агентств по сертификации дайверов, поскольку среда дайвинга чужда и относительно враждебна для людей. Требуемые знания физики и физиологии являются довольно базовыми и помогают дайверу понять воздействие среды дайвинга, чтобы стало возможным осознанное принятие связанных с этим рисков. Физика в основном касается газов под давлением, плавучести , потери тепла и света под водой. Физиология связывает физику с воздействием на организм человека, чтобы обеспечить базовое понимание причин и рисков баротравмы , декомпрессионной болезни, газовой токсичности, гипотермии , утопления и сенсорных изменений. Более продвинутая подготовка часто включает в себя навыки оказания первой помощи и спасения, навыки, связанные со специализированным снаряжением для дайвинга, и навыки работы под водой. [138] [139] Дальнейшая подготовка требуется для развития навыков, необходимых для дайвинга в более широком диапазоне сред, со специализированным снаряжением, и для того, чтобы стать компетентным для выполнения различных подводных задач. [109] [108] [49] [72]
Медицинские аспекты дайвинга и гипербарического воздействия включают обследование дайверов для установления медицинской пригодности к погружению, диагностику и лечение заболеваний, связанных с дайвингом , лечение методом рекомпрессии и гипербарической оксигенотерапии , токсическое воздействие газов в гипербарической среде [1] и лечение травм, полученных во время дайвинга, которые напрямую не связаны с погружением, глубиной или давлением. [83]
Медицинская пригодность к погружению — это медицинская и физическая пригодность водолаза для безопасного функционирования в подводной среде с использованием подводного водолазного оборудования и процедур. Как общий принцип, пригодность к погружению зависит от отсутствия условий, которые представляли бы неприемлемый риск для водолаза, а для профессиональных водолазов — для любого члена водолазной команды. Общие требования к физической пригодности также часто указываются сертифицирующим агентством и обычно связаны со способностью плавать и выполнять действия, связанные с соответствующим типом погружения. Общие опасности погружения во многом одинаковы для водолазов-любителей и профессиональных водолазов, но риски различаются в зависимости от используемых водолазных процедур. Эти риски снижаются за счет соответствующих навыков и оборудования. Медицинская пригодность к погружению обычно подразумевает, что у водолаза нет известных медицинских состояний, которые ограничивают способность выполнять работу или ставят под угрозу безопасность водолаза или команды, которые могут ухудшиться в результате погружения или неприемлемо предрасполагать водолаза к водолазным или профессиональным заболеваниям. [140]
В зависимости от обстоятельств пригодность к погружению может быть установлена посредством подписанного дайвером заявления о том, что он или она не страдает ни одним из дисквалифицирующих состояний и способен справляться с обычными физическими требованиями дайвинга, посредством подробного медицинского осмотра врачом, зарегистрированным в качестве медицинского эксперта по дайвингу , в соответствии с предписанным процедурным контрольным перечнем, удостоверенного юридическим документом о пригодности к погружению, выданным медицинским экспертом и зарегистрированным в национальной базе данных, или посредством альтернатив между этими крайностями. [141] [77]
Психологическая готовность к погружению обычно не оценивается перед началом обучения любительскому или коммерческому дайвингу, но может повлиять на безопасность и успешность карьеры дайвера. [142]
Медицина дайвинга — это диагностика, лечение и профилактика состояний, вызванных воздействием дайверов на подводную среду. Она включает в себя эффекты давления на заполненные газом пространства внутри и в контакте с телом, а также парциальные давления компонентов дыхательного газа, диагностику и лечение состояний, вызванных морскими опасностями, и то, как пригодность к погружению и побочные эффекты лекарств, используемых для лечения других состояний, влияют на безопасность дайвера. Гипербарическая медицина — это еще одна область, связанная с дайвингом, поскольку рекомпрессия в гипербарической камере с гипербарической кислородной терапией является окончательным лечением двух наиболее важных заболеваний, связанных с дайвингом, декомпрессионной болезни и артериальной газовой эмболии . [143] [144]
