ЧЕЛОВЕК-АМФИБИЯ ЖИВЕТ В МОСКВЕ

[АлександрД]

ЧЕЛОВЕК-АМФИБИЯ ЖИВЕТ В МОСКВЕ (про дыхание жидкостями)

Статья из газеты Труд
Наумов Владимир № 025, 08 Февраля 2001г.

Дыханием в полном смысле это назвать трудно: жидкость зальют в одно легкое, потом - в оба. Попросят испытуемого поработать мышцами живота, чтобы перемешать жидкость. Понаблюдают, как будет кислород переходить в кровь, как поведут себя нежные ткани легких, как отреагируют на вторжение воды врожденные и приобретенные человеческие инстинкты. Потом жидкость сольют...

Спойлер

Манипуляции простые, но они - начало еще не проторенных в науке дорог. Сначала медицина, а затем - техника освоят нечто совершенно новое. И, возможно, не одну тысячу жизней спасут сведения, добытые опытным путем.
Толчок этим исследованиям дала трагедия "Курска". То, что техника иногда подводит, - понятно всем. Но почему не смогли оказать реальную помощь терпящим бедствие? Почему не спасли? Это трудно укладывается в голове, но это так: оказывается, надежных способов спасения людей, оказавшихся в затонувшем судне, не существует. Не только у нас, а во всем мире методы и техника спасения терпящих бедствие в море уже много лет практически не развиваются. Будто в гранитную скалу все уперлось. На самом деле препятствие известно. И это препятствие - некоторые особенности нашего несовершенного организма, такого слабого перед силами природы.
Представьте, что судьба забросила нас на довольно небольшую глубину моря - метрах в ста от поверхности. Здесь на все живое давит пресс, который расплющит любого. Но даже если человек уцелеет и поднимется на поверхность, его может убить последствие пребывания в пучине моря - отравление азотом. В условиях высокого давления этот газ переходит в кровь из воздуха, сжатого в легких. Вдобавок сама кровь человека, насыщенная газами, становится "шипучей" жидкостью. И, выскочив на поверхность быстрее, чем велит инструкция, человек рискует быть разорванным собственной кровью, которая, как пена шампанского, норовит вырваться на свободу.
Это и есть хорошо известная кессонная болезнь. Чтобы избежать этой опасности, водолазу предписывают медленный подъем, например, по специальной веревке с узлами для "привыкания" организма... Но ведь мы говорим о спасательных работах, при которых темпы - это вопрос жизни и смерти. В конце концов, водолаза можно защитить, заключив его в толстый панцирь скафандра. Но как в таком снаряжении спасать? И как защитить от моря того, кого спасаешь?
Чтобы столкнуть с мертвой точки проблему, говорят специалисты, нужно научить человека "вдыхать" жидкость, насыщенную кислородом. Она, во-первых, лишена зловредного азота, а во-вторых, не сжимается и создает внутри мягкого человеческого тела сравнительно твердое "ядро". Человека с жидкостью в легких, считают специалисты, можно извлекать из погибшей лодки на довольно серьезной глубине, и ему не грозят смертельные баротравмы, отпадает опасность отравления азотом, его кровь не "закипает" после быстрого подъема наверх.
Страшная кессонная болезнь не коснется "ихтиандров", умеющих дышать жидкостью. Звучит страшновато, но какие горизонты открываются!
Во-первых, резко расширяются профессиональные возможности водолазов-спасателей.
- Представим на минуту, - говорил мне военный врач-экспериментатор (пожелавший остаться неназванным), - что в пучину спускается водолаз в легком снаряжении и вместо обычного акваланга у него баллоны с жидкостью, насыщенной кислородом. Допустим, что решены все технические задачи с преодолением неприятных рефлексов. Жидкость вливается в легкие, водолаз, массируя рукой живот, быстро погружается на 200, на 300 метров. Там он может делать все - ремонтировать на подводном нефтепромысле оборудование, обследовать донный кабель, проникать в затонувшее судно, фотографировать обитателей моря...
Что особенно важно - открывается возможность для переговоров с теми, кто страхует и обеспечивает водолазов. Сегодняшние переговорные устройства крайне несовершенны потому, что водолаз, чья гортань "занята дыханием", в принципе разговаривать не может. А у "ихтиандра" есть возможность говорить с помощью аппарата, подобного тому, которым пользуются безголосые инвалиды.
Закончив дело, водолаз двадцать первого века просто оттолкнется от дна и со всей возможной быстротой понесется к поверхности, сэкономив при подъеме многие минуты, в некоторых обстоятельствах жизненно важные.
"Жидкостное" дыхание станет избавлением и для многих жертв морской катастрофы, оказавшихся на краю гибели в затонувшем судне. Им водолазы могли бы спускать снаряжение на такой же основе, помочь облачиться в него и подняться на поверхность, не теряя драгоценных секунд.
Возможно, со временем человеческие легкие настолько приспособят к контакту с жидкостью, что и обыкновенная вода, попав в нежные альвеолы, не будет вызывать (или будет, но хотя бы в меньшей степени) губительного отека. И тогда не станет такого множества утопленников.
Такие вырисовываются интересные и обнадеживающие перспективы. Но легко сказать - вдохнуть жидкость... Кому не случалось поперхнуться ничтожным ее глотком? Пустяк, вроде никакой угрозы вашим легким, а вы долго не можете откашляться. Это - лишь малая часть могучей защитной реакции, "замка", самой природой созданного на входе в жизненно важный орган. Любая попытка преодолеть этот замок ведет к спазмам и удушью. В одной только России ежегодно тонут десятки тысяч людей, и не все они, утверждают специалисты, в прямом смысле захлебнулись. Тысячи погибли от капельки влаги, достигшей чувствительных тканей на пути к легким: от сигнала кольцевая мышца сдавила горло, дыхание прервалось. Не вода губит людей, людей губит враждебный к ней настрой нашего организма. Такие вот услуги оказывает порой инстинкт-спаситель, и он же - серийный убийца...
