Подледный дайвинг — это тип проникновения, при котором погружение происходит подо льдом . [1] [2] Поскольку погружение подо льдом помещает дайвера в надголовную среду, как правило, с единственной точкой входа/выхода, оно требует специальных процедур и оборудования. Подледный дайвинг осуществляется в целях отдыха, научных исследований, общественной безопасности (обычно поисково-спасательных/подъемных работ) и других профессиональных или коммерческих целях. [3]
Наиболее очевидные опасности при погружениях под лед — потеряться подо льдом, переохлаждение и отказ регулятора из-за замерзания. Аквалангисты обычно привязываются для безопасности. Это означает, что дайвер надевает обвязку, к которой прикреплен трос, а другой конец троса закреплен над поверхностью и контролируется сопровождающим. Поставляемое на поверхность оборудование по своей сути обеспечивает привязь и снижает риск замерзания первой ступени регулятора, поскольку первой ступенью может управлять поверхностная команда, а запас дыхательного газа менее ограничен. Для поверхностной группы поддержки опасности включают в себя отрицательные температуры и проваливание под тонкий лед.
Подледный дайвинг — это подводное погружение в воду, частично или полностью покрытую льдом, который может стать препятствием для всплытия на поверхность в какой-то момент погружения, что делает подледный дайвинг подклассом проникающего дайвинга . Это может быть пресная или морская вода, и соленость воды ограничивает возможный диапазон температур воды. В пресной воде самая холодная вода находится в контакте со льдом при температуре 0 °C (32 °F), а самая теплая может быть 4 °C (39 °F), на некотором расстоянии подо льдом, что является температурой, при которой пресная вода достигает своей максимальной плотности. В морской воде температура может быть немного ниже, около −2 °C (28 °F), в зависимости от солености. [4] Температура воздуха может быть значительно ниже.
Опасности, связанные с погружением под лед, включают общие опасности, связанные с подводным плаванием, специфические экологические опасности, связанные с проникновением в воду , в частности опасность не нахождения области выхода, а также некоторые опасности, которые более специфичны для низких температур. [3] Также могут существовать опасности, характерные для конкретного места погружения.
Замерзание регулятора — это неисправность регулятора для дайвинга , при которой образование льда на одной или обеих ступенях приводит к неправильной работе регулятора. Возможны несколько типов неисправностей, включая заклинивание клапанов первой или второй ступени в любом положении от закрытого до чаще полностью открытого, что может привести к свободному потоку, способному опорожнить баллон для дайвинга за считанные минуты, образование льда в отверстии выпускного клапана, вызывающее утечку воды в загубник, и попадание осколков льда во вдыхаемый воздух, который может быть вдыхаем дайвером, что может вызвать ларингоспазм . [ 7]
Когда воздух расширяется во время снижения давления в регуляторе, температура падает, и тепло поглощается из окружающей среды. [8] Хорошо известно, что в водах с температурой ниже 10 °C (50 °F) использование регулятора для надувания подъемной сумки или для продувки регулятора под водой в течение всего нескольких секунд приведет к тому, что многие регуляторы начнут свободно течь, и они не остановятся, пока подача воздуха в регулятор не будет прекращена. Некоторые дайверы, занимающиеся подводным плаванием в холодной воде, устанавливают запорные клапаны челночного типа (скользящая муфта) на каждом регуляторе второй ступени, так что если вторая ступень замерзнет, воздух низкого давления может быть перекрыт для замерзшей второй ступени, что позволит им переключиться на альтернативную вторую ступень и прервать погружение. [7] [9]
