---

Физиологические условия подводного плавания

Организм человека приспособлен к существованию в воздушной среде. В воде - среде, не поддающейся сжатию, намного более плотной, чем воздух, - человеческий организм ведет себя совершенно иначе, чем на суше. Поэтому подводное ориентирование связано с преодолением многих трудностей физического и физиологического характера.

Давление. В обычных условиях человек испытывает давление в одну атмосферу, т. е. 1 килограмм на каждый квадратный сантиметр кожного покрова. В целом это составляет нагрузку примерно в 16 тонн. Но давление воздуха внутри организма уравновешивает давление извне. Вода, однако, значительно тяжелее, чем воздух. Погружаясь в неё, человек, испытывает повышенное давление, величина которого определяется весом столба воды под ним. Чем глубже погружение, тем больше величина давления.

Подводник-ориентировщик в зависимости от упражнений работает на глубинах от 1,5 до 4,5 м. На глубине 1,5 м это плюс 0,15кг/см, на глубине Зм- плюс 0,3 кг/см, 4,5 м добавляют 0,5 кг/см. При этом баланс между внешним давлением на тело и внутренним давлением в организме все больше и больше нарушается, что влечет за собой различные негативные последствия. В первую очередь падает скорость и точность прохождения дистанции. Начав в 1986 году эксперименты с глубинами (тогда уже ребята работали на уровне мс и имели стаж по 5, 6 лет), к 1991 году мы вышли с некоторыми спортсменами в учебно-тренировочном процессе на показатели, которые позволили им попасть в состав сборной СССР.

Методика заключалась в специально разработанных упражнениях на суше и в воде, которые позволяли при выходе на открытую акваторию удерживать набранную скорость. Спортивная база ЦСКА на берегу Капчагая имеет мало аналогов в мире по параметрам воды, воздуха и др., что позволило сборной команде в течение 3 месяцев в году (с июня по середину сентября) закрепить полученные в бассейне навыки на открытой воде.

Используя на капчагайской акватории "глубинный тренинг" и имея возможность благодаря исключительным природным условиям проводить продолжительные двухразовые занятия, а также эксперименты с ластами для различных глубин, индивидуально для каждого спортсмена, к 1991 году мы достигли желаемого эффекта. В составе сборной СССР Людмила Шумилова на чемпионате Европы в Германии (Ганновер) завоевала четыре золотые медали.

Удельный вес и плотность. Удельный вес воды зависит от температуры и плотности. В свою очередь, плотность незначительно изменяется под действием температуры. Так, при 20°С плотность воды на 0,2% меньше, чем при 4°С. Дистиллированная вода, свободная от всяких примесей, при температуре 4°С имеет удельный вес 1, т.е. 1 мл воды весит 1 г. Вода служит условной единицей, с которой сравнивается удельный вес всех жидкостей и твердых тел. Морская вода тяжелее речной на 2,5-3% из-за наличия в ней большого количества солей, а удельный вес её в среднем равен 1,025.

Анализируя удельный вес и плотность воды, спортсмен-ориентировщик и его тренер строят в зависимости от того, на какой акватории проходит старт, тактику и стратегию выступления, собирают и обобщают сведения о месте соревнований, учитывают все параметры воды. Удельный вес тела имеет значение при определении его плавучести.

Плавучесть тела. При погружении в воду на любое тело действуют две противоположно направленные силы - сила тяжести и сила плавучести. Сила тяжести - это собственный вес тела. Она направлена вертикально вниз. Точка её приложения называется центром тяжести. Одновременно вода препятствует погружению тела, как бы выталкивая его на поверхность. Эту выталкивающую силу называют силой плавучести. Она направлена вертикально вверх. Точка приложения этой силы называется центром плавучести. По закону Архимеда, погруженное в жидкость тело теряет в своём весе столько, сколько весит вытесненный телом во время погружения объем жидкости. Больший объем - большая сила плавучести и наоборот.

В том случае, когда вес тела больше веса вытесненной им воды, оно будет тонуть, так как обладает отрицатель-поп плавучестью.

Величина отрицательной плавучести равна разности между собственным весом тела и весом объёма жидкости, вытесненной им при погружении. Если же вес объема вытесненной жидкости больше собственного веса тела, то последнее будет плавать, обладая положительной плавучестью, величина которо равна разности между весом объёма вытесненной жидкости и весом тела.

Понятие плавучести имеет большое значение для подводных пловцов. От умения уравновесить себя в воде зависит результат и даже безопасность пребывания под водой.

