潛水，一項(xiàng)技術(shù)含量較高的活動(dòng)

最近，大連一男子海中潛水，因裝備不規(guī)范而不幸溺亡。

關(guān)于事故原因，報(bào)道顯示，是因?yàn)槟凶釉跊]戴呼吸器和浮力裝備的情況下，背一個(gè)空氧氣瓶直接下海，并且身上綁了三塊重達(dá)18斤的腰鉛，沒辦法調(diào)節(jié)浮力而溺亡。

這場(chǎng)悲劇給我們敲響了警鐘，潛水本身是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的活動(dòng)，具備專業(yè)知識(shí)且裝備齊全才能保證潛水人的生命安全，普通愛好者下水一定要慎之又慎！

生命的保障——水下呼吸器

什么樣的潛水裝備才是安全且規(guī)范呢？

水下呼吸器的發(fā)明使?jié)撍吣芨屿`活地探索海洋，這些裝置主要包括呼吸設(shè)備、浮力控制裝置以及保暖裝置。

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呼吸設(shè)備

呼吸設(shè)備包括一只氣瓶、一個(gè)調(diào)節(jié)器、一級(jí)和二級(jí)接頭以及其他附件。

氣瓶一般由鋁制成，空瓶大約14公斤重，可盛放超過2000升空氣，壓強(qiáng)為204個(gè)大氣壓，里面的氣體大約重3.2公斤。

使用休閑型水下呼吸器的普通潛水者呼吸的是壓縮空氣（和空氣成分一樣，含78%的氮?dú)夂?1%的氧氣，但是氣壓要大）或者一種富氧的氮氧混合物（含32%-36%的氧氣）。

為什么氣瓶中不直接裝滿壓縮氧氣，而是混合氣體呢？

氣瓶中的空氣不能直接提供給潛水者（氣壓太高會(huì)傷害肺部），因而氣瓶上配備著一個(gè)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器有兩個(gè)作用，一是將氣瓶中的空氣壓力降低到適合吸入的安全水平，二是可以根據(jù)潛水者的需要提供適量的空氣。

為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器的這兩個(gè)作用，調(diào)節(jié)器上有兩個(gè)接頭：一級(jí)頭和二級(jí)頭。

其中，一級(jí)頭和氣瓶相連接，能將氣瓶中的空氣壓力從204atm降為9.5atm左右的中間壓力（atm為atmosphere的縮寫，指一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）；二級(jí)頭通過軟管和一級(jí)接頭相連，將中間壓力降低到與環(huán)境水壓相等。

當(dāng)潛水者吸氣時(shí)，二級(jí)頭供應(yīng)空氣。

呼吸設(shè)備還包括用來(lái)盛放緊急或備用氣源的附件，如小型氣瓶、備用空氣單元和呼吸管等。其中，呼吸管是一根小型的J型呼吸管道，很輕，一端有一個(gè)咬嘴，接在面罩上，當(dāng)潛水者在水面上臉朝下游泳時(shí)，可以通過呼吸管呼吸外部空氣。

浮力控制裝置

在水下，潛水者將自己所處的位置控制在潛水計(jì)劃中的預(yù)定深度是非常重要的，因此，潛水者必須要能控制自己的浮力。

潛水者通常使用浮力控制裝置（BCD，也稱為“浮力補(bǔ)償器”）來(lái)控制浮力。BCD是一個(gè)帶有涂層橡膠氣囊的背心，帶有一套背包型的索具，用來(lái)固定氣瓶，而且上面有幾只口袋，可以用來(lái)安插配重。新型BCD本身帶有配重帶，幫助潛水者控制浮力。

保暖裝置

潛水者采用的保暖裝置是隔離型的潛水服，如濕式潛水服或干式潛水服。

濕式潛水服在隔離橡膠和潛水者身體之間存留一層薄薄的水，潛水者體溫使水變熱，水隨后供潛水者取暖。

干式潛水服使用一種雙層材料制成，兩層之間有與外界隔離的空氣，具有保暖作用，而且干式潛水服還可以穿貼身的衣物。

選擇濕式還是干式潛水服，取決于潛水期間的水溫，總體來(lái)說溫度較高適合濕式潛水服，溫度低（22攝氏度及以下）則適合干式潛水服。

當(dāng)潛水者擁有相關(guān)的專業(yè)技能、并做好萬(wàn)全的下水準(zhǔn)備后，這些潛水設(shè)備才是最必不可少的，它們才是人類探索海洋時(shí)最有力的生命保障！

