Teoria nurkowania

wiedza nurkowa

Nurkowanie to bardzo przyjemny sport i w zasadzie dość prosty. Jednak pewien zasób wiedzy i umiejętności jest niezbędny aby bezpiecznie nurkować. Woda potrafi być bardzo zmienna, nawet na Morzu Czerwonym w wodzie na pozór spokojnej mogą wstępować prądy wodne, nagłe zmiany głębokości - rafa, czy niebezpieczne zwierzęta.

Na każdym kursie nurkowania musisz zapoznać się z podstawowymi zagadnieniami dotyczącymi fizyki nurkowania, chodzi tu głównie o zmiany ciśnienia wraz z głębokością. Musisz poznać właściwości mieszanek na których będziesz nurkował/a oraz zapoznać się z budową układu oddechowego i układu krążenia na poziomie pozywającym zrozumieć mechanizm urazów nurkowych. Nauka korzystania z tabel dekompresyjnych jest również niezbędna (przynajmniej na razie), historia nurkowania może być miłym dodatkiem do całości zagadnień

Podstawowe działy dotyczące teorii nurkowania to:

Pamiętaj: Nurkowanie jest bardzo bezpiecznym sportem, jednak pewnych zagrożeń nie da się uniknąć, najpoważniejszym niebezpieczeństwem dla nurka początkującego jest uraz ciśnieniowy płuc ciśnieniowy płuc.

Oraz najczęściej zadawane pytania

Zastrzeżenie!

Dołożyłem wszelkich starań, aby niniejszy dokument zawierał informacje wiarygodne, dokładne i użyteczne. Nie jest to jednak podręcznik nurkowania, a tylko trochę wiadomości dla osób zainteresowanych tym sportem. Nie wolno podejmować prób nurkowania tylko na podstawie tych informacji! Nurkować można tylko po odbyciu odpowiedniego przeszkolenia, zgodnie ze swoimi uprawnieniami i możliwościami, pod okiem instruktora płetwonurkowania.

Garść informacji o nurkowaniu

  1. Podstawowy sprzęt płetwonurka.
  2. Po co płetwonurkowi nóż?
  3. Jak zapobiec zaparowywaniu szkieł maski?
  4. Budowa i zasada działania aparatu powietrznego
  5. Dlaczego nawet duże ciśnienie wody nie zgniata nurka?
  6. Specyfika nurkowania na zatrzymanym oddechu
  7. Specyfika nurkowania z aparatem powietrznym
  8. Rekordy głębokości nurkowania na zatrzymanym oddechu
  9. Ochrona płetwonurka przed przechłodzeniem
  10. Po co płetwonurkowi pas balastowy?
  11. Granice głębokości nurkowania na powietrzu
  12. Inne mieszanki oddechowe
  13. Na ile czasu nurkowania wystarcza powietrza w butli?
  14. Wskazówki bezpieczeństwa w/g CMAS

Podstawowy sprzęt płetwonurka

Jest to: To podstawowe wyposażenie w skrócie określa się: ABC. W ostatnich latach coraz częściej do podstawowego wyposażenia płetwonurka zalicza się też: Taki zestaw sprzętu wykorzystuje się zarówno przy nurkowaniu na zatrzymanym oddechu (inne określenie: "na bezdechu"), jak i przy nurkowaniu z aparatem powietrznym.

Po co płetwonurkowi nóż?

Podstawową funkcją noża nurkowego nie jest obrona przed niebezpiecznymi zwierzętami czyhającymi rzekomo na nurka w głębinach. Służy on zwiększeniu bezpieczeństwa nurkowania, gdyż może być na przykład użyty do rozcięcia sieci, lin, roślin, w które może zaplątać się płetwonurek. Szczególnie ważne jest to podczas nurkowania na zatrzymanym oddechu, gdy czas pobytu płetwonurka pod wodą jest ograniczony do kilku minut. Nóż może też służyć do wykonywania drobnych prac podwodnych. Nurkowanie na wodach otwartych bez noża nurkowego jest zabronione.

Jak zapobiec zaparowywaniu szkieł maski?

Istnieją specjalne preparaty do smarowania szkieł maski, które podobno zapobiegają ich zaparowywaniu podczas nurkowania. Słyszałem też o bardziej "domowych" sposobach:

Jednak przypuszczalnie najpopularniejszym sposobem (i najprostszym) jest zwilżenie szkieł maski śliną (mówiąc wprost naplucie do maski). Musi to być jednak wykonane kiedy maska jest jeszcze sucha, a następnie oczywiście można/należy maskę wypłukać w wodzie.