Именно этот спрятанный в человеке механизм - и есть то самое роковое препятствие. И проблема-то, ключевая для всего подводно-спасательного дела, как раз и заключается в том, чтобы этот не рассуждающий автомат не то чтобы сломать, а подчинить человеческому разуму...
Во многих странах (включая Россию) метод жидкостного дыхания уже обкатали на мышах и собаках. Эксперименты на человеке начинаются впервые...
Причем испытуемый будет не под наркозом, а в ясном уме, он станет активно помогать экспериментаторам. Действие будет происходить в реанимационном отделении, чтобы застраховаться от "нештатного" развития ситуации. В качестве "воды" в этом опыте используют специальный раствор. Он вдвое плотнее воды и не будет всасываться легочной тканью, а значит, испытуемому не грозит отек. Кроме того, жидкость насыщена кислородом и обладает способностью легко его "отдавать".
Если начало эксперимента окажется удачным, его продолжат в одном из оборонных НИИ. Добровольца поместят в барокамеру, где будут варьировать давление, имитируя разную глубину погружения. Постепенно условия экспериментов приблизят к "боевым". Но надо решить целую связку проблем - от этических до психологических.
Нашелся человек (назовем его Александром), у которого в результате операции удалена гортань. Он - тренированный человек, с водной стихией на "ты", поскольку по жизни - опытный ныряльщик. Это - тот редчайший случай, считает он сам, когда увечье дает человеку уникальные преимущества перед другими.
- У меня легкие теперь не связаны с гортанью, - объясняет Александр. - Поэтому "отключены" защитные реакции, обычные для здоровых людей.
Некоторые специалисты уже сегодня уверенно говорят, что "дышать" жидкостью со временем смогут и здоровые люди с обычным горлом. Предполагают даже, что, пока не найдено иное решение, многие профессиональные водолазы для пользы дела дадут себя прооперировать - сделать в горле искусственное отверстие с клапаном. В обычной жизни человек будет дышать, как все, а при погружении с жидкостным аппаратом - использовать свою "специфику".
КОММЕНТАРИЙ СПЕЦИАЛИСТА
По просьбе редакции это сообщение с явным налетом сенсационности комментирует доктор технических наук, руководитель существовавшего в начале 90-х годов Комитета подводных работ особого назначения правительства РФ, вице-адмирал Тенгиз БОРИСОВ:
- Лично я вижу в этом многообещающее начало. То, что средства аварийного спасения экипажей нуждаются в скорейшей модернизации, показала трагедия подлодки "Курск".
Корабль был оснащен оборудованием, помогающим покинуть его в случае аварии. Во-первых, это всплывающая спасательная камера, в которой могли найти безопасное убежище одновременно многие моряки, однако, к сожалению, она была повреждена взрывом, и воспользоваться ею никому не удалось. Но для каждого члена команды предусмотрено штатное индивидуальное спасательное средство - снаряжение, которое находится в строю еще с 1959 года. Оно позволяет выходить с глубины до 120 метров, если наверху поджидают спасатели, и с 60-метровой глубины, если спасателей вокруг нет. Несколько минут, необходимых для подъема, человек в этом снаряжении может дышать кислородно-гелиевой смесью.
Но и этими средствами люди воспользоваться не смогли. Помимо прочего, это связано и с тем, что баллоны с гелием на лодке не хранятся из-за специфических особенностей этого газа. В этом - большой недостаток индивидуального снаряжения. Спасатели должны были передать баллоны членам команды снаружи, через люки шлюзовой камеры. Вы помните перипетии, которые подробно описывались и комментировались. Помощь подоспела слишком поздно.
Насколько интересны в этом свете эксперименты с жидкостным дыханием?
О применении дыхания жидкостью в морском аварийно-спасательном деле до сих пор пишут как о методе будущего. И за рубежом, и в нашей стране медико-биологические стороны исследований давно перешли из стадии теории к экспериментам на животных. Но если там они полным ходом идут до сих пор, то в России работы несколько лет назад были свернуты из-за отсутствия финансирования.
Теперь, судя по всему, они получили новый толчок: опыты на человеке, несомненно, дадут ответы на многие вопросы. Тем более что человек, вызвавшийся быть "подопытным" (я знаком с ним), пошел на это обдуманно, сознательно. Насколько я его знаю, он специально тренировался, причем по собственной инициативе. И морально, и физически он, по-моему, готов перенести трудности эксперимента, нагрузка немалая.
Но не стоит, наверно, полностью уповать на то, что метод жидкостного дыхания уже завтра позволит совершить переворот в аварийно-спасательном деле. Вряд ли через год появятся ихтиандры, которые смогут дышать насыщенной кислородом жидкостью. О конкретных сроках, наверно, говорить преждевременно. Важно то, что прокладывается новая, нехоженая дорога для науки и практики. Пройдут годы, и на этой основе будет создана новая спасательная техника. И это, я думаю, не единственное достижение на новом пути.

