Обитаемость подводных лодок

В настоящее время проблема сохранения заданного состава атмосферы в замкнутых пространствах стоит не только перед подводниками. С этой проблемой приходится сталкиваться и специалистам, создающим пилотируемые космические корабли, в которых люди могут находиться в условиях полной изоляции еще дольше, чем на атомных подводных лодках.

Обитаемость подводных лодок

Наряду с сохранением чистоты атмосферы замкнутого пространства не меньшее внимание должно уделяться и вопросам, связанным со снабжением лиц, находящихся в них, пищей и водой при наличии ограниченных площадей для их хранения. Следует также тщательно продумывать вопросы, связанные с планированием физической и умственной нагрузки, а также с изучением психологических аспектов длительного пребывания людей в условиях ограниченного пространства.

Атмосфера подводных лодок (рис. 56). С целью увеличения времени пребывания подводной лодки в подводном положении следует делать все необходимое для того, чтобы атмосфера подводной лодки была как можно более чистой.

В замкнутом пространстве любое токсическое вещество, образующееся в нем с течением времени, будет обладать кумулятивным действием. Любая утечка такого вещества независимо от ее скорости со временем приведет к созданию в замкнутом пространстве токсической концентрации этого вещества. Проще всего это положение можно проиллюстрировать на примере курения. При выкуривании одной сигареты образуется около 0,00003 м3 окиси углерода. Если экипаж подводной лодки состоит из 100 человек, выкуривающих в среднем по 5 сигарет в день, то в течение дня в результате курения на борту лодки образуется 0,015 м3 окиси углерода. Если бы в течение месяца такое количество окиси углерода поглощалось организмом подводников, маловероятно, чтобы кто-либо из них остался в живых, причем это касается как курящих, так и некурящих. Точно такая же опасность может быть связана с загрязнением атмосферы подводной лодки любым другим потенциально токсическим веществом.

Борьба с обычными «загрязнителями» атмосферы подводных лодок — углекислым газом, запахами, исходящими от пищи и человеческого тела, бактериями, газами, выделяющимися в процессе работы электрических батарей, и парами масел — проблемы не представляет. Что касается точного определения состава воздуха, а также наличия в нем таких примесей, как окись углерода и ряд более редких газов, а также определения в помещениях лодки уровней радиации, то они могут быть произведены с помощью регистрирующей аппаратуры, находящейся на борту лодки. Кроме веществ, которые нам достаточно хорошо известны, в атмосфере подводной лодки могут накапливаться и такие вещества, о которых мы даже и не подозреваем. Присутствие их в воздухе подводной лодки может остаться нераспознанным до тех пор, пока у людей, находящихся на борту лодки, не появятся определенные патологические симптомы. В ряде случаев эти симптомы могут быть выявлены и спустя некоторое время после пребывания людей в атмосфере подводной лодки. Эти обстоятельства ни в коем случае не следует оставлять без внимания, что диктует необходимость ведения историй болезни членов экипажей подводных лодок в течение всего времени их службы.

Теперь рассмотрим атмосферу подводных лодок по составляющим ее частям.

1. Содержание кислорода в атмосфере подводной лодки по мере его потребления должно постоянно пополняться. В идеальном случае содержание кислорода в воздухе, которым дышат подводники, не должно быть меньше 20%. На атомных подводных лодках соблюдение этого требования проблемы не представляет; на дизельных лодках вполне допустимым содержанием кислорода во вдыхаемом воздухе при длительном пребывании в подводном положении считается 18%. Более низкого содержания кислорода во вдыхаемом воздухе следует избегать: при 17% содержании кислорода у людей наступает ухудшение ночного зрения, а при 15%—может наступить ухудшение умственной деятельности. Даже при 10% содержании кислорода в воздухе человек может жить в течение некоторого времени. Опасность в этом случае заключается в том, что человек не чувствует всей опасности положения до момента потери сознания.

Обогащение атмосферы подводных лодок кислородом производится из баллонов высокого давления или с помощью каталитического расщепления перхлората калия в присутствии железа. Отдать предпочтение какому-либо из этих методов довольно трудно. Оба имеют недостаток, связанный с необходимостью больших площадей. Пополнение запасов кислорода в подводной лодке может производиться в соответствии с заранее составленным графиком, исходя из числа людей, находящихся на ее борту и их физической нагрузки. Иногда для этих целей пользуются оксигенометрами. Необходима разработка и других методов получения кислорода. Одним из наиболее перспективных является метод получения кислорода из морской воды путем ее гидролиза. Особые возможности для этого имеются на атомных подводных лодках, где запасы электроэнергии практически не ограничены. Трудности в этом отношении заключаются в преодолений некоторых технических сложностей и освобождении атмосферы от образующегося в процессе гидролиза воды водорода.