圖片來(lái)源 hippopx

其實(shí)，最早的潛水裝置并沒有這么專業(yè)，它曾叫做“水肺”。

水肺的發(fā)明史

1903年，隨著熱氣球的發(fā)明，美國(guó)的萊特兄弟實(shí)現(xiàn)了人類“上天”的夢(mèng)想，但“下?！币廊焕щy重重。雖然19世紀(jì)30年代，人們就已經(jīng)發(fā)明了潛水面罩，但潛水面罩只能將人們送到10米深的地方，可停留的時(shí)間也非常短暫。

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于是，很多研究人員不斷投身于人類能在海面下自由活動(dòng)的嘗試，有人甚至在試驗(yàn)中獻(xiàn)出了生命。

隨著研究的不斷進(jìn)步，在1942年，世界大戰(zhàn)中兩位實(shí)力和創(chuàng)新兼?zhèn)涞娜讼嘤觯谒麄兊墓餐ο?，第一個(gè)現(xiàn)代水下呼吸器誕生了！

這兩位便是法國(guó)的海軍中尉雅克-伊夫·庫(kù)斯托，和液化空氣工程師埃米爾·加尼安。

庫(kù)斯托是法國(guó)非常著名的海洋探險(xiǎn)家之一，他的一生都在探求在海洋中遨游的方式，并成功解鎖了水肺潛水和水下的原始拍攝。

庫(kù)斯托，圖片來(lái)源wikipedia

1942年，軍中服役的庫(kù)斯托遇到了液化空氣工程師加尼安，剛好加尼安擁有便攜式氣體發(fā)生器，庫(kù)斯托請(qǐng)加尼安按照他的需求改造一種新的調(diào)節(jié)器，可以用于潛水。

他們一起改裝了一個(gè)閥門，將這個(gè)閥門改裝成呼吸控制閥，按潛水員在水下的呼吸需求給予適當(dāng)壓力的空氣，并在馬恩河上用一罐濃縮空氣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。就這樣，可以幫助潛水員潛入水下40米深處的現(xiàn)代呼吸器應(yīng)運(yùn)而生！

就是這樣的裝置啦，圖片來(lái)源 scubadiving-phuket

這個(gè)水下呼吸器使?jié)撍畣T不再受到母船送氣的限制，大大加深了潛水的深度，擴(kuò)展了潛水作業(yè)的范圍。兩位發(fā)明者為其申請(qǐng)了專利。

圖片來(lái)源scubadiving-phuket

而后，法國(guó)液化空氣集團(tuán)于1946年成立了水下呼吸器公司，并且推出了第一款商業(yè)化的現(xiàn)代呼吸器，命名為“Aqua-Lung”（水肺），也就是我們常說的水下呼吸器或自攜式水下呼吸裝置。

正在潛水的庫(kù)斯托，圖片來(lái)源scubadiving-phuket

此后，水肺不斷發(fā)展更新。1955年4月，法國(guó)庫(kù)斯托的公司推出了另一款成本更低、水下呼吸更容易的Mistral水下呼吸裝置。

除此以外，二戰(zhàn)期間，美國(guó)軍方的一位軍醫(yī)設(shè)計(jì)了一款戰(zhàn)時(shí)“蛙人”使用的呼吸器，名為SCUBA，促進(jìn)了潛水裝備的進(jìn)一步發(fā)展。

戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束，和平時(shí)期人們發(fā)現(xiàn)水下呼吸器不僅能在軍事中應(yīng)用，更重要的是，它們能幫助大家探索水下的奧秘。

直到今天，水下呼吸器才變成了我們所熟知的樣子，現(xiàn)在的潛水裝備不僅更加先進(jìn)，價(jià)格也更為親民。

如果你也向往大海的話，在下水之前，一定要掌握專業(yè)知識(shí)，并準(zhǔn)備一套專業(yè)的潛水裝備哦~

參考資料 ：

[1]高峰. 仿生學(xué)的尖端產(chǎn)品——水肺[J]. 百科探秘(海底世界), 2015(10):33-33.

[2]下呼吸器工作原理，水個(gè)人圖書館.

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審核專家

羅會(huì)仟，中科院物理所副研究員

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責(zé)編/小西途說