 

[АлександрД]

продолжим..
КОНЦЕПЦИЯ СПАСЕНИЯ С ЗАТОНУВШЕЙ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ: ПЕРЕХОД НА ЖИДКОСТНУЮ ВЕНТИЛЯЦИЮ ЛЕГКИХ плюс БЕЗОТЛАГАТЕЛЬНОЕ СВОБОДНОЕ ВСПЛЫТИЕ.
А. В. Филиппенко, член-корреспондент РАЕН, к.м.н., Директор AVF.

Спойлер

ВВЕДЕНИЕ
В классической английской книге «Спасение с затонувших подводных лодок» У. Шелфорда (1963) отмечалось, что экипажу лодки, лежащей на глубине более 60 м, грозит переохлаждение из-за заполняющей отсеки морской воды и довольно быстрое повышение давления в отсеках до опасного для жизни уровня более 6 бар. Сегодня, спустя полвека, ситуация всё та же, и предотвратить неизбежную опасность пребывания под избыточным давлением, можно только покинув затонувшую подводную лодку в первые десятки минут после аварии, когда давление растет еще не так быстро.
Технологически готовый вариант в ВМФ РФ - это «камера спасательная всплывающая» - (КСВ). Её пытались использовать подводники в 1989 году, находившиеся в АПЛ «Комсомолец», и в аварийных условиях это оказалось сложным. Из-за повреждений при взрыве даже шанса использовать ее не было при аварии АПЛ «Курск», поэтому один спасенный подводник - итог последних аварий, не дает больших надежд на КСВ. Конечно, КСВ отменять преждевременно, немецкие конструкторы на лодках среднего размера проектируют, наряду со спасательным люком, спасательную «сферу», но в подводных аппаратах и малых лодках отделяемой части нет места.

Если аварийный сигнал с затонувшей лодки подан, «на берегу» известно место аварии, то известный с 60-х годов вариант - это самостоятельное всплытие в надежде на помощь уже на поверхности. Учитывая развитие спутниковых средств позиционирования, сейчас главное - это задача авиационной доставки команды спасателей для подбора всплывающих подводников до подхода долго идущих (по нормативам - 72 ч.) корабельных средств.
Спасательный катер ”Гагара” ВМФ РФ был задуман для решения этой задачи в составе авиационно-морского поисково-спасательного комплекса ИЛ - 76 МДПС. На учениях ВМФ катер десантировался с высот 600 - 1500 м (с экипажем на борту при волнении моря до 5 баллов). Экипаж подбирал всплывающих подводников, размещая их в надувных плотах.
В странах НАТО реализуется схожая идея помощи, за образец взята британская команда спасателей (Subsank Parachute Assistance Group - SPAG), десантируемая из самолетов вместе с надувными катерами подбора.
Таким образом, главная проблема - как достичь поверхности и не погибнуть до подбора на плот.
Из диаграммы (рис.1) видно, что спасательные средства, расположенные сверху, спасают в широком диапазоне глубин, но прибывают к месту аварии поздно - через 3-4 суток. Более быстрый путь достижения поверхности, кроме КСВ, это свободное всплытие при дыхании воздухом или, газовыми смесями, как принято в ВМФ РФ при выходе через торпедный аппарат.
Можно спасти моряков свободным всплытием с глубин более 200 м (при дыхании воздухом). Однако в этом случае придется пожертвовать общепринятым в настоящее время уровнем безопасности метода свободного всплытия.
Так, норматив клинических декомпрессионных расстройств ~ 1% на глубинах до 100 м, а для 100 - 180 м < 5% от числа осуществивших в условиях учений свободное всплытие (при дыхании воздухом). В работах G. Loveman et al. теоретически обоснована скорость роста риска декомпрессионных расстройств на больших глубинах. Возможно, если оптимизировать скорость компрессии подводников в спасательном люке, то при всплытии с глубин 180-300 м будет частота от 5 до 10 %, а при всплытии с 300-400 м - от 10 до 15% случаев декомпрессионной болезни (при отсечном давлении 1 - 1, 6 бар). Так видно на диаграмме по кривым «iso-risk» для разных глубин. Немецкие инженеры взяли эти расчеты за основу.
По расчетам. С.Loveman, фирма «QinetiQ»(3).
Консорциум немецких и английских фирм bfa и HDW проводил НИОКР по созданию конструктивных и технических решений, позволяющих индивидуальный выход из спасательного люка аварийной подводной лодки на предельных глубинах. Рассматривали до 550 м.
В задачи НИОКР входило:
- снизить требующийся расход газа (из расчета на каждого человека) при шлюзовании до абсолютного минимума с целью увеличить количество спасающихся при использовании баллона с газом ограниченного объема;
- использовать для шлюзования сжатый воздух (газ) и забортную воду без других дополнительных источников энергии;
- исключить компоненты с электронным и гидравлическим управлением из системы шлюзования;
- сократить время заполнения и компрессии спасательного люка до абсолютного минимума, который может выдержать подводник;
- гарантировать максимальную плавучесть нового спасательного гидрокомбинезона после завершения компрессии, чтобы (при безопасной декомпрессии) свести к минимуму время, необходимое для всплытия на поверхность.
Система HABETaS, созданная в НИОКР, была испытана в гипербарическом центре ВМС Великобритании (г. Альверсток), где на манекенах проводилась имитация спасения с глубин 30-550 м. Система включала: модификацию конструкции спасательной камеры, новый алгоритм и систему управления этапов (заполнение водой, компрессия и осушение спасательного люка), модификацию выхода с новым спасательным снаряжением подводника.
Разработчики считают, что система HABETaS может конструктивно устанавливаться на каждой имеющей спасательный люк подводной лодке или даже встраиваться в такую лодку, находящуюся в эксплуатации. Есть сторонники закупки данной разработки и для ВМФ РФ.
Вероятно, предложенная система закономерное «эхо» катастрофы АПЛ «Курск», давно назревшая модификация английской разработки свободного всплытия 50-60-х годов (при более тонкой, более экономной регулировке расхода воздуха и воды). Но стохастичность поведения декомпрессионных пузырьков в кровеносных сосудах организма (мозга) неизменна. Предсказать успех всплытия конкретного человека «при пузырьках» нельзя.

