Скорость респираторного потока. Скорость потока при физических нагрузках под водой
В аппаратах с открытым циклом дыхания объем газа, поступающего к водолазу «по требованию» (при вдохе), зависит от конструкции легочного автомата. Максимальный объем потока газа уменьшается при повышении окружающего давления. На него также отрицательно влияет уменьшение давления в баллонах аппарата.
Для обеспечения безопасности подводного погружения, по-видимому, разумно разрабатывать снаряжение с открытым циклом дыхания, чтобы «среднему» водолазу, как правило, требовалось при вдохе не более 80% от максимального объема подводимого газа.
Например, если принять, что «среднему» водолазу при дыхании газовой смесью с высокой плотностью необходима максимальная легочная вентиляция, составляющая 65 л/мин, вероятно, в данных условиях соответствующим нормативом для дыхательного аппарата будет обеспечение легочной вентиляции, равной 80 л/мин. Пределы требуемой вентиляторной мощности дыхательного снаряжения рассмотрены в следующем разделе.
Поскольку при дыхании происходит движение пульсирующих потоков газа, почти синусоидальное по характеру, снаряжение должно обеспечивать мгновенные скорости этих потоков, намного превышающие среднюю величину. Silverman и сотрудники в 1951 г. обнаружили, что во время тяжелой физической нагрузки при нормальном атмосферном давлении скорости потоков вдыхаемого (инспираторный поток) и выдыхаемого газов (экспираторный поток) в 2,5—3 раза превышали значения соответствующего минутного объема дыхания (при истинно синусоидальном характере колебаний скоростей потока отношение между ними составляет 3,14).
Обычно максимальная скорость потока выдыхаемого газа несколько превышает максимальную скорость вдыхаемого газа. Добавочное сопротивление на вдохе и выдохе вызывает снижение как максимальной скорости потока, так и минутного объема дыхания, но существенно не влияет на соотношение этих двух величин.
Приняв минутный объем дыхания равным 80 л/мин и учитывая данные, полученные Silverman и сотрудниками в 1951 г., предположим, что дыхательный аппарат должен быть испытан при газовом потоке, имеющем приблизительно синусоидальный характер, максимальную скорость (амплитуду) 240 л/мин и частоту колебаний 20—30 циклов в 1 мин.
В связи с тем что по мере увеличения окружающего давления скорость потока газа, проходящего через легочный автомат, снижается, аппарат должен быть испытан на максимальной рабочей глубине для конкретной газовой смеси.
Воздушные дыхательные аппараты (Swimmers air breathing apparatus, SABA) подводных пловцов ВМС Великобритании должны отвечать техническим требованиям при плотности газа, превышающей плотность воздуха при нормальном давлении, по крайней мере в 6 раз. Однако вызывает сомнение возможность большинства имеющегося дыхательного снаряжения с открытым циклом соответствовать этим нормам при любой эксплуатационной плотности газа и давлении в баллонах аппаратов, и, если это возможно, то будет ли способен организм водолаза обеспечить уровень работы, затрачиваемой им на акт дыхания [Middleton, 1980].
