Hur förändras trycket under vattnet och hur påverkar tryckförändringar aspekter av dykning som utjämning, flytkraft, bottentid och risken för dekompressionssjukdom? Granska grunderna för tryck och dykning och upptäck ett koncept som ingen berättade för oss under vår öppna vattenkurs: att trycket förändras snabbare ju närmare en dykare är till ytan.
grunderna
luft har Vikt
ja, luft har faktiskt vikt. Luftens vikt utövar tryck på din kropp—cirka 14,7 psi (pund per kvadrattum). Denna mängd tryck kallas en atmosfär av tryck eftersom det är den mängd tryck som jordens atmosfär utövar. De flesta tryckmätningar i dykning ges i enheter av atmosfärer 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 dem, och ju mer tryck det utövar på kroppen. Trycket som en dykare upplever på ett visst djup är summan av alla tryck ovanför dem, både från vattnet och luften.
varje 33 fot saltvatten = 1 ata tryck
Tryck en dykare upplever = vattentryck + 1 ata (från atmosfären)
totalt tryck vid standarddjup*
djup / atmosfärstryck + vattentryck = totalt Tryck
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 en dykares kropp luftutrymmen och dykutrustning kommer att komprimera när trycket ökar (och expanderar när trycket minskar). Luft komprimerar enligt Boyles lag.
Boyles lag: luftvolym = 1 / Tryck
inte en matematisk person? Det betyder att ju djupare du går, desto mer luft komprimerar. För att ta reda på hur mycket, gör en bråkdel av 1 över trycket. Om trycket är 2 ATA, är volymen av tryckluften 0 av sin ursprungliga storlek vid ytan.
tryck 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, orsakar tryckökningen luften i kroppens luftrum att komprimera. Luftrummen i öronen, masken och lungorna blir som dammsugare eftersom komprimeringsluften skapar ett negativt tryck. Känsliga membran, som örontrumman, kan sugas in i avhandlingar luftrum, orsakar smärta och skada. Detta är en av anledningarna till att en dykare måste utjämna öronen för dykning.
vid uppstigning sker det omvända. Minskande tryck får luften i en dykares luftrum att expandera. Luftrummen 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 (som en öronbarotrauma) måste en dykare utjämna trycket i kroppens luftrum med trycket runt dem.
för att utjämna sina luftrum vid nedstigning lägger en dykare luft till sina kroppsluftrum för att motverka ”vakuum” – effekten genom att
- andas normalt, detta lägger till luft i lungorna varje gång de andas in
- lägger till luft i masken genom att andas ut näsan
- lägger till luft i öronen och bihålorna genom att använda en av flera öronutjämningstekniker
för att utjämna sina luftrum vid uppstigning släpper en dykare luft från sina kroppsluftrum så att de inte blir överfulla av
- andas normalt, detta frigör extra luft från deras lungor varje gång de andas ut
- stigande långsamt och tillåter extra luft i öronen, bihålorna och masken att bubbla ut på egen hand
flytkraft
dykare kontrollerar sin flytkraft (oavsett om de sjunker, flyter upp eller förblir ”neutralt flytande” utan att flyta eller sjunka) genom att justera deras lungvolym och flytkompensator (BCD).
när en dykare sjunker ner får det ökade trycket luften i deras BCD och våtdräkt (det finns små bubblor fångade i neopren) att komprimera. De blir negativt flytande (sänkor). När de sjunker komprimerar luften i dykutrustningen mer och de sjunker snabbare. Om de inte lägger till luft i hans BCD för att kompensera för deras alltmer negativa flytkraft, kan en dykare snabbt finna sig kämpa mot en okontrollerad nedstigning.
i motsatt scenario, 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 eller de riskerar en okontrollerad, snabb uppstigning (en av de farligaste sakerna en dykare kan göra).
en dykare måste lägga till luft till sin BCD när de går ner och släpper ut luft från sin BCD när de stiger upp. Detta kan verka kontraintuitivt tills en dykare förstår hur tryckförändringar påverkar flytkraft.
Bottentider
Bottentid avser den tid en dykare kan stanna under vattnet innan de börjar sin stigning. 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 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 vid ytan. Denna dykare kommer att använda sin luft upp dubbelt så snabbt (eller på halva tiden) som de skulle på ytan. En dykare kommer att använda sin tillgängliga luft snabbare ju djupare de går.
ökad Kväveabsorption minskar Bottentiderna
ju större omgivningstryck, desto snabbare kommer en dykares kroppsvävnader att absorbera kväve. Utan att komma in i detaljer kan en dykare bara tillåta sina vävnader en viss mängd kväveabsorption innan de börjar sin uppstigning, eller de löper en oacceptabel risk för dekompressionssjukdom utan obligatoriska dekompressionsstopp. Ju djupare en dykare går, desto mindre tid har de innan deras vävnader absorberar den maximala tillåtna mängden kväve.
eftersom trycket blir större med djupet ökar både luftförbrukningen och kväveabsorptionen ju djupare en dykare går. En av dessa två faktorer kommer att begränsa en dykares bottentid.
snabba tryckförändringar kan orsaka dekompressionssjukdom (böjarna)
ökat tryck under vattnet får en dykares kroppsvävnader att absorbera mer kvävgas än de normalt skulle innehålla vid ytan. Om en dykare stiger långsamt expanderar denna kvävgas bit för bit och överskottet kväve elimineras säkert från dykarens vävnader och blod och frigörs från kroppen när de andas ut.
men kroppen kan bara eliminera kväve så snabbt. Ju snabbare en dykare stiger, desto snabbare kväve expanderar och måste tas bort från sina vävnader. Om en dykare går igenom för stor tryckförändring för snabbt, kan deras kropp inte eliminera allt expanderande kväve och överskottet kväve bildar bubblor i deras vävnader och blod.
dessa kvävebubblor kan orsaka dekompressionssjukdom (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 är närmast ytan.
ju närmare en dykare är ytan, desto snabbare förändras trycket.
Djupförändring / 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 till ytan. Ju mer Grunt deras djup:
• ju oftare måste en dykare manuellt utjämna öronen och maskera.
• ju oftare måste en dykare justera sin flytkraft för att undvika okontrollerade stigningar och nedstigningar
dykare måste vara särskilt försiktiga under den sista delen av stigningen. Aldrig, aldrig, skjut rakt på ytan efter ett säkerhetsstopp. De sista 15 fötterna är den största tryckförändringen och måste tas långsammare än resten av stigningen.
de flesta nybörjardyk utförs i de första 40 fot vatten för säkerhetsändamål och för att minimera kväveabsorptionen och risken för DCS. Detta är som det borde vara. Tänk dock på att det är svårare för en dykare att kontrollera sin flytkraft och utjämna i grunt vatten än i djupare vatten eftersom tryckförändringarna är mer extrema!