Наиболее известным эффектом замерзания регулятора является то, что клапан подачи воздуха второй ступени начинает свободно течь из-за образования льда вокруг механизма впускного клапана, который не дает клапану закрыться после вдоха. Помимо проблемы свободного потока из-за обледенения второй ступени, менее известной проблемой является образование свободного льда, когда лед образуется и накапливается внутри второй ступени, но не заставляет регулятор свободно течь, и дайвер может не знать, что там есть лед. Это свободное накопление льда внутри второй ступени может оторваться в виде щепки или куска и представлять значительную опасность удушья, поскольку лед может быть вдохнут, что может вызвать ларингоспазм . Это может быть особой проблемой для регуляторов, имеющих внутренние поверхности, сбрасывающие лед, которые имеют тефлоновое покрытие, что позволяет льду отрываться от внутренних поверхностей и помогает предотвратить свободное течение регулятора, очищая его от льда. Это может быть полезно для поддержания свободного движения механизма клапана подачи воздуха, но лед все равно образуется в регуляторе и должен куда-то уйти, когда он отрывается. [7]
В большинстве регуляторов второй ступени для подводного плавания лед образуется и накапливается на внутренних компонентах, а зазор между рычагом клапана и точкой опоры уменьшается и в конечном итоге заполняется образовавшимся льдом, что не позволяет впускному отверстию полностью закрыться во время выдоха. Как только клапан начинает протекать, компоненты второй ступени становятся еще холоднее из-за охлаждающего эффекта непрерывного потока, создавая больше льда, а иногда и еще больший свободный поток. В некоторых регуляторах охлаждающий эффект настолько велик, что вода вокруг выпускного клапана замерзает, уменьшая поток выхлопа, увеличивая усилие выдоха и создавая положительное давление в корпусе клапана, что затрудняет выдох через регулятор. Это может привести к тому, что дайвер ослабит хватку на загубнике и выдохнет вокруг загубника. [7]
С некоторыми регуляторами, как только регулятор начинает свободно течь, поток увеличивается до полного свободного потока и подает воздух водолазу при температуре, достаточно низкой, чтобы заморозить ткани рта за короткое время, вызывая обморожение . Эффект усиливается с глубиной, и чем глубже водолаз, тем быстрее будет теряться дыхательный газ. В некоторых случаях гибели водолаза в холодной воде к моменту извлечения тела водолаза в баллоне не остается газа, а регулятор нагревается и растапливает лед, уничтожая улики и приводя к заключению о смерти от утопления из-за исчерпания газа. [7]
Когда газ высокого давления проходит через первую ступень регулятора, падение давления от давления в цилиндре до межступенчатого давления вызывает падение температуры по мере расширения газа . Чем выше давление в цилиндре, тем больше падение давления и тем холоднее становится газ в шланге низкого давления на второй ступени. Увеличение потока увеличит количество потерянного тепла, и газ станет холоднее, так как теплопередача от окружающей воды ограничена. Если скорость дыхания низкая или умеренная (от 15 до 30 л/мин), риск образования льда меньше. [7]
Факторы, влияющие на образование льда: [7]
Как только температура воды падает ниже 3,3 °C (37,9 °F), в воде становится недостаточно тепла для повторного нагрева компонентов второй ступени, охлаждаемых холодным газом из первой ступени, и большинство вторых ступеней начинают образовывать лед. [7]
Холодный промежуточный воздух поступает во вторую ступень и понижается до давления окружающей среды, что охлаждает его еще больше, поэтому он охлаждает компоненты впускного клапана второй ступени до температуры значительно ниже нуля, и когда дайвер выдыхает, влага в выдыхаемом воздухе конденсируется на холодных компонентах и замерзает. Тепло от окружающей воды может поддерживать компоненты регулятора второй ступени достаточно теплыми, чтобы предотвратить образование льда. Выдыхаемый дайвером воздух при температуре от 29 до 32 °C (от 84 до 90 °F) не имеет достаточно тепла, чтобы компенсировать охлаждающий эффект расширяющегося входящего воздуха, когда температура воды намного ниже 4 °C (39 °F), а как только температура воды падает ниже 4 °C (39 °F), в воде недостаточно тепла, чтобы достаточно быстро согреть компоненты регулятора, чтобы влага в выдыхаемом воздухе дайвера не замерзла, если дайвер тяжело дышит. Вот почему предел холодной воды CE составляет 4 °C (39 °F), что является точкой, при которой многие регуляторы для подводного плавания начинают удерживать свободный лед. [7]
