Extrém - Adrenalin - Outdoor - Rope Jumping - Kienova houpačka - Lezení - Slaňování - Slackline - Powerbocking - Klusking - Horolezectví - Potápění
Extrémní sporty plné adrenalinu
Věř si a dodážeš vše!
"Smrti se nebojím - Když jsem tu já, není tu smrt, když je tu smrt, nejsem tu já." (Epikuros)
Menu
Vyhledávání
Dnes
Nové komentáře
Právě čtené články
Nejčtenější články
Anketa
Odkazy
Teorie
Důrazně varujeme před nepovoleným kopírováním. Pokud potřebujete nutně šířit tento článek, kontaktujte nás.
Autor nenese zodpovědnost za případné škody vzniklé používáním těchto informací.

Potápění s přístrojem
(Scuba diving)

Těsně před ponorem
Těsně před ponorem

Jedná se o moderní sport, při kterém se potápěč dostává hluboko pod hladinu vody. Cílem potápění může být pouze pozorování podvodního života, nebo různé podvodní práce u profesionálních potápěčů. K dýchání používá stlačenou dýchací směs, kterou má s sebou v tlakové láhvi, a dýchá ji pomocí přístroje. Ačkoli se to nezdá, potápění patří mezi extrémní sporty, protože u něj hrozí velké nebezpečí. Není sice tak viditelné, jako třeba u lezení, ale právě o to je zrádnější. Každý potápěč musí být fyzicky, psychicky i zdravotně způsobilý pro tuto činnost, proto ji nemůže vykonávat kdokoliv.

Výukové směrnice

Potápění není sport, kde se řekne "Jdu si zkusit potápění", a jde se. Aby se člověk mohl potápět, je potřeba nejprve úspěšně absolvovat potápěčský kurz. V naší republice existuje několik výukových systémů, pod kterými se dá kurz udělat. Každý má jiné požadavky, jinou obtížnost a obsahuje jiné kvalifikace.

  • CMAS - Confédération Mondiale des Activités Subaquatiques
  • UDI - United Diving Instructors
  • SSI - Scuba Schools International
  • PADI - Professional Association of Diving Instructors
  • IANTD - International Association of Nitrox and Technical Divers
  • TDI/SDI - Technical Diving International/Scuba Diving International

Vybavení

Každý potápěč - jiná výbava
Každý potápěč - jiná výbava

Aby potápěč mohl pod vodou dýchat a pohybovat se, bude potřebovat nějakou výbavu. Většina materiálu určeného k potápění funguje na mechanickém principu. I když je výbava obklopena při potápění vodou pod velkým tlakem, vyskytují se v ní v dnešní době i některé přistroje pracující na elekrickém pricipu.

Základní vybavení

Základní výbava je taková, bez které se pod vodou určitě neobejdete, nebo je aspoň vysoká šance, že něco z ní budete potřebovat.

ABC

Pod pojmem ABC se rozumí maska, ploutve a šnorchl.

  • Potápěčská maska
    • Chybně označována jako brýle
    • Aby lidské oko něco pod vodou vidělo, je potřeba, aby mezi okem a vodou byl vzduch
    • Musí být i přes nos, aby bylo možné vydechováním do masky vyrovnávat tlak uvnitř masky s okolním tlakem, ze stejných důvodů musí mít i co nejmenší objem
    • Aby při ponoru nedocházelo k zamlžování zorníku, stačí obvykle rozetřít po vnitřní straně zorníku trochu slin a vypláchnout masku vodou. Nejúčinnější způsob je rozmazání zubní pasty na skle a následné opláchnutí
    • Zorníky potápěčských masek se vyrábějí z kaleného skla, aby při rozbití nedošlo ke zranění potápěče
    Potápěčské ploutve
    Potápěčské ploutve
  • Ploutve
    • Plavecké
      • Nasazují se na holou nohu
      • Nelze je použít, pokud na sobě máme neoprenové boty
    • Potápěčské
      • Mají větší rozměry
      • Nasazují se na nohy s neoprenovými botami
      • K dotažení slouží pásek s přezkou
  • Šnorchl
    • Při samotném potápění se nepoužívá, je pouze k plavání na hladině (celá potápěčská výbava je těžká, takže při plavání na hladině má potápěč skoro pořád hlavu částečně pod vodou)
    • Šnorchl by měl mít délku do 40 cm a vnitřní průměr asi 2 cm
    • Jeho objem nesmí překročit 200 cm3 (pokud by byl větší, hrozí otrava CO2, kvůli velkému mrtvému prostoru, protože při výdechu by se ze šnorchlu nedostal veškerý vzduch, který by se při dalším nádechu dostal zpět do plic)
    • Pokud je opatřen vylévacími ventily, snadněji se z něj při výdechu vypuzuje voda

Nůž

  • V našich vodách neslouží k obraně před různými živočichy, ale hlavně jako nepostradatelná pomůcka, která potápěči pomůže, když se pod vodou zamotá do nějakých provazů, silonů nebo řas

Tlaková láhev

  • Slouží k uchovávání dýchací směsi pod tlakem
  • Tlak dýchací směsi v tlakových láhvích bývá nejčastěji 20 MPa (při testech 30 MPa)
  • Velikost zkušebního tlaku je rovna 1,5násobku maximálního plnicího tlaku
  • Objem lahví je různý, nejčastěji se používají 10 l, 12 l, 15 l nebo "dvojčata" (dvě stejné lahve)
  • Pro nosič lahve se používá pojem back-plate
  • Lahve se vždy plní jen dýchací směsí, pro které jsou určeny
  • Ventily tlakových lahví s válcovým závitem jsou těsněny "O" kroužkem a vyžadují nižší dotahovací moment než ventily s kuželovým závitem
  • Tlakové lahve se uskladňují ve vertikální poloze ventilem nahoru a s přetlakem vzduchu uvnitř protože zamezuje vniknutí vlhkosti a nečistot do lahve
  • Vzduch, který byl v zásobníku dýchacího přístroje skladován přes celou zimu, musí být vypuštěn, protože mohlo dojít ke změnám v jeho složení
  • Připojovací závit ventilu vzduchové tlakové lahve je G 5/8"

Dýchací směs

  • Je stlačena v lahvi a používá se k dýchání
  • Podle složení ji můžeme rozdělit na tři základní typy:
    • Vzduch
      • Jedná se klasický vzduch, který dýcháme na souši
      • Použitelný do 66 m kvůli parciálnímu tlaku kyslíku, který zde dosáhne 160 kPa a stane se jedovatý
      • Složení: 78% dusíku, 21% kyslíku, 1% vzácných plynů, 0,003% oxidu uhličitého
    • Nitrox
      • Dýchací směs, kde je více kyslíku, pro snížení nasycení těla dusíkem a tím k prodloužení času na pod vodou
      • Snížením parciálního tlaku dusíku se docílí, delší doby pod vodou bez potřeby dekomprese
      • Naopak kvůli zvýšení parciálního tlaku kyslíku je snížena hloubka jeho použitelnosti
      • Pro používání je potřeba zvláštní kurz
      • Složení: Podobné jako u vzduchu, akorát část dusíku je nahrazena kyslíkem
      • Označení: EAN32 (číslo udává procentuální obsah kyslíku ve směsi)
    • Trimix
      • Dýchací směs složená z kyslíku, dusíku a hélia, která se používá pro hloubkové ponory pod 40m
      • Díky snížení parciálních tlaků kyslíku a dusíku se tyto plyny stanou nebezpečnými v daleko větší hloubce
      • Pro používání je potřeba zvláštní kurz
      • Složení:
        • Normoxický trimix obsahuje 21 až 18% kyslíku
        • Hypoxický trimix obsahuje méně než 18% kyslíku
      • Označení: TMX 21/35 (první číslo udává procentuální obsah kyslíku a druhé procentuální obsah hélia v dýchací směsi)

Plicní automatika

Plicní automatika
Plicní automatika

  • Jedná se přístroj, který se nasazuje na hrdlo tlakové láhev a přepouští z ní dýchací směs dál do dalších přístrojů
  • Na tlakovou láhev se připevňuje pomocí třmenu (označení INT) nebo závitu (označení DIN)
  • Přímo na tlakovou láhev se připevňuje 1. stupeň, ve kterém je vysoký tlak (stejný tlak jako v láhvi)
  • Moderní plicní automatiky se skládají ze dvou částí:
    • 1. stupeň
      • Připevňuje se přímo na láhev
      • Vysoký tlak je v něm redukován na středotlak (o 1 MPa vyšší než okolní tlak)
      • Do vývodu označeného HP se připojuje vodotěsný vysokotlaký tlakoměr (měří tlak dýchací směsi v láhvi)
      • Tenkou středotlakou hadicí je přiváděna dýchací směs k druhému stupni
      • K prvnímu stupni ke středotlaku se ještě připojují:
        • Záložní druhý stupeň (octopus)
        • Přívod dýchací směsi do kompenzátoru vztlaku
        • Napouštěcí ventil suchého neoprenu
    • 2. stupeň
      • Jedná se o náustek, pomocí kterého se dýchá
      • Redukuje tlak přibližně na úroveň okolního prostředí a dávkuje dýchací směs do náustku v potřebném množství
      • Při výdechu se vydechuje zpět do náustku
  • Podle provedení můžeme 1. stupeň rozdělit na:
    • Pístový nevyvážený
      • Vysoký tlak plynu působí na plochu sedla ventilu ve směru jeho otevírání a tato síla není nijak kompenzována
      • V průběhu ponoru spolu s poklesem tlaku v tlakové láhvi klesá i středotlak
    • Pístový vyvážený
      • Síly, vyvolané působením vysokého tlaku plynu na dřík pístu, se navzájem kompenzují
      • V průběhu ponoru, při poklesu tlaku v tlakové láhvi, prakticky nedochází ke změně středotlaku
    • Membránový nevyvážený
      • Vysoký tlak plynu působí na plochu sedla ventilu ve směru jeho uzavírání a tato síla není nijak kompenzována
      • V průběhu ponoru spolu s poklesem tlaku v tlakové láhvi středotlak roste až do doby úplného vyprázdnění láhve
    • Membránový vyvážený
      • Vysoký tlak plynu působí na plochu sedla ventilu ve směru jeho uzavírání, ale tato síla je kompenzována opačnou silou vyvozenou na dřík, který je pevně spojený se sedlem a vstupuje do vyrovnávací komůrky
      • V průběhu ponoru, při poklesu tlaku v tlakové láhvi, prakticky nedochází ke změně středotlaku
  • Plicní automatika se před delším uskladněním vysuší a nechá se odborně prohlédnout

Kompenzátor vztlaku

Kompenzátor vztlaku - žaket
Kompenzátor vztlaku - žaket

  • Občas je označován jako BCD, častější název je žaket
  • Jedná se o nafukovací vestu nebo křídlo, pomocí kterého se reguluje vztlak potápěče
  • Kompenzuje se pomocí něj změna objemu obleku, změna hmotnosti zásoby vzduchu v průběhu ponoru a tíha součástí výstroje
  • K tomu, aby bezpečně vynesl potápěče na hladinu, musí být žaket dostatečně objemný
  • Minimální objem kompenzátoru vztlaku pro běžné potápění by měl být přibližně 15 litrů
  • Výhoda žaketů s ramenními popruhy opatřenými přezkami spočívá ve snadnějším nasazování a odkládání
  • Ke vkládání zátěže musejí mít kompenzátory vztlaku kapsy, ze kterých je zátěž možné jednoduchým způsobem bezpečně odhodit
  • Regulace se provádí pomocí části zvané inflátor - pomocí něj se připouští vzduch do žaketu nebo se z něj upouští
  • Inflátor se připojuje ke středotlakému vývodu 1. stupně plicní automatiky
  • Některé žakety mívají na inflátoru píšťalku, která je poháněna proudem vzduchu ze středotlaku, pro případné zavolání pomoci
  • Každý žaket by měl mít dva pojistné ventily pro případ nekontrolovaného výstupu (záleží na typu):
    • Pokud se zatáhne za celý inflátor, začne fungovat jako nouzový ventil
    • Vypouštěcí ventil umístěný na spodní straně kompenzátoru vztlaku slouží během ponoru k řízení vztlaku v poloze hlavou dolů
  • Ze součástí kompenzátoru vztlaku je pro bezpečnost potápěče nejpotřebnější přetlakový ventil (s rychloodpouštěním)