Водолазная медицина занимается медицинскими исследованиями по вопросам дайвинга, профилактики расстройств, связанных с дайвингом , лечения травм, полученных при несчастных случаях с дайвингом, и фитнеса при дайвинге. Область включает в себя влияние на организм человека дыхательных газов и их загрязняющих веществ под высоким давлением, а также связь между состоянием физического и психологического здоровья дайвера и безопасностью. При несчастных случаях с дайвингом часто происходит одновременное возникновение нескольких расстройств, которые взаимодействуют друг с другом как в качестве причины, так и в качестве осложнений. Водолазная медицина является разделом профессиональной медицины и спортивной медицины , а первая помощь и распознавание симптомов расстройств, связанных с дайвингом, являются важными частями обучения дайверов. [1]
Риск представляет собой сочетание опасности, уязвимости и вероятности возникновения, которое может быть вероятностью определенного нежелательного последствия опасности или совокупной вероятностью нежелательных последствий всех опасностей деятельности. [145]
Наличие комбинации нескольких опасностей одновременно является обычным явлением в дайвинге, и эффект обычно заключается в повышенном риске для дайвера, особенно когда возникновение инцидента из-за одной опасности вызывает другие опасности с последующим каскадом инцидентов. Многие смертельные случаи во время дайвинга являются результатом каскада инцидентов, подавляющих дайвера, который должен быть в состоянии управлять любым разумно предсказуемым инцидентом и его вероятными прямыми последствиями. [146] [147] [148]
Коммерческие водолазные работы могут подвергать водолаза большему количеству, а иногда и большему количеству опасностей, чем любительские водолазные работы, но соответствующее законодательство по охране труда и технике безопасности менее терпимо к риску, чем водолазы-любители, особенно технические водолазы, могут быть готовы принять. [146] [147] Коммерческие водолазные работы также ограничены физическими реалиями рабочей среды, и для контроля риска часто необходимы дорогостоящие инженерные решения. Формальная идентификация опасностей и оценка риска являются стандартной и обязательной частью планирования коммерческой водолазной работы, и это также касается водолазных работ в открытом море. Занятие по своей сути опасно, и для поддержания риска в приемлемом диапазоне обычно прилагаются большие усилия и расходы. По возможности соблюдаются стандартные методы снижения риска . [146] [147] [149]
Статистика травм, связанных с коммерческим дайвингом, обычно собирается национальными регулирующими органами. В Великобритании Управление по охране труда и технике безопасности (HSE) отвечает за обзор около 5000 коммерческих дайверов; в Норвегии соответствующим органом является Управление по безопасности нефтяных компаний Норвегии (PSA), которое ведет базу данных DSYS с 1985 года, собирая статистику по более чем 50 000 часов дайверов коммерческой деятельности в год. [150] [151] Риск смерти во время рекреационного , научного или коммерческого дайвинга невелик, и для подводного плавания смертельные случаи обычно связаны с плохим управлением газом , плохим контролем плавучести , неправильным использованием оборудования, попаданием в ловушку, бурными водными условиями и уже имеющимися проблемами со здоровьем. Некоторые смертельные случаи неизбежны и вызваны непредвиденными ситуациями, выходящими из-под контроля, но большинство смертельных случаев при дайвинге можно отнести к человеческой ошибке со стороны жертвы. [152] В период с 2006 по 2015 год было совершено около 306 миллионов любительских погружений жителями США и 563 случая смерти от любительских погружений среди этой группы населения. Уровень смертности составил 1,8 на миллион любительских погружений и 47 смертей на каждые 1000 обращений в отделение неотложной помощи из-за травм, полученных при подводном плавании. [153]
Смертельные случаи при подводном плавании с аквалангом имеют серьезные финансовые последствия в виде потери дохода, потерянного бизнеса, увеличения страховых взносов и высоких судебных издержек. [152] Отказ оборудования редко встречается в подводном плавании с открытым контуром , и когда причиной смерти регистрируется утопление , это обычно является следствием неконтролируемой серии событий, в которой утопление является конечной точкой, поскольку оно произошло в воде, в то время как первоначальная причина остается неизвестной. [154] Когда инициирующее событие известно, это чаще всего нехватка дыхательного газа, за которой следуют проблемы с плавучестью. [155] Воздушная эмболия также часто упоминается в качестве причины смерти, часто как следствие других факторов, приводящих к неконтролируемому и плохо управляемому всплытию , иногда усугубляемому медицинскими состояниями. Около четверти смертельных случаев при дайвинге связаны с сердечными приступами, в основном у пожилых дайверов. Существует довольно большой объем данных о смертельных случаях при дайвинге, но во многих случаях данные неудовлетворительны из-за стандартов расследования и отчетности. Это препятствует исследованиям, которые могли бы повысить безопасность дайверов. [154] [156]
