Морской рыбный промысел одна из наиболее древних форм добывания пищи. В настоящее время промысловые суда бороздят не только прибрежные воды, они уходят все далее в открытые просторы морей и океанов, но до сих пор, как и в древности, рыбный промысел остается охотой. Перед угрозой истощения природных ресурсов возникла неотложная задача перехода от промысла к разумно построенному хозяйству. Необходимо создавать подводные фермы, направленные не только на сохранение морских ресурсов, но и на их увеличение. Проводить мероприятия по борьбе с хищническим использованием морепродуктов, по охране во время их размножения, по акклиматизации и рыборазведению. Имеется уже немало примеров перехода в отдельных случаях на культурные формы хозяйства. Все более широкий размах приобретает рыборазведение. В Китае и Японии искусственное разведение жемчуга и морских водорослей приняло характер хорошо поставленного хозяйства. Устричное хозяйство, а частично и мидиевое теперь уже хорошо освоенная форма морского хозяйства. Достигнуты успехи и в акклиматизации морских животных: тихоокеанские лососи пересажены в южное полушарие, кормовые беспозвоночные в Каспийское море, съедобные моллюски из одних частей океана в другие и т. д.
Но не только рыбой богаты моря и океаны. Моря хранят неисчислимые запасы растительного и животного сырья в виде водорослей и различных беспозвоночных моллюсков, ракообразных, червей и особенно планктона, способного очень быстро размножаться. Это неистощимый источник не только пищевого, но и технического, химического и медицинского сырья.
Но каковы бы ни были формы использования ресурсов океана, для овладения ими в будущем обязательно необходимо развитие подводной техники. Именно ей посвящено основное содержание этой книги.
Автор попытался совместить в ней свои технические идеи (изобретения) с рассказами об их применении в недалёком будущем. Однако для понимания этих идей, вначале необходимо познакомить читателя с физиологией водолазных спусков и устройством водолазного снаряжения.
Глава 1. Основы водолазного дела
Физиология водолазных спусков
Ткани человеческого организма состоят из мельчайших клеток с жидким содержимым, на 80% состоящим из воды. При давлении, соответствующем глубинам, доступным для водолаза в мягком скафандре, вода, а следовательно, и клетки тела, практически несжимаемы.
Известно, что давление измеряют в метрах водяного столба, причем с достаточной точностью можно считать, что давление, создаваемое столбом воды высотой 10 м, равно давлению в одну атмосферу 1 атм (или 1 кг/см2)
При погружении человека под воду на него, кроме воды, будет давить и атмосфера, т. е. воздух давлением в 1 атм. Таким образом, абсолютное давление (ата) под водой на глубине 10 м будет равно 2 ата (2 кг/см2), на глубине 20 м 3 ата и т. д.
Благодаря малой сжимаемости жидкости механическое действие давления воды на ткани человеческого тела не так уж опасно. Установлено, что механическое давление воды может привести к расстройству жизнедеятельности клеток организма человека только примерно при 300 400 ата, что соответствует погружению на глубины 3 4 км.
В самом деле, рыбы и другие животные встречаются на всех глубинах Мирового океана, даже в Марианской в падине, глубина которой достигает 11 км. Правда, это особые глубоководные животные, рождающиеся на этих глубинах, но их организмы также состоят из клеток, сходных с клетками наземных животных.
Американец Вильям Биби, опустившийся в батисфере на 923 м, видел на этой глубине обыкновенного кита; французы Гуо и Вильм на глубине 4000 м обнаружили белоглазых акул, а Жак Пикар и Дон Уолш на глубине 10919 метров видели креветку и рыбу.
Но если для человека не опасно давление, сжимающее части тела, не имеющие пустот, то сжатие полостей, заполненных газами или воздухом, может привести к неприятным последствиям. При площади подвижной части грудной клетки и живота, равной у человека среднего роста 3000 см2, уже на глубине 1 м эти органы подвергаются давлению 3300 кг. Не следует забывать, что нормально, на поверхности, на эти органы уже действует нагрузка 3000 кг (которую, кстати, мы не ощущаем).