Ученые, работающие в области космической биологии и медицины, для которых получение кислорода является еще более важной проблемой, пытаются использовать для этих целей некоторые биологические методы, такие, как культивирование определенных водорослей, которые в присутствии солнечного света поглощают углекислый газ и выделяют кислород и которые, кроме того, могут служить дополнительным источником пищи для космонавтов.

Таким образом, проблема обогащения атмосферы замкнутых пространств кислородом является чрезвычайно важной. Некоторое увеличение периода, в течение которого содержание кислорода в воздухе подводной лодки является еще достаточным, может быть достигнуто путем повышения давления внутри лодки, что приведет к увеличению парциального давления кислорода. Однако существует определенный предел этому. Падение давления в лодке при всплытии ее на поверхность к опасному уменьшению парциального давления кислорода в ее атмосфере не приведет, но пополнение запасов кислорода в такой атмосфере должно быть произведено как можно скорее. Наиболее реалистичным подходом к экономному расходованию кислорода в атмосфере подводной лодки является разумное ограничение физической активности членов ее экипажа.

2. Углекислый газ должен удаляться из атмосферы подводной лодки почти в тех же объемах, в каких производится пополнение ее кислородом. Воздух подводной лодки находится в постоянном движении, проходя через крупные фильтры, заполненные поглотителем углекислого газа. Включение этих фильтров в работу производится в соответствии с показаниями приборов, определяющих содержание углекислого газа в воздухе подводной лодки. При истощении поглотительной способности фильтра, определяемой по времени его использования, его содержимое заменяется. В обычных подводных лодках в качестве поглотителя углекислого газа обычно используют натронную известь или окись лития. В случаях необходимости создания на лодке многонедельных запасов этих веществ мы вновь сталкиваемся с проблемой изыскания площадей для их хранения. В качестве средства, поглощающего углекислый газ, может быть использован раствор моно- этаноламина. Этот раствор, используемый путем распыления, после прохождения через него воздуха может быть собран и подвергнут нагреванию, что приводит к высвобождению из него углекислого газа. Этот газ можно откачать за борт лодки, а раствор моноэтаноламина использовать вновь (Rigshee, 1959). Однако следует остерегаться загрязнения моно- этаноламином атмосферы лодки, так как он является не только летучим, но и токсичным.

В идеальных условиях углекислый газ следовало бы удалять из атмосферы подводной лодки полностью. На практике, однако, этого добиться невозможно. Чтобы достичь разумного компромисса, необходимо знать допустимое процентное содержание углекислого газа в атмосфере подводной лодки, которое не приводит к возникновению дискомфорта и не вредит здоровью членов ее экипажа. В обычных подводных лодках верхним допустимым пределом считается 3% содержание этого газа в воздухе. Ebersole (1960) описал эксперимент, в котором приняли участие 23 испытуемых, находившихся в атмосфере с 1,5% содержанием углекислого газа в течение 42 дней. Заметных изменений со стороны основных физиологических функций при этом обнаружено не было, однако некоторые признаки стрессового состояния у испытуемых были налицо. В результате этого эксперимента 1,5% концентрация углекислого газа была признана в качестве допустимого предела при длительном пребывании людей в условиях замкнутого пространства. На практике, однако, эту концентрацию удается поддерживать ниже 1% уровня. На американских атомных лодках, оснащенных самой современной аппаратурой, содержание углекислого газа в воздухе доведено до еще меньших величин.

3.   Окись углерода уже рассматривалась нами в качестве продукта, образующегося в результате курения. В обычных подводных лодках, оснащенных РДП, угроза загрязнения атмосферы окисью углерода связана также с засасыванием внутрь лодки газов, образующихся при работе дизелей. Время от времени к рассмотрению этого вопроса возвращаются.

