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混合氣潛水技術的發展過程 上個世紀20年代起，隨者軍事和產業港水對大深度潛水的需要與日俱增，人們研究和發展了混合氣 潛水技術。這種技術解快了空氣潛水敘麻醉的問題，使潛水深度沖破了 60 m 以淺的限制。混合氣體中， 常用的是氦氧氣體。氮氣作為呼吸氣體中的稀釋介質，是一種理想的情性氣體。但是，它也帶來了一些 新的問題。 首先是寒冷問題。氫氣的導熱系數是空氣的6 倍多，潛水員著濕式或千式潛水服，因深度增大， 衣服受壓變薄，絕熱保暖性能急劇下降，已難以抵擋水下的寒冷。于是，在 1937 年出現了加熱潛水服。 加熱方法有氣、水、電、化學材料等多種，目前國際上通用的是熱水潛水服。它可使潛水員在很冷的水中 保持舒適狀態，進行較長時間的水下作業。當港水深度超過 150口 左右時，潛水員的大量體熱將會從呼吸 道排出，所以，為了維持體熱平衡，降低呼吸散熱損失，還必須用呼吸氣體加熱裝置。其次是氫語音失真 問題。 氫氧潛水電話的使用較好地解決了這個問題。第三，潛水深度增大，氦氣消耗量很多。為了減少 貴的氫氣損失，先后研制成功呼吸氣體少量排出或者完全不排出呼吸器的半閉式和閉式潛水裝具。 隨著混合氣潛水深度的繼續增加，人們發現用于減壓的時間遠遠大于水下作業的時間，潛水效率極低。 計對這一矛盾，1957 年，美國人龐德提出了 “飽和潛水”新概念。1962 年開始了 次海上實驗，并于 965年首次把飽和潛水技術用于產業潛水，解決了常規潛水(即非飽和潛水）無法克服的潛得深、呆得久， 角保潛水員等一系列難題。大量的實踐表明，飽和潛水技術是當今進行大深度和《或）長時間承壓潛 k作業的 方法。 但飽和潛水需要龐大而復雜的設備和大深度潛水裝具等支持，而且潛水深度愈大，對 又備的性能要求也愈高。例如，生命支持系統對飽和居住艙內環境溫度的控制精度，在 150m 深度為士3C, g 450m 時僅為士1°C。 20世紀 80年代初，隨著飽和潛水技術的發展，根據壓氣機一一抽氣機原理制成的推挽式呼吸系統(叉 閉路呼吸系統）問世。它使水下呼吸器、鐘上回收設備和水面控制設備構成了一套大循環的閉路呼吸系 ，成為與飽和潛水系統配套的新型閉式潛水裝具。閉路呼吸系統不僅解決了因大深度潛水時氣體密度增 加，潛水員呼吸困難的問題，而且，還大大提高了潛水作業的性和經濟性。 圖1-7飽和潛水系統 潛水系統，又稱深潛系統，是承壓潛水所需器材和設備的統稱，通常包括《閉式）潛水鐘、甲板誠壓 艙和吊放系統等（圖1-7）。潛水系統既可用于常規潛水，也可用于飽和潛水，所以又有常規潛水系統和飽 和潛水系統之分。深潛系統誕生于 1931 年，但到海上使用則在 1962 年。 從那時起，這一技術在軍事和產 業潛水中獲得了廣泛的應用。它標志著潛水技術己進入了深潛系統時代，同時，也標志著傳統的潛水技術 從簡單的個體勞動水平發展到了類似現代化大生產方式的先進水平。
潛水器的發展情況 港水器是各種水下運行器的統稱。通花分為執人潛水器和無人灣水器兩大類。 數人灣水器是在水下有人探縱，并可提帶源貿的一種灣水器。根據胎室壓力的不同，可分為路壓數人 潛水器、閘式潛水器和濕式潛水器三種。濕 式潛水器，其艙室是非耐壓的，駕駛員和乘 員需戴水下呼吸器，主要用于潛水觀光和運 送潛水員。閘式潛水器是一種組合式（常壓 ，高壓）載人潛水器，可在水面及水下航行 （圖 1-8)。早的一艘閘式潛水器于 1895 年是根據 “沉箱”的氣閘原理制成的。 