Рыбаки-кустари и сборщики морских организмов в менее развитых странах могут подвергать себя относительно высокому риску, используя водолазное снаряжение, если они не понимают физиологических опасностей, особенно если они используют ненадлежащее снаряжение. [157]
Водолазы работают в среде, для которой человеческое тело не очень хорошо приспособлено. Они сталкиваются с особыми физическими и медицинскими рисками, когда погружаются под воду или используют дыхательный газ высокого давления. Последствия инцидентов с водолазами варьируются от просто раздражающих до быстро летальных, и результат часто зависит от оборудования, навыков, реакции и физической подготовки водолаза и команды водолазов. Опасности включают водную среду , использование дыхательного оборудования под водой , воздействие среды под давлением и изменения давления , особенно изменения давления во время спуска и подъема, и дыхание газами при высоком давлении окружающей среды. Водолазное оборудование, отличное от дыхательного аппарата, обычно надежно, но, как известно, выходит из строя, и потеря контроля плавучести или тепловой защиты может стать серьезным бременем, которое может привести к более серьезным проблемам. Существуют также опасности конкретной среды водолазов , которые включают сильное движение воды и локальные перепады давления, а также опасности, связанные с доступом в воду и выходом из нее, которые различаются в зависимости от места и могут также меняться со временем. Опасности, присущие дайверу, включают в себя уже существующие физиологические и психологические состояния , а также личное поведение и компетентность человека. Для тех, кто занимается другими видами деятельности во время дайвинга, существуют дополнительные опасности нагрузки задачи, задачи погружения и специального оборудования, связанного с задачей. [158] [159]
Основными факторами, влияющими на безопасность погружений, являются окружающая среда, водолазное снаряжение и производительность водолаза и команды водолазов. Подводная среда является чуждой, как физически, так и психологически напряженной, и обычно не поддается контролю, хотя водолазы могут выбирать условия, в которых они готовы нырять. Другие факторы должны контролироваться, чтобы смягчить общий стресс для водолаза и позволить совершить погружение в приемлемой безопасности. Оборудование имеет решающее значение для безопасности водолаза для поддержания жизни, но, как правило, является надежным, контролируемым и предсказуемым в своей работе. [146]
Человеческие факторы — это физические или когнитивные свойства индивидуумов или социальное поведение, характерное для людей, которые влияют на функционирование технологических систем, а также на равновесие человека и окружающей среды. [146] Человеческая ошибка неизбежна, и каждый совершает ошибки в какой-то момент, и последствия этих ошибок разнообразны и зависят от многих факторов. Большинство ошибок незначительны и не причиняют вреда, но в среде с высоким риском, такой как дайвинг, ошибки с большей вероятностью будут иметь катастрофические последствия. Примеров человеческой ошибки, приводящей к несчастным случаям, имеется огромное количество, поскольку она является прямой причиной 60–80 % всех несчастных случаев. [160] Человеческая ошибка и паника считаются основными причинами несчастных случаев и смертельных случаев при дайвинге. Исследование Уильяма П. Моргана показывает, что более половины всех дайверов, участвовавших в опросе, испытывали панику под водой в какой-то момент своей карьеры дайвера, [161] и эти результаты были независимо подтверждены опросом, который показал, что 65 % дайверов-любителей паниковали под водой. [162] Паника часто приводит к ошибкам в суждениях или действиях водолаза и может привести к несчастному случаю. [147] [161] [163] [164] [165] Безопасность подводных водолазных работ можно повысить , уменьшив частоту человеческих ошибок и последствия, если они происходят. [146]
Только 4,46% смертельных случаев при любительском дайвинге в исследовании 1997 года были отнесены к одной сопутствующей причине. [166] Остальные смертельные случаи, вероятно, возникли в результате прогрессирующей последовательности событий, включающей две или более процедурных ошибок или отказов оборудования, и поскольку процедурные ошибки, как правило, можно избежать с помощью хорошо подготовленного, умного и внимательного дайвера, работающего в организованной структуре и не находящегося под чрезмерным стрессом, был сделан вывод, что низкий уровень несчастных случаев в профессиональном подводном плавании обусловлен этим фактором. [167] Исследование также пришло к выводу, что было бы невозможно устранить все незначительные противопоказания к подводному плаванию, поскольку это привело бы к чрезмерной бюрократии и остановило бы все погружения. [166]
