口算减压 ε≡ヘ( ´∀`)ノ①

 

1. 口算减压应有的理念和情怀x0a2. 口算减压的先決條件:使用標準氣...



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atio Deco



口算减压前的闲扯,可以不看



■ 去年十一跑去苏比克,我惊讶的发现Uncle George用Ratio Deco口算出的减压计划和Deco Planner跑出来的结果相差无几,甚至更保守,我也不爱带电脑去潜水,于是决定自学一下Ratio Deco,以后带脑就可以了。

■ 自学之后觉得自己以前对减压理论的理解过于死板片面,以及too young 未成年。早年为此还与某位基友吵了一个脸红脖子粗,觉得Ratio Deco局限性太大,不是最优解。从此一位友人嫌棄我性格锋利,准备与我友尽。为了挽回这段恋人未满友达以上的技术观光潜友情份,我终于进行了一系列的开卷有益活动。虽然经验不充分,但我理论基础扎实;虽然没有实际操作过,但我书读得多;虽然不是老司机,但我一言不合就飙车。下文经由网络上各个讲解比例减压的文章翻译总结得来,还望大家多多指教。

■ 至于为什么会有比例减压这个算法,一位朋友的解释一语中的:因为懒。我觉得甚好,世界上各种伟大的发明都是懒来的。

■ 谨以此文献给我最迷恋的化学老师,一位口算能力极强的帅比,安保国先生。下面,请大家跟我一起来口算一些减压。

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atio Deco



口算减压应有的理念和情怀



一. 减压计划并不是一门儿像数理化一样精密的学科。在该领域,没有所谓的非黑即白。我们潜水的深度和时间都是无法精确测量的,因此针对某一潜进行量体裁衣的“完美”减压计划可以说是理论上存在但实际上无法推导的。而且就算可以推导得出该计划,我们也难以精确执行,因为减压过程中的深度和时间也很难保证和预测。因此,我们只能蒙猜一个大概,畅想自己可以无限接近“完美”减压计划。然而,减压病这个鬼,也是让人捉摸不透。有的时候,尽管你按计划中规中矩地停了每一个必须的减压站,却还是不幸的得了减压病,而你的潜伴仿佛却没什么事儿。也就说,是否得减压病并不完全取决于客观的物理因素(时间、深度、呼吸气体成分等),也取决于潜水员个体的身体状况。除了每个人的身体素质有差异以外,每个人的身体处理进入体内异物(惰性气体气泡等)的方式也不尽相同。这也更加说明了减压完全靠蒙,“完美”一词在减压计划中并不存在。在制定减压计划的时候,应尽量权衡利弊,追求心中的完美。

二. 针对某一潜最利于减压的气体配比最优解,也是不存在的。(脑海里回荡着一位友人质问我“你咋想起学GUE了,你不是追求最优解吗”的音容笑貌,我只能无语凝噎)这些所谓的最优解和“完美”减压计划都是理想世界中的数学建模,它们很难hold住现实生活中潜水员多变的机体因素和潜水时的不确定因素。也许在某一次潜水中,你把呼吸气体在MOD的氧分压设在了1.2ATA,或者为了缩短减压定在了1.4ATA,这看上去似乎没有问题,但如果这是一次长距离洞穴穿越,潜水时间超过4小时,那你就把自己置于了一个更危险的境地:氧中毒。这就是一个很好的权衡利弊的例子。而且很多减压模型在计划减压时,根本没有考虑到氧分压的问题。(当然,早年我追求的最优解是考虑氧分压的,也是一脸傲娇。当然,就算考虑到氧分压的最优解存在,也很难精确的配出气来,这时候Ratio Deco就懒得漂亮了,标准气配起来贼方便 (*´∀`*)人(*´∀`*) 当然,考虑完配气的难易程度,我们还要考虑呼吸气体密度对二氧化碳堆积的影响,二氧化碳的堆积是氮醉的一个诱因,而个体对氮醉的敏感度和耐受度又是不同的。所以说,最优解只是一个数学上的想象。