閘式 潛水器首部的駕駛艙內為常壓，駕駛員可利 用儀器設備對舷外目標物進行水下觀察和 Gof 00: 錄像，可監視舷外潛水員的活動，并能及時 營救。潛水器中部為一可調壓的潛水艙。當 艙室內外壓力平衡時，打開底門，潛水員可 出潛作業。作業結束，返回艙室。潛水員可 在高壓下與母船上的甲板減壓艙對接后，進 圖1-8 閘式潛水器 入甲板減壓艙再實施減壓。閘式潛水器在水下有很大的靈活性，是一種新型的多功能的潛水器，但它的投 資和使用費用均較高。我國在20 世紀 80 年代曾從法國進口過 SM358 和 SM360 兩種閘式潛水器，其 潛 水深度為 300 m。 常壓潛水是人在潛水過程中始終處于常壓環境下的一種潛水技術。人在水中直接潛水的 深度在 500~600口范國，而人在窗南的第達村達龍體中，時以到忑灣計的取休短。 人港水器創造了深灣 10 911. S4 四 的世界紀錄。 諾壓潛水版，是近年*才發展起來的一種作業型潛水器，主要由堅固耐壓的輕顧合金數光、機城手和 生金支持系統每部分組成。操作者時吸滿壓空氣，因而沒有年語音失真及保暖問題，潛水作業后也無需發 壓。20 世紀70 年代初的產品型號有“吉姆” 和“山婚”，外形權人， 四肢有活動關節，水下活動不夠靈活。后來的“黃蜂”、 “蜘蛛”和“蟺 婷。型，下肢改為桶形，設 6~8個小型推進器，可上下、左右、路后 移動，也可懸停作業，潛水深度達 610四。因不再星人形，故改稱為單 人常壓潛水器，英文縮寫名仍為 OMAS(圖 1-9)。 OMAS 的主要優點是操 作使用方便、可靠，尤其是在緊愈情況下可迅速投入使用，不足 的是在水中停留時間受到海況和人的耐受力限制。因內有代表性的 osz-11型常壓潛水服派有觀察和作業等功能，既是常壓執人潛水器， 又可作為簡單的過控潛水器，其 工作深度為 300m，水下巡航半徑 50m，生命支持力 80 h，可以在海況不大于4 級的海區進行作業。 遙控潛水器和水下機器人足兩種典型的無人潛水器。遛控潛水器 常按英文名縮寫稱其為 ROV，是一種依靠水面遙控而運行的潛水器。按 逼拉方式不同，ROV 可分為系纜和無纜兩種類型。前者通過電統可把水 下獲得的水深、水溫、航向、航速等各種參數傳回水面控制臺上。操 因1-9 單人常壓潛水器 縱人員可監視 ROV 的活動，并進行遙控指揮，指令它在水下完成一定 的任務。后者由水面通過聲波指令對 ROV 實現邏控。目前，ROV 的 深度已達 7000m，但其工作深度多半在600 m 以淺。ROV 由于不需要人員下海而無生命危險和可以不必自 行攜帶動力源等，因而尺寸小、重量輕、造價低，近年來國內外發展迅速。 我國 ROV 研制開發工作始于 20 世紀 70年代末。 臺 HR-I 型 ROv 屬水下觀察型 ROV，其 工作深度為 300 m，水下巡航半徑 120元, 航速 2.5 k。之后，國內又研制出 Yg2 型等幾種作業型的 ROV，具有水下搜素、水下觀察和水下作業等功 能。 水下機器人，又稱海洋機器人，是一種代替潛水員在水下作業的自控的潛水器。能在水下游動或行走, 能模仿人的手和臂運動，完成水下作業所需動作。國際上，水下機器人品種繁多。國內，1994年研制出落 一臺潛水深度為 1000 m 的探素者號水下機器人。1996年又研制成 6000 m 的 CR-01 型水下機器人。目煎， 我國在無纜智能型水下機器人的研究方面也取得了一定的成果。 潛水技術發展多元化的今天，有統計資料表明，ROV、OMAS 和飽和潛水 系統的初始投資費之比約為 1:1:10，苦運費約為 0.5:1:10，重量約為 1:1:12。