Жизнь на подводной лодке настолько трудна, что курение в ряде случаев может оказаться «полезным» с точки зрения поддержания необходимого эмоционального состояния многих членов ее экипажа. На обычных подводных лодках курение прекращается автоматически, так как сигареты начинают гаснуть при падении содержания кислорода в воздухе ниже 19%, На атомных подводных лодках проводятся повторные определения содержания окиси углерода в воздухе. В качестве метода удаления окиси углерода из воздуха используется окисление. При этом воздух прогоняется через специальные горелки, заполненные в основном раскаленными кусочками мрамора. С помощью этих горелок удается удалить из воздуха и ряд других примесей. Благодаря применению этого метода концентрацию окиси углерода в воздухе подводных лодок удается поддерживать на уровне 50 частей на миллион, что принято считать вполне допустимым. Ebersole (1960), однако, исходя из своего опыта работы на атомных подводных лодках, пришел к выводу, что при сохранении такой концентрации окиси углерода в атмосфере подводной лодки в течение нескольких недель она может послужить причиной появления у подводников частых головных болей. Действие окиси углерода в таких случаях может быть усилено за счет присутствия в атмосфере подводной лодки других нежелательных примесей, в том числе и углекислого газа.

Если атмосфера замкнутого пространства содержит ряд токсических примесей, причем концентрация каждой из них не превышает допустимых пределов, то может наблюдаться суммированное действие этих примесей, приводящее к неблагоприятным последствиям. Этот вопрос подлежит более глубокому исследованию.

4.    Проблема бактериального загрязнения атмосферы подводных лодок не стоит так остро, как этого можно было бы ожидать. В тех случаях, когда это возможно, носители различных инфекций из числа экипажа подводной лодки исключаются. Бактерии, находящиеся в воздухе, оседают в системе вентиляции, уничтожаются газовыми горелками и удаляются с помощью специальных фильтров. Ebersole (1960) в своей работе приводит таблицу заболеваемости личного состава американской атомной подводной лодки «Сивольф», на борту которой в течение 2 месяцев пребывания под водой находилось 116 человек. Инфекция верхних дыхательных путей была зарегистрирована лишь у 18 из них. При этом от служебных обязанностей в результате повышения температуры был освобожден на 5 дней всего один человек. У 3 подводников была зарегистрирована невыраженная диарея. В течение всего похода других случаев освобождения от служебных обязанностей в связи с болезнью на лодке не было.

5.    Удаление запахов из атмосферы подводных лодок проблемы не представляет и может быть осуществлено' с помощью вытяжных вентиляторов и угольных фильтров, которые обычно располагают в туалетах. Борьба с запахами, исходящими от человека, представляла собой некоторую проблему на более старых типах подводных лодок, поскольку условия для соблюдения личной гигиены на них зачастую отсутствовали. Моряки иногда не могли сменить одежду даже при отходе ко сну. Тела людей при этом адсорбировали на себе запахи из замкнутой атмосферы. На современных атомных лодках дело обстоит совсем иначе. Отсутствие скученности, наличие отдельных коек, обилие воды и кондиционирование воздуха — все это дает возможность всему экипажу соблюдать правила личной гигиены на самом высоком уровне.

6.    Углеводороды зачастую присутствуют в атмосфере тех помещений, в которых находятся жиры, масла, полировочные материалы и различные растворители. При окраске помещений подводной лодки в ее атмосфере может присутствовать ряд ароматических углеводородов, запах которых может держаться в течение недели и более. Окраска и уборка помещений подводных лодок носят обычно генеральный характер, однако и это не спасает от распространения по помещениям лодки запахов машинных масел и пищевых жиров. К счастью, горелки, сжигающие окись углерода, одновременно с этим освобождают прогоняемый через них воздух и от некоторых углеводородов. Полное освобождение атмосферы подводных лодок от летучих углеводородов — задача не из легких, так как слишком широк диапазон веществ, приводящих к их образованию на борту подводной лодки. Источниками их образования могут послужить даже такие вещества, как чернила для авторучек, горючее для зажигалок и лейкопластырь.

7.    Фреон-12-дихлордифторметан используется в холодильном оборудовании. Предотвратить утечку фреона из холодильной системы очень трудно вследствие ряда обстоятельств, в том числе и в результате периодического ее размонтирования для ремонта, а также вследствие вибраций и ударных воздействий в процессе эксплуатации. Поэтому фреон время от времени попадает в атмосферу подводной лодки. Сам по себе фреон не особенно токсичен, однако при прохождении его через горелки или вдыхании этого газа через зажженную сигарету происходит разложение фреона на соляную кислоту, хлор, фтористоводородную кислоту и фтор, которые обладают не только коррозивным, но и раздражающим действием.