Вследствие большой плотности воды спортсмен, погружаясь в неё, находится в условиях, близких к состоянию невесомости.

При выдохе средний удельный вес человека находится в пределах 1020-1060 кг/м и наблюдается отрицательная плавучесть 1-2 кг- разность между весом вытесненной телом воды и его собственным весом. При вдохе средний удельный вес человека понижается до 970 кг/м и появляется незначительная положительная плавучесть. При плавании в гидрозащитной одежде за счет воздуха в ее складках положительная плавучесть увеличивается, что затрудняет погружение в воду. Плавучесть можно отрегулировать с помощью грузов. Для плавания под водой обычно создают незначительную отрицательную плавучесть 0,5 - 1 кг. Большая отрицательная плавучесть требует постоянных движений для удержания на нужной глубине, то же и с большой положительной плавучестью.

При выборе оптимальной плавучести для ориентировщика учитываются следующие факторы: 1) экипировка; 2) акватория; 3) программа соревнований; 4) индивидуальность спортсмена; 5) разное.

Сопротивление воды оказывает заметное влияние на скорость плавания. При плавании на поверхности со скоростью 0,8-1,7 м/с сопротивление движению тела возрастает соответственно с 25 до 11,5 кг. При плавании под водой сопротивление движения меньше, так как пловец-подводник занимает горизонтальное, положение, и ему не надо периодически поднимать голову из воды, чтобы сделать вдох. Кроме того, под водой меньше тормозящая сила волн и завихрений, возникающих в результате движений пловца. Опыт в бассейне показывает, что один и тот же спортсмен, проплывающий дистанцию 50 м брассом за 37,1 с, под водой проплывает то же расстояние на 3-4 с быстрее.

Средняя скорость плавания под водой спортсмена-ориентировщика - 1,5 м/с. Алексей Корниенко, змс, армеец, чемпион мира, Европы, один из сильнейших в мире ориентировщиков, в скоростном упражнении "зоны" на чемпионате Европы 1997 года, где он выиграл золотую медаль, на дистанции в 630 м развил скорость 2,1 м/с, а знаменитая Л.Шумилова - 1,78 м/с. На тренировках на Капчагае в полном снаряжении пловца-ориентировщика А. Корниенко и Л. Шумилова развивают абсолютную скорость соответственно 2,57 и 2,31 м/с. На рубеже 1995-96 годов это были абсолютно лучшие результаты в мире среди ориентировщиков. Но в 1996 году российские инженеры создали новую модификацию моноласта, которая увеличивает скорость на 10-17. Однако высокая стоимость ласта , ($1800) делает его пока недоступным для сборной Казахстана, что, естественно, отбрасывает команду назад.

На чемпионате мира 1998 года наши женщины буквально в последний момент выиграли национальной зачет у сборной Венгрии и России только за счет слаженности и большого опыта подобных соревнований. А мужчины заняли третье место, проиграв сборным Венгрии и России, которые были полностью экипированы в универсальное снаряжение.

Видимость в воде зависит от количества и состава растворенных в ней взвешенных частиц, которые рассеивают световые лучи. В мутной воде даже при ясной солнечной погоде видимость почти отсутствует. Глубина преломления света в толщу воды зависит от угла падения лучей и состояния водной поверхности. Косые солнечные лучи, падающие на поверхность воды, проникают на малую глубину, и большая часть их отражается от поверхности. Слабая рябь или волна резко ухудшают видимость в воде.

Лучи с различной длиной волны поглощаются неравномерно. Длинноволновая часть видимого спектра (красные лучи) почти полностью поглощается поверхностными слоями воды. Коротковолновая часть (фиолетовые лучи) в наиболее прозрачной океанской воде может проникать на глубину до 1000 м. Зеленые лучи не проникают глубже 100 м.

На соревнованиях по подводному ориентированию видимость воды по диску "Сейко" должна быть не менее 0,5 м. В зависимости от прозрачности воды строится тактика выступления команды и отдельных спортсменов. Чем меньше видимость, тем больше ставка на точность прохождения дистанции в ущерб скорости. При плохой видимости на отработку ориентиров, правильный подход и уход уделяется на 3-4 с больше, чем при хорошей. Так же в зависимости от видимости, цвета воды, солнечной или пасмурной погоды подбирается маска, вернее, её цветовая гамма.

Зрение под водой имеет свои особенности. Вода обладает примерно такой же преломляющей способностью, как и оптическая система глаза. Если пловец погружается без маски, то лучи света проходят через воду и попадают в глаз, почти не преломляясь. При этом лучи сходятся не у сетчатой оболочки, а значительно дальше, за ней. В результате острота зрения ухудшается в 100-200 раз, поле зрения уменьшается, изображение получается неясным, расплывчатым, и пловец становится как бы дальнозорким.

