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潜水技术发展简史 主动从水面灣入水下，再从水下上升出水的过程，称为潜水。過控灣水器和水下机器人灣水，風无人 潜水：潜水员潜水，则为有人潜水。有人潜水可按潜水员机体是否派受商压，分为常压潜水和承压潛水。 有人潜水又可按潜水员机体组织内的情性气体足香达到饱和，分为常规潜水和饱和潜水。随着潜水技术不 断进步，潜水方式愈来愈多，因此，有人潜水还有多种分类方法。 例如，按潜水员的呼吸气体种类可分为 空气潜水、氧气潜水和混合气潜水；按呼吸气体来源，可分为自携式潜水和水面供气式潜水：按呼吸气体 供气方式，可分为通风式 （即连续供气式）潜水、需供式《即按需供气式） 潜水：按呼吸气体回路，可分 为开式、半闭式和闭式潜水，等等， 潜水根据其目的不同，可以分为产业潜水、娱乐潛水、科教潜水和军事潜水。灣水作为人类进入水下 环境的一种手段，在人类原始时代即己开始。如今，潜水己成为经济建设、国防建设和科学研究中不可缺 少的一个特殊的技术工种。潜水在军事上主要用于水下侦察、水下 、投潜救生和水下兵器的打捞等， 在民用上主要用于水产和矿产资源拗察和开发、水下施工、沉船打捞、清扫航道、水库检修、水产养殖和 海洋考察研宄等方面。 潛水技术是指以不同方式潜水所采用的技术。近几十年来，人类为了向海洋进军，潜水技术得到了迅 速的发展。本章旨在简略地回顾潜水各阶段的发展情况和当今潜水技术的发展趋势。 第 节 早期的潜水活动 人类早潜水的确切年代己无法考证，但可以推断是远在有历史记教之前。据《下海半英里》一书中 介绍，早在公元前 4500 年进行的一次考古发据中，就发现了镇联珍珠母的珍宝。在中国，有文字记教的 可以追湖到公元前 2250 年，夏朝皇帝禹曾接收了由部落进贡的牡蛎珍珠贡 品。这些人工制品是先由潜水者采集，然后由工匠制作而成的。 这是人类 在海中屏气潜水作业的早例证。 在与大自然的斗争中，我们的祖先也创造了 不少涉泅水的方法。如流 传于民间的 “狗刨式” “寒鸭浮水”、“扎猛子”等。“扎猛子〞实际上就是 今天的屏气潜水。潜水者屏气潜水时，先吸足一口气，然后潜入水下，在 耐受极限时间之内再急速上升出水（图 1-1）。由于潜水时人的身体直接承 受水下的环境水压，因此，屏气潜水是一种原始的承压潜水技术。屏气 潜水不需要任何器具，所以，在一定条件下仍不失为一种有用的潜水方法。 迄今，世界上屏气潜水的深记录于 2000 年1月18日由一名古巴潜水员 弗朗西斯科创造，他下潜深度达 162m，屏气时间为 3min 12s 屏气潜水有一定的危险性，而且因为屏气时间很短，在产业潜水方面 价值有限，所以为了延长水下时间，必须解决水下呼吸问题。简易的水 下呼吸器是一根潜水呼吸管。采用潜水呼吸管进行水下呼吸的方法，在我 国明朝史料中就有记载。采集珍珠的潜水者用锡制的弯管在水下进行呼吸， 图1-1 屏气潜水 见图 1-2。 这种潜水技术因潜水者肺内气体是常压，故吸气比较费力，只能 下潜很浅的深度。如今，经过改进的潜水呼吸管，在娱乐潜水场所仍在广泛使用。 为了减小水下的呼吸阻力，人们设想出了由潜水者自携气爽进行潜水的方法。气囊潜水是呼吸气体来 白潜水者白携气囊的一种潜水技术。它是现代自携式水下呼吸器的前驱。潜水者在水下，肺内外压力基本 平衡，潜水深度可以不受限制，但是皮质气囊容积有限，可用的气体太少，所以，潜水深度和时间的增加 都很有限。 早期的钟式潜水技术，在公元前 300 多年就有记载，真正应用则在 16 世纪 30 年代。原始的潜水钟为 一只倒扣的木质桶状容器，钟内气体供潜水者呼吸。随着潜水深度增加，气体容积变小，使潜水者动作范图1-2 呼吸管落水 图1-3 原始的潜水钟潜水 围受限，而且钟内气体不能更新，终因缺氧和二氧化碳增高而发生呼吸困难。直到 18 世纪末，鼓风箱 与钟的配合使用，使潜水技术有了新的突破，解决了对水下不能连续供气的问题(图 1-3)。用潜水钟潜水 比用呼吸管或气爽潜水有较多的优点，但钟的本身庞大、笨重，移动操作很不方 便，潜水作业效率低下， 因此，早期的钟式潜水在 19 世纪初叶就告结束。

