Кіріспе

Төмен қысымды ортада киетін қорғаныш костюмінің түрі. Қысымды костюм – ауа қысымы қорғалмаған адамның тірі қалуына жеткіліксіз болатын биіктікте ұшатын, тіпті таза оттегіні оң қысыммен дем алғанда да, ұшқыштар киетін қорғаныш костюмі. Мұндай костюмдер толық қысымды (мысалы, ғарыш костюмі) немесе ішінара қысымды (ұшқыштар мен экипаж қолданатын) болуы мүмкін. Ішінара қысымды костюмдер биіктікте тыныс алуға көмектесу үшін механикалық қарсы қысым жасау арқылы жұмыс істейді.

Өмірбаян

Теңіз деңгейінен бастап шамамен дейінгі аймақ физиологиялық тиімді аймақ деп аталады. Оттегі деңгейі әдетте адамдарға қосымша оттегісіз қалыпты жұмыс істеуге жеткілікті жоғары болады және декомпрессиялық ауру сирек кездеседі. Физиологиялық жетіспеушілік аймағы шамамен басталып, дейін созылады. Бұл аймақта гипоксия, тұтқынға алынған газ дисбариясы (денедегі газдың кеңеюі) және еріген газ дисбариясы (мысалы, азоттың тіндерде көпіршіктер түзуі, яғни декомпрессиялық ауру) сияқты проблемалардың қаупі артады. Шамамен биіктіктен жоғары, атмосфераның төменгі қабатындағыдай оттегі деңгейін сақтау үшін оттегіге бай қоспа қолданылады, ал одан да жоғары оттегі оң қысымда болуы керек. Шамамен биіктікте тыныс алу мүмкін емес, себебі өкпелердің көмірқышқыл газын шығару қысымы (шамамен 87 мм рт.ст.) сыртқы ауа қысымынан асып кетеді. Армстронг шегі деп аталатын биіктікте, тамақ пен өкпедегі сұйықтықтар қайнап кетеді. Әдетте, 100% оттегі қолданылып, шамамен биіктіктегідей эквивалентті биіктік сақталады.

Жұмыс істеу әдістері

Жалпы, қысымды костюмдер адам денесін жанама немесе тікелей сығу арқылы жұмыс істейді.

Тікелей емес қысу

Газдық қаптама арқылы денеге жасалатын жанама қысылу, көбінесе осылай орындалады. Осы типтегі конструкциялық жұмыс газды сығып, ұстауға, киген адам қозғалғанда денеге бірдей қысым түсіруге, сондай-ақ газ қысымының немесе костюм қаптамасының киген адамның дене қозғалысын шектемеуіне бағытталған. Киген адам қозғалғанда газдың тұрақты қысымын сақтау қиын, себебі қарапайым конструкциядағы пневматикалық костюмнің ішкі көлемі дене буындары иілгенде өзгереді. Газ қысымы үнемі киген адамның денесін костюмнің максималды көлеміне итермелеуге тырысады. Бұл газ қысымына қарсы қозғалу өте қиынға соғып, костюмді киген адамды шаршатуы мүмкін, нәтижесінде костюмді пайдаланып атқарылатын жұмыстың көлемі шектеледі. Жанама қысылу костюмдеріне, әдетте, буындарда күрделі қабырғалы механикалық құрылымдар қажет, олар костюмнің сыртында икемді, бірақ серпімсіз бүктемелер немесе қалталар жасап, киген адам қозғалғанда костюмдегі көлемді тұрақты ұстап тұрады. Бұл қалталар иілгіш буындардың екі жағында да орналасқан және бір-бірімен үйлесімді жұмыс істеуге арналған. Буын иілгенде, бір жақтанғы бүктемелер сығылып, көлемі кішірейеді, ал қарсы жақтанғылар керісінше, босаңсып, көлемі ұлғаяды. Қабырғалы құрылымдар әдетте сым арқандармен немесе мата баулармен бекітіліп, олардың қозғалысын шектейді және пайдаланушының денесіне тиіп, ыңғайсыздық тудыруы мүмкін ерекше иілу түрлерін болдырмайды. Сым арқандар күрделі бүктемелерді де ұстап тұрады, олар босатылған жағдайда метрден астам ұзындыққа созылып, киген адамның денесінен әлдеқайда ұзын болуы мүмкін. Осы тұрақты көлемді буындар конструкциясы киген адамның шаршауын қысқартады, осылайша олар костюм қысымына қарсы үнемі күресуге мәжбүр болмайды.