所以，當今人們普追認為：在潛水作業深度超過 150 之后，盡管可采用飽和潛水進行作業，但是由于它的投資和營遠費用品貴及醫務保障的復雜性，因此都飯 向于選用 ROV 或 OMAS 以取代潛水員直接潛水。在水深 150n 以淺的水下作業，由于潛水員的手比機械手作 業效率高，可完成許多復雜的任務，因此，仍基本采用承壓潛水技術。具體地說，60m 以淺，水下作業貨 間短，主要采用水面供氣式輕裝空氣潛水，但在寒冷和/ 或海流較大的水城，也可采用新型的重裝空氣樓 水：水下作業時間及整個作業周期較長，宜采用空氣飽和潛水或氮氧飽和一空氣巡回潛水：60~120口道 圍，水下作業時間較短，可采用瓜氧常規潛水：60~150m 范圍，水下時間較長，則應采用氫氧飽和港本 當然如果需要，150~300m 范圍，也可采用飽和潛水技術。
光在水中傳播的特點及對潛水員的影響 （一）光在水面上的反射 光線從空氣射入水面時有一部分光會被反射回空公里，反射的程度與光線的入射角有關，入射角愈小， 反射光的量愈小，反之則愈大。對于白天來說，中午時太陽光的入射角為零，反射光的量極少，此時水下 照度 。當入射角小于 30°時，反射光約為入射光的 2%：當入射角為 75°時，反射光可達 21.8%。當夕 陽光線照在水面時，入射角幾乎為 90°，反射光幾乎達 ，此時水下照度很差，潛水員在水質良好的淺 水中也不能看清水下物體。 (二）光在水中的散射 水中含有大量的懸浮顆粒，當光照射到這些外表凹凸不平的顆粒時，光線將向各個方向反射，我們把 這種現象叫做光在水中的妝射。水的透明度越差，其妝射的程度越嚴重。散射的結果使原為直線傳播的光 交為雜亂無章的背景光，潛水員觀察到的物體變得模糊不清。 （三）光在水中的吸收 光是具有一定速度的光 子流，當光線在水中傳播時，因與水分子及恐浮顆粒的摩擦作用，使其部分能 量轉交為提高水溫的熱能，我們把這種能量的轉變稱為水對光線的吸收。水對光線的吸收量比空氣大千倍 以上。 水越混濁對光的吸收量越大。在清澈的淺水中，經妝射和吸收后的自然光可以使潛水員看到幾十米 外的物體，但是在混濁嚴重的水城，潛水員會像盲人一樣什么也看不到。此外，水面的自然光進入水中后， 隨著水深的增加，光的吸收量隨之劇增，達到一定水深后，所有光都會被水吸收掉，此時水下漆黑一團， 潛水員什么也看不見。 (四）空間祝覺的改交 潛水員在水中空間視覺改變的特點是放大、 位移和失真。 這是因為光從水中進入空一時發生折射現款以及人們習慣于你覺直線光所致。 水下物體看上去顯得大 些，其比例為 4（看到的）比3（實際的），距離顯得近些，約為實際距高的 3/4。失真是由于來自水下物 體的光線，在水和空氣界面上的入射角不同，因而折射角也不同所致。離眼近的光線入射角小，折射角也 小，以致同一物體的各個部位的放大比例不同。于是造成失真。 （五）水下色覺的改交 由于陽光射入水后，按光的波長顧序，隨著水深的增加逐漸被吸收。所以在水中，物體的顏色隨深度 而異。長波光先被吸收，短波光后被吸收。例如，紅色光在 1m 水深左右就被吸收掉，橙色光和黃色光則 分別在 5m 和10m 水深被吸收掉。而水深達 20m 時，僅存藍綠色光，其它顏色的光都被水吸收掉了，這時， 潛水員看到的多數物體交成藍色，而紅色物體則星黑色。當水深再增加到一定程度時，所有顏色的光都梅 被水吸收掉，這時，水下沒有任何光線，潛水員也就不能吞到物體了。
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