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潜水器的发展情况 港水器是各种水下运行器的统称。通花分为執人潜水器和无人灣水器两大类。 數人灣水器是在水下有人探纵，并可提带源贸的一种灣水器。根据胎室压力的不同，可分为路压數人 潛水器、闸式潜水器和湿式潜水器三种。湿 式潜水器，其舱室是非耐压的，驾驶员和乘 员需戴水下呼吸器，主要用于潜水观光和运 送潜水员。闸式潛水器是一种组合式（常压 ，高压）载人潜水器，可在水面及水下航行 （图 1-8)。早的一艘闸式潜水器于 1895 年是根据 “沉箱”的气闸原理制成的。 闸式 潜水器首部的驾驶舱内为常压，驾驶员可利 用仪器设备对舷外目标物进行水下观察和 Gof 00: 录像，可监视舷外潜水员的活动，并能及时 营救。潜水器中部为一可调压的潜水舱。当 舱室内外压力平衡时，打开底门，潜水员可 出潜作业。作业结束，返回舱室。潜水员可 在高压下与母船上的甲板减压舱对接后，进 图1-8 闸式潜水器 入甲板减压舱再实施减压。闸式潜水器在水下有很大的灵活性，是一种新型的多功能的潜水器，但它的投 资和使用费用均较高。我国在20 世纪 80 年代曾从法国进口过 SM358 和 SM360 两种闸式潜水器，其 潜 水深度为 300 m。 常压潜水是人在潜水过程中始终处于常压环境下的一种潜水技术。人在水中直接潜水的 深度在 500~600口范国，而人在窗南的第达村达龙体中，时以到忑灣计的取休短。 人港水器创造了深灣 10 911. S4 四 的世界纪录。 诺压潜水版，是近年*才发展起来的一种作业型潜水器，主要由坚固耐压的轻顾合金數光、机城手和 生金支持系统每部分组成。操作者時吸滿压空气，因而没有年语音失真及保暖问题，潜水作业后也无需發 压。20 世纪70 年代初的产品型号有“吉姆” 和“山婚”，外形权人， 四肢有活动关节，水下活动不够灵活。后来的“黄蜂”、 “蜘蛛”和“蟺 婷。型，下肢改为桶形，设 6~8个小型推进器，可上下、左右、路后 移动，也可悬停作业，潜水深度达 610四。因不再星人形，故改称为单 人常压潜水器，英文缩写名仍为 OMAS(图 1-9)。 OMAS 的主要优点是操 作使用方便、可靠，尤其是在紧愈情况下可迅速投入使用，不足 的是在水中停留时间受到海况和人的耐受力限制。因内有代表性的 osz-11型常压潜水服派有观察和作业等功能，既是常压執人潜水器， 又可作为简单的過控潜水器，其 工作深度为 300m，水下巡航半径 50m，生命支持力 80 h，可以在海况不大于4 级的海区进行作业。 遥控潜水器和水下机器人足两种典型的无人潜水器。遛控潜水器 常按英文名缩写称其为 ROV，是一种依靠水面遥控而运行的潜水器。按 逼拉方式不同，ROV 可分为系缆和无缆两种类型。前者通过电统可把水 下获得的水深、水温、航向、航速等各种参数传回水面控制台上。操 因1-9 单人常压潜水器 纵人员可监视 ROV 的活动，并进行遥控指挥，指令它在水下完成一定 的任务。后者由水面通过声波指令对 ROV 实现邏控。目前，ROV 的 深度已达 7000m，但其工作深度多半在600 m 以浅。ROV 由于不需要人员下海而无生命危险和可以不必自 行携带动力源等，因而尺寸小、重量轻、造价低，近年来国内外发展迅速。 我国 ROV 研制开发工作始于 20 世纪 70年代末。 台 HR-I 型 ROv 属水下观察型 ROV，其 工作深度为 300 m，水下巡航半径 120元, 航速 2.5 k。之后，国内又研制出 Yg2 型等几种作业型的 ROV，具有水下搜素、水下观察和水下作业等功 能。 水下机器人，又称海洋机器人，是一种代替潜水员在水下作业的自控的潜水器。能在水下游动或行走, 能模仿人的手和臂运动，完成水下作业所需动作。国际上，水下机器人品种繁多。国内，1994年研制出落 一台潜水深度为 1000 m 的探素者号水下机器人。1996年又研制成 6000 m 的 CR-01 型水下机器人。目煎， 我国在无缆智能型水下机器人的研究方面也取得了一定的成果。 潜水技术发展多元化的今天，有统计资料表明，ROV、OMAS 和饱和潜水 系统的初始投资费之比约为 1:1:10，苦运费约为 0.5:1:10，重量约为 1:1:12。所以，当今人们普追认为：在潜水作业深度超过 150 之后，尽管可采用饱和潜水进行作业，但是由于它的投资和营远费用品贵及医务保障的复杂性，因此都饭 向于选用 ROV 或 OMAS 以取代潜水员直接潜水。在水深 150n 以浅的水下作业，由于潜水员的手比机械手作 业效率高，可完成许多复杂的任务，因此，仍基本采用承压潜水技术。具体地说，60m 以浅，水下作业货 间短，主要采用水面供气式轻装空气潜水，但在寒冷和/ 或海流较大的水城，也可采用新型的重装空气楼 水：水下作业时间及整个作业周期较长，宜采用空气饱和潜水或氮氧饱和一空气巡回潜水：60~120口道 围，水下作业时间较短，可采用瓜氧常规潜水：60~150m 范围，水下时间较长，则应采用氢氧饱和港本 当然如果需要，150~300m 范围，也可采用饱和潜水技术。

水的浮力和潜水员的稳性、水的浮力 （一）浮力的概念 把一块木板放入水中，它会浮在水面，用弹餐秤称一个浸在水里的物体，其重量比在空气中称的重量 轻。这些事实说明浸在液体中的物体会受到一个向上的力。这种方向向上的托力，称为液体的浮力。 浮力是怎样产生的呢？ 我们将一个正方体放入盛水的容器中，见图21设A、 B两 面平行于水面。A 面到水面的深度为h。B 面到水面的深度为 ho。 从中可以看出侧面 C和D，E和F处于同一深度，故彼此受到 的静水压力大小相等，方向相反，互相抵消。但A 面和B面则不 C B 同，根据 2-1 式可知，B面压强大于 A面压强。即： Pgh2> pgh, E 设A、B面的面积分别为 s，显然B面的压力一定大于 A面 式中：D一物体受到的浮力，N 8一重力加速度，N/kg p一液体的密度，kg/m3 V一物体排开液体的体积， m 对于纯水，如果口的单位用KN，g取9.8Nkg，则2-3式可简化为 D=9.8V(kN) (2-4) （三）物体的沉浮 一块钢板放入水中会沉到水底，但是用钢板制造的船却可漂浮在水面。为什么会有这种现象呢，原来， 没在水中的物体除受到向下的重力 W外，还受到向上的浮力 D，见图2-2。物体的沉浮是由D和 W共同 作用的结果。 当 W=D时，合力DW=0，此时物体可以在液体内部任何位置平衡。我 们把物体的这种状态叫悬浮状态（也叫中性状态)。 当 D>W 时，合力 D-W>0，方向向上，物体会溧浮在水面，我们把物体 D 的这种状态叫漂浮状态（也叫正浮力状态）。 当 D-W 时，合力 W-D>0，方向向下，物体会沉到水底，我们把物体的 这种状态叫下沉状态（也叫负浮力状态)。 W 显然，在水中的物体只能处于这三种状态中的一种。我们调节D和W 的大小。可以改变物体的沉浮状态（简称为浮态)。 图 2-2 水中物体受力图 对物体的浮态进一步分析，实际上决定物体汇浮的因素是物体和液体各自的平均密度。当物体的平均 密度等于液体的密度时，星悬浮状态，当物体的平均密度小于液体的密度时，呈漂浮状态：反之，星下沉状态。 例22 欲把一个边长为 15cm 的正方体钢块(密度 p=7.8kg /cm’>从水底打捞出水，至少需多大的力？ 解：钢块在水中分别受到向上的浮力 D 和向下的重力 w，打捞所需的力是它们间的合力。 D=9.8V=9.8x0.15°=0.033(kN) =33 (N) W=gpV=9.8x78×0.15°=0.258(kN)=258(N) W-D=258-33=225(N) ?至少需 225N 的力才能将铁块打捞出水面。 （四）潜水员的沉浮原理 潜水员在水中的沉浮和一般物体在水中单纯的沉浮有所不同。一般物体在水中的浮态完全取决于物体 所受到的浮力和自重的差值，这个差值是固定不变的，故只能处于三种浮态中的一种。 一般物体的沉浮可 以称做重力沉浮。潜水员和鱼类在水中的沉浮相类似。 我们知道鱼类在水中的沉浮，一方面通过腹内的鳔， 改变自身的排水体积，从而改变浮力和自重的差值，达到沉浮目的，这属于重力沅浮。另一方面，运用尾 和鳍的推力达到潜游和浮游的目的，这种沉浮称做动力沉浮。 潜水员在水中的汇浮，一种是重力沉浮，一种是动力沉浮。重潜水属于重力沅浮，重潜水运用了压重 物（如压铅），结合调节潜水服内的空气垫，使重力和浮力的差值可以在较大范国内任意调整，达到沉浮 目的。