Тікелей сығылу

Тікелей қысым адам денесін костюм материалымен тікелей қысымға салуды қамтиды, әдетте киген адамның айналасында қосымша газ қабығы болмайды, оның орнына адамды қоршап тұратын сыртқы қатты кабина құрылымымен қамтамасыз етіледі. Бұл үшін қолданылатын әдістердің бірі – капстан костюмі, онда сығымдалатын, үрлейтін түтік – капстан қолданылады, ол ауа түтігін айналдыратын және киген адамның дене пішініне жақын орналасқан серпімелі емес матаға бекітілген, алма-кезек мата жолақтарымен қоршалған. Денеге жақын, тығыз пішін беру үшін әр қанатының бойында баулар тобы болады. Костюмге кіруге ыңғайлы болуы үшін молдық беру үшін қанатының бойымен сыдырғыштар (молдыратушы жіптер) жүргізілуі мүмкін. Қысымды қолдану үшін капстан түтігі қысымға ие болады, ол диаметрі бойынша кеңейіп, мата жолақтарына қысым жасайды. Содан кейін жолақтар костюм матасын киген адамның денесіне бүйірден тығыз тартады. Бұл конструкцияның бір мәселесі – костюм матасы адам денесінің ішкі жағына иілген, костюм матасынан алыс жерлерге тікелей қысым жасай алмайды. Тері бетінің ойысқан жерлері – қолқап, тізе арты, аяқ аралық аймақтың алдыңғы және артқы бөліктері, сондай-ақ омыртқа бойы. Осы ойыс кеңістіктерге тікелей теріге қысым жасау үшін үрлейтін ауа қаптары немесе қалыпталған, кеңейтілген көбікті құрылымдар қолданылуы мүмкін, себебі костюм матасы бұл жерлерде тікелей жанасуды қамтамасыз ете алмайды.

Түрлері

Қиссалық қысымды костюмдер дене мүшелерінің тек белгілі бір бөліктерін ғана қысыммен қамтиды. Олар тек белгілі бір биіктікке дейін қорғауға қабілетті. Төмен қоршаған орта қысымында ұзақ уақыт бойы қорғанышпен қамтамасыз етпейді. Толық қысымды костюмдер бүкіл денеге қысым жасайды. Мұндай костюмдердің биіктік шектеуі жоқ.

Ғарышқа костюмсіз шығу

Көптеген танымал ғылыми фантастикадағы қарама-қайшы бейнелеулерге қарамастан, адам денесі қорғанышсыз күйде кеңістіктің қатаң вакуумында қысқа ғана уақытқа төтеп бере алады. Мұндай жағдайда адамның денесі шамамен екі есеге дейін үлкейеді, бұл жарылған шарға емес, дене шынықтырушыға ұқсас көрініс тудырады. Оттегінің жетіспеуінен туындайтын әсерлер басталар кезде сана 15 секундқа дейін сақталады. Барлық жылу сәулелену немесе сұйықтықтардың булану арқылы жоғалуы керек болғандықтан, кенеттен қатып қалу эффектісі болмайды, ал қан дене ішіндегі қысымды сақтайтындықтан қайнамайды. Ең қауіптісі – жарылысқа ұшырамас бұрын тынысты ұстап қалуға тырысу, себебі соңынан болатын күрт қысымның төмендеуі өкпеге зиян келтіруі мүмкін. Бұл әсерлер әртүрлі жағдайларда (өте биіктеп ұшу, ғарыш кеңістігі және жаттығу вакуумды камералар) орын алған оқиғалар арқылы расталған. Адам терісін вакуумнан қорғаудың қажеті жоқ, өйткені ол өзінен газ өткізбейді. Оның орнына, оның қалыпты пішінін сақтау үшін механикалық түрде қысылуы керек. Бұл үшін тығыз жабысатын серпімді костюм және тыныс алу газдарын сақтайтын шлем, яғни ғарыш қызметіне арналған костюм қажет.

КСРО

КСРО-да бірінші толық қысымды костюмді 1931 жылы Ленинградта инженер Цянн Даунс жасаған. CH 1 – бұл қол мен аяқтарды қысыммен жабдықталғанда қозғалту үшін айтарлықтай күш қажет болатын, буындары жоқ, қалқанмен жабдықталған қарапайым қысымды костюм. Бұл мәселе кейінгі үлгілерде шешілді. 1936-1941 жылдары толық қысымды костюмдер бойынша жұмыстарды Орталық аэрогидродинамикалық институт (ЦАГИ) жүргізді, ал Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін Громов ұшу зерттеу институты (ЛИИ) да осы сала бойынша жұмыстар атқарды. ЛИИ әуе экипаждары үшін төрт тәжірибелік толық қысымды костюм жасады және 1959 жылы ғарышқа ұшу үшін толық қысымды костюмдерді әзірлеу жұмысын бастады. Чертовский толық қысымды костюмдерді атау үшін француз тілінен алынған "scaphandre" ("суға батыру костюмі") деген сөзден "скафандр" деген терминді қолданды; қазіргі кезде "скафандр" сөзі орыс тілінде стандартты суға батыру костюмдерін немесе ғарыш костюмдерін атау үшін қолданылады.