Zátěž

Zátěžový opasek
Zátěžový opasek

  • I když celá výbava váží několik desítek kilogramů, její vztlak ve vodě je pořád kladný, takže se to musí kompenzovat závažím:
    • Zátěžový opasek, který se skládá z několika olověných destiček připevněných na pásku
    • Zátěžový opasek se neumisťuje okolo pasu ale na boky, aby nestěžoval dýchání
    • Olověná závaží, která se dávají do kapes od žaketu
  • Všechny závaží by měli upevněna tak, aby se dali jednou rukou v případě nouze odhodit
  • Hmotnost závaží je různá
  • Celková hmotnost všech závaží při potápění záleží na typu výbavy, kterou potápěč používá (nejvíce rozhodující je typ neoprenu)

Tlakoměr

  • Přístroj, který ukazuje, jaký je aktuální tlak dýchací směsi v láhvi
  • V dnešní době bývá součástí potápěčského počítače

Hloubkoměr

  • Přístroj, který ukazuje, v jaké velké hloubce se nachází
  • V dnešní době bývá součástí potápěčského počítače
  • Pokud se používají staré modely, je potřeba si zjistit na kterou vodu je seřízený (slaná a sladká), aby ukazoval správnou hodnotu (hloubkoměr, seřízený pro potápění v moři, bude ve sladké vodě ukazovat menší hloubku, než v jaké se potápěč nachází)

Doporučené vybavení

Doplňkové vybavení se používá ke zvýšení pohodlí při potápění, ale určitě se doporučuje ho používat při každém ponoru.

Neopren

  • Jedná se o oblečení pod vodu, které nás chrání před nepříznivými podmínkami:
    • Příliš studená voda
    • Nepříjemný dotek s podvodními věcmi
    • Znečištěná voda a další
  • Textilní potah neoprenových obleků zvyšuje odolnost obleku proti otěru, usnadňuje oblékání a svlékání a zvyšuje estetickou hodnotu obleku
  • Izolační vlastnosti neoprenového obleku se snižují s narůstající hloubkou, kvůli stlačování bublinek ve struktuře neoprenu a následné ztrátě jeho izolačních vlastností
  • Neopreny můžeme rozdělit dle struktury do tří kategorií:
    • Mokrý
      • Na koncích chybí manžety, takže do obleku snadno vtéká i odtéká voda
      • Voda pod tímto neoprenem pomalu proudí, takže se nestačí dostatečně zahřát o tělo potápěče
      • Velice slabý neopren (kolem 3 mm), který většinou kryje jen trup potápěče
      • Používá se pouze v teplých vodách
      Mokrý neopren
      Mokrý neopren
    • Polosuchý
      • Podobný střih jako u mokrého neoprenu, jen je na koncích opatřen manžetami, které zabraňují cirkulaci vody
      • Při zanoření pod neopren zateče voda, která zde zůstane, ohřeje se na teplotu těla potápěče a začne fungovat jako tepelná izolace
      • Jedná se neopren, který vždy kryje celé tělo potápěče
      • Používá se v teplých a chladných vodách
    • Suchý
      • Tento neopren dokonale izoluje tělo potápěče od vody
      • Velice silný neopren, který může krýt vše kromě hlavy
      • Používá se v chladných vodách, pod led nebo do znečištěných vod
      • Pod tímto neoprenem se nosí speciální spodní prádlo, které odvádí vlhkost a pot od těla a tím udržuje jeho správnou teplotu
      • Automatické vypouštěcí ventily suchých obleků snižují riziko nekontrolovaného výstupu
      • Tento neopren se může rozdělit na dva typy:
        • Neoprenový
          • Na první pohled vypadá jako polosuchý, protože je ze stejného materiálu
          • Pod tento typ se nedá moc oblékat, pro jeho těsnost
          • Není vhodný do velkých hloubek, kvůli stlačování bublinek ve struktuře neoprenu a následné ztrátě jeho izolačních vlastností
        • Triláminátový
          • Vypadá jako celotělová vodácká bunda
          • Je slabý, takže se pod něj musí hodně oblékat
          • Kvůli množství oblečení pod neoprenem bývá potápěč hodně omezen v pohybu

Potápěčský počítač

Potápěčský počítač
Potápěčský počítač

  • Vzhledově podobné jako klasické hodinky, akorát větší
  • Nahrazuje ostatní měřící přístroje
  • Dokáže měřit čas, hloubku, tlak, teplotu, množství dýchací směsi, spotřebu, dekompresi atd. (záleží na typu

Kompas

  • Přístroj, který napomáhá v navigaci pod vodou
  • V dnešní době bývá součástí potápěčského počítače
  • Bývá vybaven otočnou stupnicí

Měřič času

  • Hodinky určené pod vodu, aby bylo možné počítat kolik potápěči zbývá vzduchu, pro správné provedení dekompresní zastávky atd.
  • V dnešní době bývá součástí potápěčského počítače

Dekompresní tabulky

  • Tabulky, ve kterých může potápěč zjistit, jaké dekompresní zastávky musí udělat
  • V dnešní době bývají součástí potápěčského počítače

Dekompresní bóje

  • Malá podlouhlá nafukovací bóje na provazu, kterou v případě dekompresních zastávek potápěč nafoukne a po napnutém provazu pomalu stoupá do dané hloubky, kde se provazu přidržuje pro lepší udržení stability

Svítilna

Svítilna
Svítilna

  • S čím dál větší hloubkou ubývá světla, proto je dobré mít s sebou něco, čím se dá posvítit
  • Bývají různé typy: od příručních až po celé komplety připevněné k lahvi

Potápěčská vlajka

  • Máme dva typy potápěčských vlajek
    • Potápěčská vlajka
    • Potápěčská vlajka
      • Označuje místo ponoru potápěče
      • Na břehu je umístěna samotná vlajka
      • Na vodě je umístěna na žluté bóji
      Alpha vlajka
    • Alpha vlajka
      • Označuje plavidlo, které používají potápěči
      • Smí být použita pouze při ponoru (ne při cestě k ponoru)
  • Pokud tuto bóji spatříme někde na hladině, nikdy se k ní nepřibližujeme ze dvou důvodů:
    • Pokud jsme na lodi, mohl by se potápěč při výstupu udeřit o dno lodě do hlavy a následně se utopit
    • Potápěč vydechuje vzduch, který samozřejmě ve formě bublin stoupá k hladině a cestou s sebou bere i trochu místní vody, která je ovšem ve větších hloubkách velice ledová, takže pokud by vás na hladině ona bublina obklopená ledovou potkala, můžete dostat z náhlé změny teploty šok, který by mohl vést i k utopení

Parciální (dílčí) tlak

Pokud používáme stlačenou dýchací směs v láhvi, je nutné se seznámit s pojmem parciální tlak, protože následně zjistíme, že i obyčejný vzduch je za určitých podmínek jedovatý. Nejprve, jako ve škole, začneme definicí:

Daltonův zákon parciálních tlaků

"Každý plyn ve směsi navzájem chemicky netečných plynů má právě takový tlak (parciální tlak), jako by celý objem vymezený směsi při téže teplotě zaujímal sám."

Jinými slovy: Parciální tlak plynu ve směsi je roven jeho procentuálnímu zastoupení z celkového tlaku této směsi, což znamená, že součet všech parciálních tlaků ve směsi se rovná jejímu celkovému tlaku.

Příklady

Tlak vzduchu na souši je 0,1 MPa (100kPa), kde zastoupení plynů je 78% dusíku a 21% kyslíku znamená, že parciální tlaky, zde jsou:

  • 78% dusíku ze 100 kPa = 78 kPa dusíku
  • 21% kyslíku ze 100 kPa = 21 kPa kyslíku

Pokud ale vezme tlak vzduchu v 10 m, kde je tlak 2x vetší (0,2 MPa), při stejném zastoupení plynů (78% dusíku a 21% kyslíku), budou parciální tlaky taky 2x větší:

  • 78% dusíku ze 200 kPa = 156 kPa dusíku
  • 21% kyslíku ze 200 kPa = 42 kPa kyslíku

Kdy se stávají různé plyny nebezpečné

Každý plyn, který se dýchá, je od určitého parciálního tlaku nebezpečný, proto se při potápění musí dávat pozor s jakou směsí a do jaké hloubky se půjde:

Kyslík O2

  • Dolní hranice je 16 kPa - nedostatek kyslíku - (hypoxie), pod 10 kPa hrozí bezvědomí
    • U normálního vzduchu nemůže nastat, protože parciální tlak kyslíku u hladiny je 21kPa
    • Nebezpečí hrozí jedině vysoko v horách, kde je velice nízký tlak nebo při potápění v malých hloubkách s trimixem, kde je dusík a kyslík nahrazen héliem
  • Horní hranice je 160 kPa - hrozí akutní otrava kyslíkem a následné bezvědomí
    • U normálního vzduchu nastává zhruba v 66 m (66 m ... 7.6 x 21 kPa = 160 kPa)

Dusík N2

  • Horní hranice je 400 kPa - hrozí bezvědomí z hloubkového opojení spojeného s únavou a zvýšenými dechovými odpory
    • U normálního vzduchu nastává zhruba v 41 m (41 m ... 5.1 x 78 kPa = 400 kPa)
    • Již zhruba od parciálního tlaku 300 kPa (hloubka 30 m) má narkotické účinky velmi podobné účinkům alkoholu, které zesilují při zvětšující se hloubce

Hloubka a tlak

Pokud se jde pod vodu, musí počítat s tím, že čím hlouběji se jde, tím větší tlak okolí bude působit. Celkový tlak působící pod vodou na potápěče je součet tlaků atmosférického a hydrostatického.

Atmosférický tlak

Je aerostatický tlak (v kapalinách označovaný jako hydrostatický), který je způsoben atmosférou planety Země. Tento tlak je vyvolán tíhou vzduchového sloupce sahajícího od hladiny (nadmořské výšky), ve které se tlak zjišťuje, až po horní hranici atmosféry.

Aktuální hodnota je závislá na nadmořské výšce, na velikosti tíhového zrychlení, na mocnosti, teplotě a hustotě atmosféry v daném místě. Nejvyšší hodnoty dosahuje u hladiny a s nadmořskou výškou klesá. V jakémkoli daném bodě není atmosférický tlak vždy stejný, ale kolísá kolem jedné hodnoty.

Normální atmosférický tlak

Pro snazší počítání s atmosférickým tlakem byl zaveden tzv. normální tlak vzduchu (normální atmosférický tlak), který je definován jako přibližně průměrná hodnota tlaku vzduchu při mořské hladině na 45° severní šířky při teplotě 15°C a tíhovém zrychlení gn = 9,80665 ms-2 a má hodnotu Pn = 101325 Pa = 101,325 kPa = 0,101325 MPa.

Pro jednodušší počítání se v potápění pracuje s hodnotou Pn = 0,1 MPa. Tato hodnota se samozřejmě používá jen v malé nadmořské výšce. Pokud by se potápělo ve vyšších nadmořských výškách, je potřeba počítat s aktuální hodnotou.

Hydrostatický tlak

Jedná se o tlak, který vzniká v kapalině její tíhou, pokud se nachází a gravitačním poli (v potápění je myšleno gravitační pole Země). Závisí přímo úměrně na hloubce v kapalině (výšce kapalinového sloupce), hustotě kapaliny a na tíhovém zrychlení (gravitaci). Nezáleží na množství (hmotnosti a objemu) kapaliny. Působí všemi směry, díky rozkladu sil mezi částicemi kapaliny do různých směrů. Pokud je tlak způsobený jinou vnější silou nebo pohybem kapaliny nejedná se o hydrostatický tlak.

