Водолазные спуски и их медицинское обеспечение
Влияние водной среды на функции слухового анализатора
Функция слухового анализатора во время пребывания водолаза под водой изменяется в связи изменением соотношения между воздушной и костной проводимостью звуковых волн к внутреннему уху, а также с изменением скорости распространения звука в воде.
В воздушной среде у людей с нормальным состоянием звукопроводящего аппарата воздушная проводимость значительно преобладает над костной. При погружении человека в воду на первое место выступает костная проводимость. Это происходит в результате того, что акустическое сопротивление воды приближается к акустическому сопротивлению тканей организма, а потому при переходе звуковых колебаний из воды на кожный покров и кости черепа их потери значительно меньше, чем в воздушной среде. В связи с этим воздушная проводимость в воде практически исчезает. Сохраняются лишь слабые звуковые колебания, передаваемые водой воздушной прослойке, остающейся в наружном слуховом проходе.
Преобладание той или иной звукопроводимости зависит от типа водолазного снаряжения. При погружении под воду в вентилируемом скафандре с металлическим объемным шлемом, заполненным воздухом, звук воспринимается путем воздушной проводимости. Если голова подводного пловца или водолаза непосредственно соприкасается с водой или применяется плотно прилегающий шлем, то звук передается во внутреннее ухо посредством костной проводимости.
Поглощение звука в воде весьма незначительно. Отсюда большая дальность его распространения в воде по сравнению с воздухом. Источник звука мощностью 1 кВт слышится под водой на расстоянии до 35—40 км, в то время как на воздухе источник звука мощностью 100 кВт слышится на расстоянии до 15 км.
Поскольку звук распространяется в воде с меньшими потерями, чем в воздухе, при одной и той же физической силе звука он должен был бы доходить на более далекое расстояние, чем на поверхности. Однако у водолаза, одетого в скафандр, при переходе звуковой волны из воды через металл в воздушное подшлемное пространство значительная часть звуковой энергии теряется вследствие отражения звука. Кроме того, наличие в воде подводных объектов и фитопланктона сильно мешает распространению звука. Хорошему восприятию звука мешает также шум воздуха, подаваемого для вентиляции скафандра. Поэтому, несмотря на лучшие условия проведения звука под водой, в ряде случаев звук одной и той же силы в водной среде водолаз будет слышать даже хуже, чем в воздушной.
Звуки, генерируемые под водой, резко ослабляются при переходе в воздушную среду атмосферы. Переход звука из воздушной среды в водную сопровождается еще большей потерей звуковой энергии, так как 99,9 % ее отражается от раздела двух сред. Вследствие этого непосредственная связь между водолазом и персоналом, обеспечивающим спуск, без специальных технических средств невозможна.
Производимые под водой звуки могут быть восприняты человеком, частично погруженным в воду. При этом костная проводимость будет тем больше, чем меньше будет расстояние между погруженными частями тела и головой. Наибольшее усиление звука произойдет при погружении нижней части головы. При переходе звука из одной среды в другую меняется его частота. Характерно, что человек, погруженный в воду по шею, услышит дважды одиночный звук удара по металлическому предмету, частично погруженному в воду: первый короткий звук с более высоким тоном — подводный звук и второй, более длительный и низкочастотный — надводный.
Определение человеком направления на источник звука в воздушной среде основано, во-первых, на разности времени прихода звука в правое и левое ухо, во-вторых, на изменении интенсивности звука, воспринимаемого каждым ухом при различных углах поворота головы, втретьих, на разности фаз звуковой волны. Лица, имеющие нормальный слух, могут определять местоположение источника звука с достаточно большой точностью. После некоторой тренировки средняя ошибка у большинства людей не превышает 3°, что соответствует разнице прихода звука в правое и левое ухо в 3 • 10-5 с. У некоторых людей эта точность может доходить до 1°.
В водной среде условия для определения направления на генератор звука менее благоприятны, чем в воздушной. Вода является хорошим проводником звука. Средняя скорость распространения звука в морской воде составляет 1510-1550 м/с при 17 °С, а в пресной воде - 1497 м/с при 25 °С, т.е. скорость звука в воде примерно в 4,5 раза больше, чем в атмосфере (331 м/с при О °С, 346 м/с при 25 °С). Поэтому при одной и той же частоте колебаний длина звуковой волны увеличивается в 4—5 раз. Соответственно должна возрастать и величина ошибки с 3 до 1215°. Однако наблюдения за водолазами показывают, что вместо этих теоретически ожидаемых значений величина ошибки достигает 80—100° и даже 180°. Причина добавочной ошибки заключается в наличии вокруг головы объемного шлема, а при использовании мягкого шлема или непосредственном воздействии воды — в преобладании костной проводимости. Независимо от положения тела относительно источника звука звуковые волны доходят до обоих ушей практически одновременно. Звук воспринимается как бы слышимым со всех сторон или как бы происходящим внутри шлема. Даже у опытных водолазов отклонение от фактического направления на источник звука может составлять 90—100°. Нарушение бинаурального восприятия звука затрудняет ориентацию. Это значительно усложняет операции по поиску под водой источников излучения (буи, «черные ящики», учебные торпеды и т.д.).
