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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。

水的物理性质 水的分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的。其分子式为 HO. 纯净的水是一种无色、无味、透明的液体。在4°C时密度 ，为1g/cm’，比空气的密度大 770倍。 水的沸点是 100°C，冰点是0C。 水与空气比较是不可压缩的。但是一定量的水，当加压至 20MPa时，它的体积会减少 1%。由于水的 压缩性很小，故可忽略不计。因此，我们通常称水是不可压缩的。 一般情况下，非纯净水的密度较纯净水的大。海水的密度约为 1.025 g/cm3。海水含盐量为 30~35g/L. 水与其它液体一样，具有易流动性。 这是因为水在压力作用下，可达到平衡状态；而在拉力或切力的 作用下，会产生变形。由于水具有流动性，因此它是一种流体。 二、水的压强 (一）压强的概念 单位面积上受到的压力叫做压强。压力既可以由物体的重量产生，例如大气的重量和水的重量可分别 产生大气的压力和水的压力：又可以由物体间的作用力产生，例如空气压缩机的活塞对气红内空气的作用 所产生的压缩力。压强的基本单位为帕(Pa)，因帕的单位很小，故在计算水和气体的压强时，常用兆帕(MPa)。 1Pa= N/m? IMPa= 10°Pa 需要注意的是，在 法定计量单位颁布前，潜水界经常使用大气压、公斤力/厘米？等作为压强单位， 现己不允许使用。大气压作为压强的一个概念仍在使用，不过己不再是压强的法定单位。 在医学和潜水等 领域，经常把压强称作压力，这个压力不是物理学概念的压力，而是特指压强。 潜水员在水中所承受的压强包括由水的重量所产生的静水压强，以及由水面大气的重量所产生的大气 压强， 水面大气压强随海拔高度 和天气的变化而变化，但一般情况下，我们认为地球表面的气压近似等于 0.1MPa〔一个大气压）。对于气体的压强， 一般使用压力表即可测出，当我们把压力表置于海平面大气中 时，压力表的指针指到刻度盘上“0”的位置。这并非说大气的压强为零，实际上大气的压强是 0.IMPa， 也就是说压力表所显示的压强值不包含大气压强。 为了研究方便，我们经常使用 压强和相对压强的概 念。 所渭相对压强 (也叫表压或附加压），表示气体实际承受的压强与大气压之间的压差。压力表所显示 的压强是相对压强。 所谓 压强，表示物体实际承受的压强，也就是施加的总压强。 压强等于相对压强加上 0.MPa（一个大气压）。 在气体定律的计算，以及研究高压环境对人体的生理效应时，应使用 压强。 （二）静水压强 由于水的重量而产生的压力叫做静水压力。单位面积上承受的静水压力就是静水压强。 在中学的物理课程中，我们学习过：液体内部同一点各个方向的压强都相等，而且深度增加，压强也 增加。 在同一深度，各点的压强都相等。若p为某种液体的密度，则深度为h 处的静水压强p为： p= gph 式中：p一静水压强，Pa 8一重力加速度，Nkg p一液体的密度，kg/cm3 h一水的深度，m 在潜水中，我们经常近似认为江河湖海的水密度都是 1g/cm’。重力加速度取 1ONKkg，静水压强以 MPa 为单位，则2-1式可简化为： p=0.01h 当h=10m 时， p=0.MMPa(相当于一个大气压)：同理当 h=20m 时，p=0.2MPa（二个大气压）? (2-2) 也 就是说当水深每增加 10m 时，静水压强即增加 0.1MPa（一个大气压）。 例2.1 某潜水员潜入 36m 水深处，问其承受多大的压强。 解：潜水员在水下受的压强由静水压强和水面上的大气压强歪加而成。 p=0.01h=0.01x36=0.36(MPa) Pe=p+O.IMPa=0.36+0.1=0.46(MPa) （三）帕斯卡定律 潜水员工作环境是具有自由液面的水下，在这种具有自由液面的水中，不同深度压强是不同的。 如果把水或其它液体放入一个没有自由液面的密闭容器内，并向容器内某点施加一个压力，情况会怎 样呢？ 实验证明：在密闭容器内的液体，能把它在一处受到的压强，大小不变地向液体各部分，各方向传递， 这就帕斯卡定律。 水压机及其它一切液压机械均是根据帕斯卡定律而工作的。 （四）水流动时压强与流速的关系 水的压强除了因自重产生的静水压强外，若水是流动的，因水的流动亦会产生压强的变化。 在稳定流动的水中，截面面积小的地方，流速大，压强小：截面大的地方，流速小，压强大。当然 流速和压强并非成简单的反比关系。