Человеческий фактор в конструкции водолазного снаряжения — это влияние взаимодействия между водолазом и оборудованием на конструкцию оборудования, на которое водолаз полагается, чтобы оставаться в живых и в разумном комфорте, а также выполнять запланированные задачи во время погружения. Конструкция оборудования может сильно влиять на его эффективность в выполнении желаемых функций. Водолазы значительно различаются по антропометрическим размерам , физической силе , гибкости суставов и другим физиологическим характеристикам в пределах приемлемой пригодности для погружения. Водолазное снаряжение должно обеспечивать как можно более полный спектр функций и должно соответствовать водолазу, окружающей среде и задаче. Водолазное вспомогательное оборудование обычно используется широким кругом водолазов и должно работать для них всех. [168]
Самыми сложными этапами погружения для любителей-дайверов являются действия вне воды и переходы между водой и поверхностью, такие как перенос оборудования на берег, выход из воды на лодку и берег, плавание на поверхности и одевание в оборудование. Безопасность и надежность, регулируемость для индивидуальной подгонки, производительность и простота были оценены любителями-дайверами как наиболее важные характеристики оборудования для дайвинга. [168] [169] Профессионального дайвера поддерживает команда на поверхности , которая доступна для оказания помощи в действиях вне воды в той мере, в какой это необходимо для снижения риска, связанного с ними, до уровня, приемлемого с точки зрения регулирующих правил и кодексов практики. [50] [77] [137] [58]
Управление рисками водолазных операций включает обычные меры технического контроля , [a] административный контроль и процедуры, [b] и средства индивидуальной защиты , [c] включая идентификацию опасностей и оценку рисков (HIRA), защитное оборудование , медицинский осмотр , обучение и стандартизированные процедуры . [171] [170] Профессиональные водолазы, как правило, юридически обязаны выполнять и официально регистрировать эти меры, [149] и хотя водолазы-любители не обязаны по закону выполнять многие из них, [77] компетентные водолазы-любители, и особенно технические водолазы, обычно выполняют их неформально, но регулярно, и они являются важной частью обучения технических водолазов. Например, медицинское заключение или осмотр на пригодность, предварительная оценка места погружения и инструктаж, учения по безопасности, тепловая защита, избыточность оборудования, альтернативный источник воздуха , проверки напарников, процедуры погружения с напарником или командой , планирование погружения , использование подводных компьютеров для контроля и записи профиля погружения и состояния декомпрессии, подводные сигналы руками , а также ношение оборудования для оказания первой помощи и подачи кислорода являются обычной частью технического дайвинга. [172]
Прибрежные и внутренние коммерческие и военные погружения регулируются законодательством многих стран. В этих случаях указывается ответственность работодателя, клиента и водолазного персонала; [77] [149] морские коммерческие погружения могут проводиться в международных водах и часто проводятся в соответствии с руководящими принципами добровольной членской организации, такой как Международная ассоциация морских подрядчиков (IMCA), которая публикует кодексы общепринятой передовой практики , которым должны следовать их организации-члены. [58] [173]
Обучение рекреационных дайверов и руководство погружениями регулируются отраслью в некоторых странах, и только напрямую регулируются правительством в подмножестве из них. В Великобритании законодательство HSE включает обучение рекреационных дайверов и руководство погружениями за вознаграждение; [149] в США и Южной Африке принято регулирование отрасли, хотя неспецифическое законодательство по охране труда и технике безопасности все еще применяется. [174] [77] В Израиле деятельность по рекреационному дайвингу регулируется Законом о рекреационном дайвинге 1979 года. [175]
Юридическая ответственность поставщиков услуг любительского дайвинга обычно ограничивается, насколько это возможно, отказами , которые они требуют от клиента подписать перед началом любой дайвинг-деятельности. Степень обязанности проявлять заботу о рекреационных дайверах-напарниках неясна и стала предметом значительных судебных разбирательств. Вероятно, она различается в зависимости от юрисдикции. Несмотря на это отсутствие ясности, дайвинг с напарниками рекомендуется агентствами по обучению любительских дайверов как более безопасный, чем одиночный дайвинг , и некоторые поставщики услуг настаивают на том, чтобы клиенты ныряли в парах с напарниками. [176] [177] [178]
