CC BY
348
УДК 612.274
метод длительного пребывания под повышенным давлением: история развития, направления исследований, перспективы применения
© 2010 г. А. В. Чумаков, *Г. П. Мотасов, *А. П. Неустроев,
В. И. Тюрин, А. А. Мясников, А. С. Свистов, *О. Ф. Барды-шева, *И. С. Мордовин, * Г. С. Торшин, *Д. В. Реймов,
*В. П. Алпатов
Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова, г. Санкт-Петербург *40 ГНИИ Минобороны России, г. Санкт-Петербург, г. Ломоносов
Опыт недавних операций по спасению экипажей атомной подводной лодки К-141 «Курск» проекта 949 «Антей» (Баренцево море, 2000) и подводного аппарата АС-28 «Приз» (Тихий океан, 2005) показал недостаточную степень готовности Управления аварийно-спасательных работ Военно-морского флота (ВМФ) России к выполнению стоящих перед ним задач [14].
В настоящий момент ВМФ России не располагает достаточным штатом водолазов-глубоководников, способных осуществлять не только кратковременные погружения (КП), но и спуски методом длительного пребывания под повышенным давлением (ДП). На флотах возможности обеспечения деятельности этих специалистов ограниченны [14].
Тем не менее дальнейшее существование сильного ВМФ без водолазов-глубоководников (акванавтов) невозможно. При соответствующем материально-техническом оснащении они способны решать разноплановые задачи на глубинах более 60 м, в частности осуществлять спасение экипажей затонувших подводных лодок (ПЛ) и подводных аппаратов, судоподъём, прокладку коммуникаций, выполнять строительные и ремонтные работы, проводить специальные операции. Большинство этих мероприятий реализуется методом ДП.
Труд водолазов-глубоководников незаменим при осуществлении подводных научно-исследовательских программ, при освоении ресурсов Мирового океана. В свете назревающего энергетического кризиса в экономике большинства развитых государств особую актуальность приобретают разведочное бурение, добыча нефти, природного газа и других полезных ископаемых в районах континентального шельфа. При разработке подводных месторождений ожидается острая конкурентная борьба с иностранными подрядчиками практически в зоне национальных интересов России. Поскольку континентальный шельф залегает преимущественно на глубинах более 200 м, к строительству, эксплуатации и охране плавучих буровых установок будут привлечены водолазы-глубоководники, выполняющие спуски методом ДП (акванавты) [3, 19]. Вполне реальны перспективы возведения подводных сооружений, приспособленных для продолжительной жизнедеятельности человека, в том числе под повышенным давлением.
Установлено, что спуски методом ДП, именуемые за рубежом насыщенными (saturation dives), значимо выгоднее КП [2, 19, 20]. По полезному времени работы «на грунте» насыщенные спуски на глубине 100 м превосходят КП в 10 раз, 150 м — в 30 раз, 300 м — в сотни раз [19] и на больших глубинах практически не имеют альтернативы (цит. Семко В. В., 2006). Метод ДП в основном используется при экспозиции водолаза «на грунте» более 120 минут, при глубине погружений более 200 м [20].
Обзор посвящен описанию истории развития технологии глубоководных насыщенных спусков, анализу перспектив ее практического использования, проблемам медицинского сопровождения длительного пребывания под повышенным давлением. Ключевые слова: глубоководные насыщенные погружения, акванавты, история, применение, медицинские проблемы.
Развитие и совершенствование технологии глубоководных насыщенных погружений стало результатом многолетней теоретической и экспериментальной работы, проводившейся во многих странах мира.
Из литературных источников известно, что ещё в 20-х годах XX века длительное нахождение под повышенным давлением использовалось с лечебными целями (США) [15].
Первые в СССР эксперименты по продолжительному пребыванию в условиях барокамеры (на животных) были проведены в 1949 году: экспозиция на глубине 100 м продолжалась 3 суток. Серия спусков с участием водолазов в 1952—1956 годах позволила определить допустимые сроки безопасного нахождения человека в отсеках затонувшей подводной лодки. Была получена исходная информация для дальнейшей разработки метода ДП [15].