Кроме того, система HABETaS - это модификация стандартного оборудования спасательных люков больших и среднего размеров лодок. Она не дает перспективы спасения подводников из необорудованных спасательными люками подводных лодок и подводных аппаратов.
Малоразмерной подводной техники становится все больше, появились 2х местные экскурсионные аппараты на 800 м, даже лодки «супербогатых». Центральный вопрос для спасения их экипажей - предотвращение декомпрессионной болезни при спасении свободным всплытием. Все более актуальной становится задача воздействия на первопричину декомпрессионной болезни - пресыщение организма азотом на этапах компрессии и всплытия при дыхании воздухом.
Разработав около шестидесяти лет назад акваланг, француз Жак Ив Кусто в его название ввел термин «вода» и «легкие». Однако сама технология полного заполнения легких водой (в виде водно-солевого раствора) стала известна из публикации Kylstra J. «Мышь как рыба» - первой по жидкостному дыханию, в которой сказано о такой идее спасения подводников. Он же первый провел на сухопутных млекопитающих (мышах) спуски на глубину 1000 м и показал, что переход на жидкостное дыхание полностью предотвращает гибель от декомпрессионного газообразования. В СССР это было подтверждено при искусственной вентиляции легких (ИВЛ) жидкостью обездвиженных собак в условиях имитации водолазных спусков на 1000 м.
Более того, позднее работами шведских исследователей Lundgren C. & Ornhagen H. показана устойчивость мышей при жидкостном дыхании и их иммерсии в жидкость при давлениях, имитирующих спуск на 2500 м.
Причина эффекта, а в физике явления - диффузии газа через мембрану по градиенту концентраций.
Когда азот, гелий или другой инертный газ (разбавитель кислорода) заменен жидкостью, то диффузия кислорода в кровь та же: она идет по градиенту концентрации. В итоге, жидкость, обеспечивая диффузию в кровь растворенного в ней кислорода, делает не нужным разбавитель - инертный газ, исключая первопричину пресыщения организма этим газом.
При смене дыхательной среды главное - это выбор прокачиваемой легкими жидкости с высокой растворимостью О2 и СО2. Вода и водно-солевые растворы хорошо растворяют газы только при высоком давлении. При атмосферном давлении в них крайне мало растворяется кислород (0, 004 % по массе при 20 оС.). Кроме того, они повреждают альвеолы легких, вымывая из них поверхностно-активное вещество (сурфактант), препятствующий их слипанию, и этим крайне затрудняют возврат к дыханию воздухом. Для замены воды и у нас и за рубежом стали испытывать аналоги химически инертного фторопласта (тефлона), не имеющие этих недостатков. Все они высоко химически инертны, без вкуса и цвета, прозрачны, растворяют при атмосферном давлении 40-50 объемных % О2 и вчетверо больше СО2.
На мировом рынке мало производителей этих жидкостей, так как их разработка - побочный продукт «атомных проектов». Известны: жидкости медицинского качества всего нескольких мировых фирм: DuPont (США), ICI и F2 (Великобритания), Elf-Atochem (Франция). Перфторуглеродные жидкости, технологически отработанные в Санкт-Петербургском институте прикладной химии, сейчас лидируют в медицине и косметологии.
Промывание легких водно-солевыми растворами много лет изучали в экспериментальном отделе НИИ пульмонологии 1 С.-Пб государственного медицинского университета им. И.П.Павлова (1 СПб ГМУ). С 1983 года автор начал там работать с образцами медицинских перфторуглеродных жидкостей на животных. Сначала, как с.н.с.- представитель заказчика (ПСС ВМФ), затем - как научный руководитель проблемы в заданной решением ВПК НИОКР «Олифа МЗ» 1986-89 гг.
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
Уже первые собственные опыты подтвердили известные данные зарубежных ученых о возможности многочасового жидкостного дыхания (самостоятельного, спонтанного, тотального) щенков собак, как и других мелких лабораторных животных - мышей и крыс. Однако у крупных лабораторных животных - взрослых собак, диаметр трахеи и устройство легких которых близки к человеку, жидкостное дыхание без механической помощи аппарата вентиляции легких не возникало. Как и в известных опытах Kylstra J., взрослые собаки сами не были способны к многочасовому жидкостному дыханию. Они выдерживали редко больше 10-20 мин и погибали от легочной не достаточности. Перевод на искусственную вентиляцию жидкостью легких с помощью клинической аппаратуры ИВЛ улучшал показатели, но для выхода с глубины решили создать дыхательное снаряжение, работающее без электричества.
Для продвижения идеи новой технологии спасения подводников требовалось создать методику, снаряжение, дыхательные жидкости. Провести сначала испытания на крупных животных-собаках, затем на добровольцах - волонтерах имитацию вариантов всплытия подводников на основе новой, современной концепции их спасения.