Budowa i zasada działania aparatu powietrznego

Aparaty powietrzne (urządzenia dostarczające powietrze człowiekowi pod wodą) mogą występować w wielu odmianach. Na przestrzeni dziejów wypróbowano wiele sposobów zrealizowania celu, którym było jak najdłuższe, bezpieczne przebywanie człowieka pod wodą. Stosowano: pompy lub butle dostarczające powietrze z powierzchni, układy o obiegu zamkniętym, o różnych czynnikach oddechowych i sposobach oczyszczania go z dwutlenku węgla. Najpopularniejszym obecnie systemem jest aparat, który w 1943 roku skonstruowali francuzi: oficer marynarki Jacques Yves Cousteau i inżynier Emil Gagnan. Jest to układ składający się z zestawu butlowego i automatu oddechowego. Zestaw butlowy to jedna, dwie, lub trzy metalowe butle (stalowe lub aluminiowe) zawierające powietrze pod ciśnieniem 150 atmosfer (lub nawet większym). Zestaw butlowy pełni funkcję źródła powietrza, ale pozostaje problem wykorzystania go przez człowieka.

Wraz z głębokością zanurzenia zmienia się ciśnienie wody otaczającej nurka. W przybliżeniu, zwiększenie głębokości o 10 metrów powoduje wzrost ciśnienia o jedną atmosferę. Oznacza to, że np. na głębokości 20 metrów na ciało nurka działa ciśnienie 3 atmosfer. Aby nurek mógł oddychać powietrzem z butli, musi być ono podawane pod ciśnieniem takim samym jak ciśnienie wody na danej głębokości. Płuca nie pokonają bowiem różnicy ciśnień większej niż ok. 0.2 - 0.3 atm. Z drugiej strony, powietrze nie może być podawane pod większym ciśnieniem niż nurek potrzebuje, gdyż spowoduje to ucieczkę powietrza do wody i jego szybsze zużycie.

Do podawania powietrza pod odpowiednim ciśnieniem służy automat oddechowy. Dzięki swojej konstrukcji, automat redukuje ciśnienie z zestawu butlowego do wartości na danej głębokości i podaje powietrze tylko podczas wdechu nurka. Ważną konsekwencją nurkowania z aparatem powietrznym jest fakt oddychania powietrzem pod ciśnieniem panującym na danej głębokości.

Dlaczego nawet duże ciśnienie wody nie zgniata nurka?

Ciało ludzkie jest zbudowane przede wszystkim z wody. Stanowi ona ponad połowę masy ciała. Jak wszystkie ciecze, woda jest mało ściśliwa. Oznacza to, że pomimo działającego na nie dużego ciśnienia, tkanki ludzkie prawie nie odkształcają się. Podobnie ma się sprawa z tkanką kostna. Jedyny efekt wysokiego ciśnienia może wystąpić w przypadku nielicznych przestrzeni gazowych występujących w ciele ludzkim. Są to przede wszystkim płuca. Podczas nurkowania z zatrzymanym oddechem powietrze w płucach jest sprężane i zajmuje mniejszą objętość. Wyznacza to pewną granicę osiąganych głębokości, gdyż płuca nie mogą się dowolnie kurczyć. Podczas nurkowania z aparatem powietrznym, w płucach znajduje się powietrze pod ciśnieniem takim samym jak panujące na danej głębokości. W efekcie płetwonurek nie odczuwa ciśnienia otaczającej go wody. Kilka pozostałych przestrzeni powietrznych (zatoki, przewody słuchowe) ma w normalnych warunkach połączenie z układem oddechowym. Jeśli z jakichś powodów to połączenie zostanie przerwane, może dojść do bólów i urazów.

Specyfika nurkowania na zatrzymanym oddechu

Nurkowanie na zatrzymanym oddechu polega na tym, że płetwonurek wykonuje na powierzchni głęboki wdech, po czym nurkuje korzystając z tlenu zawartego w płucach. Limituje to jego pobyt pod wodą do dość krótkiego okresu czasu (najwyżej kilka minut). W takiej sytuacji, każde nieprzewidziane zdarzenie (omdlenie, zaplątanie się płetwonurka w sieci lub wodorosty) może mieć tragiczne następstwa. Ponadto, z warunków nurkowania wynika, że płetwonurek ma w płucach stale tę samą ilość powietrza. Na skutek wzrostu ciśnienia wraz z głębokością zanurzenia, powoduje to ściskanie płuc. Ponieważ płuca nie mogą zmniejszać swej objętości poniżej pewnej wartości zwanej objętością zalegającą, limituje to maksymalną głębokość nurkowania. Typowe dla większości ludzi wartości, to objętość całkowita płuc 6 litrów, a objętość zalegająca 1.5 litra. Oznacza to, że płuca mogą wytrzymać ciśnienie zewnętrzne 4 razy większe od atmosferycznego. Takie ciśnienie panuje na głębokości około 30 metrów. Przekroczenie tej głębokości przy nurkowaniu na zatrzymanym oddechu może spowodować uszkodzenie płuc.