В 1956 году отечественные исследователи при осуществлении глубоководных водолазных спусков до 300—305 м методом КП установили, что при дыхании кислородно-гелиевыми смесями на глубинах более 250 м целенаправленная работа человека практически невозможна [8, 13, 15]. Кроме того, глубоководные спуски методом КП требовали длительной (многочасовой) декомпрессии, что существенно снижало их производительность [13].
За рубежом также разрабатывались основы метода ДП. Под руководством J. Y. Cousteau (Франция) в 1959 году была проведена серия экспериментов на животных, в ходе которых установили допустимые сроки длительного пребывания в гипербарической воздушной среде и определили нормы содержания кислорода в дыхательных газовых смесях [15]. Также известны работы E. Link (США, 1962) по исследованию возможности продолжительного пребывания животных и человека под повышенным давлением [15]. В 1957—1963 годах в США по программе «Genesis 1 » выполнены эксперименты на животных (этапы
A, B) и с участием людей (этапы C, D и E), связанные с имитационными спусками методом ДП [15].
Официально метод ДП был предложен в 1964 году врачом капитаном первого ранга ВМС США G. F. Bond, который задолго до J. Y. Cousteau и E. Link рассматривал возможность длительного пребывания человека под водой [5, 15]. В течение последующих нескольких лет в разных странах была реализована серия научно-исследовательских программ с длительным пребыванием человека на малых, средних и больших глубинах в морских условиях: программы «Ихтиандр 66, 67, 68» (СССР,
1966—1968), «Karib 1, 2» (Куба — Чехословакия, 1967), «Черномор 1, 2, 2 м» (СССР, 1968—1974), «Садко 1, 2, 3» (СССР, 1966—1968), «Спрут» (СССР,
1967—1969), «Горизонт 20, 40» (СССР), «Шельф — Черномор» (Болгария — СССР, 1973—1974), «Tectite
1, 2» (США), «Precontinent 1, 2, 3» (Франция, 1962-1965), «Sealab 1, 2, 3» (США, 1964-1965) и др. [2, 15, 17]. В США в связи с необходимостью
совершенствования работы аварийно-спасательной службы военно-морских сил в 1964—1970 годах проведены широкомасштабные исследования, в том числе возможности ДП водолазов на глубинах до 180 м (программа DSSP) [15].
В 1967 году в 40 Государственном научноисследовательском институте аварийно-спасательного дела, водолазных и глубоководных работ Министерства обороны (40 ГНИИ) впервые в отечественной истории реализовано имитационное 30-суточное пребывание акванавтов под давлением до
0,05 МПа. В 1968 году начата серия экспериментальных погружений в специально построенной гидробарокамере ГРК-30: был успешно проведён спуск с ДП под давлением 1,1 МПа (100 м), продолжавшийся в течение 30 суток [24]. В 1970 году впервые в мире сотрудниками 40 ГНИИ осуществлено экспериментальное погружение в морских условиях с 30-суточным ДП на глубине 100 м: акванавты жили в условиях водолазного комплекса, расположенного на экспериментальной спасательной ПЛ (ЭСПЛ-63 проекта 666), ежедневно работая «на грунте» в течение 4 часов. В 1970 году в СССР разработаны требования к медицинскому отбору акванавтов.
В последующие 30 лет работы по совершенствованию метода ДП в нашей стране непрерывно продолжались [13, 28]. В результате метод ДП нашёл применение в ВМФ, а с 1979 года активно использовался при нефтегазодобыче на континентальном шельфе [3, 15]. В 1971 — 1973 годах 40 ГНИИ проведены водолазные спуски до 360 м из условий ДП на глубине 300 м (с безостановочной декомпрессией), а в 1986-м — экскурсионные спуски до 210 м с «грунта», расположенного на уровне 150 м. В 1976 году в результате опытной эксплуатации глубоководного водолазного комплекса на спасательной ПЛ проекта 940 «Ленок» впервые была изучена возможность работы акванавтов по спасению экипажа аварийной ПЛ на глубинах до 300 м. В 1981 — 1982 годах проведены эксперименты по быстрой компрессии на глубину 300 м, тогда же на ПЛ «БС-555» проекта 1840 — экспериментальные работы на «грунте» 306 м (акванавт В. И. Ионов) [8, 14]. При разведочном бурении континентального шельфа в Баренцевом море в 1985 году была достигнута отметка 305 м [3, 22]. В том же году при участии Института медико-биологических проблем Министерства здравоохранения СССР и Института океанологии им. П. П. Ширшова Академии наук СССР выполнен имитационный спуск с длительным пребыванием на глубине 450 м при дыхании человека кислородно-неоновой смесью.