1.1. Задачи
1. Биологическое тестирование фторуглеродных жидкостей производства Института прикладной химии и выдача рекомендаций их разработчикам для совершенствования продукции.
2. Разработка жидкостного дыхания собак (самостоятельного, спонтанного) для имитации свободного всплытия подводника. Методика и снаряжение должны работать:
• при нахождении до 5 мин. в нормальном и немного повышенном давлении отсека;
• при компрессии и декомпрессии.
3. Разработка жидкостной вентиляции легких (искусственной). Методика и снаряжение (индивидуальный дыхательный аппарат для собак с источником энергии в виде сжатого газа) должны работать при имитации свободного выхода затоплением отсека с 5-30 мин пребыванием на глубине.
4. Разработка концепции жидкостного дыхания и жидкостной вентиляции для спасения подводников свободным всплытием.
• Подготовка волонтерских испытаний в клинике и в условиях гипербарии.
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОД
Опыты при нормальном давлении (задача 1 и 2) проводились в лабораториях НИИ пульмонологии 1 СПб ГМУ. И.П. Павлова. Гипербарические эксперименты на собаках с имитацией свободного всплытия (задача 2 и 3) - на базах 40 ГНИИ аварийно-спасательного дела водолазных и глубоководных работ МО РФ в рамках и за счет средств НИОКР «Олифа МЗ».
С момента образования РФ разработка метода жидкостного дыхания для спасения подводников, как и подготовка волонтерских испытаний 2007 года, (задача 4) выполнялась и выполняется без грантов, за счет средств «AVF» в работе с 1 СПб ГМУ им. И.П. Павлова и другими организациями.
Качество дыхательных жидкостей проверялось в десятках серий опытов на мелких лабораторных животных - крысах и мышах. После того как выяснилось, что обычно находящиеся в них микропримеси к основному продукту способны существенно изменить фармакокинетику анестетиков и других лекарств в организме, то по нашему предложению химики повысили качество перфторуглеродных жидкостей. За счет новых технологий они, превысив лучшие на этот период мировые показатели, добились разделения изомеров и выхода 95-99% основного продукта (например, перфтордекалина), что уменьшило взаимное потенцирование анестетиков и снизило побочные явления при жидкостном дыхании.
Более сотни собак весом 6 - 25 кг, участвовали в опытах отработки методики жидкостного дыхания (спонтанного, самостоятельного) на операционном столе в положении лежа на спине и в естественном для собак положении - лежа на животе в прозрачной капсуле (рис. 3).
Носоглотка и верхние дыхательные пути собак анестезировались для предотвращения кашлевых движений, мешающих заполнению легких. При использовании проходящей через гортань интубационной трубки уровень анестезии был выше. Без такой трубки они дышали, если плавали в вентилируемой кислородом перфторуглеродной жидкости (состояние иммерсии и жидкостного дыхания одновременно). Показатели газообмена и другие жизненно-важные функции организма регистрировались до, во время и после жидкостного дыхания в разные сроки (до 3 лет). Методика жидкостного дыхания собак была дополнена созданными для принудительной жидкостной вентиляции легких вариантами индивидуальных дыхательных аппаратов (на сжатом кислороде).

 

[АлександрД]