Specyfika nurkowania z aparatem powietrznym

Zasady nurkowania z aparatem powietrznym wynikają z faktu, że płetwonurek oddycha powietrzem o ciśnieniu zależnym od aktualnej głębokości, ale zawsze większym od atmosferycznego. Gdyby płetwonurek wziął wdech z aparatu na głębokości 10 metrów, a następnie (bez wydechu) wynurzył się, płuca zawierałyby 2 razy większą objętość powietrza i zostałyby rozerwane. Najważniejszą zasadą nurkowania z aparatem powietrznym jest więc wydychanie powietrza podczas wynurzania. Za graniczną różnicę głębokości o jaką bezpiecznie może wznieść się płetwonurek bez wydechu przyjmuje się 2 metry.

Długotrwałe nurkowanie na większej głębokości powoduje, że gazy zawarte w powietrzu, którym oddycha płetwonurek rozpuszczają się w krwi i pozostają w tkankach. Podczas wynurzania, na skutek zmniejszania się ciśnienia, gazy te wydzielają się w postaci pęcherzyków. Gdy proces ten zachodzi powoli i spokojnie, pęcherzyki są małe i mogą być odprowadzone z organizmu przez płuca. Gdy proces wydzielania się gazu zachodzi gwałtownie, pęcherzyki łączą się w większe i mogą spowodować na przykład zaczopowanie naczyń krwionośnych. Powoduje to wiele zaburzeń w funkcjonowaniu organizmu. Ich przebieg będzie tym cięższy, im większa była głębokość i czas nurkowania, oraz im szybsze było wynurzanie. Choroba ta, po raz pierwszy została wykryta nie u płetwonurków, a u robotników pracujących w tak zwanych kesonach, czyli dużych pomieszczeniach umieszczanych pod wodą w celu przeprowadzenia prac podwodnych. Stąd pierwotna nazwa tej choroby: choroba kesonowa, obecnie częściej używa się określenia: choroba dekompresyjna.

Rekordy głębokości nurkowania na zatrzymanym oddechu

Za graniczną głębokość możliwą do uzyskania na zatrzymanym oddechu przyjmuje się 30 metrów. Odpowiada to czterokrotnemu zmniejszeniu objętości płuc. Jednak aktualny rekord głębokości osiągniętej na zatrzymanym oddechu przekracza 100 metrów. Jak to jest możliwe? Po pierwsze wspomniana granica 30 metrów została wyznaczona dla standardowych wartości całkowitej objętości płuc i objętości zalegającej. Im większa rozpiętość tych wartości, tym większe potencjalne możliwości ma płetwonurek. Nie wyjaśnia to jednak możliwości osiągania tak dużych głębokości. Podczas nurkowań na tak duże głębokości do naczyń krwionośnych płuc napływa dodatkowa ilość krwi. Ta krew zastępuje "brakujące" powietrze i powoduje, że objętość płuc jest większa niż wynikałoby to z prostego rachunku uwzględniającego jedynie zmianę ciśnienia wody.

Ochrona płetwonurka przed przechłodzeniem

Woda ma 25 razy większe przewodnictwo cieplne niż powietrze. Oznacza to, że w wodzie człowiek zmarznie dużo szybciej niż na powietrzu o tej samej temperaturze. W celu ograniczenia utraty ciepła z organizmu stosuje się więc różnego rodzaju skafandry, które mają na celu: ograniczyć lub zlikwidować kontakt ciała z wodą oraz ograniczyć przepływ ciepła do wody. Skafandry dzieli się na skafandry mokre i skafandry suche. Te pierwsze nie mają na celu odizolować płetwonurka od wody. Ograniczają jedynie jej cyrkulację wokół ciała. Między skafandrem, a ciałem pozostaje jedynie cienka warstwa wody, która szybko się ogrzewa, ale nie odprowadza tego ciepła na zewnątrz ponieważ nie opuszcza skafandra. W celu ograniczenia odpływu ciepła do wody na zewnątrz skafandra, wykonany jest on z pianki neoprenowej o grubości kilku milimetrów. Pęcherzyki gazu zawarte w piance stanowią izolację termiczną. Skafander suchy ma za zadanie całkowitą izolację ciała nurka od wody. Osiąga się to przez uszczelnienia mankietów i odpowiednią konstrukcję zamków. Skafander suchy wykonuje się z pianki neoprenowej lub podgumowanej tkaniny. W tym drugim przypadku konieczne jest założenie pod skafander ciepłego ubrania (np. dresu) w celu osiągnięcia odpowiedniego komfortu cieplnego.

Po co płetwonurkowi pas balastowy?