Чем дольше газ расширяется с высокой скоростью, тем больше холодного газа производится, и при заданной скорости повторного нагрева тем холоднее станут компоненты регулятора. Поддержание высоких скоростей потока в течение как можно более короткого времени минимизирует образование льда. [7]
Температура воздуха надо льдом может быть значительно ниже, чем температура воды подо льдом, а удельная теплоемкость воздуха намного меньше, чем у воды. Вследствие этого, при выходе из воды происходит меньший нагрев корпуса регулятора и межступенчатого газа, и возможно дальнейшее охлаждение. Это увеличивает риск обледенения второй ступени, а газ в цилиндре может быть достаточно охлажден для конденсации остаточной влаги во время расширения первой ступени, поскольку расширяющийся газ может охладиться ниже точки росы -50 °C (-58 °F), указанной для дыхательного газа высокого давления, что может вызвать внутреннее обледенение первой ступени. Этого можно избежать, ограничив дыхание из установки на холодном воздухе до минимума. [3]
Аналогичный эффект происходит со второй ступенью. Воздух, который уже расширился и охладился на первой ступени, снова расширяется и охлаждается дальше на клапане спроса второй ступени. Это охлаждает компоненты второй ступени, и вода, соприкасающаяся с ними, может замерзнуть. Металлические компоненты вокруг подвижных частей механизма клапана обеспечивают передачу тепла от окружающей немного более теплой воды и от выдыхаемого дайвером воздуха, который значительно теплее окружающей среды. [10]
Замерзание на второй ступени может быстро развиться из-за влаги в выдыхаемом воздухе, поэтому регуляторы, которые предотвращают или уменьшают контакт выдыхаемого дайвером воздуха с более холодными компонентами и областью, куда поступает холодный газ, обычно будут образовывать меньше льда на критических компонентах. Теплопередающие качества материалов также могут существенно влиять на образование льда и риск замерзания. Регуляторы с выпускными клапанами, которые плохо герметизируются, будут быстро образовывать лед, поскольку окружающая вода просачивается в корпус. Все вторые ступени могут образовывать лед, когда средняя температура входящего газа ниже −4 °C (25 °F), и это может произойти при температуре воды до 10 °C (50 °F). Образующийся лед может вызвать или не вызвать свободный поток, но любой лед внутри корпуса регулятора может представлять опасность для вдыхания. [7]
Замерзание второй ступени также может произойти при открытом клапане, вызывая свободный поток, который может ускорить замерзание первой ступени, если его немедленно не остановить. Если поток через замороженную вторую ступень можно остановить до того, как замерзнет первая ступень, процесс можно остановить. Это может быть возможно, если вторая ступень оснащена запорным клапаном, но если это сделано, первая ступень должна быть оснащена клапаном избыточного давления, поскольку закрытие подачи на вторую ступень отключает ее вторичную функцию как клапана избыточного давления. [10]
Тестирование функции холодной воды используется для сравнения производительности регулятора в холодной воде с различными стандартами, в основном с процедурами испытаний без экипажа в холодной воде Экспериментального водолазного подразделения ВМС США (1994) и европейским стандартом CE для открытой цепи EN 250 от 1993 года. Тестирование может включать анализ видов и последствий отказов , а также другие вопросы, связанные с производством, обеспечением качества и документированием. [7] Внедрение полной компьютеризированной системы дыхательного симулятора компанией ANSTI Test Systems Ltd в Великобритании сделало возможным точное тестирование дыхательного симулятора при всех реалистичных температурах воды, что является текущей практикой. [7]
В большинстве случаев шлемы с поверхностным питанием и клапаны подачи воздуха в полнолицевые маски не охлаждаются достаточно, чтобы образовался лед, поскольку шлангокабель работает как теплообменник и нагревает воздух до температуры воды. [7] Если дайвер с поверхностным питанием прыгает в аварийный запас газа для подводного плавания, то проблемы идентичны проблемам, возникающим при подводном плавании, хотя металлический газовый блок и изогнутые газовые каналы перед второй ступенью обеспечат некоторый подогрев межступенчатого газа сверх того, что обычно обеспечивает комплект для подводного плавания.
