Hur förändras trycket under vattnet och hur påverkar tryckförändringar aspekter av dykning som utjämning, flytkraft, bottentid och risken för dekompressionssjuka? Granska grunderna för tryck och dykning och upptäck ett koncept som ingen berättade för oss under vår öppna vattendrag: att trycket förändras snabbare ju närmare en dykare är ytan.
Det grundläggande
Luft har vikt
Ja, luft har faktiskt vikt. Luftens vikt utövar tryck på kroppen - cirka 14.7 psi (pund per kvadrattum). Denna mängd tryck kallas en tryckatmosfär eftersom det är den mängd tryck som jordens atmosfär utövar. De flesta tryckmätningar vid dykning ges i enheter av atmosfär eller ATA.
Trycket ökar med djupet
Vikten av vattnet ovanför en dykare utövar tryck på kroppen. Ju djupare en dykare sjunker, desto mer vatten har de över sig och desto mer tryck utövar de på kroppen. Trycket en dykare upplever på ett visst djup är summan av alla tryck ovanför dem, både från vattnet och luften.
Var 33 fot saltvatten = 1 ATA tryck
Tryck som en dykare upplever = vattentryck + 1 ATA (från atmosfären)
Totalt tryck vid standarddjup *
Djup / atmosfärstryck + vattentryck = totaltryck
0 fot / 1 ATA + 0 ATA = 1 ATA
15 fot / 1 ATA + 0.45 ATA = 1, 45 ATA
33 fot / 1 ATA + 1 ATA = 2 ATA
40 fot / 1 ATA + 1.21 ATA = 2.2 ATA
66 fot / 1 ATA + 2 ATA = 3 ATA
99 fot / 1 ATA + 3 ATA = 4 ATA
* detta är endast för saltvatten vid havsnivå
Vattentryck komprimerar luft
Luft i dykarens kroppsluftutrymmen och dykutrustning komprimeras när trycket ökar (och expanderar när trycket minskar). Luftkomprimerar enligt Boyles lag.
Boyles lag: luftvolym = 1 / tryck
Inte en matte? Detta betyder att ju djupare du går, desto mer komprimeras luft. För att ta reda på hur mycket, gör en bråkdel av 1 över trycket. Om trycket är 2 ATA, är tryckluftens volym ½ av sin ursprungliga storlek vid ytan.
Trycket påverkar många aspekter av dykning
Nu när du förstår grunderna, låt oss titta på hur tryck påverkar fyra grundläggande aspekter av dykning.
Utjämning
När en dykare sjunker ned får tryckökningen luften i kroppens luftrum att komprimera. Luftutrymmena i öronen, masken och lungorna blir som dammsugare då tryckluften skapar ett undertryck. Fina membran, som trumhinnan, kan sugas in i dessa luftrum och orsaka smärta och skada. Detta är en av anledningarna till att en dykare måste utjämna öronen för dykning.
Vid uppstigning händer det omvända. Minskande tryck får luften i en dykares luftrum att expandera. Luftutrymmena i öronen och lungorna upplever ett positivt tryck när de blir överfulla av luft, vilket leder till lungbarotrauma eller ett omvänd block. I värsta fall kan detta spränga en dykares lungor eller trumhinnor.
För att undvika en tryckrelaterad skada (såsom ett öronbarotrauma) måste en dykare utjämna trycket i kroppens luftrum med trycket runt dem.
För att utjämna deras luftrum på härkomst dykaren lägger till luft till deras kroppsrum för att motverka "vakuum" -effekten genom
- andas normalt, detta tillför luft till lungorna varje gång de andas in
- lägga luft till masken genom att andas ut näsan
- lägga luft till öronen och bihålorna genom att använda en av flera öronutjämningstekniker
För att utjämna deras luftrum på uppstigning dykaren släpper ut luft från kroppens luftrum så att de inte blir överfulla av
- andas normalt, detta släpper ut extra luft från lungorna varje gång de andas ut
- stiger långsamt och låter den extra luften i öronen, bihålorna och masken bubbla ut på egen hand
Bärighet
Dykare kontrollerar deras flytkraft (oavsett om de sjunker, flyter upp eller förblir "neutrala flytande" utan att flyta eller sjunka) genom att justera deras lungvolym och flytkompensator (BCD).
När en dykare sjunker ned, får det ökade trycket att luften i deras BCD och våtdräkt (det finns små bubblor fångade i neopren) komprimeras. De blir negativt flytande (sjunker). När de sjunker, komprimerar luften i dykutrustningen mer och de sjunker snabbare. Om de inte tillför luft till hans BCD för att kompensera för deras alltmer negativa flytkraft, kan en dykare snabbt befinna sig i en okontrollerad härkomst.
