Полёт. парциальное давление кислорода. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ПОЛЕТА НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

  

Вся электронная библиотека >>>

 Спасение экипажей >>>

 

 

Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей летательных аппаратов


Раздел: Учебники

 

Глава 1 ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ АТМОСФЕРНОГО И КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

§ 1.3. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ПОЛЕТА НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

 

 

При выполнении высотного полета необходимо принимать во внимание следующие факторы, оказывающие влияние на жизнедеятельность человека:

1.         Факторы, характеризующие атмосферное пространство как среду обитания для экипажей летательных аппаратов. На больших высотах атмосферное пространство представляет собой среду обитания, резко отличную по своим характеристикам от того, с чем встречаются живые организмы в пределах биосферу Земли. Малая плотность воздуха, наличие интенсивного и «биологически активного излучения, своеобразие температурного режима — все это является характерным для высотного полета.

2.         Факторы, связанные с пребыванием экипажей в герметической кабине, — искусственная газовая среда, ограниченное пространство и возможность появления декомпрессионных явлений.

3.         Факторы, связанные с динамикой полета, — шум, вибрации, перегрузки и невесомость. 

Рассмотрим влияние указанных факторов высотного полета на физиологические показатели человека.

1. Влияние на человеческий организм атмосферного пространства как среды обитания

При высотном полете атмосферное пространство как среда обитания оценивается следующими основными физическими параметрами: парциальным давлением кислорода Ро2 5 абсолютным давлением Рн, температурой Ти, относительной влажностью воздуха гн и проникающим излучением.

Влияние парциального давлен-и я кислорода. Несмотря на то, что процентное содержание кислорода в атмосфере остается практически неизменным, уже с высоты 1,5 км организм человека начинает ощущать недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе. Указанное явление обусловлено тем, что для дыхания важно не процентное содержание кислорода, а его парциальное давление.

При определенном минимальном значении парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе нарушается нормальный газообмен в легких человека и во всем организме. В результате на определенной высоте наступает в организме человека явление гипоксии (кислородного голодания — пониженного содержания кислорода в тканях и крови).

На основании физиологических исследований [18] установлено, что парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе порядка 60 мм рт. ст. является минимально допустимым, при котором кровь насыщается кислородом только на 85%. На графике ( 1.5) этому парциальному давлению кислорода соответствует высота порядка 3 км. При воздействии на организм различного рода неблагоприятных факторов полета (перегрузка, вибрация, напряженность полета и др.) на высотах более 3,0 км в организме человека, не подготовленного к высотным полетам, могут усугубляться функциональные расстройства, связанные с явлением гипоксии.

Явление гипоксии или кислородной недостаточности в организме человека проявляется самым различным образом. Человек вначале испытывает общее недомогание, затем наблюдается состояние моральной и физической апатии. Ухудшается деятельность органов зрения и слуха, начинает понижаться световая чувствительность глаз и ухудшается острота зрения, появляется шум в ушах. Учащаются пульс и частота дыхания. Длительное кислородное голодание приводит к потере сознания и может явиться причиной смерти.

Характерной особенностью гипоксии является то, что все отмеченные функциональные расстройства .протекают в организме чаще всего незаметно, человек не испытывает серьезных страданий, лишь ощущает полное безразличие к окружающей действительности. Человек обычно не осознает того тяжелого состояния, в котором он находится вплоть до потери сознания. В других случаях, при гипоксии ослабляются нормальные функции коры головного мозга и начинают преобладать процессы возбуждения, вследствие чего человек приходит в состояние беЪпричинной веселости — эйфории, за которой может последовать внезапный обморок.

Влияние пониженного барометрического давления. Сильное понижение барометрического давления также оказывает существенное влияние на жизнедеятельность человека. Необходимое количество кислорода в крови растворяется лишь при определенном барометрическом давлении. Если давление недостаточно, то даже дыхание чистым кислородом не обеспечивает полной потребности в нем организма.

При разгерметизации кабины летательного аппарата на высоте, превышающей 12 км, экипаж попадает в условия жесточайшего кислородного голодания. При условии питания чистым кислородом под давлением, соответствующим высоте разгерметизации, через несколько секунд после разгерметизации кабины человек теряет сознание. Время, в течение которого человек сохраняет сознание (при указанных условиях) и может принять меры к спасению, называется резервным временем.

Помимо указанного, пониженное барометрическое давление является причиной появления расстройств функций дыхания и сердечно-сосудистой системы организма человека.

Если барометрическое давление станет меньше 230 мм рт. ст., то возможно выделение из жидкости организма пузырьков (эмбол) свободного газа, состоящего из азота (75—80%), кислорода (15—18%) и углекислого газа (2—10%). Эти пузырьки оказывают раздражающее воздействие на нервные окончания, вызывая в тканях и суставах боль. Чем меньше атмосферное давление, тем больше будет выделяться эмбол. Действие эмбол вызывает зуд и боли. Данное явление принято называть аэроэмболизмом.      4

При барометрическом давлении порядка 90 мм рт. ст.

15 км) быстро наступает потеря сознания (см. табл. 1.5). При барометрическом давлении менее 47 мм рт. ст., что соответствует высоте полета 19000 м, наблюдается закипание меж- тка-невой жидкости (явление эмфиземы). Кипение жидкостей в тканях вызывает увеличение их объема. На высоте 20 км отдельные подкожные вздутия (эмфизема) появляются через 2—3 с. В скафандре, но без перчаток, через 10—Ш мин пальцы рук увеличиваются в объеме так, что работать кистью руки становится невозможным. После спуска ниже 17 км подкожные вздутия исчезают.

Влияние температуры и влажности воздуха. Человек может в течение неограниченно длительного времени переносить привычную для него Температуру воздуха. Физиологически нейтральная температура для азотно-кислородной среды находится на уровне 21°С. Понижение и повышение температуры относительно нейтральной приводят к неприятным ощущениям, приходящим к стойким нарушениям.

Способность человека переносить различные уровни теплового воздействия в зависимости от различной физической нагрузки иллюстрируется графиком на  1.6.

Продолжительность переносимости человеком, выполняющим легкую работу, теплового воздействия при скорости воздуха по- -рядка 1 м/с в различной одежде показана «а ( 1.7. Теплоощу- щение человека в значительной мере зависит от влажности и скорости движения окружающего воздуха. Примерные зоны переносимости высоких и низких температур с учетом относительной влажности воздуха приведены на  1.8.

Влажность воздуха оказывает определенное воздействие на организм человека. При пониженной относительной влажности воздуха менее 20% появляется сухость в носоглотке и слизистой оболочке глаз, кожа становится восприимчивой к инфекции. Кроме того, при повышенной влажности воздуха более 80% человеческий организм становится неспособным поддерживать нормальную температуру тела в условиях окружающей среды.

Влияние проникающего излучения на организм человека [24]. Поражающее действие проникающей радиации заключается в способности ее проникать в живую ткань, кроветворные органы и красный костный мозг, при этом происходит ионизация молекул и прямое разрушение живых клеток организма. В процессе воздействия ионизирующей радиации человек не испытывает ни боли, ни других каких-либо неприятных ощущений. Однако, спустя некоторое время, у человека появляются симптомы лучевой болезни. Основными факторами, определяющими степень поражающего действия ионизирующей радиации, являются мощность и доза поглощенного излучения.

Доза поглощенной радиации измеряется количеством энергии, поглощенной единицей массы вещества. В качестве единиц измерения дозы радиации используются: рентген, рад и биологический эквивалент рада (бэр).

Сравнение проникающих излучений по их биологическому действию осуществляют с помощью коэффициентов относительной биологической эффективности (ОБЭ). Последние равны отношению количества энергии данного излучения к количеству энергии у-излучения, которые вызывают одинаковый биологический эффект воздействия на живые ткани.

Дозу, поглощенную живой тканью, измеряют в бэрах. За один бэр принимается такая поглощенная доза любого вида ионизирующих излучений, которая вызывает такой же биологический эффект, что и один рад рентгеновских или f -лучей. Таким образом, дозы, создаваемые различными видами радиации и выраженные одинаковым числом бэр, вызывают одинаковые биологические эффекты.

В зависимости от принятой человеческим организмом дозы проникающего излучения может развиваться определенной степени лучевая болезнь.

Суммарная однократная поглощенная доза проникающего излучения для человеческого организма не должна превышать (3—5) бэр. При получении организмом дозы в 5 бэр обычно не возникает никакого заболевания, ввиду чего при необходимости допускается такая однократная доза для человека в течение одного квартала года [39].

Мощность дозы определяется как доза, полученная в единицу времени.

Например, для рентгеновского или т-излучения при ОБЭ = 1 предельная мощность дозы устанавливается равной 0,5 бэ]> в год; для потока а-частиц при ОБЭ = Ю предельная мощности дозы устанавливается равной 0,05 бэр в год.

2. Влияние на человеческий организм факторов, связанных с пребыванием экипажа в герметической кабине летательного аппарата

Длительное пребывание экипажа в герметической кабине (ГК) обеспечивается за счет создания в ней искусственной среды обитания, приближенной по своим физическим параметрам, к параметрам земной атмосферы в ее нижних слоях.

Резкое изменение давления воздуха может служить причиной возникновения у человека декомпрессионной болезни, сопровождаемой болевыми ощущениями в замкнутых и полузамкнутых полостях организма и расстройством сердечно-сосудистой системы.

Наиболее острое проявление декомпрессионной болезни возникает при резкой разгерметизации кабины, когда в кабине* летательного аппарата до этого имелось избыточное давление. Декомпрессионная болезнь в этом случае проявляется в виде баротравм, внутреннего кровоизлияния, падения кровяного давления, замедления деятельности сердца.

Резкое снижение давления в кабине принято называть. взрывной декомпрессией. Физиологическое значение взрывной декомпрессии обусловлено воздействием избыточного давления,, возникающего в момент декомпрессии в некоторых органах,, содержащих свободные газы (желудочно-кишечный тракт, легкие и др.) и приводящего к баротравмам.

При быстром понижении давления в окружающей летчика среде из-за ограниченности выхода воздуха из легких возникает внутрилегочное избыточное давление. Величина его различна и зависит от фазы дыхания, от величины относительного расширения газов £от„, от времени выравнивания давления (времени декомпрессии tA) и коэффициента утечки дыхательных путей (§ 3.3).

Длительное пребывание экипажа в ограниченной по объему герметической кабине связано с развитием явления «напряженности пространственной», которая выражается в развитие общей скованности, усилении опорных и хватальных реакций,, в эмоциях страха перед падением.

Искусственная среда в кабине, изоляция, особое питание и необычный ритм жизни могут вызвать у экипажа падение общей и психической работоспособности, апатию, скуку, утрату интересов.

Для предупреждения указанных нарушений необходимо создать в кабине летательного аппарата различные источники «впечатлений», интерьер, найти рациональную организацию режима жизнедеятельности экипажа. Весьма эффективным методом устранения указанных нервно-психических напряжений является соответствующая подготовка экипажа в наземных условиях к атмосферным и космическим полетам.

3. Влияние на человеческий организм факторов, связанных с динамикой полета

Во время полета экипаж подвергается воздействию шума,, вибрации и перегрузок.

Влияние вибрации и ш у м а. Одной из неприятных особенностей полета для экипажа летательных аппаратов является шум и вибрация, которые могут достигать весьма значительных величин. Длительное пребывание человека в условиях шума может привести к возникновению болевых ощущений в ушах, к общему раздражению и утомлению человека. При длительных и повторных воздействиях шума на человека у него может наступить временная или постоянная потеря слуха.

При воздействии вибраций могут возникнуть сердечно-сосудистые расстройства, нервные расстройства, снизиться умственная и физическая работоспособность, уменьшиться острота зрения и возможность различать показания приборов даже при нормальном освещении приборных досок.

Зрительное восприятие ухудшается под действием вибрации, особенно на частотах между 25 и 40 Гц и между 60 и "90 Гц. Когда частота колебаний приближается к собственной частоте колебаний человеческого тела, равного приблизительно 5 Гц, действие вибрации на человека становится особенно неприятным.

Влияние перегрузок на организм человека. При анализе влияния перегрузок необходимо учитывать их направление по отношению к туловищу, величину, продолжительность действия и скорость нарастания перегрузок.

Для оценки действия внешних сил на организм человека целесообразно разделить все внешние силы на две группы — массовые силы и поверхностные силы.

