Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Водолазное дело
учебное пособие

       

Плавучесть и устойчивость водолаза

Вес водолаза на воздухе. Вес водолаза в полном снаряжении имеет большое значение при подводных погружениях. Особенно это относится к вопросам плавучести и устойчивости под Водой. Так, например, водолаз в вентилируемом снаряжении весит на воздухе 150 кг, а в воде — до 10 кг.

Плавание тел. Закон Архимеда. По физическому закону Архимеда всякое тело, погруженное в воду, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им вода. При погружении тела под воду на него действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и сила плавучести.

Взаимодействие сил тяжести и плавучести под водой. Понятие о центре тяжести и центре плавучести тела. Сила тяжести (или вес тела) направлена вниз по вертикали и стремится погрузить тело в воду. По закону физики она действует так, будто приложена к одной точке — центру тяжести (ЦТ). Вместе с тем вода препятствует погружению в нее тела — она давит на него снизу и с боков и стремится как бы вытолкнуть на поверхность. Эта сила называется силой плавучести. Она направлена вертикально вверх. Точка приложения этой силы называется центром плавучести (ЦП).

Когда сила тяжести больше силы плавучести, то тело погружается свободно, имеет отрицательную плавучесть. И, наоборот, если сила тяжести меньше силы плавучести, тело плавает на поверхности, т. к. обладает положительной плавучестью. При равенстве этих сил тело находится в состоянии равновесия. Это означает, что сумма сил равна нулю, и тело имеет нулевую плавучесть.

Средний удельный вес тела человека при выдохе колеблется в пределах 1,021—1,098. Человек имеет в воде отрицательную плавучесть около 1 кг. Этим и объясняется, что не умеющий плавать тонет. Но если сделать полный вдох и спокойно лечь на поверхность воды, то появляется незнчительная положительная плавучесть. Еще более устойчивое равновесие получается при отведении рук за голову. При этом центр тяжести совместится с центром плавучести, и пловец свободно продержится на поверхности воды.

Зависимость плавучести от типа водолазного снаряжения. В водолазном снаряжении увеличивается общий объем тела и, следовательно, становится большей положительная плавучесть. При этом вес самого снаряжения несколько увеличит отрицательную плавучесть водолаза, но это увеличение значительно меньше, чем прирост положительной плавучести. Таким образом в любом снаряжении водолаз приобретает некоторую положительную плавучесть, которую необходимо погасить при погружении. Достигается это с помощью грузов (рис. 4).

Плавучесть водолаза под водой

Рис. 4. Плавучесть водолаза под водой:
а - положительная; б - нулевая; в - отрицательная

Вес водолаза под водой в вентилируемом водолазном снаряжении равен 5—10 кг. В кислородном аппарате и у аквалангиста без гидрокомбинезона он колеблется в пределах до 5 кг. Причем вес аквалангиста зависит от веса баллонов и количества воздуха в них.

При спусках в акваланге следует учитывать, что по мере расходования воздуха в баллонах водолаз теряет в весе под водой до 2 кг.

Регулировка плавучести под водой. Для погружения водолаза наиболее благоприятные условия создаются при небольшой отрицательной плавучести — 0,5—1 кг.

На плавучесть водолаза влияет плотность или удельный вес воды. В морской воде водолаз имеет большую плавучесть; чем в преной, так как она более плотная и обладает большей выталкивающей силой. Поэтому при спусках в море дополнительный вес должен быть больше, чем при спусках в пресную воду.

Плавучссть водолаза зависит также от степени наполнения скафандра воздухом, т. е. от объема воздушной подушки и может изменяться от отрицательной до положительной.

Водолаз должен так регулировать воздух в скафандре, чтобы сохранить некоторую отрицательную плавучесть.

Во время нахождения под водой на грунте опытный водолаз все время регулирует свою плавучесть. Так, при подъеме тяжелых предметов вручную он увеличивает положительную плавучесть, а если нужно упереться в грунт, вытравливает по возможности больше воздуха из скафандра.

Условия, необходимые для устойчивости водолаза под водой

Большое значение имеет способность водолаза сохранять под водой вертикальное положение и легко возвращаться к нему при наклоне в стороны, т. е. сохранять устойчивость. Зависит она от правильного взаиморасположения центра тяжести и центра плавучести водолаза. Иными словами, водолаз под водой будет иметь хорошую устойчивость только в том случае, если центры тяжести и плавучести его лежат на одной вертикальной линии, и центр тяжести расположен примерно на 20 см ниже центра плавучести (рис. 5).

Основные силы, действующие на водолаза в воде

Рис. 5. Основные силы, действующие на водолаза в воде:
а — устойчивое положение водолаза; б — неустойчивое положение водолаза; ЦП — центр плавучести; ЦТ — центр тяжести; 1 — сила тяжести; 2 — сила плавучести; 3 — опрокидывающий момент сил

Поэтому при погружении необходимо обращать особое внимание на правильность расположения снаряжения и особенно грузов. Например, если дыхательный аппарат или грузы находятся высоко, т. е. центр тяжести выше центра плавучести, то водолаза может опрокинуть вниз головой и выбросить на поверхность. И, наоборот, если аппарат или грузы расположены слишком низко, водолазу трудно будет нагибаться. Опрокинуться водолаз вверх ногами может и в том случае, если при спуске в гидрокомбинезоне в нижней его части скопится много воздуха. Поэтому перед погружением в воду необходимо тщательно обжать гидрокомбинезон, вытравив воздух через травящие клапаны. Неправильное расположение центров тяжести и плавучести может быть при смещении грузов или аппарата, например, при обрыве плечевого ремня.

Сопротивление воды движению водолаза. Плотность воды оказывает сильное сопротивление движению водолаза, который затрачивает много труда и энергии на ее преодоление, особенно при работе в громоздком скафандре. Дополнительное затруднение встречается при работе в местах, где много ила.

Плотная среда усложняет работу водолаза с ручным инструментом, поэтому для выполнения водолазных работ рекомендуется пользоваться не громоздким инструментом, а более тяжелым по весу.

В некоторых случаях сопротивление воды имеет и положительную сторону. Например, при резких движениях водолаз может случайно удариться о твердые или острые предметы, плотная же среда смягчает удары.

Особенно трудно работать водолазу на течении. Сильное течение, скорость которого иногда достигает до 2—3 м/сек и более, сносит его в сторону от места работы, может оторвать от спускового конца, а также выбросить на поверхность.

Работа на течении требует от водолаза большой затраты энергии, поэтому он должен (быть физически выносливым.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru