СПОСОБ СОЗДАНИЯ УСЛОВИЙ ДЛЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА В СПЕЦИАЛЬНОМ ГЕРМООБЪЕКТЕ ВМФ
METHOD FOR CREATING CONDITIONS FOR LIFE AND ACTIVITIES IN SPECIAL NAVAL PRESSURISED MODULE

Изобретение относится к области физиологии подводного плавания и может быть использовано с целью создания условий для жизнедеятельности подводников в период автономных походов подводных лодок (ПЛ).
Создание условий для жизнедеятельности подводников подразумевает поддержание атмосферного давления воздуха в отсеках ПЛ и постоянный контроль параметров воздушной среды и микроклимата (Сапов И.А., Солодков А.С. Состояние функций организма и работоспособность моряков. - Л.: Медицина, 1980; Физиология подводного плавания и аварийно-спасательного дела / Учебник. - 2-е изд. - Л.: ВМедА им. С.М.Кирова, 1986).
Наиболее существенными факторами, действующими на организм подводников в период автономных походов ПЛ, являются гиподинамия, сенсорная и перцептивная депривация, вредные примеси в воздушной среде отсеков. Длительное воздействие неблагоприятных факторов в этих условиях приводит к ухудшению функционального состояния организма и снижению работоспособности подводников.
Для количественной оценки изменений умственной и физической работоспособности военно-морских специалистов широко используется интегральная величина работоспособности. Нормальное состояние профессиональной деятельности моряков сохраняется при снижении этого показателя не более чем на 16% по сравнению с исходным значением.
Во время автономных походов ПЛ характерно ухудшение косвенных показателей умственной и физической работоспособности, которое наступает на 2-3 недели раньше, чем ухудшение прямых показателей работоспособности.
Основной причиной тяжелых аварий на ПЛ, связанных с гибелью личного состава, являются пожары и взрывы. Одним из перспективных путей предотвращения распространения пожара на ПЛ является снижение концентрации кислорода в газовой среде отсеков (Шараевский Г.Ю. с соавторами «Способ создания условий для жизнедеятельности человека в гермообъекте», патент на изобретение №2138421 от 27 сентября 1999 г., по заявке №95121059 от 14 декабря 1995 г.).
Вышеуказанный способ включает использование не поддерживающей горения кислородно-азотной среды с содержанием кислорода 14±1% и контроль ее параметров (Шараевский Г.Ю., Сухоруков B.C., Чумаков В.В. и др., 1995). Для обеспечения пригодности газовой среды для дыхания подводников и исключения развития у них гипоксических состояний при автономных походах в отсеках ПЛ повышают давление, величину которого поддерживают на уровне 0,15 МПа, чтобы парциальное давление кислорода в среде соответствовало нормоксическому, составляя 20-21 кПа. Этот способ позволяет разрешить противоречие между требованиями пожаробезопасности газовой среды и их приемлемостью для дыхания подводников в обеспечение их нормальной жизнедеятельности. Однако при длительном пребывании в гермообъекте в условиях данной газовой среды происходит снижение работоспособности человека, что имеет общую направленность с изменениями работоспособности подводников в период автономных походов. Снижение работоспособности, в основном, обусловлено влиянием гиподинамии, сенсорной и перцептивной депривации.
При указанных выше параметрах этого способа пересыщение организма азотом составляет около 30 кПа, что соответствует среднему значению допустимого пересыщения, принятому в физиологии водолазного труда (Литошко И.А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. - Л.: ВМедА им. С.М.Кирова, 1986), и свидетельствует о безопасности сброса давления при декомпрессии без ступенчатого режима. Диапазон индивидуально допустимых значений пересыщения организма человека азотом составляет от 20 до 52 кПа (Литошко И.А., 1986), то есть не исключена вероятность развития внутрисосудистого газообразования у некоторых членов экипажа ПЛ при «мгновенном» сбросе давления до атмосферного.
Таким образом, условия для жизнедеятельности подводников, предложенные в вышеуказанном способе, приводят к снижению работоспособности после 45-суточной экспозиции и риску возникновения внутрисосудистого газообразования при «мгновенном» сбросе давления до атмосферного. Это наиболее близкий аналог (прототип) предлагаемого изобретения.
Задачей данного изобретения является повышение работоспособности и безопасности декомпрессии подводников.
Предлагается, как и в прототипе, использование не поддерживающей горения умеренно гипоксической кислородно-азотной среды и контроль ее параметров. Способ отличается от прототипа тем, что давление среды повышают до 120 кПа таким образом, чтобы парциальное давление кислорода в среде соответствовало уровню 18,6-19,8 кПа (16±1%), а парциальное давление азота находилось на уровне 100,2-101,4 кПа.
абс
Абсолютное давление газовой среды в отсеках ПЛ (Р, кПа) определяется из следующего соотношения, вытекающего из закона Дальтона:
абс
Р=100×pО2/fO2, где рО2 - парциальное давление кислорода в газовой среде, кПа;
fO2 - процентное содержание кислорода в газовой среде, %.