В 1988—1994 годах на базе 40 ГНИИ в гидробарокомплексе ГБК-50 проведены три серии имитационных спусков с многосуточным пребыванием под давлением до 5,1 МПа (500 м): максимальная продолжительность ДП на глубинах 350—450 м составила 25 суток, 500 м — 15 суток [19].
Зарубежные исследователи также добились значительных успехов в освоении рекордных глубин с использованием технологии ДП. В ходе выполнения четырех экспериментальных этапов по французской программе «Janus» (COMEX, 1968—1977) при спусках в имитационных и морских условиях последовательно были достигнуты глубины 150, 253, 460, 501 м. При этом на глубине 460 м водолазами осуществлялась полезная работа, на глубине 501 м
— пребывание в течение 10 минут. В эксперименте «HYDRA-VI» во время четырёхсуточного длительного пребывания (500 м) водолазами выполнялись плановые работы, после чего они совершили экскурсионное погружение до 520 м [1]. Рекорд глубины при погружениях в морских условиях с безостановочной декомпрессией установлен в 1988 году (COMEX, программа «HYDRA-VIII»): с базовой глубины 500 м при использовании кислородно-водородных дыхательных смесей последовательно были достигнуты 520 и 534 м, на глубине 531 м акванавтами выполнялась полезная работа [1]. В 1976 году в США успешно осуществлён спуск в барокамере (кислородно-азотно-гелиевая среда) на 660 м. Среди имитационных спусков также известен эксперимент «Atlantis III» (университет Дьюка, США, 1981): на глубине 650 м акванавтами в течение 5 минут выполнялась работа на ВЭМ мощностью 240 Вт, затем была достигнута глубина 686 м, на которой участники ДП пребывали около суток [5]. В 1992 году фирмой COMEX (Франция) организовано имитационное погружение на 702 м в кислородно-водородно-гелиевой среде [8]. В настоящее время за рубежом морские спуски методом ДП до 300—360 м стали рутинными [19]. Рассматриваются перспективы освоения глубин 800—1 000 м (Гар-детт Б., 1993) [16].
В нашей стране при погружениях человека в лабораторных и морских условиях достигнуты меньшие глубины. Однако экспериментальные спуски, выполненные в 40 ГНИИ в 1988—1994 годах, стали рекордными по длительности пребывания и работы акванавтов на глубине 300—500 м. При этом были проведены уникальные медико-биологические и психофизиологические исследования, разработаны регламенты погружений в морских условиях.
Последние несколько лет по ряду причин работа гидробарокомплексов ГРК-30 и ГБК-50 приостановлена. Несмотря на это, специалистами 40 ГНИИ продолжены научные изыскания.
Неоспоримые преимущества насыщенных водолазных погружений в очередной раз подтвердились во время спасательной операции (2000) и при судоподъёмных работах (2002) на атомной ПЛ «Курск» (глубина 107 м). В результате анализа аварий отечественных и зарубежных ПЛ в 40 ГНИИ на основе технологии ДП разработан способ спасения моряков из отсеков затонувших ПЛ [12].
В настоящее время опыт медицинского сопровождения ДП широко используется в научно-
исследовательских и прикладных программах Управления аварийно-спасательных работ ВМФ и Главного военно-медицинского управления Министерства обороны РФ. Однако это направление требует дальнейшей разработки. Длительное пребывание под повышенным давлением связано с особым состоянием функционирования сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной систем, изменением обмена веществ, гемостаза, иммунореактивности организма [5, 21, 23, 27]. Потребность в увеличении адаптационных возможностей и работоспособности акванавтов, в повышении безопасности и эффективности насыщенных спусков, появление новых технических возможностей служат предпосылкой к продолжению медико-биологических исследований непосредственно в условиях ДП [23].
