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潛水技術發展簡史 主動從水面灣入水下,再從水下上升出水的過程,稱為潛水。過控灣水器和水下機器人灣水,風無人 潛水:潛水員潛水,則為有人潛水。有人潛水可按潛水員機體是否派受商壓,分為常壓潛水和承壓潛水。 有人潛水又可按潛水員機體組織內的情性氣體足香達到飽和,分為常規潛水和飽和潛水。隨著潛水技術不 斷進步,潛水方式愈來愈多,因此,有人潛水還有多種分類方法。 例如,按潛水員的呼吸氣體種類可分為 空氣潛水、氧氣潛水和混合氣潛水;按呼吸氣體來源,可分為自攜式潛水和水面供氣式潛水:按呼吸氣體 供氣方式,可分為通風式 (即連續供氣式)潛水、需供式《即按需供氣式) 潛水:按呼吸氣體回路,可分 為開式、半閉式和閉式潛水,等等, 潛水根據其目的不同,可以分為產業潛水、娛樂潛水、科教潛水和軍事潛水。灣水作為人類進入水下 環境的一種手段,在人類原始時代即己開始。如今,潛水己成為經濟建設、國防建設和科學研究中不可缺 少的一個特殊的技術工種。潛水在軍事上主要用于水下偵察、水下 、投潛救生和水下兵器的打撈等, 在民用上主要用于水產和礦產資源拗察和開發、水下施工、沉船打撈、清掃航道、水庫檢修、水產養殖和 海洋考察研宄等方面。 潛水技術是指以不同方式潛水所采用的技術。近幾十年來,人類為了向海洋進軍,潛水技術得到了迅 速的發展。本章旨在簡略地回顧潛水各階段的發展情況和當今潛水技術的發展趨勢。 第 節 早期的潛水活動 人類早潛水的確切年代己無法考證,但可以推斷是遠在有歷史記教之前。據《下海半英里》一書中 介紹,早在公元前 4500 年進行的一次考古發據中,就發現了鎮聯珍珠母的珍寶。在中國,有文字記教的 可以追湖到公元前 2250 年,夏朝皇帝禹曾接收了由部落進貢的牡蠣珍珠貢 品。這些人工制品是先由潛水者采集,然后由工匠制作而成的。 這是人類 在海中屏氣潛水作業的早例證。 在與大自然的斗爭中,我們的祖先也創造了 不少涉泅水的方法。如流 傳于民間的 “狗刨式” “寒鴨浮水”、“扎猛子”等。“扎猛子〞實際上就是 今天的屏氣潛水。潛水者屏氣潛水時,先吸足一口氣,然后潛入水下,在 耐受極限時間之內再急速上升出水(圖 1-1)。由于潛水時人的身體直接承 受水下的環境水壓,因此,屏氣潛水是一種原始的承壓潛水技術。屏氣 潛水不需要任何器具,所以,在一定條件下仍不失為一種有用的潛水方法。 迄今,世界上屏氣潛水的深記錄于 2000 年1月18日由一名古巴潛水員 弗朗西斯科創造,他下潛深度達 162m,屏氣時間為 3min 12s 屏氣潛水有一定的危險性,而且因為屏氣時間很短,在產業潛水方面 價值有限,所以為了延長水下時間,必須解決水下呼吸問題。簡易的水 下呼吸器是一根潛水呼吸管。采用潛水呼吸管進行水下呼吸的方法,在我 國明朝史料中就有記載。采集珍珠的潛水者用錫制的彎管在水下進行呼吸, 圖1-1 屏氣潛水 見圖 1-2。 這種潛水技術因潛水者肺內氣體是常壓,故吸氣比較費力,只能 下潛很淺的深度。如今,經過改進的潛水呼吸管,在娛樂潛水場所仍在廣泛使用。 為了減小水下的呼吸阻力,人們設想出了由潛水者自攜氣爽進行潛水的方法。氣囊潛水是呼吸氣體來 白潛水者白攜氣囊的一種潛水技術。它是現代自攜式水下呼吸器的前驅。潛水者在水下,肺內外壓力基本 平衡,潛水深度可以不受限制,但是皮質氣囊容積有限,可用的氣體太少,所以,潛水深度和時間的增加 都很有限。 早期的鐘式潛水技術,在公元前 300 多年就有記載,真正應用則在 16 世紀 30 年代。原始的潛水鐘為 一只倒扣的木質桶狀容器,鐘內氣體供潛水者呼吸。隨著潛水深度增加,氣體容積變小,使潛水者動作范圖1-2 呼吸管落水 圖1-3 原始的潛水鐘潛水 圍受限,而且鐘內氣體不能更新,終因缺氧和二氧化碳增高而發生呼吸困難。直到 18 世紀末,鼓風箱 與鐘的配合使用,使潛水技術有了新的突破,解決了對水下不能連續供氣的問題(圖 1-3)。用潛水鐘潛水 比用呼吸管或氣爽潛水有較多的優點,但鐘的本身龐大、笨重,移動操作很不方 便,潛水作業效率低下, 因此,早期的鐘式潛水在 19 世紀初葉就告結束。
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潛水裝具的誕生 港水裝具,是潛水員潛水時為適應水下環境佩戴的全部器材之統稱,通常包括水下呼吸器、港水服和 潛水附屬器材。1837 年,英四人賽布首次試制成功具有現代通風式特征的港水裝具,開創了采用裝具潛水 技術的新紀元()。該裝具因重量錢大,故又稱為重潛水裝具,簡稱重 裝。它的金屬頭盔與潛水服連為一體,新鮮的壓縮空氣從水面通過供氣軟管 進入頭盔,頭盔上的排氣閥把混有呼出氣的多余氣體排入水中。 這種裝具的 特點是呼吸省力、保暖性好水下抗流能力強,潛水員在水下可完成許多難度 較大的作業。所以,通風式重裝的誕生,為產業潛水的發展創造了條件。 一個多世紀以來,各國對重裝作了不少改進,其中主要是兩點:一是頭 盔上的自動排氣閥取代了人工操作的排氣閥:二是增加了一套應急供氣裝置。 國內的 TF88 型重裝與仍在使用的 TF12、TF3 型兩種重裝相比,就多了這兩個 功能。這些功能對于防止潛水員“放漂” 和室息事故的發生都具有重要的意 義。 目前,在潛水技術較發達的 ,傳統的通風式重裝己逐步被輕潛水裝 具(簡稱輕裝)所取代。輕裝與重裝不同,它的水下呼吸器與潛水服在結構 上是分開的。輕裝的潛水服內沒有氣墊(如濕式潛水服),或者氣墊容量很小 <如干式潛水服),在水下接近零浮力,所以,潛水員在水下機動性較好。 通風式落水裝具 外,輕裝的供氣方式也與重裝不同,它以按需供氣為主,即吸氣時供氣,呼 氣時停止供氣。所以,可節省約50%的氣體消耗。 輕裝按呼吸氣源不同,可分為自攜式和水面供氣式(也稱管供式)兩種。自攜式潛水裝具誕生于 20 世紀初期,它的氣源由潛水員自身攜帶,其優點是使潛水員擺脫了臍帶的牽制,在水下獲得了更大的自由 (圖1-5)。這種裝具從20 世紀 40年代以來,在娛樂潛水和科教潛水中得到了廣泛的應用,并且隨著裝具 的改進和潛水知識的普及,參加潛水的人數愈來愈多。 如今,人們習慣上把使用這種裝具的潛水,按裝具 英文名稱縮寫的音譯,直稱其為 “斯庫巴”潛水。這種裝具的不足是水面監護比較困難。近年來推出的無 繩水下通話器,較好地解決了自攜式潛水員的通話聯系問題。國外,自攜式 潛水裝具的品種很多,國內主要有 69-11(量)和 69-4(咬嘴)等型號 在產業潛水中用得較多的輕裝是水面供氣需供式潛水裝具(圖 1-6)。 這類裝具與自攜式裝具相比,主要特點是供氣充足,通話聯絡方便。潛水員 所需的呼吸氣體除了可直接從水面供給之外,還可從水面通過潛水鐘臍帶、 潛水鐘配氣盤和潛水員臍帶供給。后者更為,但主要用于大深度潛水的 場合。國內的 M2-300(面畢)型和 1z-300(頭盔)型裝具均屬水面供氣需 供式潛水裝具。 隨著產業潛水的迅速發展,癥狀為關節 疼痛、呼吸困難、頭暈、癱瘓,甚至死亡的 潛水減壓病相繼出現。直到 1890年,加壓 艙技術的應用,才使許多病例得到了醫治。 20 世紀初,何爾登等人提出了科學的潛水滅 壓理論。它對減壓病的發生,保證潛水 員的起了重大的作用,并為承壓潛水技 術的進一步發展奠定了基礎。 圖1-5 自灣式潛式裝具 使用壓縮空氣作為呼吸介質,其深 度英國規定為 50m 以淺,我國、美國和前蘇聯則均規定為 60m 以淺。如果 采用直接從水面供氣,由于水中波浪和海流的影響,潛水員上升減壓過程 中難以控制其深度,所以為了提高性,采用輕潛水裝具,潛水深度超 過40m,有的 規定應與開式潛水鐘《簡稱開式鐘)配合使用。開式鐘 既可在水中舒適地上下運送潛水 員,又可作一個帶有呼吸氣體的水下 圖1-6 水面供氣式潛水裝具 庇護所。開式鐘的 作業深度 100 m 左右,所以,不僅空氣潛水可 用,混合氣潛水也可配套使用。
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