ГИПОГРАВИТАЦИЯ
ВОДОЛАЗНЫЙ КОСТЮМ
<<---
--->>
МЕХАНИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ под ВОДОЙ
Человек под водой
находится в состоянии гипогравитации, близком к невесомости космонавта. Различие с космическим вакуумом состоит в плотности, вязкости и других
характеристиках водной среды.
В соответствии с законом Архимеда тело, погруженное в жидкость, теряет в
своем весе столько, сколько весит вытесненный им объем жидкости.
Например, если человек массой 80 кг вытесняет при погружении 79 дм3
воды, то его вес в воде становится равным 1 кгс, поскольку масса пресной
воды при плотности 1 кг/дм3 равна 79 кг (80 - 79 = 1). В морской
(океанской) воде большей плотности вес тела будет еще меньше. Причем при
неизменной массе тела человека объем его тела колеблется в соответствии
с фазами дыхания, что приводит к изменению плотности тела. При вдохе
средняя плотность тела составляет 0,96—0,99 кг/дм3, что позволяет
неподвижно лежать на поверхности пресноводного водоема. При выдохе
плотность тела равна 1,021—1,097 кг/дм3, что требует проведения
плавательных движений для удержания на воде. Поскольку средняя плотность
воды в океанах и открытых морях составляет около 1,025 кг/дм3,
выталкивающая сила увеличивается, и человеку значительно легче
удержаться на поверхности моря.
На погруженного в воду водолаза
одновременно действуют две силы: сила тяжести, направленная вертикально
вниз, и сила плавучести, действующая вертикально вверх. Точка приложения
силы тяжести называется центром тяжести, а точка приложения силы
плавучести - центром плавучести. С этими двумя силами тесно связана
остойчивость водолаза - его способность сохранять под водой определенное
положение, а при отклонении легко к нему возвращаться. Сохранение
остойчивости особенно важно для водолаза, использующего не плавательный
вариант водолазного снаряжения, а вентилируемое снаряжение с объемным
скафандром, требующим для спуска и работы на фунте погашения плавучести
применением грузов достаточно большой массы. Если центры тяжести и
плавучести расположены на одной вертикальной линии (по оси симметрии
тела), а центр плавучести находится на 10-20 см выше центра тяжести, то
водолаз будет иметь нормальную остойчивость. При нахождении этих центров
на различных вертикальных линиях (например, смещение груза вбок) тело
водолаза будет стремиться к смещению в сторону центра плавучести, что
требует применения дополнительных усилий для удержания тела в
вертикальном в вертикальном положении и предупреждения опрокидывания.
При расстоянии между центрами
тяжести и плавучести больше 20 см остойчивость водолаза будет избыточной
и ему будет трудно наклоняться. При их близком расположении остойчивость
будет низкой, а при совпадении этих точек — безразличной, что может
привести к переворачиванию водолаза. Особенно опасно расположение центра
тяжести выше центра плавучести, что почти неизбежно приведет к
переворачиванию водолаза вверх ногами с последующим выбрасыванием на
поверхность. При значительном отстоянии центра тяжести от центра
плавучести водолазу в плавательном варианте снаряжения приходится
затрачивать дополнительные усилия на удержание горизонтального положения
при плавании под водой.
Гипогравитация значительно затрудняет двигательную и производственную
деятельность человека под водой вследствие сложности обеспечения
точки опоры для выполнения работы. Движения под водой приводят к
реактивному изменению положения тела человека, и это не позволяет
развить требуемое усилие. Разность силы тяжести и плавучести (величина
отрицательной плавучести) водолаза, работающего на грунте, должна
находиться в пределах 3—8 кгс. В различных ситуациях водолаз в
вентилируемом снаряжении может иметь плавучесть от отрицательной в 40
кгс (полное обжатие) до положительной в 15 кгс (полное раздутие).
При
перемещении под водой и выполнении работы водолаз испытывает
сопротивление плотной водной среды, которое значительно изменяет
привычные двигательные координации, что требует строить совершенно новые
формы движений. Преодоление сопротивления водной среды осложняет
нахождение в условиях гипогравитации при отсутствии достаточной опоры.
При этом движения человека становятся медленными и плавными, а положения
туловища и конечностей выбираются такими, чтобы уменьшить линейные
размеры по фронту движения. Ходьба превращается в медленные прыжки боком
или наклоненным вперед корпусом с отталкиванием двумя ногами или
выполнением плавательных движений.
При нахождении водолаза под водой значительная нагрузка падает на
дыхательную мускулатуру, особенно при отсутствии воздушной прослойки в
области грудной клетки. В этом случае необходимы большие затраты энергии
для отодвигания грудной клеткой воды при вдохе. Сопротивление воды и
потеря веса ударного инструмента серьезно затрудняют его использование
под водой. В то же время подъем и удержание на весу различных предметов
требуют применения гораздо меньших усилий, чем на воздухе. Таким
образом, приспособительная реакция организма человека к гипогравитации,
низкой остойчивости и большому сопротивлению водной среды состоит в
обучении новым двигательным навыкам.