Hydrostatický tlak v hloubce h pod hladinou kapaliny o hustotě ρ a tíhovém zrychlení g lze zapsat ve tvaru: p = hρg.

  • Hustota vody je přibližně 1000 kg/m3
  • Tíhové zrychlení bereme jako 10 ms-2
Takže například v 10 m bude hydrostatický tlak 0,1 MPa (10 m x 1000 kg/m3 x 10 ms-2 = 100000 Pa = 0,1 MPa).

Pro jednodušší počítání se v potápění pracuje s hodnotou 0,1 MPa za každých 10 m bez potřeby to nějak vypočítávat.

Celkový tlak

Aby potápěč zjistil, jaký tlak na něj bude v konkrétní hloubce působit, stačí k hodnotě 0,1 MPa (atmosferický tlak) přičíst dalších 0,1 MPa za každých 10 m (hydrostatický tlak). Pro znázornění je tu tabulka, kde je vidět, jak se vše přímou nebo nepřímou úměrou mění při změně hloubky (platí v nulové nadmořské výšce).

Hloubka [m] Tlak hydrostatický [MPa] Tlak celkový [MPa] Objem [l] Spotřeba [l/min] Násobek [x] Parciální tlaky ve vzduchu [kPa]
0 0 0,1 10 30 1 78 N2, 21 O2
10 0,1 0,2 5 60 2 156 N2, 42 O2
20 0,2 0,3 3,3 90 3 234 N2, 63 O2
30 0,3 0,4 2,5 120 4 312 N2, 84 O2
40 0,4 0,5 2 150 5 390 N2, 105 O2

Tlak, objem a teplota

Snad každý ví, že když se zvýší tlak, tak se plynným látkám sníží objem. Jelikož při potápění se používá dýchací směs, což je plynná látka, je potřeba znát, jak to s tím vlastně je.

Stavová rovnice

Jedná se o rovnici, která určuje vztah mezi jednotlivými stavovými veličinami charakterizujícími daný termodynamický systém. Stavová rovnice tedy popisuje stav dané látky za určitých fyzikálních podmínek.

Stavová rovnice ideálního plynu

Rovnice vyjadřující vzájemnou závislost stavových veličin při termodynamických dějích v ideálním plynu. Její tvar je: pV = nRT.

  • p - tlak [Pa]
  • V - objem [m3]
  • n - látkové množství [mol]
  • R - molární plynová konstanta R = 8,315 [J.mol-1.K-1]
  • T - termodynamická teplota [K]
Protože látkové množství n a molární plynová konstanta R zůstávají v uzavřené soustavě konstantní (stejné) zůstane rovnice pV = T nebo (pV / T = konst.).

Pozor! T je termodynamická teplota, jejíž jednotkou je Kelvin [K]. Ke správnému výpočtu je nejprve potřeba klasickou teplotu t ve stupních Celsia °C, převést na termodynamickou teplotu T. Absolutní velikost jednoho stupně v Celsiově i Kelvinově stupnici je stejná - teplotní rozdíl 1 K je roven rozdílu 1°C. Protože 0°C = 273,15 K, vypočítáme termodynamickou teplotu takto: T = t + 273,15.

Boyleův-Mariottův zákon

Je to termodynamický vztah pro izotermický děj probíhající v ideálním plynu stálé hmotnosti. (Izotermický děj: Termodynamický děj, při kterém se nemění teplota T termodynamické soustavy.)

Z toho vyplývá, že ze stavové rovnice (pV = nRT) zbyde jen pV = konst. nebo jinými slovy: Kolikrát se zvýší tlak, tolikrát se sníží objem a naopak.

V potápění se používá hlavně při regulaci vztlaku a přepouštění lahví.

Charlesův zákon

Je to termodynamický vztah pro izochorický děj probíhající v ideálním plynu. (Izochorický děj: Termodynamický děj, při kterém zůstává konstantní objem V termodynamické soustavy.)

Z toho vyplývá, že ze stavové rovnice (pV = nRT) zbyde jen p / T = konst. nebo jinými slovy: Kolikrát se zvýší teplota, tolikrát se zvýší tlak a naopak.

Při potápění vhodné hlavně při plnění tlakových lahví, při kterém zvyšuje teplota a při ponorech, kde se výrazně mění okolní teplota.

Gay-Lussacův zákon

Je to termodynamický vztah pro izobarický děj probíhající v ideálním plynu stálého tlaku. (Izobarický děj: Termodynamický děj, při kterém se nemění tlak p termodynamické soustavy.)

Z toho vyplývá, že ze stavové rovnice (pV = nRT) zbyde jen V / T = konst. nebo jinými slovy: Kolikrát se zvýší teplota, tolikrát se zvýší objem a naopak.

V potápění nejméně používaný vztah. Použitelné pro výpočet změny objemu nafukovacího tělesa při změně teploty.

Velká změna objemu

V předchozí tabulce je názorně vidět, že čím je větší hloubka, tím větší je tlak a menší objem. Důležité je, ale všimnout si, jak se mění (hlavně o kolik) objem při každých 10 m:

  • Mezi 40 m a 30 m je rozdíl 10 m, 0,1 MPa a 0,5 l
  • Mezi 10 m a 0 m je rozdíl opět 10 m, 0,1 MPa ale nyní už 5 l
Důvod je jednoduchý: Mezi 40 m a 30 m se tlak změní pouze 1,25x (0,5 MPa / 0,4 MPa = 1,25), ale mezi 10 m a 0 m se změní až 2x (0,2 MPa / 0,1 MPa = 2). Toto je velice důležitý poznatek, který je potřeba si nejen zapamatovat, ale hlavně pochopit! Některé důležité věci, které najdete níže, z něj budou vycházet.

Regulace vztlaku

Aby se pod vodou mohla jednoduše měnit hloubka, musí se pomocí regulátoru vztlaku (žaketu) správně regulovat vztlak. V tomto případě se nádherně projeví (již ze základní školy známý) zákon.

Archimédův zákon

"Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou, která se rovná váze kapaliny tělesem vytlačené."

Na těleso ponořené do kapaliny působí pouze tíhová síla Fg a hydrostatická vztlaková síla Fvz. Velikost tíhové síly lze vyjádřit ve tvaru FG = mg = Vρtg. Velikost hydrostatické vztlakové síly vyjádříme ve tvaru Fvz = Vρkg. A protože F = FG - Fvz = Vρtg - Vρkg = Vg(ρt - ρk) výslednice obou sil závisí na hustotě tuhého tělesa ρt a hustotě kapaliny ρk, v níž je těleso ponořeno. V praxi mohou nastat tyto tři případy:

  • ρt > ρk
    • Síla tíhová je větší než síla hydrostatická - výslednice obou sil směřuje dolů
    • Těleso se klesá ke dnu
  • ρt = ρk
    • Síla tíhová je stejně velká jako síla hydrostatická - výslednice obou sil je nulová
    • Těleso se vznáší
  • ρt < ρk
    • Síla tíhová je měnší než síla hydrostatická - výslednice obou sil směřuje vzhůru
    • Těleso stoupá k hladině

Z toho vyplývá, že potápěč pod vodou mění svůj vztlak tím, že změní hustotu sebe i svého vybavení. Toho se nejlépe dosáhne tak, že se bude měnit objem dýchací směsi, která má několikrát menší hustotu než voda. K tomu slouží právě kompenzátor vztlaku (žaket), ve kterém se dle potřeby mění objem dýchací směsi.

Zpomalená reakce

Při připouštění nebo odpouštění žaketu se změní vztlak okamžitě, ale potápěč musí počítat s tím, že se to projeví s určitým zpožděním kvůli vysoké hustotě vody, ve které se potápí. Proto pod vodou nikdy nepanikařte, když jste si připustili žaket a ono si nic neděje. Chvíli počkejte, a když se pořád nic nebude dít, tak potom teprve pokračujte.

Pohyb pod vodou

Protože doba pod vodou je omezena množstvím dýchací směsi, musí být pohyb pomalý a nenáročný, aby se zbytečně nezvyšovala spotřeba dýchací směsi. K pohybu slouží potápěči hlavně kompenzátor vztlaku, pomocí kterého může snadno měnit svoji hloubku. Ploutve používá potápěč jenom k udržení stability, protože při větším kopání nohama by si zbytečně zvyšoval spotřebu dýchací směsi.

Správná poloha

Poloha při potápění není svislá ani úplně vodorovná. Správná poloha je téměř vodorovná s tělem mírně zešikma (vrchní část těla je výš než dolní) a s břichem dolů.

Vertikální pohyb dolů (sestup)

Při sestupu musí mít potápěč záporný vztlak, kterého docílí, odpuštěním vzduchu ze žaketu. Ovšem pozor! Při zvětšující se hloubce se zvyšuje tlak a tím pádem se zmenšuje objem, což znamená, že se při sestupu začne žaket pomalu zmenšovat a s ním i celkový vztlak potápěče. Aby se sestup nezměnil v nekontrolovaný pád do hlubin, je potřeba žaket postupně dopouštět, aby se opět vztlak vrátil do předchozích hodnot. Tato situace je nejvýraznější blízko u hladiny díky největšímu poměru mezi tlaky a s přibývající hloubkou, díky menšímu poměru mezi tlaky, ubývá, viz předchozí tabulka.

Rychlost sestupu není nijak omezena. Jediné, co ji může ovlivnit, je schopnost potápěče vyrovnávat tlak ve středouší a vztlak.

Vertikální pohyb nahoru (výstup)

Při výstupu musí mít potápěč mírný vztlak, kterého docílí, připuštěním nebo odpouštěním (podle potřeby) vzduchu do žaketu. Nikdy nesmí být při výstupu vztlak příliš velký. Kopáním ploutvemi potápěč udržuje stabilitu. Ovšem pozor! Při zmenšující se hloubce se zmenšuje tlak a tím pádem se zvětšuje objem, což znamená, že se při výstupu začne žaket pomalu zvětšovat a s ním i celkový vztlak potápěče. Aby se výstup nezměnil v nekontrolovaný "raketový" výstup k hladině, je potřeba žaket postupně odpouštět, aby se opět vztlak vrátil do nulové hodnoty. Tato situace je nejvýraznější blízko u hladiny díky největšímu poměru mezi tlaky a s přibývající hloubkou, díky menšímu poměru mezi tlaky, ubývá, viz předchozí tabulka.

Rychlost výstupu je ovlivněna několika faktory:

  • Při špatném dýchání nebo ucpání dutin v hlavě hrozí barotrauma z přetlaku
  • Kvůli rozpuštěnému dusíku v krvi hrozí dekompresní nemoc

Rychlost výstupu se hlavně upravuje na základě dekompresních tabulek. Pokud se určitě nejedná o dekompresní ponor, může být výstup maximálně tak rychlý, jako rychlost stoupání nejmenších bublinek při výdechu. Hodnota je uváděná jako 10 m/min.

Horizontální pohyb ve stejné hloubce (vznášení)

Vznášení na hladině s nafouknutým žaketem
Vznášení na hladině s nafouknutým žaketem

Při vnášení musí mít potápěč nulový vztlak, kterého docílí, připuštěním nebo odpouštěním (podle potřeby) vzduchu do žaketu. Musí ale vzít na vědomí, že pod vodou taky dýchá a tím pádem měním objem plic (mění svůj vztlak). Správně vyvážený potápěč při výdechu začne pomalu klesat a při nádechu začne stoupat. K pohybu dopředu používá kopání ploutvemi.

Rychlost pohybu ve stejné hloubce není nijak omezena, ale z důvodu spotřeby dýchací směsi je vhodné zbytečně nespěchat.