В настоящее время эта проблема остается нерешенной. Единственной гарантией отсутствия фреона в атмосфере лодки является герметичность охлаждающей системы холодильного агрегата и абсолютное отсутствие утечки фреона. В тех случаях, когда в атмосфере лодки появляется фреон, приходится всплывать на поверхность для ремонта холодильного агрегата и проветривания помещений подводной лодки.

8.       Борьба с пылью и аэрозолями на подводных лодках всегда была связана с определенными трудностями. Те, кто жил или работал в условиях замкнутого пространства, знают, как быстро происходит забивка пылью вентиляционных магистралей и фильтров. Системы вентиляции на подводных лодках не являются в этом отношении исключением. Большая часть пылевых частиц образуется при пользовании одеждой, постельным бельем и одеялами. Обилие пыли на лодках резко снижает эффективность работы системы вентиляции. Значительного снижения пылеобразования на подводных лодках можно достичь за счет использования синтетических материалов, исключающих образование пыли.

Главными источниками образования аэрозолей в атмосфере подводной лодки служат курение, приготовление пищи и чистка одежды. Образующиеся в результате этого аэрозоли, попадая в дыхательные пути, могут действовать на них раздражающим образом. Для удаления аэрозолей из атмосферы лодки могут быть использованы электростатические преципитатары. Эти устройства, несмотря на их эффективность, обладают существенным недостатком, связанным с образованием в процессе их работы озона, который также обладает раздражающим действием.

Загрязнение атмосферы подводной лодки происходит, кроме всего прочего, в результате работы ее машин и механизмов. В первую очередь это относится к газам, образующимся в процессе зарядки и работы разнообразных электрических батарей. Природа этих газов зависит от типа батареи. В ряде случаев удаление таких газов из атмосферы подводной лодки достигается с большим трудом. Поэтому на подводных лодках надо использовать такие электрические батареи, которые не выделяют веществ, загрязняющих атмосферу лодки. Следует отметить, что при зарядке таких батарей всегда образуется определенное количество водорода, который может быть с легкостью удален из атмосферы лодки с помощью горелок.

9.     На атомных подводных лодках радиация представляет собой потенциальную угрозу, которая особенно остро касается людей, живущих в непосредственной близости от ядерного реактора в течение недель и даже месяцев. Опыт эксплуатации американских атомных подводных лодок и данные, полученные Ebersole (1958) при проведении исследований на атомных лодках «Наутилус» и «Сивольф», могут служить источниками получения информации по этому вопросу.

Угрозы радиационного поражения личного состава на атомных лодках по сути дела не существует. Так, если допустимой дозой облучения принять дозу в 0,1 р в неделю, то уровни радиации, обнаруживаемые в помещениях таких лодок, составляли менее 5% от этой дозы. Конструкция ядерных реакторов атомных подводных лодок предусматривает эффективную защиту личного состава от облучения.

Высокий уровень радиационной безопасности, достигнутый на атомных лодках, ни в коем случае не должен притуплять бдительность людей, ответственных за непрерывную регистрацию уровней радиации в помещениях лодки и учет индивидуальных доз облучения. Клинические и лабораторные исследования для этих целей не подходят, вследствие чего каждый подводник должен носить с собой индивидуальные (пленочный и карманный) дозиметры, которые в случае необходимости могут быть изготовлены на борту лодки.

Специалисты медицинской службы на современных подводных лодках лечебной работой почти не занимаются. Они в основном заняты оценкой обитаемости помещений лодки и проведением токсикологических исследований. Эти специалисты могут внести существенный вклад в дело повышения морального духа личного состава лодки.

Большой вклад в изучение этих вопросов принадлежит John Ebersole—начальнику медицинской службы ВМС США, который, будучи первым офицером медицинской службы на атомных подводных лодках, сделал все возможное для того, чтобы его личный опыт стал достоянием многих. Его многочисленные доклады и сообщения явились образцом глубокого практического подхода к этой новой и интересной области морской медицины.

Одной из важных задач медицинской службы подводных лодок продолжает оставаться контроль за состоянием ее атмосферы и поддержание ее состава на должном уровне. Тем не менее медицинская служба подводного флота должна решать и другие задачи, такие, например, как контроль за питанием, уровнем физической нагрузки и отдыхом личного состава и поддержание высокого морального духа моряков-подводников.

Смотрите также