Если температура воздуха на поверхности значительно ниже нуля (ниже −4 °C (25 °F)) избыточная влага из резервуара может замерзнуть в ледяные гранулы, которые затем могут перемещаться по шлангокабелю и попадать в воздухозаборник шлема, блокируя подачу воздуха к клапану подачи, либо как уменьшение потока, либо как полная блокировка, если гранулы накапливаются и образуют пробку. Образование льда в системе с поверхностной подачей можно предотвратить с помощью эффективной системы отделения влаги и регулярного слива конденсата. Также можно использовать осушающие фильтры. Использование газа высокого давления для поверхностной подачи обычно не является проблемой, поскольку компрессоры высокого давления используют систему фильтров, которая достаточно осушает воздух, чтобы поддерживать точку росы ниже −40 °C (−40 °F). Также поможет поддержание поверхностной части шлангокабеля, подвергающейся воздействию холодного воздуха, как можно короче. Часть в воде обычно не настолько холодная, чтобы быть проблемой. [7]
Компания Kirby Morgan разработала трубчатый теплообменник из нержавеющей стали («термообменник») для подогрева газа из регулятора первой ступени с целью снижения риска замерзания регулятора второй ступени акваланга при погружении в очень холодную воду при температуре до −2,2 °C (28,0 °F). [7] Длина и относительно хорошая теплопроводность трубки, а также тепловая масса блока позволяют использовать достаточно тепла из воды для нагрева воздуха до температуры в пределах одного-двух градусов от окружающей воды. [7]
Протокол остановки регулятора часто включает в себя прерывание погружения. [11]
Возможно, что клапан накачивания сухого костюма или компенсатора плавучести замерзнет во время накачивания по тем же причинам, что и регулятор. Если это произойдет, это может привести к неконтролируемому всплытию, если с этим не разобраться немедленно. Если возможно, шланг инфлятора низкого давления следует отсоединить до того, как он примерзнет к клапану, при этом следует сбросить воздух для контроля плавучести. Чрезмерный сброс воздуха может привести к слишком отрицательному давлению у дайвера, поэтому предпочтительнее иметь по крайней мере две контролируемые системы плавучести, такие как сухой костюм и компенсатор плавучести, желательно с питанием от разных первых ступеней. Если клапан накачивания сухого костюма замерзнет, он может позволить воде просочиться в костюм после отсоединения, поэтому это обычно приводит к прерыванию погружения.
Большинства проблем с инфляторами можно избежать, если содержать снаряжение в чистоте и сухости перед погружением, использовать низкую скорость накачивания и избегать длительных рывков, а также иметь теплую воду на месте погружения для размораживания снаряжения, поскольку температура окружающего воздуха обычно значительно ниже нуля, и это обычно вызывает проблемы с компенсатором плавучести перед погружением.
Температура надо льдом может быть значительно ниже температуры воды, которая ограничена точкой замерзания воды, и может быть дополнительно усугублена ветровым охлаждением. Это может быть ограничивающим фактором для выносливости поверхностной команды, если она недостаточно изолирована и защищена, и может повлиять на водолазов при выходе из воды в мокрых гидрокостюмах. [2] : 117, 126
Является ли подледный дайвинг по своей сути техническим дайвингом, обсуждалось в сообществе любителей дайвинга, но поскольку технический дайвинг по закону является любительским дайвингом, неясно, почему это имеет значение. Для любителей или профессиональных дайверов это среда с высоким риском, требующая дополнительных мер безопасности. [12] [13]
Подледный дайвинг — это командная деятельность по дайвингу, поскольку для каждого спасательного троса дайвера требуется линейный тендер . Этот человек отвечает за выдачу и укладку троса, чтобы дайвер не запутался, а также за сигнальную связь с дайвером. Профессиональным командам также потребуется дежурный дайвер и руководитель дайвинга . [12]
В некоторых случаях вместо спасательного троса можно использовать направляющий трос в качестве ориентира для дайверов, чтобы вернуться к отверстию в конце погружения или в чрезвычайной ситуации, аналогично пещерному дайвингу или проникновению в затонувшие объекты. В этих случаях дайверы должны быть компетентны в процедурах погружения с направляющим тросом. [3]
Опыт полярного дайвинга показал, что контроль плавучести является критически важным навыком, влияющим на безопасность. [2] [ необходимо разъяснение ]
Типичная процедура погружения с аквалангом под лед: [2] [14]
Поскольку погружение под лед происходит в холодном климате, обычно требуется большое количество оборудования. Помимо одежды и средств защиты от воздействия окружающей среды, включая запасные рукавицы и носки, необходимо основное снаряжение для подводного плавания, запасное снаряжение для подводного плавания, инструменты для проделывания отверстия во льду, инструменты для уборки снега, защитное снаряжение, какой-либо тип укрытия, лини и прохладительные напитки. [3]
Дайвер может использовать грузовую обвязку, интегрированное устройство контроля плавучести или грузовой пояс с двумя пряжками, чтобы грузы не могли случайно отпустить, что может привести к неконтролируемому всплытию в ледяной покров. [ необходима ссылка ]
Сухие костюмы с соответствующим термобельем являются стандартной защитой от воздействия окружающей среды для ледового дайвинга, хотя в некоторых случаях может быть достаточно толстых гидрокостюмов. Также надеваются капюшоны, ботинки и перчатки. Полнолицевые маски могут обеспечить большую защиту кожи лица дайверов.