三. Bühlmann减压模型的减压效率并不高,他忽略了惰性气体在没有超过M值的深度产生微气泡的可能。根據Bühlmann博士的模型算出的減壓計劃都试图在不超過M值限制的深度的情況下盡快把潛水員帶到淺水處減壓,各減壓站都剛好設置在觸碰M值極限的深度。這種減壓停留的效率其實是相對較低下的,而且淺水停留的時間略長,略無聊。其效率低下的原因之一就是忽略了惰性氣體在沒超過M值的深度極限時產生的微氣泡,這些微氣泡有機會伴隨上升時壓差的變化逐漸演變成可造成減壓病的正常氣泡。Bühlmann博士在其後期對減壓病的研究中也發現了微氣泡的存在,Bruce Weinke後來對氣泡的形成和發展機制進行了詳盡的研究,並提出了RGBM氣泡模型,主要崇尚潛水員進行深水停留,也就是說潛水員應該在傳統的Bühlmann模型規定的第一個減壓站之前就開始停留減壓,在这些微气泡还没成气候前就将其处理掉,提高减压效率。為了遏制微氣泡增大,Brian Hill提出潛水員在上升時應放慢速度,留給這些微氣泡充足的時間伴隨血液回到肺部,通過正常呼吸排出體外。有些潛水員也嘗試通過給Bühlmann模型設置更保守的GF/HF強行計劃深水停留,然而Bühlmann模型並不會考慮深水停留的減壓效果,反而會延長淺水停留時間為深水停留時慢組織細胞吸收惰性氣體做出補償。綜合各大理論的觀點,減壓計劃的終極目標應該是找到一個平衡點可以使潛水員進行深水停留,有效地處理掉微氣泡,但又不會因此增加淺水停留的時間作為懲罰。Ratio Deco 口算出的減壓計劃可以說是很接近該平衡點的。

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atio Deco



口算减压的先決條件:使用標準氣

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古語有雲,一次潛水在沒有下潛之前已經開始了。口算減壓對呼吸氣體的選擇就是這句話的完美體現。

背氣的選擇(Bottom Gas)
擇氣標準:

  1. MOD時的氧分壓小於或等於1.4ATA;
  2. 水下工作時的平均氧分壓小於或等於1.3ATA,但又不要太小,避免增加不必要的減壓;
  3. END最大為30米;
  4. 氣源充足,配置容易。
標準配比He = 100 - 3 x O2

數學推導

根據以上擇氣標準,我們可以得知理想的呼吸氣體在MOD產生的迷醉效果應與空氣在30米產生的迷醉效果相同。我們假設氧氣與氮氣的迷醉效果相同(氧氣分子質量為16, 氮氣為14,二者分子質量相仿,在組織細胞內的溶解度應該相近,造成的迷醉效果也應該差不多),可得出如下關係:

END =(MOD + 10)x(100 - He)/100 - 10 =  30 [1]

又因為MOD時的最大氧分壓應為1.4ATA,我們可以得出:

MOD = 10 x 1.4 / O2% - 10 [2]

將[2]帶入[1]可得:

He = 100 - O2 x (END + 10)/ 14

He = 100 - 2.85 x O2

為了好記和方便,我們可以四捨五入,將He的配比約等於 100 - 3 x O2。

其實,將2.85約等於3后配出的標準氣不僅方便口算和記憶,而且從氧中毒的角度來考慮,該配比也會更保守,因為此時MOD的氧分壓只有1.3ATA(水下工作時的平均氧分壓)。

OK,那這樣的話,配氣簡單嗎?

簡直是簡單哭了,你只要手頭上有一個測氧儀,再加上會一點口算,就能成功配出標準氣。

如果設 P = 氣瓶內最終的氣體壓強:

第一步,搬來一個空的气瓶,然後打氦氣至PHe =(He/100 x P)Bar;

第二步,接著加高氧(常用32%)或純氧,PNitrox  Bar;

第三步,加空氣至P。

可得,P = PHe + PNitrox + PAir:

其中32%PNitrox + 21%PAir = O2/100 x P [A:第二步使用32%高氧] ,

或 PNitrox + 21%PAir = O2/100 x P [B:第二步使用純氧]。

若[A:第二步使用32%高氧],則32%PNitrox + 21% { P - (100 - 3O2)/100 x P - PNitrox } = O2/100 x P,可得 PNitrox = 37/1100 x P = 3O2/100 x P,即第二步應打3O2/100 x P Bar的32%高氧。若P為200Bar,就是打三乘以氧氣百分比乘以200Bar的高氧,其實就是氧氣值的六倍(例如,要配21/35,則第二步應打126Bar的高氧)。