Другое важное направление включает исследования, посвящённые оценке состояния здоровья акванавтов в межспусковом периоде, в периодах ближайшего и отдалённого последействия насыщенных спусков. После ДП в организме человека продолжительное время наблюдается комплекс дис-тонических реакций, в дальнейшем возникают стойкие функциональные и структурные изменения [4, 5,
23, 25—27]. Несмотря на то, что в соответствии с существующими руководящими документами помимо диспансерного динамического наблюдения акванавты ежегодно подвергаются стационарному медицинскому освидетельствованию [18], среди них весьма высок уровень соматической заболеваемости [11].
В случае неблагоприятного течения болезней водолазы отстраняются от профессиональной деятельности задолго до развития фатальных событий, в дальнейшем специальный динамический контроль за состоянием их здоровья медицинской службой Министерства обороны и Минздравсоцразвития РФ не осуществляется [6, 7]. В связи с этим достоверно судить о структуре соматической патологии, вкладе профессионального фактора в её развитие, динамике течения заболеваний, риске возникновения их осложнений и смерти у акванавтов, находящихся в периоде последействия водолазных спусков, представляется затруднительным. Решению этой проблемы посвящён ряд научных работ [4, 5, 9, 10, 20, 25—27], однако исчерпывающих ответов на поставленные вопросы до сих пор не получено. Наименее исследован период отдалённого последействия ДП [4, 25—27]. Отсутствие полного и разностороннего представления о последствиях ДП не позволяет разработать эффективный комплекс мер по профилактике соматических заболеваний, ассоциированных с профессиональной деятельностью акванавтов. Проблема носит не только медицинский, но и очевидные этический и социальный аспекты, связанные с правом акванавтов на информацию о ближайших и отдалённых рисках ДП для здоровья и жизни, а также с адекватностью оплаты труда, пенсионного и льготного обеспечения.
Перечисленные направления в настоящее время
активно разрабатываются сотрудниками 40 ГНИИ и Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова, однако успешность практического применения результатов этой деятельности в значительной степени зависит от государственных приоритетов.
Несомненно, целесообразность выполнения глубоководных насыщенных погружений, а следовательно — существования водолазов-глубоководников (акванавтов) как класса специалистов ВМФ, должна быть обоснована. Если в дальнейшем развитие глубоководных технологий пойдёт по пути усовершенствования подводных телеуправляемых аппаратов, то необходимость решения перечисленных выше проблем нивелируется. Но затраты на создание новой технологии, инфраструктуры, на подготовку кадров вряд ли окупятся в ближайшие десятилетия.
Важно отметить, что альтернативы методу ДП на доступных человеку глубинах пока нет. Метод ДП, эффективность которого уже доказана, требует известного материально-технического оснащения, наличия ранее подготовленных специалистов, содержание которых можно покрыть за счёт участия в коммерчески выгодных проектах.
В таком случае особую актуальность приобретает вопрос подготовки акванавтов. Многие заслуженные специалисты, ушедшие из профессии, ещё способны передать уникальный опыт, связанный с осуществлением и сопровождением спусков методом ДП, ещё возможно восстановление необходимой материальнотехнической базы. Утрата технологии ДП не только ударит по авторитету России, но и ввергнет нашу страну в зависимость от иностранных «партнёров».
Список литературы
1. Боровикова В. П. Физико-химические свойства водорода и его использование как индифферентного компонента в дыхательных смесях под повышенным давлением / В. П. Боровикова, А. М. Генин, Б. Н. Павлов // Авиакосмическая и экологическая медицина. — 1992. — Т. 26, № 1. - С. 4 - 10.
2. Гуляр С. А. Организм человека и подводная среда / С. А. Гуляр, Б. А. Шапаренко, Ю. Н. Киклевич и др. — Киев : Здоров’я, 1977. — 184 с.
3. Демчишин М. Д. Водолазно-медицинское обеспечение разведочного бурения на континентальном шельфе / М. Д. Демчишин // Индифферентные газы в водолазной практике, биологии и медицине : материалы Всерос. конф., Москва, 15—16 нояб. 1999 г. — М., 2000. — С. 39—45.