Из-за температуры воды (от 4 °C до 0 °C в пресной воде , приблизительно -1,9 °C для морской воды нормальной солености ) защитные костюмы являются обязательными. [15]
Некоторые считают сухой костюм обязательным; однако, для более выносливых дайверов может быть достаточно толстого гидрокостюма. Гидрокостюм можно предварительно нагреть, залив в него теплую воду. Необходимы капюшон и перчатки (рекомендуются трехпальцевые рукавицы или сухие перчатки с кольцами), а дайверы в сухих костюмах могут использовать капюшоны и перчатки, которые сохраняют голову и руки сухими. Некоторые предпочитают использовать полнолицевую маску для дайвинга , чтобы по сути исключить любой контакт с холодной водой. [ необходима цитата ] Самый большой недостаток использования мокрого костюма — охлаждающий эффект на дайвера, вызванный испарением воды из костюма после погружения. [ необходима цитата ] Это можно уменьшить, используя отапливаемое убежище.
Используются регуляторы для дайвинга, подходящие для холодной воды. Все регуляторы подвержены риску замерзания и свободного течения, но некоторые модели справляются лучше, чем другие. [10] Экологически герметичные регуляторы избегают контакта между окружающей водой и движущимися частями первой ступени, изолируя их в антифризной жидкости (например, Poseidon) [1] или размещая движущиеся части за диафрагмой и передавая давление через толкатель (например, Apeks).
Хотя общепринятого стандарта не существует, по крайней мере одно агентство [16] рекомендует использовать два незамерзающих (рассчитанных на погружение под лед) регулятора, расположенных следующим образом: первичная первая ступень с первичной второй ступенью, шлангом для накачивания компенсатора плавучести и погружным манометром (SPG); вторичная первая ступень с вторичной второй ступенью (октопус), шлангом для накачивания сухого костюма и SPG, хотя для однобаллонного или двухбаллонного баллона требуется только один SPG.
Две первые ступени установлены на независимо закрывающихся клапанах, поскольку первый этап замораживания свободного потока может быть остановлен только путем отключения подачи воздуха из цилиндра до тех пор, пока клапан не оттает. Второй регулятор предназначен для подачи оставшегося газа, когда первый регулятор отключен. Запорный клапан второй ступени, используемый совместно с предохранительным клапаном избыточного давления первой ступени, может быть эффективным в качестве быстрого метода управления свободным потоком клапана спроса. [2]
Резервные системы обычно включают в себя двойные баллоны с основным и альтернативным регулятором. Каждая из вторых ступеней снабжена собственной первой ступенью, которая может быть отключена на клапане баллона в чрезвычайной ситуации, например, при свободном потоке. Компенсатор плавучести водолаза находится на другой первой ступени, чем сухой костюм, поэтому в случае возникновения проблем с одной из них водолаз все равно может контролировать свою плавучесть.
