Физические опасности декомпрессии
ПЛАН:
Ударные эффекты взрывной декомпрессии.
Гипоксия.
Расширение газа внутри тела.
Осложнения декомпрессии, как правило, встречаются в трех формах проявления:
Во-первых, существуют ударные эффекты декомпрессии , при которых пассажир может быть травмирован движением воздушной струи, истекающей из кабины.
Во-вторых, возникают осложнения, вызванные низким давлением воздуха, самым важным из которых является гипоксия .
В-третьих, имеются осложнения, вызванные фактическим падением давления, происходящим из-за внезапного расширения воздуха внутри кабины и внутри самого тела человека.
Ударные эффекты взрывной декомпрессии.
Если протор в стенке поврежденной поверхности надутой кабины достаточно велик, то находящийся поблизости человек может быть травмирован или даже выброшен через пробоину за борт. Ведь вакуум не может создать силу, и значит не может вытащить человека из самолета поэтому первый термин передает характер движения воздушного потока, который выталкивает различные объекты или человека через пробоину. На самом деле выбрасывание человека из самолета относится в разряд очень редких происшествий.
Известен такой пример: при аварии самолета DC-10 человек сидел рядом с окном, когда оно было разрушено взрывом двигательной установки. Хотя пассажир был пристегнут ремнем к креслу, но ремень был слабо закреплен, и пассажира выбросило через образовавшуюся пробоину в окне. В аварии самолета L-1011 двоих детей выбросило через пробоину в проходе между креслами, которая образовалась при взрыве колеса.
Люди, сидевшие примерно в метре от пробоины, по всей вероятности, не испытывали отрицательного воздействия размеров разбитого окна, сквозь пробоину которого шло истечение воздушного потока так как ударный эффект, резко проявляющийся в окрестностях пробоины, носит весьма локализованный характер.
Гипоксия.
Известно, что водяные пары могут составлять до 5% общего объема воздуха. В целом основными составляющими воздуха являются кислород ( 21%) и азот ( 79,02%). Остальная его часть приходится на другие газы, главным образом на углекислый. Если повышается влажность, то количество азота и кислорода уменьшается на несколько процентов. Количество кислорода в воздухе определяется парциальным давлением кислорода.
На море парциальное давление кислорода составляет 159,2 мм ртутного столба при сухом воздухе. Уменьшение давления в атмосфере приводит к гипоксии.
При перемещении из ярко освещенной комнаты в темную вам бывает трудно рассмотреть тускло освещенный предмет. Замечено, что при небольших высотах над уровнем моря, где парциальное давление кислорода падает, человек испытывает небольшое снижение чувствительности к свету, так как глаза являются одним из самых чувствительных к уменьшению уровня кислорода органов. На высоте 1500 метров или выше вам было бы еще труднее распознать предмет, если только вам ранее не приходилось приспосабливаться к пребыванию на этой высоте.
Полет на высоте порядка 1500 метров над поверхностью Земли считается не безопасным из – за слабой освещенности объектов. Но и езда на автомобиле на тех же высотах по горной дороге США, расположенной на высоте 1500 метров над уровнем моря может оказаться не менее опасной. Тем не менее и при такой реакции зрения она все же есть, а значит при больших "высотах" в кабине реакция может оказаться более серьезной по своим последствиям. Вот почему давление воздуха в салоне и кабине пилота авиалайнера поддерживается на безопасном уровне, даже если самолет может совершить полет на значительных высотах.
К увеличению проявлений гипоксии на указанной высоте могут привести также курение и распитие алкогольных напитков. Даже малое количество составной части дыма сигареты СО может деактивировать большую часть гемоглобина - компонента крови, который является носителем кислорода. Физиологическое воздействие внешних условий на заядлого курильщика на уровне моря может оказаться сопоставимым с воздействием на некурящего человека внешних условий на высоте 3700 метров над уровнем моря. Если "высота" в кабине достигнет 1800 - 2400 метров над уровнем моря, заядлый курильщик будет испытывать симптомы, связанные с высотами большими 3700 метров над уровнем моря.
Таким образом, отрицательное влияние увеличения высоты усугубляется вредным влиянием CO. Аналогичное утверждение можно отнести и к сочетанию пагубного воздействия алкогольных напитков с увеличением высоты. Алкоголь замедляет способность клеток усваивать кислород. На большой высоте меньше кислорода и, если вы выпили спиртное, у вашего организма меньше возможности усвоить имеющийся в воздухе кислород. Такое состояние может иметь в случае декомпрессии фатальные последствия.
Самолет может лететь на высоте 9000 метров, а высота в кабине будет всего 1500 метров, так как давление воздуха внутри удерживается на том же самом уровне, какой он был, скажем, на высокогорной дороге США. Поэтому, как вы видите, "высота" в кабине является термином, который используется для указания условий высоты, соответствующей определенному давлению.