I det motsatta scenariet, när en dykare stiger upp, expanderar luften i deras BCD och våtdräkt. Den expanderande luften gör dykaren positivt flytande och de börjar flyta upp. När de flyter mot ytan minskar omgivningstrycket och luften i dykutrustningen fortsätter att expandera. En dykare måste kontinuerligt ventilera luft från sin BCD under uppstigning, annars riskerar de en okontrollerad, snabb stigning (en av de farligaste sakerna en dykare kan göra).
En dykare måste tillföra luft till sin BCD när de stiger ner och släpper ut luft från sin BCD när de stiger upp. Detta kan verka kontraintuitivt tills en dykare förstår hur tryckförändringar påverkar flytkraften.
Bottom Times
Botten tid refererar till den tid en dykare kan stanna under vattnet innan den börjar sin uppstigning. Omgivningstrycket påverkar bottentiden på två viktiga sätt.
Ökad luftförbrukning minskar bottentiderna
Luften som en dykare andas komprimeras av det omgivande trycket. Om en dykare sjunker ner till 33 fot, eller 2 ATA tryck, komprimeras luften de andas till hälften av sin ursprungliga volym. Varje gång dykaren andas in tar det dubbelt så mycket luft att fylla lungorna än på ytan. Denna dykare använder luften upp dubbelt så snabbt (eller på halva tiden) som de skulle göra vid ytan. En dykare kommer att använda sin tillgängliga luft snabbare ju djupare de går.
Ökad kväveabsorption minskar bottentiderna
Ju högre omgivningstrycket desto snabbare absorberar en dykares kroppsvävnad kväve. Utan att gå in på detaljerna kan en dykare bara tillåta sina vävnader en viss kväveupptagning innan de börjar sin uppstigning, eller de riskerar en oacceptabel risk för dekompressionssjukdom utan obligatoriska dekompressionsstopp. Ju djupare en dykare går, desto mindre tid har de innan deras vävnader absorberar den maximalt tillåtna mängden kväve.
Eftersom trycket blir större med djupet ökar både luftförbrukningshastigheten och kväveabsorptionen ju djupare en dykare går. En av dessa två faktorer kommer att begränsa dykarens bottentid.
Snabba tryckförändringar kan orsaka dekompressionssjuka (böjningarna)
Ökat tryck under vattnet får en dykares kroppsvävnader att absorbera mer kvävgas än vad de normalt skulle innehålla vid ytan. Om en dykare stiger långsamt expanderar denna kvävegas bit för bit och överskottet av kväve elimineras säkert från dykarens vävnader och blod och släpps ut från kroppen när de andas ut.
Emellertid kan kroppen bara eliminera kväve så snabbt. Ju snabbare en dykare stiger, desto snabbare expanderar kvävet och måste tas bort från vävnaderna. Om en dykare går igenom för mycket tryckförändringar för snabbt, kan deras kropp inte eliminera allt expanderande kväve och överskottet av kväve bildar bubblor i deras vävnader och blod.
Dessa kvävebubblor kan orsaka dekompressionssjuka (DCS) genom att blockera blodflödet till olika delar av kroppen, vilket orsakar stroke, förlamning och andra livshotande problem. Snabba tryckförändringar är en av de vanligaste orsakerna till DCS.
De största tryckförändringarna ligger närmast ytan.
Ju närmare en dykare är ytan, desto snabbare ändras trycket.
Djupändring / tryckförändring / tryckökning
66 till 99 fot / 3 ATA till 4 ATA / x 1.33
33 till 66 fot / 2 ATA till 3 ATA / x 1.5
0 till 33 fot / 1 ATA till 2 ATA / x 2.0
Titta på vad som händer riktigt nära ytan:
10 till 15 fot / 1.30 ATA till 1.45 ATA / x 1.12
5 till 10 fot / 1.15 ATA till 1.30 ATA / x 1.13
0 till 5 fot / 1.00 ATA till 1.15 ATA / x 1.15
En dykare måste kompensera för det förändrade trycket oftare ju närmare de är ytan. Ju gruntare deras djup:
• ju oftare en dykare måste manuellt utjämna öronen och masken. • ju oftare en dykare måste justera sin flytkraft för att undvika okontrollerade stigningar och nedfarter
Dykare måste vara särskilt försiktiga under den sista delen av uppstigningen. Skjut aldrig, aldrig direkt till ytan efter ett säkerhetsstopp. De sista 15 fot är den största tryckförändringen och måste tas långsammare än resten av uppstigningen.
De flesta nybörjardyk genomförs i de första 40 fot vatten för säkerhetsändamål och för att minimera kväveabsorptionen och risken för DCS. Detta är som det borde vara. Men kom ihåg att det är svårare för en dykare att kontrollera sin flytkraft och utjämna på grunt vatten än på djupare vatten eftersom tryckförändringarna är mer extrema!