абс
При заданных параметрах способа (рО2=19,2 кПа, fO2=16%), абсолютное давление (Р) составляет 120 кПа (0,12 МПа), что соответствует избыточному давлению 0,02 МПа, эквивалентному глубине 2 м.
При указанных выше параметрах нового способа парциальное давление азота (pN2) поддерживается на уровне 101 кПа. В результате пересыщение организма азотом составляет около 1 кПа, что существенно снижает вероятность развития внутрисосудистого газообразования у подводников при «мгновенном» сбросе давления до атмосферного.
Декомпрессию подводников так же, как и в прототипе, начинают по истечении 45 суток похода и проводят путем линейного снижения давления до нормального атмосферного за 10-15 мин с одновременной вентиляцией отсеков ПЛ воздухом.
Указанные особенности нового способа отличают его от прототипа, предложенного с целью создания условий для жизнедеятельности подводников в автономных походах ПЛ.
Медико-биологические аспекты нового способа в обоснование возможности его осуществления, а также безопасность предложенных параметров имеют как теоретическое обоснование с позиций подводной физиологии и водолазной медицины, так и практическое подтверждение в экспериментальных исследованиях.
Для обоснования предложенного способа и сравнения его с прототипом на экспериментальной научно-исследовательской базе 40 ГНИИ МО РФ были проведены два эксперимента по длительному 45-суточному пребыванию 12 человек в условиях гипербарической нормоксии и умеренной гипербарической гипоксии.
В эксперименте №1 поддерживались условия гипербарической нормоксии с содержанием кислорода в газовой среде 20-21 кПа под общим давлением 150 кПа. В эксперименте №2 поддерживались условия умеренной гипербарической гипоксии с содержанием кислорода в газовой среде 18,6-19,8 кПа под общим давлением 120 кПа. При этом исследовались косвенные показатели умственной и физической работоспособности.
В условиях гипербарической нормоксии физическая работоспособность имела тенденцию к незначительному увеличению. Максимальное увеличение PWC 170 отмечалось на 29-е сутки исследований на 12% от фона. В то же время в условиях умеренной гипербарической гипоксии уже на 9-е сутки показатель PWC 170 существенно увеличивался на 19% по сравнению с фоном и стабилизировался на этом уровне до конца эксперимента. На 44-е сутки второго эксперимента физическая работоспособность значительно возрастала на 34% по сравнению с фоном (p<0,05).
В первом эксперименте выносливость к статическому усилию имела тенденцию к снижению. На 29-е и 44-е сутки она снижалась на 9-10% по сравнению с фоном. Во втором эксперименте этот показатель существенно увеличивался на 22-е сутки на 23%, а на 43-е сутки на 44% по сравнению с фоном. Увеличение выносливости к статическому усилию отражало возрастание физической выносливости и повышение силы процесса возбуждения в корковом отделе двигательного анализатора.
Критическая частота слияния световых мельканий в первом эксперименте имела тенденцию к снижению в среднем на 2-6% по сравнению с фоном. Во втором эксперименте она увеличивалась на 3-5% по сравнению с фоном и достоверно отличалась от первого эксперимента (p<0,05), что говорило об улучшении подвижности нервных процессов в корковом отделе зрительного анализатора.
Влияние гиподинамии при длительном пребывании в условиях гипербарической нормоксии приводило к заметному снижению интегральной величины работоспособности, начиная с 29-х суток эксперимента на 5-6%, что в основном было обусловлено ухудшением умственной работоспособности испытуемых. При этом динамика работоспособности имела сходную направленность с изменениями работоспособности подводников в автономных походах и отличалась сохранением достаточно высокой физической работоспособности испытуемых.
Стимулирующее влияние умеренной гипербарической гипоксии во втором эксперименте приводило к увеличению интегральной величины работоспособности с 22-х суток на 3%, а в конце эксперимента на 12%, что было обусловлено улучшением умственной работоспособности и существенным увеличением физической работоспособности испытуемых.
Эффективное повышение работоспособности подводников при длительном пребывании в условиях умеренной гипербарической гипоксии достигается за счет активизации процессов адаптации и увеличения функциональных резервов организма.
Определение внутрисосудистого газообразования после декомпрессии персонала гермообъекта проводилось с применением высокочувствительной ультразвуковой аппаратуры по специальным методикам. При этом отмечалось уменьшение образования газовых пузырьков в организме во втором эксперименте по сравнению с первым.
Таким образом, при 45-суточном пребывании в условиях газовой среды предложенного способа происходит повышение работоспособности человека и существенно снижается риск возникновения внутрисосудистого газообразования при последующей декомпрессии, что отличает его от прототипа.
Фактически изобретение готово к использованию, его практическая реализация требует проведения ряда организационно-технических мероприятий на подводных лодках и внесения изменений в руководящие документы ВМФ.