Nekontrolovaný výstup

Pokud se potápěče dostane do situace, kdy začne nekontrolovaně stoupat k hladině (ztratí zátěž, zasekne se nafukovací ventil na žaketu nebo suchém neoprenu) a není šance tento výstup nijak zastavit, musí provést několik věcí, kterému zachrání život:

  • Co nejrychleji zatáhnout za přetlakový ventil na žaketu, aby se začal rychle odpouštět vzduch ze žaketu
  • Přestat dýchat z plicní automatiky, hlavně zaklonit hlavu, aby se co nejvíc otevřeli dýchací cesty a začít pouze vydechovat (nejlépe křičet), protože při příliš rychlém výstupu se začne rychle zmenšovat tlak a tím pádem zvětšovat objem dýchací směsi v plicích (jedná se o velice zvláštní pocit, protože se při jednom výdechu vydechne několik litrů najednou)

Pokud se nekontrolovaně vystoupá až na hladinu a přitom se jednalo o dekompresní ponor je třeba se dál řídit dekompresními tabulkami pro nedodržení dekompresních zastávek.

Dýchání z přístroje pod vodou

Dýchání pod vodou je podobné jako normální dýchání na suchu. Dýchá se pomalu a hlavně se nezadržuje dech. Dýchání pod vodou se vždy začíná výdechem, protože pokud potápěči třeba vypadne plicní automatika z úst, tak se do ní hned dostane voda, kterou výdechem prvně vydechne, v opačném případě by se nadechl vody.

Následky ze zadržení dechu

Při dýchání se musí dát pozor na zadržování dechu hlavně při změně hloubky, obzvlášť při výstupu. Při změně hloubky se mění tlak a objem, což při zadržení dechu znamená, že při sestupu se začnou plíce smršťovat a při výstupu rozpínat. Smršťování plic není životu, až tak moc nebezpečné, viz hloubkové rekordy na nádech kolem 160 m, ale i tak hrozí barotrauma z podtlaku.

Daleko drastičtější je to při výstupu. Plíce se v tomto případě začnou rozpínat, a protože v tomhle ohledu moc nevydrží, hrozí barotrauma z přetlaku. Například v 10 m budou mít plíce potápěče v normálním stavu objem 5 l a potápěč následně se zadrženým dechem vystoupá až na hladinu, kde je tlak 2x menší, proto se objem plic zvětší na 10 l, což nemůžou za žádných okolností vydržet a prasknou. Ale pozor! Jsou zaznamenány případy barotrauma z přetlaku už i ze dvou metrů, takže za žádných okolností při potápění nezadržovat dech.

Spotřeba dýchací směsi

Protože pod vodou dýchá potápěč dýchací směs z tlakových lahví, kde je jí ovšem omezené množství, je potřeba vědět jakou aktuální spotřebu právě má.

Normální "suchozemská" spotřeba

V klidovém stavu průměrný dospělý člověk dýchá frekvencí 16x - 18x za minutu a při každém nádechu nadechne průměrně 0,5 l vzduchu. Z čehož se dá vypočítat průměrná spotřeba na 8 l až 9 l vzduchu za minutu (0,5 x 16 = 8).

Spotřeba pod vodou

Potápění, při kterém se potápěč zvolna pohybuje a nekoná žádnou jinou činnost, je ale považováno za střední zátěž, takže se spotřeba značně zvýší a pohybuje se mezi 20 l - 40 l za minutu. Pro jednodušší výpočty se počítá s hodnotou 30 l za minutu. Pro každého potápěče je nejlepší si zjistit, jak na tom je on se spotřebou, aby mohl co nejefektivněji plánovat ponor.

Ovšem pozor! Uvedená spotřeba platí pouze na hladině, protože s přibývající hloubkou roste tlak a tím pádem i tlak dýchané směsi. Potápěč sice pořád dýchá stejný objem (asi 0,5 l), ale pod vyšším tlakem, takže ve skutečnosti dýchá mnohonásobně větší množství dýchací směsi. Ukázka spotřeby v různé hloubce je vidět v předchozí tabulce. Aktuální spotřeba v dané hloubce se počítá podle vztahu S = S0 x p, kde:

  • S0 - klidová spotřeba na hladině [l/min]
  • S - aktuální spotřeba [l/min]
  • p - aktuální okolní tlak [atm]

Množství dýchací směsi v tlakové láhvi

Jak už bylo řečeno, v tlakové láhvi je dýchací směs stlačena pod tlakem, takže její celkové množství musíme vypočítat podle vztahu: V = V0 x p, kde:

  • V0 - objem tlakové láhve [l]
  • V - objem dýchací směsi při tlaku p0 = 101325 kPa [l]
  • p - aktuální tlak v lakové láhvi [atm]

Takže například v láhvi o objemu 10 l, ve které je dýchací směs pod tlakem 20 MPa je celkem 2000 l (10 l x 200 atm = 2000 l).

Vyrovnávání tlaku

Každý se už určitě potápěl, třeba i jenom na nádech, ale od určité hloubky náhle pociťoval narůstající bolest v uších, kterou nešlo nijak překonat ani odstranit. Jedná se o jev, který se při potápění děje většině lidem. Při tomto stavu je potřeba provést vyrovnání tlaku ve středouší.

Příčina

Na celé tělo potápěče působí pod vodou okolní tlak. A protože lidské tělo je z 80% tvořeno také z vody, která je nestlačitelná, daný tlak je i v těle potápěče, které nijak nedeformuje. Jenomže z těch zbývajících 20% je určitá část tvořena plyny, na které také působí okolní tlak a tím pádem jsou stlačovány, pokud není dodáno další množství plynu, aby se zachoval stejný objem. Jedna z největších dutin je oblast středního ucha, která je spojena s nosohltanem Eustachovou trubicí. U většiny lidí je Eustachova trubice částečně neprůchodná, což znemožňuje samovolné pronikání vzduchu do středouší.

Při sestupu se tlak okolí (vody) zvětšuje, ale ve středouší zůstává kvůli neprůchodnosti Eustachovi trubice původní. To znamená, že venku je tlak větší než tlak ve středouší, což způsobuje, že bubínek se prohýbá dovnitř a onu známou bolest v uších.

Vyrovnání při sestupu

U malého množství lidí je Eustachova trubice čistá (celá průchodná), takže se tlaky vyrovnávají automaticky (není potřeba nic dělat) a proto nepociťují ani žádnou bolest.

U normálního člověka je Eustachova trubice částečně neprůchodná, takže se musí tlak protlačit "ručně". Na výběr je několik způsobů (řazeno od nejšetrnějších a nejmíň účinných po drastičtější a více účinné):

  • Výdech do masky
  • Pohyb dolní čelisti do stran
  • Polknutí na prázdno
  • Valsavův manévr
    • Nejdrastičtější, ale nejúčinnější způsob
    • Potápěč si rukou stiskne nos (ucpe ho) a pomalým a plynulým výdechem se do něj snaží foukat (v průběh je slyšet podivný zvuk v uších)
    • Musí se to dělat opatrně, aby nedošlo k opačnému efektu (vyšší tlak ve středouší než tlak okolní)
    • Stačí mírně foukat a až se tlaky vyrovnají, tak to "mírné úsilí" bude vyrovnáno a samo to přestane

Vyrovnání tlaku není pravidelné, ale záleží na pocitech každého potápěče. Čím větší je hloubka, tím je potřeba vyrovnání menší, kvůli menšímu poměru tlaků. První potřeba může být pociťována již ve dvou metrech.

Vyrovnání při výstupu

Vyrovnání tlaku se provádí pouze při nepříjemném pocitu v uších a to jen v případě sestupu. Při výstupu se již vyrovnávání děje samo a není třeba se o něj jakkoli starat. Je pociťováno jako praskání v uších.

Zanedbání

Pokud již potřeba vyrovnat tlak nastane, donutí to každého, aby tlak vyrovnal nebo v případě neznalosti, aby vystoupal výš. Pokud se to ignoruje a pokračuje se v sestupu, bolest v uších stále zesiluje. Protože bez vyrovnání tlaku je ušní bubínek protlačován do středouší, nastane při překročení rozdílu tlaku 35 KPa jeho protržení.

Protržení bubínku je velice bolestivá událost, při které nateče ledová voda do ucha, které je mimo sluch i centrem rovnováhy. Dojde k ochlazení rovnovážného systému a k následné ztrátě orientace. V tomto případě ztratí potápěč absolutní přehled o tom, kde je nahoře a dole a jediná možnost orientace je zkoumání vystupujících bublin.

Ucho musí být vždy v kontaktu s vodou

Pokud je potápěč pod vodou, musí mít uši vždy v kontaktu s vodou, a to i když má suchý neopren.

Důvod

Při sestupu se tlak okolí zvětšuje včetně tlaku ve středouší po vyrovnání tlaku. Na bubínek působí zvenku i zevnitř stejný tlak, proto se síly vyrovnají a nic se neděje.

Zanedbání

Pokud by se ale ucho ucpalo, třeba i kuklou od neoprenu, vznikla by mezi bubínkem a zátkou další vzduchová kapsa, která je ovšem úplně izolovaná od okolí, takže v ní nelze vyrovnat tlak. To znamená, že i když se při ponoru vyrovná tlak ve středouší, aby byl stejně velký jako tlak okolní, vzduchovou kapsu mezi uchem a zátkou to nijak neovlivní. V tomto případě je tlak vzduchové kapsy mezi uchem a zátkou daleko menší než tlak okolí i středouší a dochází kvůli pevnosti zátky k protlačování ušního bubínku směrem ven, který opět může při překonání určitého limitu prasknout. Nastává vlastně opačný efekt, než při zanedbání vyrovnání tlaku ve středouší, při kterém dojde k protržení bubínku směrem dovnitř.

Potápění při nemocech postihující horní cesty dýchací

Podle určitých směrnic smí jí pod vodu pouze potápěč, který je naprosto zdravý, a to jak fyzicky, psychicky tak i zdravotně. Takže, i když má potápěč klasickou rýmu, nemá pod vodou, co dělat.

Důvod

Protože při nemocech postihující horní cesty dýchací dochází k ucpání Eustachovi trubice, dochází zároveň i nemožnosti vyrovnat tlak ve středouší v případě potřeby.

Použití kapek

Pokud se potápěč rozhodne, že si při ucpaném nosu kápne kapky, aby se mu horní cesty dýchací uvolnili, udělá to nejspíš naposledy, protože účinek kapek není trvalý. Když kapky začnou působit, pročistí se krátkodobě Eustachova trubice a je možné při sestupu vyrovnávat tlak. Ovšem po nějaké době účinek kapek vyprchá a Eustachova trubice se opět ucpe. V tomto případě již nelze provádět sestup ani výstup. Při sestupu se potápěči nepodaří protlačit potřebné množství dýchací směsi do středouší a při výstupu nemůže dojít k samovolnému unikání přebytečné dýchací směsi. Potápěč zůstane uvězněn ve stejné hloubce.

Ošetření

  • Čekat a zkoušet, jestli se nepodaří Eustachovu trubici nějak pročistit
  • Pomalu vystupovat a pozorovat, jestli přebytečná dýchací směs pomalu neuniká
  • Pokud nepomůže nic z toho:
    • Vydržet bolest při výstupu a nechat si prasknut bubínky (tlak ve středouší je větší než tlak okolní)
    • Čekat a utopit se

Izolované ucho a zároveň ucpaná Eustachova trubice

Přestože nedojde k protržení bubínku, následky mohou bít ještě horší.

Důvod

Pokud bude při ponoru ucpaná Eustachova trubice a zároveň izolované ucho od vody, bude ve středouší a v prostoru mezi bubínkem a zátkou vznikat podtlak, takže se bubínku nic nestane, protože tlaky z obou stran jsou vyrovnané, ale zapříčiní minimálně vtahování tekutin (krve) do středouší a do prostoru mezi bubínkem a zátkou nebo dokonce může dojít k deformaci těchto oblastí.

