Погружения подразделяют на глубоководные и неглубоководные. Глубоководным считается то погружение, после которого водолаз, возвращаясь к водной поверхности, должен через определенные интервалы времени делать остановки; погружение, после которого водолаз может сразу подняться на поверхность, считается неглубоководным. Максимальная глубина, с которой можно за один проход выйти на поверхность, равна 11 м.

Историческая справка. Свидетельства об использовании дыхательных приспособлений при погружениях под воду восходят к временам Аристотеля (к 4 в. до н.э.), но первый практически пригодный «скафандр» – водонепроницаемая оболочка из кожи с объемом 1,7 м³ воздуха внутри нее, позволяющая водолазу совершать свободные движения, – был изобретен в Англии в начале 18 в. В 1819 А.Зибе предложил то, что, вероятно, оказалось прототипом современного глубоководного водолазного снаряжения.

Изменения давления. На земной поверхности на тело человека действует давление приблизительно в 1 кг/см² (~0,1 МПа). Чтобы водолаз смог выдерживать повышенное внешнее давление, важно создать ему рабочие условия, подобные в некотором отношении тем, в каких он пребывает на земле. Это достигается подачей дыхательной смеси под тем же давлением, что и давление в окружающей воде. При этом давление в теле водолаза и давление внешней среды оказываются равными.

Давление воды. При погружении водолаза давление на него воды возрастает приблизительно на 0,1 МПа с каждым десятком метров глубины. К этому добавляется и атмосферное давление.

Атмосферное давление. Объем газа уменьшается пропорционально увеличению давления на него (при постоянной температуре). На глубине в 10 м давление вдвое выше, чем на поверхности, и газ займет там лишь половину своего первоначального объема (если пренебречь разностью температур). Поэтому подавать на такую глубину воздух нужно, не только повышая давление, но и поставляя его в удвоенном количестве, чтобы заполнить воздухом под водой тот же объем, который он занимал при атмосферном давлении.

Важность сохранения достаточного объема воздуха можно отчетливо представить себе на примере выхода водолаза в воду из судна, которое находится на заданной глубине. При этом объем воздуха в мягком водолазном костюме может так уменьшиться, что воздух не заполнит жесткого шлема. Тогда на тело водолаза, общая площадь поверхности которого равна приблизительно 12 900 см², начнет действовать сила в несколько тонн. В действительности погружения на малых глубинах опаснее погружений на больших глубинах. Так, при погружении с поверхности на глубину 10 м внешнее давление удваивается и объем воздуха в водолазном костюме становится в два раза меньше, а при погружении с 50-метровой до 60-метровой глубины внешнее давление возрастает лишь на одну седьмую от начального значения и так же уменьшается объем воздуха вокруг водолаза. Когда водолаз говорит, что ему приходится работать «как в тисках», что значит, давление внутри водолазного костюма меньше давления окружающей воды.

Газовые смеси. При повышении давления следует учитывать воздействие отдельных компонент дыхательной смеси. Закон о парциальных давлениях (закон Дальтона) гласит, что общее давление смеси газов равно сумме тех давлений, которые по отдельности имели бы ее компоненты, если бы каждая из них одна занимала весь объем смеси. При атмосферном давлении воздух представляет собой смесь газов, состоящую (по объему) из 79% азота, 20,96% кислорода и малых долей других газов. Соответственно в общем давлении 0,1 МПа смеси вклад от азота (79%) равен 0,079 МПа, а от кислорода (20,96%) – 0,02096 МПа. На глубине 40 м парциальное давление кислорода таково, каким оно было бы в атмосфере, если бы мы дышали чистым кислородом. Учет парциального давления кислорода очень важен, так как при повышенном давлении кислород токсичен.

Погружение без дыхательного аппарата. При нырянии без снаряжения – как это делают ловцы жемчуга – человек целиком зависит от количества воздуха, которое он набирает в легкие на поверхности, чтобы под водой обеспечить равенство внешнего и внутреннего давлений. Глубина, до которой может погрузиться ныряльщик, определяется разностью максимального объема легких после вдоха и их минимального объема после самого сильного выдоха. Перед погружением с поверхности ныряльщик набирает в легкие как можно больше воздуха; когда он движется вглубь, объем его легких под действием растущего давления воды постепенно уменьшается, пока не дойдет до того минимума, который бывает на поверхности при самом мощном выдохе. Если после этого ныряльщик пойдет еще глубже, то может произойти баротравма легких.

Скорость подъема с глубины. В тех случаях, когда подводник должен быстро погружаться, необходимо непрерывно подавать ему нужный поток воздуха. Газы, входящие в состав воздуха, проходят через организм водолаза и поглощаются тканями тела. При этом количество поглощенного газа пропорционально его давлению. Во время подъема к поверхности давления воды и дыхательной смеси уменьшаются и значения парциальных давлений газов, ранее поглощенных тканями тела, становятся выше их значений в подаваемом воздухе. При этом поток газов поступает в кровеносную систему водолаза, которая транспортирует их в его легкие для выноса из тела. Если водолаз поднимается слишком быстро, то растворенные газы выделяются быстрее, чем удаляются из организма, и их пузырьки в итоге закупоривают кровеносные сосуды. Воздушная эмболия (кессонная болезнь) и представляет собой результат пагубного воздействия подобных пузырьков (образующихся из-за резкого уменьшения внешнего давления), которые приводят к конвульсиям.

Ступенчатая декомпрессия. Глубоководные погружения стали возможны после экспериментов по образованию газовых пузырьков в кровеносной системе и удалению их оттуда, проводившихся учеными – французом П.Бером (ок. 1880) и англичанином Дж.Холдейном (ок. 1910). Холдейн обнаружил, что пузырьки газа выделяются из раствора при понижении давления более чем вдвое. Это открытие привело к разработке процедуры, известной под именем ступенчатой декомпрессии, в соответствии с которой водолаз при всплытии делает остановки заданной длительности на определенных глубинах. При этом из кровеносной системы без вреда для организма удаляются излишки газов. Поскольку количество газа, растворенного в тканях человеческого организма, зависит от глубины погружения и длительности работы под водой, время, необходимое для декомпрессии при выходе с конкретной глубины, зависит от времени, проведенного на ней. В связи с этим были составлены декомпрессионные таблицы, где для каждой рабочей глубины указываются глубины остановок и их длительность.

Водолазная техника. Обычно водолазную технику подразделяют на глубоководную и неглубоководную. Глубоководная используется практически при любых погружениях, когда необходимо обеспечить максимальную защиту организма водолаза, т.е. при спасательных операциях у затонувших судов, их подъеме и ремонте. Неглубоководная применяется для водолазных работ небольшого объема, например, при проведении осмотров или поиска под водой в условиях хорошей видимости и умеренной температуры.