Массовые силы характеризуются одновременным и непосредственным приложением к каждой элементарной материальной частице рассматриваемого тела. Примером таких сил яв- .ляются гравитационные силы. Воздействие массовых сил на какую-либо систему материальных частиц (тело) не вызывает появления сил взаимодействия между материальными частицами, составляющими систему. В связи с этим организм может переносить массовые силы любой величины без появления вредных физиологических последствий.

Поверхностные силы прикладываются непосредственно лишь к части элементарных частиц системы, расположенных по некоторой поверхности. К другим же частицам системы эти силы передаются через связи между частицами при взаимодействии отдельных частиц и частей системы. Воздействие поверхностных сил на тело сопровождается деформацией и относительным смещением частиц тела. Поэтому человеческий организм может перенести действие поверхностных сил ограниченной величины. Примерами поверхностных сил являются сила тяги двигателя, аэродинамическая сила, действующая на летательный аппарат в полете, сила реакции Земли.

При оценке действия внешних сил на организм необходимо- учитывать лишь поверхностные силы. Поверхностные силы могут быть выражены в относительных единицах. Их относят к силе реакции Земли, с которой Земля действовала бы на широте 45° на рассматриваемое тело при неподвижном положении его относительно Земли. Отношение поверхностных сил Fn> действующих на рассматриваемое тело, к силе реакции Земли Gp, с которой Земля действует на рассматриваемое неподвижное тело на широте 45°, называется перегрузкой п = FJGp. Перегрузка направлена в сторону, противоположную .вектору ускорения.

Общее состояние человека при действии перегрузок характеризуется появлением чувства тяжести во всем теле, болевых, ощущений, нарушением координации движений, расстройством зрения. Характер и степень выраженности указанных симптомов определяются не только величиной перегрузки, но и направлением ее действия по отношению к туловищу. По отношению к. человеку перегрузки называют продольными, когда они действуют в направлении «голова—ноги» или «ноги—голова»,, поперечными, когда они действуют в направлении «грудь— спина» или «спина—грудь», и боковыми, когда они действуют справа налево или слева направо. Перегрузим в направлении «голова—ноги» и «грудь—спина» считаются положительными а в направлении «ноги—голова» и «спина—грудь» — отрицательными. При положительных продольных перегрузках происходит отлив крови от головы и сердца к ногам. Наоборот,, при отрицательных перегрузках кровь перемещается к голове..

Положительные продольные перегрузки действуют при выводе самолета из пикирования, приземлении человека на ноги. Отрицательные продольные перегрузки действуют при вводе- самолета в пикирование.

Наиболее сильное биологическое воздействие создают отрицательные продольные перегрузки. Лучше всего человек переносит боковые и поперечные перегрузки.

Считаются допустимыми продольные ударные перегрузки, -если они лежат в диапазоне ±20 при скорости их изменения ненее +500 1/с. Ударные боковые и поперечные перегрузки считаются допустимыми, если они лежат в диапазоне +30—35 этри скорости их изменения до ±1000 1/с.

Максимальная длительность выдерживания перегрузок, различных по величине и направлению, показана на  1.11; Дак видно, наибольшее влияние на организм оказывает перегрузка в направлении «ноги—голова» и наименьшее — в направлении «спина—грудь». Высокая устойчивость человека к поперечным перегрузкам обусловливается сохранением лучших

 Переносимость человеком ударной перегрузки для направления «голова—ноги», применительно к условиям катапультирования вверх, устанавливается равной порядка 20 [1]. Для противоположного направления «ноги—голова» наибольшая величина переносимости человеком ударной перегрузки составляет величину порядка 10.

Переносимость ударных перегрузок в поперечном направлении применительно к условиям катапультирования определяется величиной порядка 30—35 при скорости нарастания 1000 1/с. При катапультировании вверх оптимальной скоростью нарастания считается 200 1/с, а при катапультировании вниз —150 1/с.

Приведенная пороговая чувствительность человека к различным перегрузкам может быть изменена, если учитывать рефлекторно-сосудистую реакцию человека.

В нормализации кровообращения основную роль при действии перегрузок играют рефлекторные сосудистые нейромеха- низмы.