Для уравновешивания этой сжимающей внешней силы в легкие водолаза подается воздух под давлением, равным давлению окружающей среды; благодаря такому выравниванию давлений изнутри и снаружи сжатие будут испытывать только стенки грудной клетки.
Хуже обстоит дело при сжатии воздуха, заполняющего среднее ухо и лобные пазухи. При быстром нарастании давления происходит вдавливание барабанных перепонок и может вызвать их разрыв. Поэтому водолазу при спуске необходимо делать глотательные движения или зажимать нос и надуваться; при этом сокращаются мышцы, раскрывающие устья евстахиевых труб*, и происходит выравнивание давления. При работе водолаза на постоянной глубине давление в среднем ухе становится равным наружному. При быстром подъеме, когда барабанные перепонки будут растягиваться в сторону слухового прохода, выравнивание давления достигается тем же способом, что и при погружении.
Вообще, подъем водолаза с глубины может привести к неприятным последствиям. При быстром подъеме водолаз может заболеть кессонной болезнью. Дело в том, что с увеличением глубины погружения увеличивается весовое количество воздуха, вдыхаемое водолазом за один вдох.
* Евстахиевы трубы это узкие каналы, соединяющие носоглотку со средним ухом.
Это следствие закона Бойля Мариотта, по которому удельный вес газа прямо пропорционален давлению.
Одновременно увеличивается растворимость воздуха в крови. Кровь разносит воздух из легких по всему телу, постепенно насыщая все ткани газами в большем количестве, чем при атмосферном давлении. Степень такого насыщения тканей газами зависит от глубины спуска, от времени пребывания под водой и от характера работ водолаза; различные ткани человеческого организма насыщаются газами неодинаково.
При подъеме водолаза происходит выделение избыточного воздуха через легкие. При быстром подъеме пузырьки воздуха, состоящие главным образом из азота (примесь кислорода и углекислоты незначительна), выделяются прямо в кровь (как в стакане с газированной водой); крупные пузырьки могут закупорить кровеносные сосуды и нарушить кровообращение отдельных частей организма. Кроме того, увеличение общего объема крови вследствие насыщения ее газовыми пузырьками может вызвать в разных частях тела растяжение и разрыв мелких кровеносных сосудов. Симптомы кессонной болезни таковы: головокружение, боли в суставах и мышцах, кожный зуд. В тяжелых случаях могут наступать параличи отдельных органов.
Но оказывается, что кессонную болезнь можно предупредить: чтобы выделение азота из крови не было столь бурным, подъем водолаза следует производить с остановками (для декомпрессии). Продолжительность и глубины остановок определяют по специальным таблицам.
Следует напомнить, что киты тоже дышат атмосферным воздухом; ныряя, они быстро меняют глубину и, конечно, не делают остановок для декомпрессии. Однако киты не болеют кессонной болезнью. Объясняется это тем, что киты под водой не вдыхают сжатый воздух, а пользуются запасом воздуха в легких, который они вдохнули на поверхности; их кровь и ткани не перенасыщаются воздухом, а следовательно, отсутствует и причина, вызывающая кессонную болезнь.
Вредное действие азота не ограничивается кессонной болезнью. При спуске водолаза, начиная с глубин 40 -50 м азот вызывает опьянение. Доказано, что азот при повышенном давлении является наркотиком. Изобретатель акваланга француз Жак Ив Кусто пишет, что уже с глубины 30 м он начинает чувствовать головокружение, после которого наступает вялость и сонливость. У некоторых людей азотное опьянение вызывает приступ весёлости, двигательной активности. Сильное азотное опьянение может вызвать обморочное состояние и привести к гибели.
Чтобы избавиться от вредных последствий вдыхания азота, казалось бы, следовало исключить его из состава воздуха, подаваемого водолазу, т. е. подавать чистый кислород, действительно необходимый для дыхания. Но, оказывается, организм человека не приспособлен к длительному вдыханию чистого кислорода. Продолжительное его вдыхание (более 2-х суток) даже при атмосферном давлении может вызвать заболевание воспалением легких. При абсолютном же давлении 3 ата (глубина 20 м) кислород ядовит. У водолаза, пользующегося кислородным прибором, при спуске на глубину более 20 м могут возникнуть судороги через 5 10 мин.