4. Дмитрук А. И. Отдалённые последствия систематического действия комплекса факторов реальных погружений на вентиляторную функцию лёгких водолазов-глубоководников / А. И. Дмитрук, В. Н. Ильин // Авиакосмическая и экологическая медицина. — 1992. — Т. 26, № 1. — С. 15—19.
5. Дмитрук А. И. Медицина глубоководных погружений / А. И. Дмитрук. — СПб. : СПб ГИПТ, 2004. — 292 с.
6. Евстропова Г. Н. Развитие патологии у водолазов в процессе профессиональной трудовой деятельности / Г. Н. Евстропова, В. А. Габриджанов, Г. М. Соколов и др. // Индифферентные газы в водолазной практике, биологии и медицине : материалы Всерос. конф., Москва, 15—16
нояб. 1999 г. — М. : Слово, 2000. — С. 53—59.
7. Жердев Г. М. Причины прекращения водолазами профессиональной трудовой деятельности / Г. М. Жердев, В. А. Габриджанов, Г. Н. Евстропова и др. // Военномедицинский журнал. — 1992. — № 3. — С. 47—48.
8. Ионов В. И. Моя Глубина. Дневники акванавта /
B. И. Ионов. — СПб. : Анатолия, 2003. — 376 с.
9. Исследование в обоснование критериев профессионального отбора и мер социально-правовой защиты специалистов МО РФ, работающих под повышенным давлением : отчет о НИР (закл.) : шифр «Компор» / ис-полн.: В. В. Смолин, Г. М. Соколов, Г. Н. Евстропова ; под рук. Павлова Б. Н. ; ГНЦ РФ ИМБП. — М. : Б. и., 2000. - 263 с.
10. Исследование путей повышения эффективности оценки и прогноза последствий водолазного труда на организм человека : отчёт о НИР (закл.) : шифр «Последействие» / исполн.: И. С. Мордовин, В. И. Советов,
C. В. Никонов ; под рук. Г. П. Мотасова ; в. ч. 20914. — Ломоносов : Б. и., 2003. — 144 с.
11. Исследования по комплексной оценке функционального состояния водолазов ВМФ в период их профессиональной деятельности и разработка нормативных показателей, обеспечивающих сохранение их работоспособности и здоровья : отчет о НИР (закл.) : шифр «Кинопроба-95» / исполн.: А. А. Поваженко, Г. П. Мотасов, В. И. Ваку-люк ; под рук. Г. И. Ласточкина ; в. ч. 20914. — Ломоносов : Б. и., 1997. — 57 с.
12. Исследования по разработке способа спасения подводников из условий повышенного давления с использованием, при необходимости, метода длительного пребывания : отчёт о НИР (итог.) : шифр «Кинопроба-03» / под рук. Г. П. Мотасова ; в. ч. 20914. — СПб. ; Ломоносов : Б. и.,
2003. — 78 с. — № ГР 1600989.
13. К 80-летию Владимира Васильевича Смолина // Индифферентные газы в водолазной практике, биологии и медицине : материалы Всерос. конф., Москва, 15—16 нояб. 1999 г. — М. : Слово, 2000. — С. 3 — 8.
14. Мормуль Н. Г. Запас плавучести : документальная хроника / Н. Г. Мормуль. — Петрозаводск : Б. и., 2003.
— 372 с.
15. Нессирио Б. А. Рождение метода «насыщенных погружений» — метода длительного пребывания под повышенным давлением / Б. А. Нессирио. — СПб. : КОСТА,
2004. — 96 с.
16. Павлов Б. Н. Физиология индифферентных газов, гипербарическая физиология : современное состояние и перспективы развития / Б. Н. Павлов // Индифферентные газы в водолазной практике, биологии и медицине : материалы Всерос. конф., Москва, 15—16 нояб. 1999 г. — М. : Слово, 2000. — С. 116—121.
17. Подводные медико-физиологические исследования / под ред. А. З. Колчинской. — Киев : Наукова думка, 1975. — 264 с.
18. Правила водолазной службы Военно-Морского Флота. ПВС ВМФ-2002. — М. : Воениздат, 2003.