若[B:第二步使用純氧],則PNitrox + 21% { P - (100 - 3O2)/100 x P - PNitrox } = O2/100 x P,可得PNitrox = 37/7900 x O2 x P = 0.47O2/100 x P,即第二步應打0.47O2/100 x P Bar的純氧。若P為200Bar,其實就是0.94乘以氧氣的值(例如,要配21/35,則第二步中應打19.74Bar純氧)

絕大多數情況下,打純氧的量是要遠小於打氦氣的量。因此此時氣壓表的精準讀數,要遠比以上口算公式的精密度重要。進行完第二步,我們應該用測氧儀測試一下氧氣濃度,此時理論上的氧氣濃度應為:

O2'% = 0.47O2/100 x P / {(100 - 3O2)/100 x P + 0.47O2/100 x P }

O2'%=  0.47/(100/O2 - 2.53)

此時可能需要一個計算器,測得的氧濃度比理論值偏小不要緊,可以再打一些純氧進行微調,當我們獲得預期氧濃度后,就可以把氣瓶拎走去加滿空氣了。

為了使氣壓表的讀數更精準易讀,从而確保獲得的氧濃度更精確,我們可以借用手頭上容積最小的減壓瓶來注氧,起到一個放大讀數的效果。這樣的話,我們的PNitrox的讀數就會按照背氣的雙瓶容積與減壓瓶容積的比例放大。譬如說我們要往22L雙瓶中打19.74Bar純氧,如果高壓氧源來自6L減壓瓶,那我們只需要讀到6L減壓瓶氣壓的減少值為19.74 x 22 / 6 = 72 Bar就可以了。此時,氣壓表讀數對誤差的包容度會相對高一些,一兩Bar的誤差不會造成氧濃度值太大的改變。

■ 常見標準氣配比



■ 一個舉例

譬如有一個小帥比一直吵著要去五十米,考慮到MOD時最大氧分壓為1.4ATA,潛水作業的平均氧分壓不超過1.3ATA,減壓時間又要盡量短,那麼我們選擇21/35會比較好。此時氮氣比例為44%,氮氧總比例為65%,平均潛水深度為52米,END = (52+10) x 0.65 - 10 = 30m。打氣的話,先打70Bar氦氣,再打20Bar純氧,最後加滿空氣至200Bar,也是蠻方便的。

減壓氣的選擇
擇氣及使用標準:

  1. MOD時的氧分壓為1.6ATA;
  2. 為了在最大限度上利用氧氣窗口的減壓效果,潛水員一上升至減壓氣的MOD,就應該切氣,此時,其身體應處於放鬆狀態,如果還有事情要忙,則應該再上升一段距離后再切換減壓氣,防止氧中毒。
■ 常見標準氣配比



Triox或Helitrox是指氧氣含量超過21%的三混氣。

■ 有關氦氣減壓

在標準氣的配比中,氦氣所佔的比例可以說是最低標準。也就是說其它比例的三混氣,如50/25,35/30,也是可以使用的,有些財大氣粗的人也會用僅含氦氣和氧氣的Heliox。在減壓氣中使用氦氣有機會提高減壓的效率(取決於具體的底部深度和時間),減弱惰性氣體迷醉效應,和減少切氣時發生氮氣反向滲透(ICD)的可能。通常,人們會盡量避免切氣時呼吸氣體的氮氣成分驟然增高。類似於在57米將Trimix切至空氣,或在浅水时将氦氣含量很高的Trimix切至50%的高氧這樣的切氣方式都是不鼓勵的。

■ 有關氧氣減壓和換氣間歇(Gas Break)

如果使用純氧減壓的時間超過20分鐘,我們必須立即換成背氣(通常換成手頭上可用的氧氣含量最低的氣體,注意缺氧)進行換氣休息。一般來說,大家比較習慣呼吸16分鐘純氧,然後進行6分鐘換氣休息,然後再換回氧氣,如此反復,直至完成全部減壓(進行換氣休息時的減壓也應計算在內)。這種做法不僅可以在很大程度上降低氧中毒的風險,而且可以提高減壓效率。有研究表明,在6米處長時間呼吸純氧,不僅會促使血管收縮,也會影響肺部功能,從而減緩氣體隨血液循環至肺部并通過呼吸排出體外的速度。換氣休息可以很好的緩解血管和肺部的生理壓力,反而提高減壓的效率。在6米吸完純氧后,應緩慢升至水面。同樣的,有一些潛水員也提倡將整個純氧減壓時間的三分之一用在3米的位置停留,不仅可以降低氧中毒的风险,也可以確保6米至水面的過度是緩慢進行的。

未完待續

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