Ciało ludzkie ma ciężar właściwy bardzo zbliżony do ciężaru właściwego wody. Na skutek tego, człowiek z płucami pełnymi powietrza ma niewielką pływalność dodatnią, a po wydechu, niewielką pływalność ujemną. Sytuacja zmienia się po założeniu skafandra neoprenowego. Jego objętość wynosi kilka litrów, co powoduje dodatkową siłę wyporu i duże trudności z zanurzeniem. Aby zniwelować siłę wyporu pochodzącą od skafandra i uzyskać znów pływalność zerową, płetwonurek obciąża się ołowianymi ciężarkami umieszczonymi na pasie. Taki pas balastowy umożliwia mu łatwe zanurzenie się i pozostawanie na żądanej głębokości. Ponieważ balast może być również w innym miejscu możemy wyróżnić różne systemy balastowe, ale o tym na stronie systemy balastowe.

Granice głębokości nurkowania na powietrzu

Głównymi składnikami powietrza są: tlen i azot. W takich proporcjach i pod ciśnieniem atmosferycznym nie wykazują żadnego szkodliwego działania. Sytuacja zmienia się natomiast wraz ze wzrostem ciśnienia powietrza, którym oddychamy. Dla zrozumienia poniższych wywodów konieczne jest zdefiniowanie pojęcia ciśnienia parcjalnego gazu. Jest to ciśnienie wywierane przez tylko jeden składnik mieszaniny gazów i zależy ono od procentowej zawartości danego gazu w mieszaninie i ciśnienia całej mieszaniny. Ciśnienie mieszaniny równe jest sumie ciśnień parcjalnych poszczególnych jej składników. Na przykład: ciśnienie parcjalne tlenu zawartego w powietrzu o ciśnieniu atmosferycznym wynosi 0.2 atm, a ciśnienie parcjalne azotu: 0.8 atm. W przypadku powietrza, jakim oddycha płetwonurek na głębokości 20 metrów, ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 0.6 atm (20% x 3 atm), a ciśnienie parcjalne azotu: 2.4 atm (80% x 3 atm). Działanie gazu na organizm ludzki zależy tylko od jego ciśnienia parcjalnego.

Tlen o ciśnieniu parcjalnym powyżej 1.7 atm objawia silne właściwości toksyczne. Może spowodować utratę przytomności, a nawet śmierć. Oznacza to, że na czystym tlenie można nurkować tylko do głębokości 7 metrów. Ciśnienie parcjalne tlenu zawartego w powietrzu osiąga wartość 1.7 atm dopiero na głębokości 75 metrów. Jednak nie tylko tlen oddziałuje szkodliwie na organizm płetwonurka, dotyczy to też azotu. Azot pod zwiększonym ciśnieniem działa narkotycznie na organizm ludzki. Powoduje on stopniową utratę koncentracji, zdolności kojarzenia, chęci działania itp. Niewielki wpływ azotu zaczyna się już od głębokości 20 metrów i nasila się wraz z głębokością zanurzenia. Oddziaływanie to określa się mianem "narkozy azotowej" lub "narkozy głębin". Trudno precyzyjnie określić granicę, od której azot zaczyna być naprawdę niebezpieczny (zależy to też od organizmu płetwonurka), ale przyjmuje się, że ta granica jest w okolicach głębokości 60-80 metrów.

Biorąc pod uwagę opisane działanie tlenu i azotu pod zwiększonym ciśnieniem, uznaje się, że powietrze jest bezpiecznym czynnikiem oddechowym do głębokości 60 metrów . Nurkowanie z użyciem powietrza poniżej tej granicy jest zabronione.

Inne mieszanki oddechowe

Aby osiągnąć głębokości większe niż 60 metrów należy zrezygnować z powietrza jako czynnika oddechowego. Do nurkowania na głębokościach od 60 metrów do ponad 100 metrów używa się mieszanki o nazwie helioks. Jest to hel z niewielką (rzędu kilku procent) zawartością tlenu. Wyeliminowanie azotu pozwala uniknąć narkozy azotowej, a zmniejszenie zawartości tlenu powoduje obniżenie jego ciśnienia parcjalnego do bezpiecznej wartości. Okazało się jednak, że na jeszcze większych głębokościach pożądane jest wprowadzenie pewnej ilości azotu do mieszanki oddechowej. Powstaje czynnik oddechowy o nazwie trimiks: mieszanina helu, azotu i tlenu.

Na ile czasu nurkowania wystarcza powietrza w butli?

Na takie pytanie praktycznie nie ma ścisłej odpowiedzi. Czas na jaki starcza powietrza w butli zależy bowiem od zbyt wielu czynników. Najważniejsze z nich to:

Wyżej wymienione czynniki mogą się wzajemnie znosić lub sumować. W zależności od warunków nurkowania zawartość butli może wystarczyć na 10 minut, ale może też wystarczyć na 2 godziny. Taka rozpiętość wartości oznacza właśnie, że dokładnej odpowiedzi na tak ogólne pytanie być nie może.