19. Семко В. В. Экспериментальные водолазные погружения на глубины до 500 м / В. В. Семко, Г. И. Ласточкин, А. П. Неустроев и др. // Индифферентные газы в водолазной практике, биологии и медицине : материалы Всерос. конф., Москва, 15—16 нояб. 1999 г. — М. : Слово, 2000. — С. 128—132.
20. Следков А. Ю. Особенности функционирования организма человека в гипербарической среде : (по материалам исслед. НИИ пром. и мор. медицины) /
A. Ю. Следков, В. В. Довгуша. — СПб. : Б. и., 2003.— 152 с.
21. Смолин В. В. Рекордное погружение акванавтов Мингазпрома в морских условиях на глубину 305 м методом длительного пребывания под повышенным давлением /
B. В. Смолин, Б. Н. Павлов, А. И. Дмитрук // Индифферентные газы в водолазной практике, биологии и медицине : материалы Всерос. конф., Москва, 15—16 нояб. 1999 г.
- М. : Слово, 2000. - С. 147-154.
22. Смолин В. В. Физиологические характеристики водолазных спусков методом длительного пребывания под повышенным давлением / В. В. Смолин // Индифферентные газы в водолазной практике, биологии и медицине : материалы Всерос. конф., Москва, 15-16 нояб. 1999 г.
- М. : Слово, 2000. - С. 167-173.
23. Смолин В. В. Характеристика экстремальных воздействий на организм водолазов-глубоководников при спусках методом длительного пребывания и основная задача медицинского обеспечения этих спусков / В. В. Смолин // Авиакосмическая и экологическая медицина. - 1992. -Т. 26, № 1. - С. 11-13.
24. Советов В. И. Научный вклад В.В. Смолина в развитие проблем водолазной физиологии и медицины в ВМФ / В. И. Советов, В. Н. Илюхин // Индифферентные газы в водолазной практике, биологии и медицине : материалы Всерос. конф., Москва, 15-16 нояб. 1999 г. - М. : Слово, 2000. - С. 173-176.
25. Титков С. И. Отдалённые последствия длительного пребывания человека в гипербарических условиях /
C. И. Титков, В. Л. Уставщиков, А. Е. Кругляк // Авиакосмическая и экологическая медицина. - 1992. - Т. 26, № 1. - С. 13-14.
26. Титков С. И. Состояние основных функциональных систем человека после длительного пребывания в гипербарической среде / С. И. Титков, В. Л. Уставщиков, А. Е. Кругляк и др. // Физиологический журнал. - 1991.
- Т. 37, № 4. - С. 97-101.
27. Чумаков А. В. Состояние сердечно-сосудистой и
дыхательной систем у лиц, длительно пребывавших под повышенным давлением на предельных глубинах : дис. ... канд. мед. наук / Чумаков Александр Владимирович. — СПб., 2007. - 301 с.
28. Semko V. Saturation dives to 50 ATI / V. Semko, G. Lastochkin, A. Povazhenko, et al. // Undersea & Hyperb. Med. — 1997. — Vol. 24. Suppl. : Vth high pressure biology meet. — P. 58.
DEEP SATURATION DIVES: HISTORY OF TECHNOLOGY DEVELOPMENT, WAYS OF RESEARCH AND PERSPECTIVES OF USE
A. Tchumakov, *G. Motasov, *A. Neustroev, V. Tiurin,
A. Miasnikov, A. Svistov, *O. Bardysheva, *I. Mordovin, *G. Torshin, *D. Reymov, *V. Alpatov
Medico-military academy, St. Petersburg
*40 State Research Institute, St. Petersburg, Lomonosov,
Russia
The review is dedicated to history of development of deep saturation dive’s technology, analysis of perspectives of it’s practical use, problems of medical maintenance of deep saturation dives.
Key words: deep saturation dives, aquanauts, history, practical use, medical problems.
Контактная информация:
Чумаков Александр Владимирович — кандидат медицинских наук, майор медицинской службы, начальник отделения клиники кафедры военно-морской госпитальной терапии Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова МО РФ
Адрес: 194044, г. Санкт-Петербург, Загородный пр., д. 47
Тел. 8 (812) 495-72-72
Статья поступила 16.02.2009 г.
