ИСКУССТВО
КРАСОТА И ЗДОРОВЬЕ
РЕМЕСЛО
КУЛЬТУРА И ИСТОРИЯ
РАЗВЛЕЧЕНИЯ
ЭКОЛОГИЯ
ЕДА И НАПИТКИ
ОБРАТНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
НАУКИ
СПОРТ
ТЕХНОЛОГИИ
НОСИМЫЕ УСТРОЙСТВА
Декомпрессионные таблицы Холдейна
Переведено
Bob

Создано

Bob

27. август 2026BE
64
0
0
0
0

Декомпрессионные таблицы Холдейна

Больше полувека кессонщиков и водолазов калечило и убивало то, чего никто не мог увидеть. Они часами работали под давлением, поднимались наверх в полном порядке, а в течение нескольких часов падали с мучительной болью в суставах, параличом или умирали; и поскольку симптомы появлялись ПОСЛЕ работы, причину долго не удавалось установить. Поль Бер показал в 1878 году, что виной всему азот, выходящий из раствора пузырьками, когда давление падает слишком быстро. В 1908 году Джон Скотт Холдейн вместе с Артуром Бойкоттом и Гайбоном Дамантом превратил это в метод: азот растворяется в теле под давлением пропорционально этому давлению, разные ткани поглощают и отдают его с очень разной скоростью, и если окружающее давление падает быстрее, чем газ успевает выйти, он выходит из раствора пузырьками внутри водолаза. Его модель рассматривает тело как набор теоретических компартментов с разными периодами полунасыщения, а главный практический вывод оказался парадоксальным: ступенчатый подъём с остановками безопаснее медленного непрерывного.
Продвинутый
5 часов 30 минут

Инструкции

1

Посмотрите, как пузырьки выходят из раствора

Весь механизм виден в бутылке газированной воды, и аналогия очень близкая, с одним ограничением, о котором сказано в конце.

  1. Возьмите закрытую бутылку газированной воды и рассмотрите её: прозрачная жидкость, пузырьков нет, газ удерживается в растворе давлением.
  2. Откройте её медленно и смотрите, как пузырьки образуются по всей жидкости.
  3. Закройте снова, встряхните и откройте резко: обратите внимание, насколько бурнее выходит газ.
  4. Теперь откройте вторую бутылку медленно, ступенями, закрывая крышку между сбросами.

Газ остаётся растворённым, пока его удерживает давление, и выходит из раствора, когда давление падает; а то, насколько быстро он выходит, зависит от того, насколько быстро вы снижаете давление. Ступенчатый сброс даёт гораздо меньше пены, чем резкий.

Это последнее наблюдение И ЕСТЬ практика декомпрессии. Водолаз — это бутылка, азот — растворённый газ, а подъём — открывание крышки.

У аналогии есть одно ограничение, которое стоит назвать: в бутылке газ уходит через поверхность, а у водолаза пузырьки образуются внутри тканей и кровеносных сосудов, где перекрывают кровоток и давят на нервы. Кессонная болезнь — это не неудобство от газа, а механическая травма, вызванная пузырьками там, где для них нет места.

Материалы для этого шага:

Газированная вода (закрытая бутылка)Газированная вода (закрытая бутылка)2 бутылок

Необходимые инструменты:

Смартфон с замедленной видеосъёмкойСмартфон с замедленной видеосъёмкой
Прозрачные защитные очкиПрозрачные защитные очки
2

Смоделируйте тканевые компартменты и посмотрите, как они насыщаются

Загрузка блокнота Jupyter…

Необходимые инструменты:

Настольный компьютерНастольный компьютер
3

Путь решений при подъёме

Проследите цикл. В каждый момент есть глубина, выше которой подниматься нельзя; её задаёт компартмент, который сейчас насыщен сильнее всех, и этот компартмент МЕНЯЕТСЯ по ходу подъёма: быстрые опустошаются, а медленные выходят на первый план.

Последняя ветвь — та, на которой люди попадаются. Водолаз, всплывший на поверхность, не обнуляется: медленные компартменты ещё много часов несут газ, поэтому второе погружение в тот же день начинается с частичным насыщением. Таблицы повторных погружений существуют только для того, чтобы учитывать этот остаток, и считать второе погружение таким же, как первое, — классический способ заработать кессонную болезнь.

Полёт после погружения — та же задача с обратным знаком: салон с давлением, соответствующим высоте до 2400 м, — это ещё один подъём для тела, которое не закончило выводить газ. Рекомендации Divers Alert Network (2002): не менее 12 часов на земле после одного бездекомпрессионного погружения, не менее 18 часов после повторных погружений или нескольких дней погружений и значительно дольше после погружений с декомпрессионными остановками; это напрямую следует из медленных компартментов модели выше.

