潛水，一項技術(shù)含量較高的活動

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，報道顯示，是因為男子在沒戴呼吸器和浮力裝備的情況下，背一個空氧氣瓶直接下海，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。

這場悲劇給我們敲響了警鐘，潛水本身是一項技術(shù)含量較高的活動，具備專業(yè)知識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。

圖片來源 百度百科

呼吸設(shè)備

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

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，壓強為204個大氣壓，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%的氮氣和21%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（氣壓太高會傷害肺部），因而氣瓶上配備著一個調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器有兩個作用，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。

為了實現(xiàn)調(diào)節(jié)器的這兩個作用，調(diào)節(jié)器上有兩個接頭：一級頭和二級頭。

其中，一級頭和氣瓶相連接，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，指一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）；二級頭通過軟管和一級接頭相連，將中間壓力降低到與環(huán)境水壓相等。

當(dāng)潛水者吸氣時，二級頭供應(yīng)空氣。

呼吸設(shè)備還包括用來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，一端有一個咬嘴，接在面罩上，當(dāng)潛水者在水面上臉朝下游泳時，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“浮力補償器”）來控制浮力。BCD是一個帶有涂層橡膠氣囊的背心，帶有一套背包型的索具，用來固定氣瓶，而且上面有幾只口袋，可以用來安插配重。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最有力的生命保障！

圖片來源 hippopx

其實，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，美國的萊特兄弟實現(xiàn)了人類“上天”的夢想，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，可停留的時間也非常短暫。

圖片來源 cubadiving-phuket

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

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

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

庫斯托是法國非常著名的海洋探險家之一，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。

庫斯托，圖片來源wikipedia

1942年，軍中服役的庫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，庫斯托請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閥門，將這個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)行了實驗。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)運而生！

就是這樣的裝置啦，圖片來源 scubadiving-phuket

這個水下呼吸器使?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，擴展了潛水作業(yè)的范圍。兩位發(fā)明者為其申請了專利。

圖片來源scubadiving-phuket

而后，法國液化空氣集團(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。

正在潛水的庫斯托，圖片來源scubadiving-phuket

此后，水肺不斷發(fā)展更新。1955年4月，法國庫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，美國軍方的一位軍醫(yī)設(shè)計了一款戰(zhàn)時“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)爭結(jié)束，和平時期人們發(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，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，水個人圖書館.

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審核專家

羅會仟，中科院物理所副研究員

蝌蚪五線譜原創(chuàng)文章/轉(zhuǎn)載注明來源

責(zé)編/小西途說