Эквивалентная глубина воздуха

Метод сравнения требований к декомпрессии воздуха и данной смеси найтрокса.

Эквивалентная воздушная глубина (EAD) — это способ аппроксимации требований к декомпрессии смесей дыхательных газов , содержащих азот и кислород в разных пропорциях по сравнению с воздухом, известных как найтрокс . ^{[1] [2] [3]}

Эквивалентная воздушная глубина для данной смеси найтрокса и глубины — это глубина погружения при вдыхании воздуха, который имеет такое же парциальное давление азота. Так, например, газовая смесь, содержащая 36% кислорода (EAN36), используемая на расстоянии 27 метров (89 футов), имеет EAD 20 метров (66 футов).

Расчеты в метрах

Эквивалентную глубину воздуха можно рассчитать для глубины в метрах следующим образом:

EAD = (Глубина + 10) × (Доля N ₂ / 0,79) − 10

Возвращаясь к предыдущему примеру, для смеси найтрокса, содержащей 64% азота (EAN36), используемой на глубине 27 метров, EAD составляет:

EAD = (27 + 10) × (0,64/0,79) − 10

EAD = 37 × 0,81 − 10

ЕАД = 30 − 10

EAD = 20 метров

Таким образом, на глубине 27 метров в этой смеси дайвер рассчитает свои требования к декомпрессии, как если бы он находился в воздухе на высоте 20 метров.

Расчеты в футах

Эквивалентную воздушную глубину можно рассчитать для глубины в футах следующим образом:

EAD = (Глубина + 33) × (Доля N ₂ / 0,79) − 33

Возвращаясь к предыдущему примеру, для смеси найтрокса, содержащей 64% азота (EAN36), используемой на высоте 90 футов, EAD составляет:

EAD = (90 + 33) × (0,64/0,79) − 33

EAD = 123 × 0,81 − 33

ЕАД = 100 − 33

EAD = 67 футов

Таким образом, на глубине 90 футов с этой смесью дайвер рассчитает свои требования к декомпрессии, как если бы он находился в воздухе на высоте 67 футов.

Вывод формул

Для данной смеси найтрокса и заданной глубины эквивалентная воздушная глубина выражает теоретическую глубину, на которой было бы такое же парциальное давление азота, если бы вместо него использовался обычный воздух (79% азота):

${\displaystyle ppN_{2}(nitrox,depth)=ppN_{2}(air,EAD)}$

Следовательно, следуя определению парциального давления:

${\displaystyle FN_{2}(nitrox)\cdot P_{depth}=FN_{2}(air)\cdot P_{EAD}}$

с выражением доли азота и выражением давления на данной глубине. Решение для then дает общую формулу: ${\displaystyle FN_{2}}$ ${\displaystyle P_{depth}}$ ${\displaystyle P_{EAD}}$

${\displaystyle P_{EAD}={FN_{2}(nitrox) \over FN_{2}(air)}\cdot P_{depth}}$

В этой формуле и – абсолютные давления. На практике гораздо удобнее работать с эквивалентными колонками глубины морской воды , поскольку глубину можно считать непосредственно с глубиномера или подводного компьютера . Связь между давлением и глубиной регулируется законом Паскаля : ${\displaystyle P_{EAD}\,}$ ${\displaystyle P_{depth}\,}$

${\displaystyle P_{depth}=P_{atmosphere}+\rho _{seawater}\cdot g\cdot h_{depth}\,}$

Используя систему СИ с давлениями, выраженными в паскалях , имеем:

${\displaystyle P_{depth}(Pa)=P_{atmosphere}(Pa)+\rho _{seawater}\cdot g\cdot h_{depth}(m)\,}$

Выражение давлений в атмосферах дает удобную формулу (1 атм ≡ 101325 Па):

${\displaystyle P_{depth}(atm)=1+{\frac {\rho _{seawater}\cdot g\cdot h_{depth}}{P_{atmosphere}(Pa)}}=1+{\frac {1027\cdot 9.8\cdot h_{depth}}{101325}}\ \approx 1+{\frac {h_{depth}(m)}{10}}}$

Для упрощения алгебры определим . Объединив общую формулу и закон Паскаля, имеем: ${\displaystyle {\frac {FN_{2}(nitrox)}{FN_{2}(air)}}=R}$

${\displaystyle 1+{\frac {h_{EAD}}{10}}=R\cdot (1+{\frac {h_{depth}}{10}})}$

так что

${\displaystyle h_{EAD}=10\cdot (R+R\cdot {\frac {h_{depth}}{10}}-1)=R\cdot (h_{depth}+10)-10}$

Так как эквивалентная формула для имперской системы становится ${\displaystyle h(ft)\approx 3.3\cdot h(m)\,}$

${\displaystyle h_{EAD}(ft)=3.3\cdot {\Bigl (}R\cdot ({\frac {h_{depth}(ft)}{3.3}}+10)-10{\Bigr )}=R\cdot (h_{depth}(ft)+33)-33}$

Снова подставив R и учитывая, что , получим конкретные формулы: ${\displaystyle FN_{2}(air)=0.79}$

${\displaystyle h_{EAD}(m)={\frac {FN_{2}(nitrox)}{0.79}}\cdot (h_{depth}(m)+10)-10}$

${\displaystyle h_{EAD}(ft)={\frac {FN_{2}(nitrox)}{0.79}}\cdot (h_{depth}(ft)+33)-33}$

Таблицы для дайвинга

Хотя не все таблицы погружений рекомендуется использовать таким образом, таблицы Бюльмана подходят для таких расчетов. На глубине 27 метров таблица Бюльмана 1986 года (для высот 0–700 м) позволяет проводить на дне 20 минут без декомпрессионной остановки , а на глубине 20 метров безостановочное время составляет 35 минут. Это показывает, что использование EAN36 для погружения на 27 метров может дать увеличение времени безостановочного погружения на 75% по сравнению с использованием воздуха при том же теоретическом уровне риска развития симптомов декомпрессионной болезни.

Таблицы ВМС США также использовались с эквивалентной воздушной глубиной и имели аналогичный эффект. Расчеты теоретически справедливы для всех моделей декомпрессии Холдена.

Рекомендации

1. Логан, Дж. А. (1961). «Оценка теории эквивалентной воздушной глубины». Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . НЕДУ-РР-01-61. Архивировано из оригинала 25 декабря 2010 г. Проверено 1 мая 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
2. Берхейдж Томас Э., Маккракен TM (декабрь 1979 г.). «Эквивалентная глубина воздуха: факт или вымысел». Подводные биомедицинские исследования . 6 (4): 379–84. PMID  538866. Архивировано из оригинала 25 декабря 2010 г. Проверено 1 мая 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
3. Ланг, Майкл А. (2001). Материалы семинара DAN Nitrox. Дарем, Северная Каролина: Сеть оповещения дайверов . п. 197. Архивировано из оригинала 16 сентября 2011 г. Проверено 2 мая 2008 г.{{cite book}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )