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自分の空気消費量、知ってますか!?

基礎知識

「今日のダイビングは潜水時間45分、最大水深15m、残圧が80を切ったらガイドに教えてくださいねー!」
よくあるブリーフィングの光景です。

さて、あなたは潜水開始何分後に自分の残圧が80を迎えるか、わかりますか!?

実は、開始タンク圧、終了タンク圧、平均水深、がわかれば自分の空気消費量が計算できます。
ということは、自分の空気消費量がわかれば、その日のダイビングでのエアの減り方を、大まかに把握することが出来ますよね!

空気消費量とは?

圧力、体積、密度の関係が理解できている方ならピンとくるかもしれませんが、水深によって一呼吸で消費する空気量は変化します。
なんでかわからない方は、まずこちらの記事の復習から!

一呼吸の消費量が水深によって変わるので、これを統一して取り扱うために、空気消費量の話をするときは、水面空気消費率というものを使用します。
つまり、ある人が水面で呼吸をした場合、どれだけの空気を消費するか、という数字を導き出すわけですね!

水面空気消費率を求めてみよう!

水面空気消費率は

  • 開始タンク(シリンダー)圧
  • 終了タンク(シリンダー)圧
  • タンクの容積
  • 潜水時間
  • 平均水深

から導くことが出来ます。

まずは開始タンク(シリンダー)圧と終了タンク(シリンダー)圧から、どれだけ空気を使用したかを求めましょう。
例えば開始が200気圧(以下、気圧=atm)、終了が50atmなら150atmですね! 

実際にはタンク圧はbarで表示されることが多いですが、1bar=1.013atmなので、計算問題では1bar=1atmとして計算する様、指示がある場合がほとんどです。

次に、タンクの容積と掛け合わせることで、使用した空気の量がわかります。

例えば最もスタンダードな10リットルのタンクだったとしたら、150atm×10L=1500atm・Lです。

突然タンクの容積と使用した圧力を掛け合わせて空気の量としましたが、正しくは空気の量ではなく、タンク内の空気を水面で換算した値ということです。

200atmのタンクというのは水面(1atm)の200倍の力で空気を圧縮してあるタンクですよね。
つまり、タンクの中の空気を全て水面で外に出すと、200倍の量になるということです。

10リットルのタンクであれば、水面で10リットルの200倍、2000リットル分の空気になります。
この様に、タンク容量と圧力を掛けることで、使用した空気が水面換算でどれだけの量なのかを知ることができます。

さて、次に呼吸のことを考えてみましょう。

仮に呼吸量が1分間に20リットルだったとして、人間が必要な空気の量は変わらないので、この量は水深によらず一定です。
では、水深10m(海水)で呼吸を1分間行ったときはどうでしょう。

水深10mであっても呼吸に使用する量は20リットルですが、水深10mは2atmです。
体積と圧力は反比例するので、水深10mでの20リットルというのは水面(1atm)では40リットル分になります。

使用した量(水面換算)が1500atm・L、1分間の呼吸量(水面換算)が40L/分だとすれば、この人は1500atm・L÷40L=37.5分、潜っていたということがわかります。

(使用した圧力)×(タンク容量)=(1分間の空気消費量)×(潜水時間)

という関係になっているわけです。

実際に空気消費量を計算する場合は1分間あたりの空気消費量を計算するので、この逆を行えば良いのです。

(1分間の空気消費量)=(使用した圧力)×(タンク容量)÷(潜水時間)

例えば10リットルのタンクで開始が200atm、終了が50atm、50分間潜っていたとしましょう。

(200atm-50atm)×10L/50分=30atm・L/分

という数字が出てきます。

注意しなくてはいけない点は、これで出てくる空気消費量は実際にある水深で潜っている時に使用した量を水面まで持ってきた時の量です。
水面で実際に呼吸するために何リットル必要かを求めるためには、何mに潜っていたのかを知る必要があります。

仮に水深10mであれば2atmなので、30atm・L/分÷2atm=15L/分、これが答えとなります。

どれだけ動いたかや水温、ストレスなどによって同じ人でも空気消費量は変わるので、過信は禁物ですがこれを機に、ログブックを振り返りながら自分の空気消費量を把握してみてはいかがでしょうか!?

計算式の単位について

ここまで、全ての式に単位をつけてご説明してきました。
普通単位と言えば、長さならm、重さならkgとひとつしか付きませんが、計算の中でatm・Lなんて単位になっていますね。

(200atm-50atm)×10L/50分=30atm・L/分

空気消費量の問題に限らず、物理の問題は単位を書くクセをつけると、ミスを防ぐことができます。

計算を行うとき、数字の部分は普通に計算を行い、単位の部分は単位だけで計算を行います。
計算と言っても、掛け算の場合は単位と単位の間に・(×の省略)、割り算の場合は単位と単位の間に/(÷の省略)を書くだけです。

例えば時速を求める時、距離(km)を時間(h)で割りますよね。
100km÷2h=50km/h
で時速50km。

km/hだけでも時速を表すということは車の運転をする方ならお分かりと思いますが、この単位の様な文字は2つの単位を計算しただけのものだったんですね。

これを知っていると、掛けるのか割るのか悩んだとき、大きなヒントになります。

空気消費量の計算は
(1分間の空気消費量)=(使用した圧力)×(タンク容量)÷(潜水時間)
だから…と先ほどの計算をしていくとき、単位をつけていないと、ただ30という数字になります。

このまま答えにするのか、まだ何か計算をするのか、悩むことになりそうじゃないですか?

単位をつけていれば30atm・L/分となり、空気消費量の単位L/分と比べるとatmがひとつ多いことに気づくことができます。
atmがひとつ多いんだから、atmで割ってあげればよい、そうか、平均水深の水圧で割るのを忘れてたのか、と気づくわけですね。

平均水深ではなく同じatmのタンク圧などで割ってしまうと答えを間違うことになりますが、掛けるのか割るのか、どの数字を使うのか、様々な可能性の中から候補をかなり絞り込むことができるので、有効ですよ。

ちなみに、大学受験の様な非常に複雑な物理の問題でも、理屈はわかっていなくとも答えに欲しい単位と与えられている値の単位から式を想定して、答えを導くことさえできてしまう場合があります。
理屈を理解していることが重要ではあるのですが…笑。

潜水可能な時間を調べてみよう!

水面空気消費率がわかると逆に、ある水深に何分間潜っていられるかを求めることができます。
もちろんあくまで空気消費の観点からなので、実際には窒素の量も念頭に入れなくてはダメですよ!

なんのこっちゃという人は以下の記事から要復習!

先ほどの水面空気消費率が15L/分の人で考えてみましょう。

例えば平均水深8mのダイビングを計画していたとします。
安全のために、残圧は70bar残しての浮上を予定しています。(開始圧は200barとする)

ということは…

水深8mは1.8atm。18.75L/min×1.8atm=27atm・L/min
水深8mで毎分27atm・Lという量だけ空気を消費することになります。

 さて、今回はタンクがロンタン、12リットルタンクだったとしましょう。
200atmで始めて70atmで帰って来るのであれば
130atm×12Lで1560atm・Lの空気を使用することが可能です。

これを毎分27ずつ消費していくので…

1560atm・L÷27atm・L/min=57.7777…min

57分間は潜水することが可能、というわけです!

おおよその目安って?

男性なら13~15リットル/分
女性なら10~12リットル/分
程度が平均的な数値と言われています。

また、男性で20リットル/分、女性で15リットル/分を超えてくると、エアの早い人、となってきます。
もし自分の水面空気消費率が平均的な数値より多かったとしても、意図的なエアの節約はやめましょうね!

酸欠となってしまい、水中で猛烈な頭痛に襲われますよ!
意図的なエア節約は、結果的に息苦しさと相殺されてしまい、効果が無いことがほとんどです。

それよりも、完璧な中性浮力をマスターし、無駄な動きをなくすだけで、驚くほどエアの消費は変わりますよ!
詳しくはこちらをご覧くださいね!

最後に~計算機~

改めて計算方法をまとめてみます。

全ての計算を1本の式にまとめた形にしましたが、この式を覚えて問題を解く、ということはあまりおすすめしません。
順を追って、1つ1つの計算が何を行っているのかを理解することで、知識として定着させるようにしましょう。

そして、空気消費量の計算など、計算問題を身につけるためには何度も繰り返し問題を解くことが重要です。
空気消費量の計算であれば、問題設定は簡単に行うことができるかと思いますが、解いてみた答えが合っているのかどうなのか、わからなければ練習になりません。

ご自身で作った練習問題を解いた際、答えの確認を行うことができる計算機を準備したので、是非活用してみて下さいね。

計算機

通常タンク圧はbarで表示されることが多いですが、ここでは1bar=1.013atm≒1atmとし、atmに統一しています。

開始圧

atm

終了圧

atm

タンク容量

平均水深

m

潜水時間

解答

答え

細谷 拓

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合同会社すぐもぐ代表社員CEO。 学生時代、大瀬崎でのでっちをきっかけにダイビングにドはまり。 4年間で800本以上潜り、インストラクターを取得。 静岡県三...

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