Холдейн-Дэвис

1931 жылы америкалық Марк Ридж ашық гондолалы ауа шарында әлемдік биіктік рекордын жаңаруға беделді болды. Ұшу үшін арнайы қорғаныш киімдер қажет екенін түсінген ол 1933 жылы Ұлыбританияға сапар шегіп, шотланд физиологы Джон Скотт Халдейнмен кездесті. Халдейн 1920 жылдары толық қысыммен жұмыс істейтін киімнің тұжырымдамасын жариялаған болатын. Екеуі Дэвис қашқыш жиынтығын (Davis Escape Set) ойлап тапқан Siebe Gorman компаниясының Роберт Генри Дэвистің көмегіне жүгінді және Халдейн мен Дэвистің ресурстарымен прототиптік костюм жасалды. Ридж оны төмен қысымды камерада 50 000 фут (шамамен 15 240 метр) биіктікте сынап көрді. Бірақ, ол одан әрі жұмыстарға қолдау алмады және әлемдік рекордты жаңаруға ешқашан тырыспады. 1936 жылдың 28 қыркүйегінде Корольдік әуе күштерінің эскадрилья басшысы Ф.Р.Д. Суэйн, ұқсас костюм киген Бристоль 138 типіндегі ұшақта 49 967 фут (шамамен 15 200 метр) биіктікте ресми әлемдік рекордты орнатты.

Уайли Пост

1934 жылы авиатор Уайли Пост, Б. Ф. Гудрич компаниясының Рассел С. Коллимен бірге жұмыс істеп, әлемдегі алғашқы практикалық қысымды костюмін жасады. Костюмнің денесі үш қабаттан тұрды: ұзын іш киім, резеңке ауа толтырылатын қапшық және қол мен аяқ буындары бар рамаға бекітілген, резеңкеленген парашют матасынан жасалған сыртқы костюм. Бұл Постқа ұшақты басқаруға және ұшаққа барып-келуге мүмкіндік берді. Рамаға шошқа терісінен жасалған қолғаптар, резеңке етіктер және құлаққап пен тамақ микрофоны орнатуға болатын алынып тасталатын бет қалқаны бар алюминий және пластиктен жасалған шлем бекітілген. 1934 жылдың 5 қыркүйегінде костюмді алғаш рет пайдаланғанда Пост Чикагодан 40 000 фут биіктікке көтерілді, ал кейінгі рейстерде 50 000 футқа жетті.

Екінші дүниежүзілік соғыс

АҚШ-та Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде қысымды киімдерді (костюмдерін) әзірлеуге зор күш жұмсалды. Б. Ф. Гудрич бұл салада жетекші болса, Arrowhead Rubber Co., Goodyear және US Rubber сияқты басқа компаниялар да осындай зерттеулерге қатысты. Миннесота университеті Bell Aircraft және АҚШ Ұлттық стандарттар бюросымен бірлесіп жұмыс істеді. Стандарттар бюросы мен Калифорния университеті барлық қатысушы компанияларға ақпарат тарату орталықтары ретінде әрекет етті. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде толыққанды, еркін қозғала алатын қысымды киімдер жасалмады, бірақ бұл жұмыс келешектегі даму үшін маңызды негіз болды.

RAF

RAF авиациялық медицина институты мен Корольдік әуе кемесі құрған, АҚШ-тан сатып алынған капстанды механизммен жабдықталған костюммен бірге қолданылатын жартылай қысымды шлем әзірледі. Оны Уолтер Гибб және оның навигаторы 1955 жылғы 29 тамызда ағылшындық «Электрик Канберра» ұшағында әлемдік биіктік рекордын орнату үшін киді. Бірақ костюмді бағалау нәтижесінде, ол киюшіге қиындық тудыратыны және RAF эвакуациялық жүйелерімен толық үйлесім таппағаны анықталды. Оның орнына RAF IAM «мен төмен түсемін» деген принцип бойынша қорғаныс беретін минималды көлемді костюмді ұсынды. RAF жартылай қысымды костюмді қабылдаған жоқ, оның орнына анти-g шалбарларын және кеудеге механикалық қарсы қысым түсіретін қысымды жилеттерді пайдалануды жөн көрді.