Спойлер

Для их тестирования «сухая» прозрачная капсула с собакой или заполненная водой помещалась в барокамеру. Дыхательные пути заполнялись перфторуглеродом и собаки переводились на принудительное жидкостное дыхание с разными модификациями указанного аппарата (рис. 4), иногда в условиях гипербарии.
В 10 экспериментах была изучена имитация затопления отсека с пребыванием под максимальным давлением от 5 до 30 минут с последующим свободным всплытием. Исследовались глубины 300, 500, 700 и 1000 м.
Из-за высокой интенсивности шума воздуха при компрессии и декомпрессии барокамеры собаки начинали делать самостоятельные дыхательные движения и пытались освободиться от фиксации в станке капсулы, что не позволяло сделать их пребывание на грунте дольше 30 мин.
Во время быстрой компрессии воздух внутри камеры кратковременно нагревался до +100 оС, а затем во время декомпрессии температура падала до
100 оС. Такие температуры существенно искажали работу находящегося в воздушной среде экспериментального редуктора давления портативного аппарата. Во время технических испытаний аппарата несколько раз возникало «залипание» клапана подачи кислорода, что ограничило глубину свободного всплытия цифрой 700 м. Кроме того, если расход О2 на потребности организма одинаков на любой глубине, то поддерживать принудительную вентиляцию на большой глубине проблематично из-за всегда небольшого запаса сжатого газа в индивидуальном дыхательном аппарате.
Состояние и уровень анестезии собак в заполненной жидкостью капсуле (игравшей еще роль теплового буфера) оценивалось по электрокардиограмме, электроэнцефалограмме и показателям давления в дыхательных путях. В одном случае уровень анестезии был минимальный, так как собака имела некоторую свободу движений в станке и дышала окружающей её жидкостью без интубационной трубки (жидкостного дыхания и иммерсия).
В остальных случаях уровень анестезии собак подбирался таким, чтобы они начинали дышать самостоятельно (произвольно) только после выхода из барокамеры.
Однако именно произвольное дыхание при полном сознании закладывалось автором в концепцию спасения подводников и проведения волонтерских испытаний. В публикации будут опущены многие химико-технологические, биомедицинские, инженерные решения по данному проекту. Не они, как оказалось, решают судьбу новых разработок отечественных средств спасения, а политико-экономическая ситуация в стране. Да и сейчас для продвижения к реальному применению вряд ли стоит рассматривать, например, варианты анестезии гортани или конструкции дозатора кислорода в аппарате, а, как минимум, нужно пробовать вписать новую технологию в существующие приемы спасения подводников.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Судьба перфторуглеродов в организме
В опытах на собаках до 60-75% жидкости после жидкостного дыхания выливалось из легких при малом отрицательном давлении, создаваемом либо насосом, либо даже наклоном тела. Оставшаяся часть жидкости из альвеол большей частью испарялась за 3-5 дней.
Хроматографические исследования показывали, что альвеолярные макрофаги захватывали следовые количества перфторуглерода, вместе с кровью они попадали в печень и селезенку, затем опять большей частью выходили через легкие (как при внутривенном введении фторуглеродных кровезаменителей). Случаев патологии не было.
Созданные в процессе работы высокочистые перфторуглеродные жидкости существенно уменьшили подавление спонтанной активности дыхательного центра - побочный эффект усиления примесями действия анестетиков. Внешне это проявилось полноценными спонтанными дыхательными движениями - собаки «переходили на жидкость», что открыло возможности в создании нового типа дыхания.
3.2. Жидкостное дыхание. Новая методика.
Методика спонтанного самостоятельного жидкостного дыхания включала три компонента:
• высокоочищенные дыхательные жидкости,
• новая анестезия дыхательных путей
• «мягкий» переход от воздушно-газового к полному жидкостному дыханию.
Поэтому уже в опытах НИОКР «Олифа МЗ» собаки смогли дышать не обычные 15-20 мин, а 60, 120, 200 мин (это имело прорывное значение для темы), а после успешно возвращались к дыханию воздухом и дальше жили без признаков патологии.
Некоторые собаки дышали повторно, причем наблюдался эффект обучения после первого дыхания жидкостью: собаки начинали адекватно дышать новой средой быстрее, чем в первый раз.
3.3. Жидкостная вентиляция легких.
После ряда технических испытаний различных вариантов индивидуального дыхательного аппарата при нормальном давлении и в гипербарии был выбран аппарат с источником энергии в виде сжатого газа, который работал при имитации свободного выхода затоплением отсека с пребыванием на глубине от 5 до 30 мин (рис.5).