Туризм с аквалангом — это индустрия, основанная на обслуживании потребностей любителей дайвинга в местах, отличных от их проживания. Она включает в себя аспекты обучения, продажи оборудования, аренды и обслуживания, экскурсионного обслуживания и экологического туризма . [179] [180] Предоставление транспорта к местам погружения и обратно без удобного выхода на берег может быть предоставлено базовыми, однодневными экскурсионными и живущими на борту дайвинг-ботами . [181]
Мотивы для путешествия с целью погружения с аквалангом сложны и могут значительно меняться в зависимости от развития и опыта дайвера. Участие может варьироваться от разовых до нескольких специализированных поездок в год в течение нескольких десятилетий. Популярные направления делятся на несколько групп, включая тропические рифы, затонувшие корабли и пещерные системы, каждая из которых посещается своей собственной группой энтузиастов, с некоторым совпадением. Удовлетворенность клиентов во многом зависит от качества предоставляемых услуг, а личное общение оказывает сильное влияние на популярность конкретных поставщиков услуг в регионе. [179]
Профессиональное дайвинговое обслуживание включает в себя широкий спектр приложений с различным экономическим воздействием. Все они поддерживают определенные секторы промышленности, торговли, обороны или государственной службы, и их экономическое воздействие тесно связано с их важностью для соответствующего сектора и их влиянием на производство и поддержку оборудования для дайвинга. Важность дайвинга для научного сообщества не очень хорошо зафиксирована, но анализ публикаций показывает, что дайвинг поддерживает научные исследования в значительной степени за счет эффективного и целенаправленного отбора проб. [182]
Большинство видов дайвинга требуют большого количества оборудования, и большая часть оборудования — это либо оборудование жизнеобеспечения, либо специализированное оборудование для применения. Это привело к появлению производственной отрасли в поддержку как любительского, так и профессионального дайвинга, где разработки в одном виде часто находят применение в другом. С точки зрения общего числа дайверов, индустрия любительского дайвинга имеет гораздо больший рынок, но стоимость оборудования и относительно большие требования к персоналу для профессионального дайвинга делают этот рынок существенным сам по себе. Международная ассоциация по маркетингу и оборудованию для дайвинга (DEMA) существует для продвижения индустрии подводного плавания с аквалангом и сноркелинга. [183]
Число активных аквалангистов не регистрируется систематически, но оценивалось в некоторых случаях с разной степенью достоверности. Одной из проблем является отсутствие общепринятого определения того, что представляет собой активный аквалангист. Ситуация для фридайверов и любителей подводного плавания с маской и трубкой еще менее ясна, поскольку большинство фридайверов не имеют нигде зарегистрированной квалификации. [184]
Ассоциация по маркетингу и оборудованию для дайвинга (DEMA) оценивает от 2,5 до 3,5 миллионов активных дайверов в США и до 6 миллионов во всем мире, около 11 миллионов любителей подводного плавания с маской и трубкой в США и около 20 миллионов любителей подводного плавания с маской и трубкой во всем мире. [185] Ассоциация индустрии спорта и фитнеса (SFIA) сообщила о 2 351 000 случайных участников и 823 000 постоянных участников в 2019 году, также в США. Сеть оповещения о дайвинге (DAN) сообщила о количестве членов по всему миру в 2019 году: DAN США/Канада, 274 708; DAN Европа, 123 680; DAN Япония, 18 137; DAN World Asia Pacific, 12 163; DAN World Latin America/Brazil, 8 008; DAN Южная Африка, 5 894. [184]
Активное население США, занимающееся подводным плаванием, может быть менее 1 000 000, возможно, всего 500 000, в зависимости от определения активного . Цифры за пределами США менее ясны. [184] Это можно сравнить со статистикой PADI по всему миру за 2021 год, в которой они утверждают, что выдали более 28 миллионов сертификатов дайверов с 1967 года. [186]
Вступление не-дайверов через курсы сертификации также дает показатель численности, хотя нет никаких записей о том, остается ли дайвер активным после сертификации, если не зарегистрировано дальнейшее обучение. Три учебных и сертификационных агентства — Professional Association of Diving Instructors (PADI), Scuba Diving International (SDI) и Scuba Schools International (SSI) — сообщили о совокупном среднем количестве 22 325 сертификатов начального уровня в квартал. Оценка количества активных инструкторов по подводному плаванию в США и за рубежом также затруднена. Более 300 отдельных сертифицирующих агентств обучают и сертифицируют дайверов, руководителей дайвинга и инструкторов, но есть также неизвестное количество инструкторов, которые зарегистрированы более чем в одном агентстве. PADI сообщила о 137 000 профессиональных членах (инструкторах и дайвмастерах) по всему миру в 2019 году. Если предположить, что PADI представляет 70% доли рынка, количество инструкторов во всем мире может составлять около 195 000. [184]