Slyšení pod vodou

Do vody proniká ze vzduchu pouze asi jedna tisícina zvuku, protože je velký rozdíl akustické impedance vody a vzduchu, který má zásadní vliv na přestup a odraz zvukových vln na rozhraní dvou prostředí. Naopak zvuk vzniklý pod vodou se ve vodním prostředí šíří velmi dobře. Kvůli tomu se dokáže nést i velmi velkou vzdálenost na rozdíl od vzduchu. Klasický případ je klepání na zábradlí v bazénu nebo motorový člun na volné vodě.

Akustické impedance

Poměr akustického tlaku a rychlosti pohybu kmitajících částic prostředí při šíření zvukových vln.

Rychlost zvuku

Zvuk se ve vodě šíří více než 4x rychleji než ve vzduchu a s rostoucí teplotou rychlost zvuku ještě roste.

  • Rychlost zvuku ve vzduchu: 330 m/s
  • Rychlost zvuku ve vodě: 1440 m/s

Jak se zjišťuje, kterým směrem je zdroj zvuku

Lidský mozek rozlišuje, ze kterého směru přichází zvuk pomocí prodlevy mezi zachycením v levém a pravém uchu.

Zjištění směru zvuku pod vodou

Protože ve vodě je rychlost zvuku asi 5x větší, interval mezi zachycením levým a pravým uchem je zase 5x menší. Takto malý časový rozdíl, bohužel lidský mozek nedokáže rozeznat, takže ani nedokáže určit směr, odkud zvuk přichází. Tato skutečnost není pod vodou pro potápěče moc příjemná, protože všechny zvuky, které slyší, se zdají, jakoby přicházeli odevšud. Nejhorší je, když projíždí po hladině motorový člun, protože jeho zvuk je slyšet opravdu na velkou vzdálenost a ještě to potápěči připadá jako by byl hned za ním.

Vnímání zvuku

Zvuk pod vodou je vnímán hlavně tzv. kostním vedením přes lebeční kosti přímo do sluchového ústrojí v hlemýždi, protože přestup zvuku z vody do organismu, podobné hustoty, je lepší než do středního ucha.

Vidění pod vodou

Světlo se ve stejnorodém prostředí šíří přímočaře (beze změny). Avšak na při přechodu mezi prostředími s rozdílnou hustotou dochází ke změně šíření světla, kvůli rozdílnému indexu lomu. Paprsek světla se láme a odráží. Tato situace nastává i při přechodu paprsku světla ze vzduchu do vody a naopak. Při odrazu a lomu světla platí zákon záměnnosti paprsků, tzn. dopadající a odražený, popř. dopadající a lomený paprsek lze vzájemně zaměnit.

Zákon odrazu

Dopadá-li světlo na rozhraní dvou prostředí pod úhlem α, odráží se s úhlem α'. Velikost úhlu odrazu α' se rovná velikosti úhlu dopadu α, tj. α = α'. Odražený paprsek leží v rovině dopadu.

Zákon lomu

Dopadá-li paprsek z prostředí s indexem lomu n1 do prostředí s indexem lomu n2, dochází k lomu paprsku. Lomený paprsek zůstává v rovině dopadu. Úhel dopadu se značí α, úhel lomu se značí β. Tento vztah je možné zapsat ve tvaru sin α / sin β = n2 / n1.

  • α - úhel mezi paprskem a kolmicí k rozhraní v prostředí řidším
  • β - úhel mezi paprskem a kolmicí k rozhraní v prostředí hustším
  • n1 - index lomu řidšího prostředí vhledem k vakuu (pro vzduch n1 = 1,00)
  • n2 - index lomu hustšího prostředí vhledem k vakuu (pro vodu n2 = 1,33)

Při průchodu světla z řidšího do hustšího prostředí se paprsek láme ke kolmici k rozhraní, v opačném případě se láme od kolmice.

Úplný odraz světelných paprsků

K úplnému odrazu, neboli když se paprsek vůbec neláme, dochází pouze při průchodu světla z vody do vzduchu pod úhlem β = 48,5°.

Částečný odraz světelných paprsků

Pokud je pod vodou úhel dopadu β menší než 48,5° nebo světlo prochází ze vzduchu do vody, dochází jen k částečnému odrazu světla.

Proč se používá potápěčská maska

Čočka v oku je typu spojky, takže láme paprsky do ohniska. Aby bylo možné pozorovat předmět zaostřený, je potřeba, aby ohnisko leželo přímo na sítnici. Pokud je ohnisko mimo sítnici, jedná se o vadu oka (krátkozrakost nebo dalekozrakost). Protože voda má daleko větší index lomu světla než vzduch, nedochází pod vodou v oku k tam velkému lámání a ohnisko je daleko za sítnicí. Lidské oko se proto pod vodou chová jako dalekozraké o mohutnosti +50D. Když se použije potápěčská maska, mezi okem a sklem masky je vzduch a proto jsou podmínky pro správnou funkci oka zachovány.

Skutečná a zdánlivá poloha předmětu pod vodou

Protože se pod vodou musí používat k ostrému vidění potápěčská maska, která nám vytvoří vzduchovou bublinu, je potřeba počítat s lomem světla na rozhraní mezi prostorem v masce a vodou. Stejný případ nastane při pohledu ze souše na předměty pod vodou.

Aby bylo možné určit přesnou pozici jakéhokoli předmětu je potřeba se dívat oběma očima. Daný předmět leží na průsečíku paprsků světla mezi očima a daným předmětem. Pokud by byl předmět pozorován jen jedním okem, pozice by byla někde na přímce mezi jedním okem a daným předmětem, ale nešlo by určit, kde přesně a jaká je jeho velikost. Pod vodou platí stejné zákony, akorát se musí vzít ohled na zákon lomu.

Světelné paprsky přicházející od skutečného předmětu ve vodě se ve vzduchu lámou od kolmice a po té dopadají do obou očí. Když se tyto lomené paprsky prodlouží zpět, bude na jejich průsečíku ležet zdánlivý předmět (ten co je vidět).

Změna vzdálenosti a velikosti

Změna vzdálenosti

Protože pod vodou není zdánlivý předmět totožný se skutečným předmětem, je jeho vzdálenost k hladině také jiná než u skutečného předmětu. Přesná vzdálenost se vypočítá podle zákonu lomu. Zákon lomu

Když se dosadí do vzorce indexy lomu n pro vodu (n2 = 1,33) a vzduch (n1 = 1,00), bude poměr mezi skutečnou a zdánlivou vzdáleností 1,33. Z toho vyplívá, že zdánlivá vzdálenost je 0,75 skutečné vzdálenosti. Když se nějaký předmět přiblíží, zároveň to vypadá, jakoby se zdánlivě zvětšil. Mezi vzdáleností a velikostí je nepřímá úměra l = 1 / h. To znamená, že vše se jeví pod vodou o 1/4 blíž a díky tomu o 1/3 větší.

Pohlcování světla

Voda pohlcuje světelné paprsky. Světelné záření se ztrácí už odrazem na hladině, část je pohlcena vodou a část se ztrácí v důsledku nečistoty vody. Ve sladkých vodách je denní světlo pohlcováno již v hloubkách 10 - 15m, takže ve větších hloubkách je potřeba světlo umělé. V moři, kde je slaná voda, je pohlcování světelných paprsků menší, takže pro rozsah hloubky potápění s dýchací směsí jako je klasický vzduch, není potřeba umělé světlo.

Barevná intenzita

Voda propouští sluneční světlo jako barevný filtr. Barevná intenzita světla se zvětšující hloubkou postupně ztrácí. Protože každá barevná složka světla je jinak pohlcována, se zvětšující hloubkou se barevná pestrost snižuje.

  • Není více rozeznatelná:
    • 3 m - červená
    • 8 m - žlutá
    • 18 m - fialová
    • 35 m - zelená
    • 60 m - modrá

Potápěčské nemoci

Když se mluví o potápěčských nemocích, neznamená to, že může potápěč chytnout pod vodou nějakou nemoc, ale jedná se o negativní zdravotní následky pro potápěče, pokud nedodrží správný postup při potápění. Z hlediska jejich vzniku se můžou rozdělit do několika kategorií.

Barotrauma

Slovo baro znamené tlak a trauma znamená negativní zdravotní událost, takže se jedná o poškození organismu tlakem. Podle vzniku jej můžeme rozdělit na dvě kategorie.

Barotrauma z přetlaku

  • Dochází k němu při vystavení organismu vysokému vnitřnímu tlaku, který vzniká z následku působení nízkého okolního tlaku
  • Nejčastější vznik je při nekontrolovatelném výstupu na hladinu
    • Okolní tlak se snižuje
    • Snižuje se tlak v plících
    • Plyn v těle potápěče se rozpíná, ale nemá kam unikat, proto tlačí na tkáně a může způsobit jejich poškození

Barotrauma z podtlaku

  • Dochází k němu při vystavení organismu nízkému vnitřnímu tlaku, který vzniká z následku působení vysokého okolního tlaku
  • Nejčastější vznik je při pádu do hlubin při znemožněném dýchání
    • Okolní tlak se zvyšuje
    • Zvyšuje se tlak v plících
    • Plyn v těle potápěče se rozpíná, ale nemá kam unikat, proto tlačí na tkáně a může způsobit jejich poškození

Dále se můžou barotraumata rozdělit podle místa působení.

Barotrauma plic

  • Barotrauma plic z přetlaku
    • Může nastat pouze při potápění s dýchacím přístrojem
    • Převýší-li tlak dýchací směsi v plicích tlak v pohrudniční štěrbině asi o 6,6kPa, začnou poškozenou plicní tkání pronikat bubliny plynu
    • Může nastat i při výstupu z hloubky 1,4 m, nadýchne-li se v této hloubce potápěč z dýchacího přístroje maximální měrou a poté při výstupu zadrží dech
    • Barotrauma plic z přetlaku je celkem časté a je obávané pro jeho možné důsledky
      • Vzduchová embolie
        • Vzduch vniká do plicních cév, kde ho krev rozvede do srdce a velkého krevního oběhu
        • Největší nebezpečí hrozí při vniknutí bublin do tepen zásobující srdce a mozek
        • Při embolii mozku záleží, která část je poškozena, následkem může být mravenčení, poruchy smyslů, závratě a ztráta vědomí
        • Bubliny ve věnčitých tepnách můžou způsobit srdeční infarkt
        • Jediný způsob léčby je rekomprese v dekompresní komoře
      • Pneumotorax
        • Nastane při proniknutí vzduchu trhlinami na povrchu plic do štěrbiny mezi plícemi a hrudní stěnou
        • Plíce se smrští vlastní pružností na velikost mužské pěsti a jsou vyřazeny z dýchání
        • Oboustranný pneumotorax znamená vyřazení obou polovin plic z činnosti a je velmi vážný
        • Příznakem je krátký rychlý dech, naběhnutí krčních žil, nepravidelný tep a namodralá kůže
        • Bez okamžitého lékařského zákroku by se postižený udusil
        • Léčba spočívá v rekompresi a odsátí vzduchu z prostoru hrudníku
      • Emfyzém
        • Nastává po proniknutí vzduchu z plicních sklípků do okolních tkání
        • Středohrudní emfyzém
          • Bubliny vzduchu se hromadí v mezihrudí a utiskují orgány v tomto prostoru, především srdce a velké cévy
          • Důsledkem jsou bolesti a omezování krevního oběhu
          • Příznaky jsou podobné jako u pneumotoraxu
          • Při vážnějších případech je nutná rekomprese
        • Podkožní emfyzém
          • Vzniká průnikem vzduchových bublinek do podkožních prostor
          • Nejčastěji to je v oblasti krku
          • Postižené místo reaguje na pohmat slyšitelným třaskáním
          • Klasická ukázka je při profouknutí Eustachovi trubice, kdy po následném zmáčknutí ucha šustí a praská
          • Nemá obvykle vážnější následky
  • Barotrauma plic z podtlaku
    • Může nastat při používání dýchacího přístroje i bez něj
    • U plic se rozlišují tři objemy
      • Celkový objem - celkový objem plic (dospělý muž: asi 6 l)
      • Vitální kapacita - množství vzduchu, které je možné vydechnout po největším možném nádechu (dospělý muž: asi 4,5 l)
      • Zbytkový objem - množství vzduchu, které v plících zůstane i po maximálním výdechu (dospělý muž: asi 1,5 l)
    • Sestup se zadrženým dechem
      • Pokud začne potápěč sestupovat se zadrženým dechem, začne se podle Boyleův-Mariottůva zákona stlačovat plyn v jeho plicích až na úroveň zbytkového objemu
      • Při dalším sestupu se zadrženým dechem zůstane plyn na zbytkovém objemu a v plicích se začne zvětšovat podtlak
      • Díky podtlaku v plicích může dojít k nasávání krve a tkáňových tekutin do plic
      • Následkem je omezení krevní činnosti, v krajním případě její selhání
    • Znemožněný nádech
      • Při sestupu se zadrženým dechem a po stlačení plic na zbytkový objem vznikne v plících relativní podtlak
      • Tím je znesnadňuje opětovné otevření hlasivek a potápěč se nemůže nadechnout
      • Pro úspěšný nádech je potřeba se vrátit do menší hloubky
    • Příznaky
      • Ztížené dýchání
      • Vykašlávání růžové pěny
      • Bolest na prsou
      • Bezvědomí
    • Je nutné lékařské ošetření