При погружении пловца-подводника в маске световой луч из воды проходит слой воздуха в маске, попадает в глаз и преломляется в его оптической системе как бы обычно. Но пловец-подводник при этом видит изображение предмета несколько ближе и выше его действительного местонахождения. Сами же предметы кажутся подводой значительно больше, чем в действительности. Но опытные ориентировщнки приспосабливаются к этим особенностям зрения и не испытывают затруднений.

Резко ухудшается в воде цветоощущение. Особенно плохо воспринимаются синий и зеленый цвета, которые близки к естественной окраске воды, лучше всего - белый и оранжевый.

Ориентирование под водой представляет определенные трудности. На поверхности человек ориентируется в окружающей среде с помощью зрения, а равновесие его тела поддерживается с помощью вестибулярного аппарата, мышечно-суставного чувства и ощущений, возникающих во внутренних органах и коже при изменении положения тела. Человек постоянно испытывает действие силы тяжести (чувство опоры) и воспринимает малейшие изменения положения тела в пространстве.

При плавании под водой человек лишен привычной опоры. Из органов чувств, ориентирующих человека в пространстве, остается надежда лишь на вестибулярный аппарат, на отолиты которого продолжают действовать силы земного тяготения. Особенно затруднительно ориентирование под водой человека с нулевой плавучестью, с закрытыми глазами он допускает ошибки в определении положения тела в пространстве на угол 10-25°.

Большое значение для ориентирования под водой имеет положение человека. Наиболее неблагоприятным считается положение на спине с запрокинутой назад головой. При попадании в слуховой проход холодной воды вследствие раздражения вестибулярного аппарата у пловца появляется головокружение, затрудняется определение направления, и ошибка часто достигает 180°.

Слышимость в воде ухудшается, так как звуки под водой воспринимаются преимущественно путем костной проводимости, которая на 40% ниже воздушной. Дальность слышимости при костной проводимости зависит от тональности звука: чем выше тон, тем лучше слышен звук. Это имеет практическое значение во время выполнения группового упражнения для сбора спортсменов при Плохой видимости. Спортсмен, первым пришедший на сборный ориентир, подает разнообразные сигналы для спортсменов, которые по каким-либо причинам отклонились и ищут данный ориентир.

Звук в воде распространяется в 4,5 раза быстрее, чем в атмосфере, поэтому под водой сигнал от источника звука распространяется сбоку, поступает в оба уха почти одновременно, разница составляет менее 0,0001 с. Столь незначительная разница по времени поступления сигнала дифференцируется, и четкого пространственного восприятия звука не происходит. Следовательно, установить направление по источникам звука под водой трудно.

Охлаждение организма в воде протекает гораздо интенсивнее, чем на воздухе. Теплопроводность воды в 4 раза больше, чем воздуха. Если на воздухе при 4°С человек может без особой опасности для здоровья находится в течение 6 ч, при этом температура его тела почти не понижается, то в воде при такой же температуре незакаленный человек без защитной одежды в большинстве случаев погибает от переохлаждения уже спустя 30-40 мин. Охлаждение организма усиливается с понижением температуры воды и при наличии течения.

В воздушной среде интенсивные теплопотери при температуре воздуха 15-20 °С происходят в результате излучения (40-45%) и испарения (20-25%), а на долю теплоотдачи с помощью проведения приходится лишь 30-35%. В воде у спортсмена без защитной экипировки тепло в основном теряется в результате переохлаждения На воздухе теплопотери происходят с площади, составляющей около 75% поверхности тела, так как между соприкасющимися поверхностями ног, рук и соответствующими областями туловища существует теплообмен. В воде же теплопотери происходят со всей поверхности тела.

Воздух, непосредственно соприкасающийся с кожей, быстро нагревается и фактически имеет более высокую температуру, чем окружающий. Даже ветер не может полностью удалить с кожи этот слой теплого воздуха. В воде, с её большей удельной теплоемкостью и большой теплопроводностью, слой, прилегающий к телу, не успевает нагреваться и легко вытесняется холодной водой.

Поэтому температура поверхности тела в воде понижается интенсивнее, чем на воздухе. Кроме того, вследствие неравномерного гидростатического давления воды нижние области тела, которые испытывают большее давление, охлаждается быстрее и имеют температуру у кожи ниже, чем верхние, менее обжатые водой.

Тепловые ощущения организма на воздухе и в воде при одной и той же температуре различны (таблица 3).