При падении артериального давления в сосудах головного мозга наступает рефлекторное учащение сосудистых сокращений, сужение сосудов брюшной полости. Экспериментально установлено, что ,у большинства летчиков, благодаря рефлекторным связям, компенсаторное повышение кровяного давления происходит заблаговременно до возникновения перегрузок. Вследствие этого у тренированных летчиков наблюдается повышение переносимости перегрузок. Устойчивость к перегрузкам повышается, когда последние нарастают до максимума за время, большее, чем скрытый период проявления сосудисто- рефлекторной реакции. Наоборот, устойчивость падает, если максимум перегрузки достигается за время, меньшее, чем скрытый период сосудисто-рефлекторной реакции. Это иллюстрируется графиками переносимости продольных перегрузок в функции скорости их нарастания. На  1.12 приведен график предельных продольных положительных перегрузок при скорости нарастания их до 0,2 1/с. По данным графика ( 1.12) испытуемый переносит вполне удовлетворительно перегрузку, равную 5, в течение —- 7 минут при сохранении необходимой работоспособности. На  1.13 приведен график переносимости продольных положительных перегрузок при скорости нарастания их, равной 2 1/с. По данным этого графика испытуемый переносит перегрузку, равную 5, лишь в течение 10 с.

Влияние невесомости. При невесомости из-за отсутствия раздражителя в виде силы земного притяжения ряд физиологических систем организма начинает бездействовать или получать значительно меньшую нагрузку, чем на Земле. Прежде всего это относится к опорно-двигательному аппарату. Бездействие может привести к ослаблению мышц и (костей. При отсутствии силы тяжести нарушается функция вестибулярного аппарата, вследствие чего затрудняется ориентировка человека в пространстве. Наконец, весьма существенное влияние невесомость оказывает на сердечно-сосудистую систему. С сердца снимается та часть основной работы, которую оно совершает на Земле, поднимая массу крови на высоту роста человека. Затем значительно уменьшается нагрузка на сердце в связи с тем, что человеку не приходится практически затрачивать усилий для производства каких-либо движений.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей летательных аппаратов

 






Смотрите также:

    

Физические свойства воздуха. Точка росы. Парциальное давление...

Парциальное давление водяного пара при полном насыщении зависит от температуры и может быть ориентировочно подсчитано по формуле.

 

...водонепроницаемость, водоустойчивость. Парциальное давление

Парциальное давление — часть общего давления составляющих парогазовой смеси. Парциальное давление водяного пара равно давлению, которое он оказывал бы...

 

Без кислорода мы не можем обойтись и нескольких минут? Почему?

Из лабораторий, где ведется подготовка к космическим полетам, оксигенотопография шагнула в «земные» научные институты и клиники. ... СуществениЬ ниже парциальное давление в воздухе...

 

...влажного воздуха. Сушка древесины. Линии парциального давления...

Линии парциального давления водяного пара рн на диаграмму Де наносят, а используют линии d=const, поскольку между d и рн имеется однозначная зависимость.

 

Содержание газов в альвеолярном воздухе. Газообмен и транспорт...

Нормальное парциальное давление газов в альвеолярном воздухе поддерживается в том случае, если легочная вентиляция равна 25-кратной величине потребляемого О2.

 

ВОЗДУХ. Состав атмосферного воздуха

Хар-ки, определяющие влажностное состояние В.; парциальное давление водяного пара; относительная влажность воздуха; влагосодержание воздуха.

 

Дыхание при подъеме на высоту. Дыхание при высоком давлении. Дыхание...

Дыхание при подъеме на высоту. С увеличением высоты над уровнем моря падает барометрическое давление и парциальное давление О2...

 

ВОЗДУХ — смесь газов, составляющих атмосферу земного шара.

Напр., на уровне моря содержание кислорода в В. равно 20,9%, а парциальное давление 158,84 мм рт. ст.; в альвеолярном В., т. е. В., находящемся в легочных альвеолах (см...

 

Управление космическим аппаратом в полете

Это руководители полета и отдельных групп специалистов. В других помещениях Центра ... Они измеряют температуру и давление, скорости и ускорения, напряжения и вибрацию в отдельных...

 

...или пониженного (по сравнению с нормальным) атмосферного давления....

При повышенном давлении вдыхаемого кислорода (2—3 атм) парциальное давление его в легких резко увеличивается, и, согласно закону Генри...

 

Последние добавления:

 

Калибровка инструментов Слесарные и сборочные работы 

 Промышленные здания  Предварительно напряженный железобетон