Американская академия подводных наук (AAUS) сообщает о 4500 водолазах в 150 программах научного дайвинга, входящих в состав организаций (2020), а Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и Бюро статистики труда сообщили о 3380 коммерческих водолазах в США (2018). Количество активных водолазов общественной безопасности в США также неизвестно, но, по оценкам, в 2019 году их было от 3000 до 5000. [184]
Экологическое воздействие любительского дайвинга — это воздействие дайвинг-туризма на морскую среду. Обычно это считается неблагоприятным воздействием и включает в себя повреждение рифовых организмов некомпетентными и невежественными дайверами, но могут быть и положительные эффекты, поскольку местные сообщества признают, что окружающая среда в хорошем состоянии стоит больше, чем деградированная из-за неправильного использования, что поощряет усилия по ее сохранению. В течение 20-го века любительское дайвинг считалось в целом оказывающим низкое воздействие на окружающую среду, и, следовательно, было одним из видов деятельности, разрешенных в большинстве морских охраняемых зон. С 1970-х годов дайвинг превратился из элитного занятия в более доступный отдых, ориентированный на очень широкую демографическую группу. В некоторой степени лучшее оборудование заменило более строгое обучение, а снижение воспринимаемого риска сократило минимальные требования к обучению несколькими учебными агентствами. Обучение было сосредоточено на приемлемом риске для дайвера и уделяло меньше внимания окружающей среде. Рост популярности дайвинга и доступа туристов к чувствительным экологическим системам привел к признанию того, что эта деятельность может иметь значительные экологические последствия. [187]
Популярность любительского подводного плавания возросла в 21 веке, о чем свидетельствует количество выданных сертификатов по всему миру, которое к 2016 году увеличилось примерно до 23 миллионов, что составляет около одного миллиона в год. [188] Подводное плавание — это растущая отрасль, и необходимо учитывать экологическую устойчивость , поскольку растущее воздействие дайверов может неблагоприятно повлиять на морскую среду несколькими способами, и воздействие также зависит от конкретной среды. Тропические коралловые рифы легче повреждаются плохими навыками дайвинга, чем некоторые умеренные рифы, где среда более устойчива из-за более суровых морских условий и меньшего количества хрупких, медленно растущих организмов. Те же самые приятные морские условия, которые позволяют развиваться относительно деликатной и очень разнообразной экологии, также привлекают наибольшее количество туристов, включая дайверов, которые ныряют нечасто, исключительно в отпуске и никогда полностью не развивают навыки погружения экологически безопасным способом. [179] Было показано, что обучение дайвингу с низким воздействием эффективно для сокращения контактов с дайверами. [187]
Экологическое воздействие коммерческого дайвинга составляет малую часть воздействия конкретной отрасли, поддерживаемой водолазными операциями, поскольку коммерческий дайвинг не выполняется изолированно. В большинстве случаев воздействие водолазных операций незначительно по сравнению с общим проектом, и для некоторых классов проектов может потребоваться оценка воздействия на окружающую среду до того, как проект будет разрешен. [189] [190] Подводное судоходство может быть исключением из этой общей тенденции, и могут потребоваться особые меры предосторожности для ограничения экологического воздействия. Некоторые из этих операций будут выбрасывать некоторое количество вредных материалов в воду, в частности, операции по очистке корпуса, которые будут высвобождать противообрастающие токсины. [191] Во время этого процесса также могут выбрасываться чужеродные биообрастающие организмы. [191] : 15 Другие формы профессионального дайвинга , такие как научные и археологические погружения , планируются для минимизации воздействия, что может быть условием для подачи заявки на получение разрешения. [192] [193]
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )(Перепечатано из «Дайвинг и подводная медицина»)Водолазы также плавали под водой из гавани
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
Медиа, связанные с подводным плаванием на Wikimedia Commons