水下低温对潜水员的影响.热传递的概念 物质的分子运动所产生的能量，叫热能，简称热。热与温度密切相关，但是具有相同温度的物质所含 的热能并不一定相等。所以热和温度是不同的概念。 热的单位是J。 质量为 北g 的物质，温度升高 1C度所需要的热量，叫该物质的比热。比热的单位是J/ Ckg ? C). 气体与固体和液体不同，由于它的分子间距离较大，所以吸热时，体积和压强都会明显增大。因此对 气体比热影响较大，在研究气体的比热时，必须分别从压强和体积中，取其一个为恒量，另一个为交量来 研宄。压强不变时叫等压比热，体积不变时叫等容比热。等压比热大于等容比热。例如：空气的等压比热 为 1005 J/(kg ? C)，等容比热为 712 J(kg ?C)。各种气体的比热见表2-3。 常用气体的比热 J/(kg.C) X22-3 气结名豬 等乐比＄ 1 005 eC 921 X 1 047 14 277 气 $ 234 一餐化碳 837 一氧化欢 1 047 大滋义 1 842 * * H. 19 712 670 754 10 090 3 140 628 754 1382 热能可以从一个物体传递到另一个物体上，这个过程就叫热传递。 热传递有三种方式：传导、对流和辐射。 通过物体直接接触来传递热量的方式叫传导。 通过被加热流体（气体、液体）的远动来传递热量的方式叫对流。 通过电磁波传递热量的方式叫热辐射。 物质的热传导性能通常用导热系数来装示。 导热系数小，则热传导性能差，保温性能好：导热系数大 则热传导性能好，保温性能差。气体的导热系数见花 2-4。 勞用气答的导热系效 裘2-4 华名務 0O时的导热系数 w/(m-C) 3: 0.022 3 M 0.023 3 * 0.022 8 匀 0.157 9 気 " 0.132 1 二氧化改 0.013 7 O5 1.02 7.12 6.23 0.61 物质的热传逆性能与其密度成正比，密度越大，单位时间内传逆的热量越多。二、水下低温对潜水员的影响 潜水员在寒冷的水中作业时，将通过传导和对流的方式散失大量的热量。由于水的导热系数比空气大 得多，故潜水员主要通过传导方式散失热量。 潜水员感到舒适的水温下限约为 21°C。低于这个温度时，潜 水员会感到寒冷，此时，仅穿游泳服的潜水员向水中的散热超过自身体内的热代偿。受冷的潜水员不可能 有效地工作，思维也会受到影响，并且易诱发减压病，严重时甚至会冻僵致死。潜水服所用材料为导热系 数低的热的不导体，穿着潜水服可保持潜水员的体温。在寒冷的水中长时间作业时常需要使用较厚的潜水 服、干式潜水服或热水服，不同水温对潜水的影响和防寒要求见图 2-4。 图2-4 不同水温对潜水的彩响和防寒要求图 因为气体的热传递性能与它的密度成正比，所以随者水深的增加，水压力增大，通过气体绝热屏障的 散热和通过呼吸向四周环境的敢热会明显增加，如果呼吸的是高导热系数的氢氧混合气（导热系数为空气 的 6倍），散热将更多。 呼吸氦氧混合气时，在0.IMPa 时，仅呼吸散热一项就占身体产热量的 10%，,0.7MPa 时，增加至 28%，2.1MPa 时，达到 50%。同时随着水深的增加，水压力将潜水服压缩，潜水服密度变大, 其绝热保暖功能大幅下降。例如一件普通的湿式潜水服在 50m 水深时，其绝热保温能力仅相当手 10m 水 深时的 40%。在上达情况下，仅依靠普通潜水服不能保持体温，必领向身体表面和呼吸气体补充一定的热 量，比如可以穿着热水服和对呼吸气体加热等。