Barotrauma uší

  • Může nastat z přetlaku i podtlaku a při potápění s přístrojem i na nádech
  • Je způsoben rozdílem tlaků mezi dutinou ucha a okolí
  • Může nastat už při rozdílu tlaků 35 kPa
  • Průběh
    • Při porušení bubínku nateče voda do ucha a je provázeno palčivou bolestí
    • V uchu voda ochladí rovnovážné ústrojí a dojde ke ztrátě orientace
  • Ošetření
    • Jediná možnost orientace pod vodou je pomocí bublin (kam jdou bubliny, je hladina)
    • Je nutné lékařské ošetření
    • Protržený bubínek se zahojí kolem 14 dnů
  • Barotrauma uší z podtlaku (viz Vyrovnání tlaku)
    • Nastává při sestupu při nevyrovnání tlaku
    • Okolní tlak je vyšší než tlak v uchu, proto dochází k prolomení bubínku dovnitř
  • Barotrauma uší z přetlaku
    • Při ucpání ucha (viz Ucho musí být vždy v kontaktu s vodou)
      • Při sestupu se zvětšuje tlak okolí a stejný tlak je i v uchu po vyrovnání tlaku
      • Mezera mezi uchem a zátkou je ale izolovaná, proto tam vzniká podtlak
      • Kvůli podtlaku se prolomí bubínek směrem ven
    • Při rýmě (viz Potápění při nemocech postihující horní cesty dýchací)
      • Při rýmě je neprůchodná Eustachova trubice sloužící k vyrovnávání tlaku
      • Nosními kapkami se dočasné zprůchodní
      • Při sestupu lze normálně vyrovnávat tlak
      • Účinek kapek po nějaké době odezní a Eustachova trubice se opět zanese
      • Při následném výstupu nemůže nastat vyrovnání tlaku
      • Okolní tlak nižší než v uchu, proto dochází k prolomení bubínku směrem ven

Barotrauma dutin hlavy

  • Může nastat z přetlaku i podtlaku a při potápění s přístrojem i na nádech
  • Dutiny v hlavě jsou spojeny s dutinou nosní, takže v nich lze za normálních podmínek vyrovnávat tlak jako ve středním uchu
  • Pokud je ovšem potápěč postižen nemocí postihují horní cesty dýchací, jsou průchody k dutinám v hlavě ucpané stejně jako Eustachova trubice
  • Průběh
    • Při sestupu se okolní tlak zvětšuje, ale v dutině vzniká podtlak, který způsobuje bolest a pronikání krve do dutiny
    • Po nějaké době se dutina zaplní krví, tlaky se vyrovnají a bolest přestane
    • Při následném výstupu se okolní tlak zmenšuje a v dutině vzniká přetlak, který se opět projevuje bolestí
  • Při výjimečných případech může dojít až k vytlačení krve průchodem zpět do dutiny nosní a tím pádem i do potápěčské masky
  • Bolest ustane vždy až po vyrovnání tlaku

Barotrauma zubů

  • Může nastat z přetlaku i podtlaku a při potápění s přístrojem i na nádech
  • Může nastat pouze u zubů se špatnou plombou nebo korunkou (v zubu vznikne dutina)
  • Průběh
    • Při sestupu se okolní tlak zvětšuje, ale v dutině zubu vzniká podtlak, který způsobuje bolest a pronikání krve do dutiny
    • Po nějaké době se dutina zaplní krví, tlaky se vyrovnají a bolest přestane
    • Při následném výstupu se okolní tlak zmenšuje a v zubu vzniká přetlak, který se opět projevuje bolestí
  • Při výjimečných případech může dojít až k "vystřelení" plomby nebo korunky ze zubů
  • Bolest ustane vždy až po vyrovnání tlaku

Barotrauma očí

  • Může nastat pouze z podtlaku a při potápění s přístrojem i na nádech
  • Může nastat pouze při používání brýlí nebo masky, která nekryje i nos nebo při nevydechování do potápěčské masky
  • Při sestupu se okolní tlak zvětšuje, ale v masce vzniká podtlak, který způsobuje praskání žilek v očích
  • Při sestupu je nutné vyrovnávat tlak v masce přifukováním vzduchu nosem

Barotrauma zažívacího systému

  • Může nastat z přetlaku i podtlaku a při potápění s přístrojem i na nádech
  • Vzniká při výstupu na hladinu rozpínáním spolykaného vzduchu v hloubce a střevních plynů
  • Bolesti a křeče odezní stejně jako při potížích při podtlaku odchodem plynů přirozenou cestou
  • Není vážné

Barotrauma povrchu těla

  • Může nastat pouze z podtlaku a při potápění s přístrojem při používání suchého neoprenu
  • Pokud se při sestupu nevyrovná tlak uvnitř obleku, vznikají na těle krevní podlitiny, hlavně v místech ohybů
  • Není vážné

Otrava plyny

Jak už bylo řečeno výše, pod vodou se dýchá stlačená dýchací směs, která obsahuje různé plyny, které můžou být od určitých parciálních tlaků jedovaté. Dále se můžou do dýchací směsi dostat některé toxické plyny již při plnění kompresorem nebo při delším skladování, při kterém dochází ke změně složení dýchací směsi.

Kyslík O2

  • Nejdůležitější plyn potřebný k životu
  • Nesmí ho být málo ani hodně
  • Množství kyslíku závisí na jeho parciálním tlaku v dýchací směsi (stav při atmosférickém tlak je 21 kPa)
  • Nedostatek kyslíku (hypoxie)
    • Stav, při kterém nejsou tkáně zásobeny potřebným množstvím kyslíku
    • Hrozí od parciálního tlaku 16 kPa
    • Pravidelně se s ním dá setkat při potápění na nádech, kde ovšem málo kdy hrozí bezvědomí (výjimka je hyperventilace)
    • Příčina
      • Omezení nebo zástava dýchání
      • Nedostatek kyslíku v dýchací směsi
      • Stavy zabraňující přenos a využití kyslíku
      • Poruchy krevního oběhu
      • Nemoci plic a krve
      • Nesprávné použití hyperventilace
    • V potápěčské praxi se lze setkat s náhlým nedostatkem kyslíku (dojde dýchací směs), na který lze včas zareagovat
    • Nebezpečnější je postupné snižování potřebného množství kyslíku, protože první příznaky nemusí být znatelné (příznaky jsou podobné alkoholovému opojení - nedostatek kyslíku v mozku)
    • Účinky nedostatku kyslíku závisí na míře snížení jeho parciálního tlaku v dýchací směsi
    • Příznaky
      • < 16 kPa - prvními příznaky jsou ospalost, neschopnost jasného úsudku, ztráta přesné koordinace a rozjaření
      • < 13 kPa - při dalším snížení parciálního tlaku kyslíku v dýchací směsi dochází ke zrychlenému dýchání a pocitu nepohodlí
      • < 10 kPa - při dalším snížení dochází ke ztrátě vědomí
      • Viditelným příznakem nedostatku kyslíku v krevním barvivu (hemoglobinu) je zmodrání rtů, kůže a lůžek nehtů (při potápění jsou bohužel tyto příznaky skryty pod neoprenem)
    • Ošetření
      • Léčí se dostatečným množstvím čerstvého vzduchu nebo čistým kyslíkem
      • Opožděná pomoc může zanechat trvalé negativní následky
  • Otrava kyslíkem
    • Stav, při kterém jsou tkáně zásobeny příliš velkým množstvím kyslíku
    • Hrozí od parciálního tlaku 160 kPa
    • Příčina
      • Dýchání kyslíku pod příliš velkým parciálním tlakem
        • Potápění do velkých hloubek, při kterých se zvětšuje parciální tlak
        • Potápění s dýchací směsí, která je obohacena kyslíkem
        • Špatná léčebná rekomprese
    • Příznaky
      • Křeče svalů, končetin, trupu a následné bezvědomí
    • Ošetření
      • Přivedení normálního vzduchu a snížení parciálního tlaku kyslíku

Dusík N2

  • Dusík a některé netečné plyny pod zvýšeným parciálním tlakem působí narkoticky
  • Hloubkové opojení
    • První příznaky se můžou objevit už při parciálním tlaku 300 kPa, který nastává při použití normálního vzduchu okolo 30 m pod hladinou
    • Bezpečná hranice je 400 kPa, která nastává při použití normálního vzduchu v hloubce 40 m pod hladinou
    • Příznaky
      • Příznaky hloubkového opojení jsou podobné jako při opojení alkoholovém
      • Bezstarostnost, rozjaření, halucinace, změny vnímání (kovová chuť, zvonění v uších při nádechu)
      • Později dochází ke zpomalení celkové činnosti
      • Při překročení vrchní hranice parciálního tlaku (400 kPa) může být hloubkové opojení spojené s únavou a zvýšenými dechovými odpory, příčinou ztráty vědomí a následného utonutí
      • Některý příznaky mohou být nepříjemné
    • Odolnost proti hloubkovému opojení je individuální (na každého jedince působí jinak)
    • Potápěč si často ani neuvědomuje celkový útlum, což může být velice nebezpečné
    • Ošetření
      • Se snížením hloubky se sníží parciální tlak a příznaky ihned začnou mizet
      • Hloubkové opojení nevyžaduje léčení
      • Samotné hloubkové opojení tělu neškodí
      • Nebezpečí spočívá v tom, že se potápěč může dopustit chyb pod vodou (stejně jako opilý řidič auta)

Oxid uhličitý CO2

  • Oxid uhličitý nám v těle vniká po spotřebování kyslíku
  • Správné množství oxidu uhličitého v těle vyvolává impuls k nádechu
  • Přebytek oxidu uhličitého (hyperkapnie)
    • Nastává při potápění v důsledku jeho zvýšené hladiny v organismu nebo dýchané směsi
    • Příčina
      • Použití nevhodné dýchací trubice při potápění na nádech
      • Nedostatečná ventilace plic ve vztahu k vykonávané činnosti pod vodou
      • Dýchací směs s velkým množství CO2
    • Příznaky
      • Pocení, bolesti hlavy, zrychlený tep, obtížné dýchání, zvracení a bezvědomí
      • Postižený má promodralou pokožku, rty a lůžka nehtů
    • Ošetření
      • Okamžité poskytnutí čistého vzduchu
      • V případě potřeby zahájení oživování

Oxid uhelnatý CO

  • Protože tento plyn v normálním vzduchu není, nehrozí při jeho dýchání žádná otrava
  • Otrava nastane pouze, když se oxid uhelnatý dostane do dýchací směsi
  • Příčina
    • Znečištění dýchací směsi v tlakových lahvích výfukovými plyny ze spalovacích motorů a uhlovodíky ze spáleného oleje (toto vše uniká i z kompresoru)
  • Průběh
    • Oxid uhelnatý se velmi snadno váže na krevní barvivo - hemoglobin (asi 200x lépe než kyslík a vazba trvalá)
    • Se zvětšující hloubkou se zvyšuje jeho parciální tlak, čímž se zvyšuje i jeho schopnost vazby na hemoglobin
  • Příznaky
    • Téměř stejné jako při nedostatku kyslíku (hypoxii)
    • Jde v podstatě o hypoxii, vyvolanou ztrátou schopnosti krve vázat a přenášet kyslík
    • Barva rtů a lůžek je třešňové červená (karbonylhemoglobin je jasnější než okysličený hemoglobin)
  • Ošetření
    • Při lehkých případech stačí dostatek nezávadného vzduchu
    • Při těžké otravě je nutná resuscitace s použitím kyslíku, pokud možno v přetlaku, což je velmi náročné

Dekompresní (Kesonová) nemoc

S dekompresní nemocí se lze se setkat pouze při používání dýchacích směsí pod zvýšeným tlakem, kvůli kterému se zvyšuje parciální tlak všech plynů v dané směsi.