в едином блоке - оксигенатор, СО2-абсорбер и насос, затем баллон со сжатым газом и газовый редуктор, элементы пневмологики и резервную емкость, коробку с клапанами жидкости вдоха и выдоха, интубационную трубку для собаки.
С этим аппаратом в 1988 году были успешно проведены эксперименты по часовой жидкостной вентиляции легких при нормальном давлении. Затем с 5 до 30 мин пребыванием под давлением при имитации выхода затоплением отсека на глубине 300 -700 м.
3.4. Индивидуальные дыхательные аппараты
Индивидуальные спасательные аппараты жидкостного дыхания (самостоятельного) и жидкостной вентиляции (несамостоятельного, принудительного дыхания) усложняются при более длительном дыхании за счет датчиков О2, СО2, высокоточных дозаторов и т.п.
На данном этапе, в зависимости от длительности дыхания, выделено три типа аппаратов.
Первый тип, обеспечивающий до 10-15 минут жидкостного дыхания, - самый простой.
Исходя из требований простоты и надежности индивидуального аппарата подводника, желательно, чтобы дыхание в аварийном отсеке было коротким: длилось не более 5 минут до момента выхода подводника из подводной лодки. Естественно, что при достижении поверхности, подводник сразу же переходит с жидкостного дыхания на газовое. По расчету, при скорости 2-3 м/с (в спасательном снаряжении с «капюшоном») аппарат первого типа приемлем для всплытия с глубин до 600-1000 м.
Второй тип - аппарат жидкостной вентиляции подводников - необходим для отключения от газовой среды на срок до 60 минут в сложных случаях: неисправность шлюзовых устройств подводной лодки, выход через торпедные аппараты последнего из экипажа. То есть, когда необходимо осуществлять затопление отсека и выплывать, выкарабкиваться из него.
Третий тип,- аппарат на 2-4 часа работы - для профессионалов глубоководных работ. Например, водолазам-спасателям, подстраховывающим экипаж при его выходе из подводной лодки. На большие глубины такие спасатели могут доставляться в «мокром» отсеке специальным подводным аппаратом, который ведет пилот в сухом, нормобарическом отсеке. Этим достигается надежность и скорость доставки спасателей к затонувшей лодке, а так же ее малый, «авиадесантный» вес.
3.5. Авиадесантируемый водолазный аппарат.
В настоящее время такой тип глубоководного водолазного аппарата существует в виде проекта в рамках авторской концепции быстрого спасения подводников. Он базируется на уникальных свойствах быстрых и стойких (к давлению) водолазов жидкостного дыхания.
(“Fast divers” - это означает в прямом переводе быстрые и стойкие, «прыткие» водолазы). Кроме того, можно говорить о схожести для аварийной подлодки функций такого аппарата с задачами машин «Re» - «скорая помощь», где задача персонала - парамедиков не столько лечить, сколько подстраховывать доставку к специалистам (рис. 7,8).
Тактико-технические характеристики водолазного аппарата «Fast Diver»:
- спусковая масса 4,5 т;
- высота 2 м, ширина 2 м, длина до 4,5 м (помещается в стандартный контейнер);
- экипаж: 1 пилот в «сфере» прочного корпуса, рассчитанного на глубину наблюдения 2000 м, + 2 водолаза жидкостной вентиляции в «мокром» отсеке легкого корпуса;
- автономность: без водолазов - 8 часов (аварийная - 72 часа), с водолазами - 4 часа;
- скорость горизонтальная до 2 узлов, вертикальная - до 3 узлов;
- прочный корпус для погружений на 1000-2000 м: сфера 1,65 м (сталь/титан);
иллюминаторы: 7 штук, диаметром 400 мм;
- выходной люк 450 мм;
- аккумуляторная батарея “4PzV 168”, 168 а/ч, 110 V;
- гидравлические движители по 3 кВт с винтами по 400 мм (два - вперед/назад, два - вверх/вниз и один - подруливающий);
- бортовая сеть для подключения систем обогрева водолазов и внешних приборов;
- подводные буксировщики (два) для подсветки места выхода из люка и сопровождения во время свободного всплытия спасающихся;
- гидролокатор кругового обзора, фото- видеоаппаратура, звукоподводная связь и др.
3.6. Варианты авиадесантирования.
Варианты десантирования и прибытия спасателей к затонувшей лодке:
• самостоятельное десантирование с поиско-спасательного вертолета или самолета, затем погружение с подводным буксировщиком на глубину к объекту,
• десантирование с экипажем внутри глубоководного аппарата и погружение в нем,
• десантирование экипажа и аппарата «порознь», затем экипаж забирается на него и погружается.
Наибольшие сомнения, конечно, вызывает возможность десантирования с парашютом глубоководного аппарата с экипажем. Но уже много лет есть технология десантирования в воду многотонного модуля с космонавтами.
Более того, можно применять для спасения подводников и другие наработанные принципы и технику, например, вертолет КА- 27 ПС, который специально был сделан для доставки космического модуля из воды на сушу или на корабль поисково-спасательной партии. Он способен поднять и нести на внешней подвеске до 3, 5 т груза. Более сильный, выпускаемый на экспорт КА-32 С, несет до 4, 5 т, а с новыми двигателями - до 7 т груза.
Конечно, не исключено использование новых гидросамолетов типа Бе- 200 или больших экранопланов типа КМ, но уже сейчас зона, куда может прибыть спасательная партия и подводный аппарат, достаточно велика. Для вертолетов, радиус полета 200-300 км (при скорости - 250 км/ч), а для самолета Ил -76 Т, самого распространенного транспорта десанта -1500 км (при скорости 650 км/ч).

Вентилируемый водолазный аппарат должен, во-первых, долго храниться в ожидании сигнала о начале спасательной операции. Во-вторых, легко доставляться на погрузку к разным типам самолетов и вертолетов. В-третьих, выдерживать десантирование, как спасательный катер «Гагара», при волнении моря до 5 баллов, чтобы они работали «в связке». После приводнения аппарат, конечно, должен быть тестирован перед глубоководным погружением.

Одним из решений этих разнонаправленных требований является технология «утки, яйца и иглы внутри», ныне применяемая в ракетной технике (рис. 9). По мнению специалистов ВГТУ «Военмех», для самолета ИЛ- 76 целесообразно создание контейнера с аппаратом внутри, передвигаемого на тележке и поднимаемого на борт самолета в грузовой отсек вместе катером «Гагара». Предполагается, что контейнер будет иметь, как парашютную, так и реактивную систему торможения, срабатывающую при приближении к воде от специального датчика.