Управляющий самолетом регулирует "высоту" в кабине с тем, чтобы она не поднялась выше 2500 метров, даже когда самолет летит на высоте 12000 метров и выше. В аварийной ситуации увеличение "высоты" в кабине до 4500 метров по всей вероятности не представляет опасности, и пассажиры не нуждаются в получении дополнительного кислорода. Но если вы не получаете дополнительный кислород после примерно 10 минут, вы можете начать испытывать некоторые симптомы гипоксии: временное ухудшение памяти, головокружение и головную боль.
Что касается больших расстояний от уровня земли, то там тяжесть этих симптомов увеличивается так же, как и вероятность потери сознания. При всяком полете реактивного самолета на высотах, превышающих 300 - 500 километров, летчику, вероятно, придется вести самолет на высоте 9000 метров и выше. Для трансконтинентальных полетов высота 11000 - 13000 метров является обычной.
"Высота" в кабине на указанных высотах обычно составляет 1800 - 2400 метров. Если в самолете происходит взрывная декомпрессия на высоте 9000 метров, то в этом случае "высота" в кабине поднимется до 9000 метров и по всей вероятности у вас сохранится сознание в течение одной минуты. Если самолет летит выше, и "высота" в кабине поднимается до 12000 метров, у вас сохранится сознание примерно лишь в течение 18 секунд.
Причина быстрой потери сознания на больших высотах связана с механизмом проникания кислорода в кровь . Период времени от начала декомпрессии до момента времени, когда выполнение разумного действия становится невозможным длится 15 секунд. Проходя через ткань небольших мешочков, называемых альвеолами, атмосферный кислород попадает в легкие и кровь благодаря тому, что парциальное давление кислорода в воздухе выше его значения в крови, поступающей в легкие. Кровь, поступающая в легкие, не обеднена кислородом, но обычно нормальное парциальное давление крови, поступающей в легкие, ниже, чем давление в воздухе. И лишь высота в 10000 метров является пределом за которым проявления этого состояния исчерпываются. Выше этой высоты парциальное давление ниже, чем в крови.
Таким образом, кровь, которая поступает в легкие, вместо того, чтобы обогатиться кислородом, на самом деле теряет его и поступает в мозг при меньшем содержании кислорода, чем было при поступлении в легкие. Такая обедненная кислородом кровь поступает в мозг сидящего или находящегося в покое человека в течении 5 - 6 секунд. Для работающего человека это время еще меньше. Мозг является мощным потребителем кислорода, но обладает весьма низкой накопительной способностью. Вот почему, когда такая обедненная кислородом кровь достигает мозга, сознание сохраняется лишь несколько секунд.
Расширение газа внутри тела.
Проверено, что слой воздуха, под которым мы живем, на уровне моря оказывает давление 100 кПа. Это также та сила, которая заставляет подниматься столбик жидкой ртути в вакууме внутри трубки на высоту 760 мм.
Процесс образования пузырей в бутылке с содовой водой при ее откупоривании знаком каждому. В этих прохладительных напитках газ (углекислый газ) растворен под давлением и под ним же удерживается в плотно закрытой бутылке. Когда пробка снимается, давление внутри бутылки уменьшается, растворенный газ превращается в пузыри и выходит из бутылки.
При уменьшении давления , в различных частях нашего тела могут образоваться газовые пузыри. Это объясняется тем, что азот и кислород адсорбируются кровью и тканями. Если пузыри в период уменьшения давления образуются в таких полостях, как живот, пазухи, гнездо зуба, пространство во внутреннем ухе, то могут причинить значительную боль. Газовые пузыри могут также образовываться внутри тканей, вокруг соединений и суставов, вызывая болевые ощущения, называемые высотными болями в конечностях и суставах.
Процесс быстрой декомпрессии сопровождается расширением воздуха внутри легких с силой выходом его через рот и нос. Явление внезапной декомпрессии при отсутствии отрицательного последствия терпимо до тех пор, пока трахея (путь, по которому проходит воздух из легких ко рту) будет открыта. В спокойном состоянии легкое может без труда выдержать внезапное удвоение своего объема. Но если легкие расширяются слишком быстро, может произойти разрыв оболочки легкого, что позволит воздушным пузырям проникнуть в кровь через поврежденные стенки кровеносных сосудов. Это вызывает явление, получившее название разрыв легкого или воздушная эмболия сосудов. Разрыв легкого является исключительно редким состоянием. Сообщения о единичных случаях такого состояния относятся к тем ситуациям, когда люди пытались во время декомпрессии задержать дыхание.
Наблюдается существенная переносимость к быстрой или взрывной декомпрессии, когда легкие человека не закрыты . Добровольцы, подвергшиеся декомпрессии, соответствующей переходу высоты с 2500 до 15000 метров в течении 0,2 с, перенесли ее без травм. Существует весьма незначительная вероятность того, что более жесткая ситуация может сложиться на борту гражданского самолета, которая чревата повреждением легких.