Henryho zákon - 1. formulace

Pro páry rozpuštěné látky platí přímá úměra mezi tlakem par rozpuštěné látky pI a molárním zlomkem xI této látky v roztoku. Konstantou úměrnosti je Henryho konstanta - KI, charakteristická pro daný plyn. Vzorec: pI = KIxI

Hmotnostní množství plynu rozpuštěného za dané teploty v objemové jednotce kapaliny je přímo úměrné tlaku plynu nad kapalinou.

Henryho zákon - 2. formulace

Henryho zákon vyjadřuje závislost rozpustnosti xI plynu v kapalině na jeho tlaku pI nad kapalinou při konstantní teplotě podle vzorce xI = pI / KI. Z toho vyplívá, že rozpustnost plynu v kapalině roste úměrně s tlakem. Henryho konstanta závisí na teplotě. S rostoucí teplotou se snižuje.

Nad povrchem hladiny je plyn o určitém tlaku. Molekuly plynu jsou v blízkosti hladiny kapaliny přitahovány a zachycovány jejími molekulami. Odtud se dostávají difůzí (tepelným pohybem) do nitra kapaliny. Toto sycení (rozpouštění) plynu probíhá na počátku rychle, až se pomalu zastaví, kdy je kapalina zcela nasycena plynem. Tento stav se nazývá saturace. Jedná se o rovnovážný stav, při kterém se parciální tlak plynu v kapalině rovná parciálnímu tlaku téhož plynu nad hladinou. Zpomalování sycení je způsobeno zmenšujícími se rozdíly mezi oběma dílčími tlaky.

Jestliže dílčí tlak plynu v kapalině převýší dílčí tlak téhož plynu nad kapalinou, nebo převýší dokonce statický tlak samotné kapaliny, stává se kapalina přesycená tímto plynem a začíná opak sycení. Rychlost tohoto děje je opět závislá na rozdílech mezi oběma dílčími tlaky.

Rozpouštění dusíku v organismu

Rozpustnost plynů závisí na jejich tlaku, teplotě a absorpčním koeficientu. Protože lidské tělo obsahuje více jak 80% vody, řídí se rozpouštění plynů v organismu obdobnými zákony.

Znalost Henryho zákona je pro potápěče důležitá. Při normálních podmínkách jsou tělní kapaliny a tkáně nasyceny plyny atmosférického vzduchu, který se nádechem dostává do plic -> plicních sklípků -> krve -> krevního oběhu do ostatních kapalin a tkání lidského těla. Při potápění se ovšem používá dýchací směs pod tlakem, takže dochází ke změně parciálních tlaků plynů a následně i ke změně nasycení. Z nadechnutého vzduchu je ohledně sycení nejdůležitější dusík (kyslík se spotřebovává a nepatrné množství ostatních plynů je zanedbatelné).

Krev se v plících sytí vzdušným dusíkem, který proniká difůzí dále do tkání. Pod vodou se při zvětšující hloubce zvětšuje tlak dýchané směsi včetně parciálního tlaku dusíku v této směsi, a proto dochází ke zvýšenému sycení krve dusíkem. Čím vyšší je parciální tlak dusíku v plících než parciální tlak dusíku v krvi, tím probíhá sycení rychleji. Sycení bude probíhat, tak dlouho, než dojde k vyrovnání obou parciálních tlaků.

Nejrychlejší sycení je na začátku ponoru (rozdíl parciálních tlaků je největší). Se zvětšující se hloubkou je již tkáň z určité části nasycena a zároveň dochází k menším změnám tlaků, a proto i k zmenšování rozdílu parciálních tlaků a sycení se zpomaluje. Jednotlivé tkáně se nesytí stejně rychle, protože mají rozdílné cévní zásobení. Většina tkání se sytí zhruba za 6 - 7 hodin, mimo kostní dřeně, které se sytí až 12 hodin.

Již zhruba při parciálním tlaku dusíku 300 kPa, kterého se dá dosáhnout se stlačeným vzduchem již ve 30 m, dochází k prvním příznakům hloubkového opojení.

Vylučování dusíku z organismu

Vylučování dusíku z organismu je opakem sycení. Dusík se v těle chová jako netečný plyn, proto ho buňky nespotřebují jako kyslík. Jakmile začne potápěč vystupovat nebo sníží množství dusíku v dýchací směsi, sníží se parciální tlak dusíku v plících. Parciální tlak dusíku v plicích bude nyní menší než parciální tlak dusíku rozpuštěného v krvi a tkáních, proto nastane jejich přesycení a dusík se začne vylučovat. Fyziologicky se plyn odstraňuje z těla difuzí z tkání do krve, pak transportem krví do plic a odtud vydýcháním. Doba sycení dusíkem jednotlivé tkáně je shodná s dobou vylučování dusíku z této tkáně. Čím nižší je parciální tlak dusíku v plících než parciální tlak dusíku v krvi, tím probíhá vylučování rychleji.

Když se okolní tlak bude snižovat pomalu, budou se molekuly dusíku z krve a tkání vylučovat "fyziologicky". Pokud ale pokles okolního tlaku bude probíhat příliš rychle, dusík rozpuštěný v krvi se nemusí vyloučit jen zpětnou difůzí, ale může se vylučovat v podobě bublinek. Tkáně snesou určité přesycení dusíkem, bez tvoření bublinek. Nesmí se však být překročen koeficient možného bezpečného přesycení. Koeficient možného bezpečného přesycení je poměr parciálního tlaku dusíku v tkáních k okolnímu tlaku, přičemž nesmí být vyšší 1,58.

Pro náležitou představu bývá tento jev zpodobňován se vznikem bublinek oxidu uhličitého po náhlém otevření lahve s limonádou. Limonáda je sycena oxidem uhličitým a je uzavřena v láhvi. Při otevření láhve unikne atmosféra z láhve a oxid uhličitý okamžitě začne unikat. Zatímco z limonády vyprchají bublinky bez problému do vzduchu, v těle jsou uzavřeny v tkáních a proto je jejich únik nebezpečný.

Dekomprese

Správná dekomprese je takové snižování tlaku při výstupu, při kterém nesmí být překročen koeficient možného bezpečného přesycení. Teoreticky je možný pozvolný plynulý výstup k hladině, avšak výpočet takové dekomprese by byl velice složitý, protože v organismu existuje velké množství tkání s různým koeficientem možného bezpečného přesycení. V praxi se používá stupňovitá dekomprese, při které se potápěč při výstupu postupně zastavuje na tzv. dekompresních zastávkách. Součástí dekomprese je i výstup mezi zastávkami, který nesmí překročit rychlost 10 m/min. Poslední dekompresní zastávka je vždy až na hladině! Se snižující se hloubkou zastávek se provádějí čím dál častěji a čas na nich se prodlužuje, protože už i při malé změně hloubky dochází k relativně velké změně okolního tlaku, která zvyšuje pravděpodobnost vniku bublinek.

Potápění v hloubkách do 10 m nevyžaduje dekompresní zastávky. Pobyt v těchto hloubkách není ani nijak časově omezen. Při potápění do větších hloubek existuje tzv. bezdekompresní čas udávající dobu, kterou je možné v určité hloubce strávit, aniž se tkání nasytí. Teprve po této době se tkáně nasytí natolik, že je potřeba alespoň jedna dekompresní zastávka. Bezdekompresní čas se při zvětšující hloubkou zkracuje, protože při větším tlaku se dusíku v organismu rozpustí více.

Pro snížení dekompresních časů se používá k dýchání na dekompresních zastávkách čistý kyslík. Sníží se tím pouze parciální tlak dusíku v plících (a ne okolní tlak), takže se dusík vylučuje pouze zpětnou difúzí. Protože kyslík se v organismu spotřebovává, nemůže s ním dojít k přesycení tkání. Další možnost jak snížit dekompresní nebo bezdekompresní časy je použití dýchací směsi trimix, kde je kyslík a dusík nahrazen héliem.

Po výstupu na hladinu se dusík vylučuje až dalších 12 hodin. Pokud se do té doby zahájí další sestup, jedná se opakovaný sestup, při kterém je potřeba počítat s přebytkem dusíku v tkáních. Při potápění ve vyšších nadmořských výškách je potřeba počítat s nižším tlakem a kvůli tomu upravit pro správné výpočty hloubku ponoru podle vztahu hf = h0 / (pa / p0). Z vypočítané (fiktivní) hloubky se zjistí hloubky (fiktivní) dekompresních zastávek, které je potřeba zase zpětně přepočítat na skutečné hloubky dekompresních zastávek podle vztahu h0 = hf x (pa / p0).

  • h0 - skutečná hloubka [m]
  • hf - fiktivní hloubka [m]
  • pa - aktuální atmosférický tlak [Pa]
  • p0 - atmosférický tlak u hladiny moře, pro který jsou uváděny dekompresní zastávky [Pa] (p0 = 10 MPa)

Protože po výstupu se z těla dusík vylučuje až dalších 12 hodin, není vhodné do této doby létat ve velkých nadmořských výškách, protože je tam snížený tlak, který by mohl zapříčinit vznik bublinek a ohrozil tak potápěče dekompresní nemocí.

Dekompresní nemoc

Příčinou vzniku dekompresní nemoci jsou bublinky dusíku uvolněné z přesycených tkání při snížení okolního tlaku. Příznaky se projevují výjimečně již v průběhu výstupu, většinou však až za určitou dobu po výstupu na hladinu:

  • do 30 minut - 50% případů
  • do 1 hodiny - 80% případů
  • do 3 hodin - 95% případů
  • nad 6 hodin - 1% případů

Další faktory ovlivňující vznik dekompresní nemoci

  • Obezita
    • Dusík je v tucích přibližně pětkrát rozpustnější než ve vodě
    • Také jiné inertní plyny se v tucích rozpouštějí lépe než ve vodě
    • Proto bývá v těle obézního člověka rozpuštěno větší množství interních plynů než u osoby s normálním stupněm výživy
  • Tělesná námaha při pobytu v přetlaku
    • Při ní se zvyšuje prokrvení řady orgánů a tím i rychlost jejich sycení plyny, navíc se při vzniku plynových bublin může uplatnit i zvýšený obsah oxidu uhličitého
  • Prochlazení
    • Při nižší teplotě se může ve tkáních rozpouštět větší množství plynů, zhoršené prokrvení některých tkání navíc zpomaluje jejich fyziologickou eliminaci při dekompresi
  • Ženské pohlaví
    • Ženy mají zpravidla vyšší podíl tělesného tuku a výraznější tendenci k tvorbě krevních sraženin než muži
  • Prudké pohyby, otřesy a vibrace při dekompresi nebo po ní
    • Lokální pokles tlaku v místě nárazu usnadní vznik bublin
  • Vyšší věk
    • S věkem zpravidla stoupá podíl tělesného tuku a zhoršuje se prokrvení řady tkání

Formy dekompresní nemoci

Rozpoznání příznaků dekompresní nemoci nebývá snadné. Všechny potíže je nutné brát vážně. Při určování druhu onemocnění jsou velmi důležité údaje o průběhu ponoru, činnosti potápěče a stavu vody. Všechny formy dekompresní nemoci jsou provázeny únavou, nechutenstvím a nevolností.