Flow

Loading...

Необходимые инструменты:

Настольный компьютерНастольный компьютер
4

Соберите демонстрацию рекомпрессии

Лечение кессонной болезни — это сама болезнь, пущенная в обратную сторону, и полезно увидеть почему.

  1. Возьмите жёсткую прозрачную ёмкость под давлением с закрытой газированной жидкостью внутри, которая начала пузыриться.
  2. Поднимите внешнее давление компрессором и смотрите на пузырьки.
  3. Удерживайте давление, затем сбрасывайте его медленно, ступенями.

Повышение давления заставляет пузырьки сжиматься и снова растворяться; медленный сброс позволяет газу уходить, не образуя их заново. Именно это делает барокамера с пострадавшим водолазом: снова подвергает его давлению, растворяет пузырьки, а затем поднимает по графику, достаточно медленному, чтобы газ выходил через лёгкие, а не образовывал пузырьки снова.

Во время лечения дают кислород, потому что он выполняет две задачи сразу: вытесняет азот из дыхательной смеси, так что градиент выхода газа из ткани становится круче, и увеличивает количество кислорода, доходящего до тканей, которые пузырьки лишили кровоснабжения.

Собственный вклад Холдейна здесь был не менее организационным, чем физиологическим. Он составил ТАБЛИЦЫ — график, которому мог следовать любой руководитель водолазных работ, не понимая математики. Превратить физиологическую модель в печатную карточку, которой мог пользоваться рабочий, — вот что на самом деле остановило гибель людей, и это напоминание о том, что результатом редко бывает сама теория.

Материалы для этого шага:

Газированная вода (закрытая бутылка)Газированная вода (закрытая бутылка)1 бутылка
Прозрачный сосуд под давлением (аттестованный)Прозрачный сосуд под давлением (аттестованный)1 штука

Необходимые инструменты:

Воздушный компрессор на 30 галлоновВоздушный компрессор на 30 галлонов
МанометрМанометр
Смартфон с замедленной видеосъёмкойСмартфон с замедленной видеосъёмкой
Защитный щиток для лицаЗащитный щиток для лица
Прозрачные защитные очкиПрозрачные защитные очки
5

Наркоз и кислородное отравление — два других предела

Декомпрессия — не единственное, что глубина делает с водолазом, и два других предела наступают без предупреждения.

  1. Вычислите парциальное давление азота на 30, 40 и 60 м.
  2. Вычислите парциальное давление кислорода на тех же глубинах при дыхании воздухом.
  3. Отметьте, где каждое пересекает принятый предел.

Азотный наркоз становится заметным примерно с 30 м и усиливается с глубиной; это анестезирующее действие, и его опасность в том, что нарушенное суждение не может оценить само себя. Водолазы описывают ложное чувство благополучия в тот момент, когда делают что-то безрассудное.

Принятый рабочий предел для кислорода — парциальное давление 1,4 бар (не более 1,6 бар на декомпрессионных остановках); на воздухе 1,4 бар достигается примерно на 57 м, и первым симптомом кислородного отравления могут стать судороги. Судорожный приступ под водой с загубником во рту обычно смертелен, сколько бы газа ни оставалось.

Обе проблемы решаются сменой смеси, а не графика: гелий заменяет азот, чтобы уменьшить наркоз, а доля кислорода для глубоких работ СНИЖАЕТСЯ, чтобы его парциальное давление оставалось переносимым. Тримикс для очень глубоких погружений может быть гипоксическим на поверхности: на лодке он не поддержит жизнь, а пригодным для дыхания становится только на глубине.

Это по-настоящему странное конструктивное ограничение, над которым стоит задуматься: газ безопасен только в определённом окне глубин и опасен выше И ниже него. Умение правильно с ним обращаться — причина, по которой глубоководные погружения на смесях — профессия, а не хобби.

Необходимые инструменты:

Настольный компьютерНастольный компьютер

Материалы

2

Требуемые инструменты

6

Связанные чертежи

Эти чертежи делятся знаниями — техники, материалы или принципы

CC0 Общественное достояние

Этот чертёж выпущен под лицензией CC0. Вы можете свободно копировать, изменять, распространять и использовать эту работу в любых целях без запроса разрешения.

Поддержите мейкера, покупая товары через его чертёж, где он получает Комиссию мейкера установленную продавцами, или создайте новую итерацию этого чертежа и включите его как связь в свой чертёж для распределения дохода.

Обсуждение

(0)

Войти чтобы присоединиться к обсуждению

Загрузка комментариев...