Некоторые дайверы используют основной регулятор на 7-футовом шланге и вторичный на ожерелье, это полезно, когда дайверам может потребоваться плыть по одному, хотя это не всегда актуально для подледного дайвинга. Причина, по которой основной регулятор находится на длинном шланге, заключается в том, чтобы гарантировать, что подаренный регулятор работает. Длинный шланг также позволит некоторую дополнительную передачу тепла от воды к газу в шланге. [16]
При погружении под лед можно легко потерять ориентацию, и направляющий трос к входному и выходному отверстию является важным элементом безопасности. Выбор между использованием страховочного троса (спасательного троса), управляемого поверхностным тендером, или катушки, которую водолаз разворачивает подо льдом, зависит от различных факторов. [3]
Привязь, прикрепленная к водолазу и контролируемая поверхностным тендером, обычно является самым безопасным вариантом для большинства погружений подо льдом и единственным разумным выбором при наличии значительного течения. Привязь не даст водолазу быть унесенным течением, и, как правило, достаточно прочна, чтобы поверхностная группа могла вытащить водолаза обратно в отверстие, если только он не зацепится. Это может быть единственным вариантом, разрешенным правилами или кодексом практики для профессиональных водолазов с аквалангом. Дайверы-любители не ограничены законом или кодексами практики, и существует ряд ситуаций, когда опытные ледовые водолазы могут выбрать использование непрерывного направляющего троса, который не прикреплен к ним и который они контролируют во время погружения. Эта практика более предпочтительна для дальних проникновений, где запутывание и обрастание троса становятся более рискованными. Она не рекомендуется для водолазов, впервые работающих под льдом, или для условий, которые не включают очень хорошую видимость, отсутствие течения, отсутствие движущегося льда и мест для привязывания направляющего троса вдоль маршрута. [3] Направляющий трос может иметь преимущества перед фалом, если: [3]
Или:
Дайверы также могут использовать направляющий конец для основной части погружения и пристегнуться к тросу для декомпрессии, поскольку течения обычно сильнее всего вблизи поверхности. [3]
Подледный дайвинг обычно выполняется любителями-дайверами, когда места погружения, которые они используют летом, замерзают зимой, и водолазами общественной безопасности, когда это необходимо в ходе их занятий, в основном в чрезвычайных ситуациях. Большинство этих погружений совершается в Северной Америке и Северной Европе, где есть большая популяция любителей-дайвинга, большая площадь пресной воды, которая может замерзать зимой, и достаточно холодные зимы, чтобы образовывать лед, достаточно прочный для использования в качестве платформы для дайвинга. Также есть некоторые научные погружения подо льдом, в основном для биологических и экологических исследований, и небольшое количество экстремальных приключенческих погружений под лед любителями-дайвинга в экзотических местах, таких как Антарктида. [17]
Регионы, известные подледным дайвингом, включают Белое море и озеро Байкал в России, Антарктиду, регион Тромсё в Норвегии, залив Резольют и остров Баффинова Земля в Канаде, фьорды и прибрежные воды вокруг Гренландии, а также архипелаг Аландские острова в Финляндии. [17]
Обучение включает в себя изучение того, как образуется лед, как распознавать небезопасные ледовые условия, подготовку места погружения, требования к оборудованию и учения по технике безопасности.
Другие навыки, необходимые дайверу, включают: [ необходима ссылка ]
Несколько агентств предлагают сертификацию для любительского подводного плавания. [18] [19] [20] [21] [22]
Специализированная подготовка по подледному дайвингу для водолазов общественной безопасности по планированию и выполнению аварийных операций по подледному дайвингу доступна, поскольку их обязанности могут поставить их в воду в условиях большего риска, чем других профессиональных и любительских водолазов. Минимальный уровень физической и медицинской подготовки является одним из предварительных условий для обучения. Эти водолазы также обучаются деятельности по поддержке на поверхности, необходимой для управления рисками в таких ситуациях. [23]
Для обеспечения дополнительной избыточности при использовании двух первых ступеней шланг инфлятора всегда должен быть выведен из правого поста. Это требование проиллюстрировано в случае скатывания или поломки левого поста дайвера. Если инфлятор выведен из левого поста, дайвер одновременно потеряет не только возможность использования резервного регулятора на шее, но и возможность надувать компенсатор плавучести. Эти две проблемы вместе могут быть чрезмерно усугублены ситуацией без воздуха, в которой дайвер не только останется без средств управления своей плавучестью, но и будет лишен возможности использования третьего регулятора