  • Kožní forma
    • Patří mezi nejmírnější a nejmíň nebezpečnou formu
    • Příčina
      • Je způsobena vyloučením bublin v kůži
    • Příznaky
      • Projevuje se svěděním a mravenčením
      • Na kůži se vytvářejí skvrny a drobné krevní výrony
  • Otoky v uzávěru mízních cév
    • Bolestivá forma
    • Nejčastější forma dekompresní nemoci (asi 90%)
    • Příznaky
      • Bolesti ve svalech, kloubech a kostech
      • Tato forma obvykle začíná tupou bolestí v kloubech nebo jejich okolí, která přechází v hlubokou vrtavou bolest, často provázenou slabostí, pocením, mrazením a horečkou
    • V případě bolesti kloubů může bez včasné léčby dojít k ochrnutí
  • Plicní forma
    • Příčina
      • Je způsobena uzavřením většího počtu vlásečnic v plicích dusíkovými bublinami
    • Příznaky
      • Projevuje se náhlou dušností, bolestí za hrudní kostí (hlavně při vdechu) a záchvaty kašle
      • Dalším příznakem je náhlá, pronikavá a bodavá bolest
      • Dušnost se zvětšuje, zrychluje se a oslabuje tep, kůže je šedá nebo namodralá
      • Je možná i ztráta vědomí
    • Upozornění
      • V tepenné krvi je tvorba dusíkových bublin jen málo pravděpodobná, protože dusík se při průchodu plícemi z krve vyloučí, takže tepenná krev nemůže být kriticky přesycena
      • Tímto se projevují odlišnosti v rychlosti objevení příznaků dekompresní nemoci a vzduchové embolie
  • Postižení centrální nervové soustavy (CNS)
    • Naštěstí se tato forma dekompresní nemoci vyskytuje pouze u asi 5% případů dekompresní nemoci
    • Příčina
      • Je způsobeno vyloučením bublin v nervových tkáních (mozek, mícha)
      • Je následkem hrubých dekompresních chyb při výstupu z velkých hloubek
    • Příznaky
      • Pestré příznaky
      • Částečné nebo úplné ochrnutí, závratě, poruchy řeči, sluchu, zraku, křeče a bezvědomí
    • Vyžaduje okamžitou léčbu

Léčebná rekomprese

Zda se jedná skutečně o dekompresní nemoc, potvrdí většinou až ústup příznaků v léčebném přetlaku. Léčebná rekomprese je jediná forma léčby dekompresní nemoci, proto se musí postiženému zajistit i za cenu dlouhé cesty k přetlakové komoře.

Důležitá zásada, která se musí při projevu některých uvedených příznaků dodržovat je, netišit bolest pomocí léku. Narušilo by správné určení nemoci i její léčba.

Léčebnou rekompresí se léčí jak dekompresní nemoc, tak vzduchová embolie. Provádí se v dekompresní komoře zvýšením tlaku, aby se bublinky dusíku a vzduchu postupně rozpustili. Existují dva druhy léčebné rekomprese:

  • S použitím vzduchu
  • S použitím kyslíku

Při potápěčské akci, kde se přihodila nehoda, je potřeba dodržovat tyto zásady:

  • Postiženého dopravit co nejrychleji do dekompresní komory
  • Při zahájení transportu je potřeba kontaktovat obsluhu dekompresní komory
  • Postižený se dopravuje vleže, tělo se sklonem asi 20% na levou stranu, aby se zamezilo přístupu bublin do kritických míst
  • Postižený se udržuje v teple, kontroluje se dech a tep
  • Pokud je k dispozici kyslík, použije se k dýchání postiženého během transportu
  • Neodkládat zahájení léčebné rekomprese do příjezdu lékaře
  • Na účinnost léčby má vliv její rychlé zahájení
  • Přes kladné příznaky se léčba ukončí podle tabulek
  • Po ukončení léčby musí zůstat pacient v blízkosti komory nejméně 6 hodin a 24 hodin musí být schopen se k ní dostat do 30 minut

Léčebná rekomprese se dá v krajním případě, když nelze v žádném případě použít dekompresní komoru, uskutečnit ve vodě. Pro možnost ztráty vědomí postiženého by se musela použít celoobličejová maska. Bylo by potřeba velké množství vzduchu pro potřebnou délku pobytu pod vodou. Dlouhý pobyt pod vodou by měl zase za následek ztrátu nutného tepla. Z této skutečnosti je jasné, že je tato léčebná rekomprese v našich podmínkách neuskutečnitelná.

Proběhlé akce

2010-07-23 - Leštinka - Lom Leštinka - Potápění s přístrojem
2009-10-30 - 2009-11-07 - Egypt - Red Sea - Diamond Safaga - Potápění s přístrojem
2008-05-04 - Dalešická přehrada - Wilsonova skála - Potápění s přístrojem
Komentáře
1 Vše
(1 - 7 / 7)
2016-02-25 12:18:22
Ondřej

Elektronická pošta
Zdravím chtěl bych se začít potápět mohly by jste my říct dle vaších zkušeností jaké základní vybavení potřebuji internet je zaplaven špičkovím vybavěním počítačema a vším možným je těžké určit co my stačí do malých hloubek dík za odpověd
2016-02-25 12:24:27
Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán

Elektronická pošta
dvorak-stepan.off-limits.cz
Ahoj.

Doporučuji si projít nějakým kurzem, kde si hodně vybavení vyzkoušíš a sám se pak rozhodneš, co budeš používat.

Ale obecně potápěči bývají opravdu vybavení vším možným.
2015-04-14 19:24:07
Miki

Elektronická pošta
Dobrý den, dcera dostala ve škole referát na téma: Co udělá zkušený potápeč, když pod vodou ztratí orientaci, jak zjistí že je hlavou dole nabo nahoře? Potřebovaly by jsme nějaký nápad :)
2015-04-14 20:02:41
Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán

Elektronická pošta
dvorak-stepan.off-limits.cz
Co zkusit bublinky?
2013-05-27 17:56:54
petr

Elektronická pošta
Díky za tolik informací. Mám delší dobu problém. Potápím se každý týden do hloubky do pouhých 5 m na cca 2 hodiny. V rámci ponoru se pohybuji na hladinu a na dno cca 10 krát. Po ukončení ponoru jsem unavený, bolí mě koluby hlavně loketní a svaly- to pokračuje i do dalšího dne. Počitač na potápění nemám. Prosím poraďte. Je mi 50 a mírně obézní, přesto sportující.
2013-05-27 19:04:34
Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán

Elektronická pošta
dvorak-stepan.off-limits.cz
S tímto problémem bych Vám doporučil navštívit nějakého doktora specializujícího se na potápění.
2012-09-22 09:52:53
64kimoT

Elektronická pošta
Pěkný článek. Jen se chci zeptat, jestli jsem dobře pochopil teorii, že pokud se budu potápět s rýmou (ucpanou eustachovou trubicí) a zároveň zabráním přístupu vody k uchu, tak budu teoreticky OK (žádný barotrauma) :-)
2012-09-22 10:57:52 | Aktualizace: 2015-09-08 11:39:28 - Dvořák Štěpán
Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán

Elektronická pošta
dvorak-stepan.off-limits.cz
To by moc dobře nedopadlo. Sice nepřijdete o bubínek, ale nastanou ještě horší věci.

Podle Boyleův-Mariottůva zákona, který říká: "kolikrát se zvýší tlak, tolikrát se sníží objem a naopak", pokud nějakou část izolujeme od zbytku soustavy, bude v ní při zvyšování okolního tlaku vznikat podtlak, který v určitém bodě protrhne izolaci, aby se tlaky opět vyrovnaly.

Pokud bude při ponoru pouze ucpaná Eustachova trubice, bude ve středouší vznikat podtlak, který následně protrhne bubínek (nejslabší část) dovnitř.

Pokud bude při ponoru izolované ucho od vody, bude v prostoru mezi bubínkem a zátkou vznikat podtlak, který prolomí bubínek (nejslabší část) ven.

Pokud bude při ponoru ucpaná Eustachova trubice a zároveň izolované ucho od vody, bude ve středouší a v prostoru mezi bubínkem a zátkou vznikat podtlak, takže se bubínku nic nestane, protože tlaky z obou stran jsou vyrovnané, ale zapříčiní minimálně vtahování tekutin (krve) do středouší a do prostoru mezi bubínkem a zátkou nebo dokonce může dojít k deformaci těchto oblastí.

K tomuhle pravděpodobně nedojde, protože síla bolesti, potápěči neumožní pokračovat v ponoru.

Na závěr můžu říct, že nejjednodušší si je pamatovat, že při potápění se vždy musí tlaky všude v těle vyrovnávat. Pokud tomu tak není, je něco špatně a izolovaná oblast může implodovat.
2012-09-22 20:45:48
64kimoT

Elektronická pošta
Pravda pravda, to chápu, spíš jsem přemýšlel, že bych ten rozdíl tlaků přesunul na nějaké jiné místo než je ušní bubínek a tajně doufal, že to bude něco pevnějšího co nebude bolet :-). Když jsem to ale psal, tak jsem si spíš myslel, že bude problém v tom, že mi podtlak pročistí Eustachovu trubici, bubínek se poruší stejně a ještě budu potřebovat kapesník i do uší. Stejně jsem to neměl v plánu zkoušet, jednak si neumím naplánovat rýmu a druhak se potápím tak akorát co zmůžu na jeden nádech.
2012-09-22 21:19:09
Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán

Elektronická pošta
dvorak-stepan.off-limits.cz
Je ale dobře, že nad tím tak přemýšlíš.

Čím více případů člověk vymýšlí, tím lépe to pochopí.
2012-04-03 20:33:47
Lobby

Elektronická pošta
Super článok chlape!!! Pred dvadsiatimi rokmi, ako trinásť ročný som navštevoval kurz potápania...tesne pred vyskúšaním prístroja však náš vedúci zomrel a tak sa krúžok rozpadol...dnes sa znova odhodlávam ku kurzom, všetko som však bral na lahkú váhu a po prečítaní tejto stránky sa určite budem správať zodpovednejšie...
2012-04-04 10:33:02
Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán

Elektronická pošta
dvorak-stepan.off-limits.cz
Díky.

Život umí být pěkně nevyzpytatelný.

Potápění je krásný a pohodový sport, ale podceňovat teoretickou přípravu může mít fatální následky. V tomto případě bych bez pochopení teorie pod vodu raději nelezl.
2010-12-06 00:24:04 | Aktualizace: 2015-09-08 11:39:28 - Dvořák Štěpán
Václav

Elektronická pošta
lidi dik za tuhle stranku a za tenhle članek obvzlašt diki nemu sem udelal referat o 3 stranach A4 za 2 hodiny tak dik moc
2010-12-06 17:13:40
Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán
Zobrazit profil: Dvořák Štěpán

Elektronická pošta
dvorak-stepan.off-limits.cz
To jsem rád, že to má nějaký užitek.
Jen doporučuji zkontrolovat pravdivost údajů pomocí nějakého oficiálního zdroje.
A také dej pozor na autorská práva a nezapomeň dopsat odkud jsi čerpal :)
2010-07-18 13:30:15
Radek

Elektronická pošta
Moc pěkný a zajímavý článek,díky za něj!
1 Vše
(1 - 7 / 7)
Show: 440x | Read: 39 hod 27 min | update: 2017-07-14 12:59:03 | Script: | Queries: 46 | Kontakty | © Dvořák Štěpán 2007 - 2017 | # # #