3.7. Область применения технологии.
Естественно, это только представления о том, как может развиваться технология. В любом случае, через 2-3 часа (!) после получения специального сигнала тревоги, возможен прилет морской авиации, десантирование и спуск к затонувшей лодке водолазов-спасателей. А всплывающие с глубины подводники могут быть собраны на поверхности, где им окажут первую медицинскую помощь. Однако подводникам надо быть готовыми к применению данной технологии в реальной ситуации гибели лодки.
Особенно, если:
1. Нет времени. (Ожидание над- или подводных технических средств больше, чем пределы возможного существования в отсеках.)
2. Нет условий. (Не пристыковаться - большой крен или повреждена комингс-площадка.)
3. Нет шансов. (Для газо-воздушного дыхания при всплытии или выходе по буйрепу.)
4. Нет сигнала. (Из-за поломок технических средств или соображений скрытности).
Как видно (рис. 10) по кривой повышенного давления в 7,8 и 9 отсеках АПЛ «Курск», гибельный для экипажа рост давления, закончившийся пожаром, длился всего 6 часов. Мало шансов и в будущем, что корабли со спасательным аппаратом и колоколом могут вовремя подойти в аналогично быстрых случаях.
Диаграмма показывает, что предел времени безопасного всплытия быстро уменьшается с повышением давления в отсеке лодки из-за нарастающих рисков декомпрессионной болезни. Поэтому метод спасения свободным всплытием требует профессиональной выучки и решимости от подводников и скорее подходит для профессионалов, контрактников (военных и гражданских), способных принимать решения в критических условиях подводной аварии.
В диаграмме заложена повышенная вероятность (10%) возникновения декомпрессионной болезни при свободном всплытии и воздушно-газовом дыхании, зона всплытия этим методом увеличена до 300 м.
Хотя риски при всплытии и жидкостном дыхании (или жидкостной вентиляции) рассчитать без волонтерских испытаний невозможно, экспертные оценки разработчиков технологии сформировались.
Во-первых, из физики процесса (в отличие от физики традиционного дыхания) следует заключить, что они не меняются до 700-1000 м. Во-вторых, не превышают 10% риска выхода с глубин 200 - 300 м при дыхании воздухом, тогда как риски бездействия в затонувшей лодке катастрофичны.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Финансовый ключ для развития технологий спасения подводников - существенные траты на страхование жизни подводников, что подключит интерес страховых компаний и бизнеса к новым технологиям спасения. В ВМФ РФ такой практики нет. При последней аварии (гибель АПЛ К-159) в 2003 г. каждой вдове выплатили причитающиеся по закону компенсации в размере всего несколько сот тыс. руб. Порядка 20 млн. руб. составила сумма компенсации всем вместе семьям погибших на АПЛ «Курск» от «Военно-страховой компании».

 

[АлександрД]

Спойлер

Эквивалент жизни среднестатистического человека в 2005 году в США составил $2, 63 млн., Швеции $2,48 млн., в Великобритании $2,32 млн. И это мощный стимул.
В целом, в экономически развитых странах оценки жизни колеблются от 1 до $9 млн., а фактические выплаты семьям погибших составляют от $500 тыс. до $100 млн. в расчете на одного погибшего.
Этим многое объясняется, в том числе стремление западных компаний уменьшить глубоководные водолазные работы, переложить все на новые безлюдные технологии, как это делает Норвегия при морской газодобыче. Тем не менее, плановая стоимость транспортировки по подводному газопроводу в водах Великобритании выше из-за большей вероятности террористических атак, следовательно, большей вероятности подводных аварийно- ремонтных работ с участием человека.
Новый гражданский рынок российских аварийно-спасательных услуг возникает при осуществлении межнациональных трубопроводных проектов Газпрома, таких как подводный Северо-Европейский газопровод. Опыт в РФ, хотя и не у отечественных фирм, есть. Строительство газопровода «Голубой поток», потребовало использовать глубоководный батискаф для обеспечения укладки труб на глубине около 2000 м по абиссальной равнине дна Черного моря.
На конгрессе 2004 года «Humans in Submarines» в Швеции концепция, предложенная автором, рассматривалась впервые. Кроме того, она обсуждалась со специалистами совещания специалистов НАТО по спасению экипажей подводных лодок (SWERWG -2004, 2005, соответственно в Санкт-Петербурге и Брюсселе.). Специально этой технологии был посвящен симпозиум «Быстрое спасение подводников. Путь к реальности» во время Военно-Морского салона - 2005 (Санкт-Петербург). Иностранные и отечественные специалисты, наряду с одобрением основных положений и признанием прорывного характера данной технологии, приоритета России в ней, высказывали соображения о возможности и формате волонтерских испытаний. Ставились вопросы о допустимом риске для подводников и водолазов во время аварийно-спасательной операции, о подходах к оценке стоимость-эффективность таких операциях.


Так, по мнению конструкторов ФГУП ЦКБ МТ «Рубин» эпоха возможного применения жидкостного дыхания в водолазном деле проходит. Из-за развития безлюдных технологий в морской нефте-газодобыче. Из-за появления канадских нормобарических скафандров с глубиной погружения 600 м, в арсенале поисково-спасательных средств ВМФ. Но главное, что технология повышенного риска выхода c предельных глубин (на воздухе) HABETaS , их пока концептуально устраивает.
Другую позицию заняли сотрудники ФГУП ЦКБ МТ «СПМБП «Малахит». Они отмечают, что выход из затонувшей лодки, где растет давление, не может быть мгновенным, время требуется на борьбу за живучесть, оценку обстановки, подготовительные мероприятия по покиданию лодки и т.п. А сам реально достижимый темп выхода через шлюзовые устройства составляет 10-15 мин на человека. Поэтому преимущество, по их мнению, будет иметь аппарат жидкостной вентиляции, рассчитанный на 60 мин и более. Правда, к дыхательным аппаратам, входящим в состав спасательного снаряжения, заказчик (ВМФ) традиционно предъявляет требования по его использованию для поддержания жизнедеятельности личного состава, что сложно для аппарата жидкостной вентиляции.
В любом случае, для специалистов центральный вопрос технологии - это волонтерские испытания, которые могут повлиять на приоритеты в организации подготовки к спасению личного состава на конкретных лодках и подводных аппаратах.