Таблица 3. Тепловые ощущения организма
на воздухе и в воде

Среда	13°С	23°С	33°С
Воздух	Прохладный	Безразличный	Тёплый
Вода	Холодная	Прохладная	Безразличная

Вследствие интенсивного охлаждения и обжатия гидростатическим давлением кожная чувствительность в воде понижается, болевые ощущения притупляются, поэтому могут оставаться незамеченными небольшие порезы и даже раны.

При спусках под воду в гидрозащитной одежде температура кожи понижается неравномерно. Наибольшее падение температуры кожи отмечается в конечностях.

Кровообращение под водой имеет свои особенности в силу неравномерного гидростатического давления на различные участки тела. Например, при вертикальном положении спортсмена среднего роста (170 см) в воде независимо от глубины погружения, его стопы будут испытывать гидростатическое давление на 0,17 кг/см2 больше, чем голова. К верхним областям тела, где давление меньше, кровь приливает (полнокровие), от нижних областей тела, где давление больше, отливает (частичное обескровливание). Такое перераспределение тока крови увеличивает нагрузку на сердце, которому приходится преодолевать большее сопротивление движению крови по сосудам.

При горизонтальном положении тела в воде разность гидростатического давления на грудь и спину невелика - всего 0,02-0,03 кг/см2, и нагрузка на сердце возрастает незначительно.

Дыхание под водой возможно лишь при том условии, что внешнее давление воды равно внутреннему давлению воздуха в системе "легкие - дыхательный аппарат". Несоблюдение этого равенства затрудняет дыхание или делает его вообще невозможным.

Так, дыхание через трубку на глубине 1 м при разности между внешним и внутренним давлением 0,1 кг/см2 требует большого напряжения дыхания мышц и долго продолжаться не может, а на глубине 2 м дыхательные мышцы уже не в состоянии преодолеть давление воды на грудную клетку.

Если считать площадь грудной клетка 6000 см2, то на глубине 2 м (гидростатическое давление 0,2 кг/см2 ) усилие со стороны воды на грудную клетку составит 0,2x6000=1200 кг.

Человек в покое на поверхности делает 12-24 вдохов -выдохов в минуту, и его легочная вентиляция (минутный объём дыхания) составляет 6-12 л/мин.

В нормальных условиях при каждом вдохе-выдохе в легких обменивается не более 1/6 находящегося воздуха. Остальной воздух остается в альвеолах легких и является той средой, где происходит газообмен с кровью. Альвеолярный воздух имеет постоянный состав и в отличие от атмосферного содержит 14% кислорода, 5,6% углекислого газа и 6,2% водяных паров. Даже незначительные изменения в его составе приводят к физиологическим сдвигам, которые являются компенсаторной защитой организма. При значительных изменениях компенсаторная защита не будет справляться, в результате возникнут болезненные (патологические) состояния.

Не весь воздух, попадающих в организм, достигает легочных альвеол, где происходит газообмен между кровью и легкими. Часть воздуха заполняет дыхательные пути организма (трахею, бронхи ) и не участвует в процессе газообмена. При выдохе этот воздух удаляется, не достигнув альвеол. При вдохе в альвеолы вначале поступает воздух, который остался в дыхательных путях после выдоха (обедненный кислородом, с повышенным содержанием углекислого газа и водяных паров), а затем свежий воздух.

Объем дыхательных путей организма, в которых воздух увлажняется и согревается, но не участвует в газообмене, составляет примерно 175 см3. При плавании с дыхательным аппаратом (дыхательной трубкой) общий объём дыхательных путей (организма и аппарата) увеличивается почти в два раза. При этом вентиляция альвеол ухудшается и снижается работоспособность.

Интенсивные мышечные движения под водой требуют большого расхода кислорода, что приводит к усилению легочной вентиляции, в результате увеличивается скорость потока в дыхательных путях организма и аппарата (дыхательной трубки).

При этом пропорционально квадрату скорости потока воздуха возрастает сопротивление дыханию. С увеличением плотности сжатого воздуха соответственно глубине погружения сопротивление дыханию также возрастает.

А это оказывает существенное влияние на длительность и скорость плавания под водой. Если сопротивление дыханию достигает 60-65 мм рт. ст., то дышать становиться трудно и дыхательные мышцы быстро утомляются. Растягивая по времени фазу вдоха и выдоха, можно уменьшить скорость потока воздуха в дыхательных путях, что приводит к некоторому снижению легочной вентиляции, но в то же время заметно уменьшает сопротивление дыханию.

---