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潜水员的稳性 潜水员在水下作业时,需要采取各种不间的体位(比如:站立、半屈位、跑姿等),不论采取何种体 位,都要求潜水员保特身体处于稳定的平衡状态。 (一)重心和浮心的概念 所调潜水员的重心,是指潜水员自身的重力和潜水装具的重力共同作用形成的合力的作用点。 对于浩 水员米说,重心一般在腰带部位。 潜水员的浮心,是指潜水员 《含装具)在水中所受到的浮力的作用点。对于重潜水员来说,浮心一般 在乳头的高度上。直立体位时,重心和浮心的垂直距离约为 200 毫米,这个距高也叫稳性高度。 (二)潜水员在水下的稳性 潜水员在水下保持身体平衡的能力,称做潛水员的稳性。它取决于重心和浮心的相对位置以及潜水员 本身的平衡感。 港水员的平街分为稳定 平街,不稳定平街和中性平街三种情况。稳定平衡的基本条件是保特浮心在上, 玉心在下,并且在同一条铅垂线上。 但潜水员在水下作业过程中,需经常交换体位,因此,也就不可能水 远保持在一种平街状态。由于不断交换动作,潜水员的重心和浮心随之不断发生位移,因而原有的平衡不 断被打破,而产生新的平衡。造成重心和浮心位移的原因很多,主要为身体长度的改变、重量的增减,潜 水服内空气垫的位移等。灣水员在水下应保持稳定平衡。 潜水员水下不稳定平街的条件是:重心在浮心的上方,或浮心与重心不在同一条铅重线上。造成潜水 员不稳定平街的原因主要有:()压铅位置挂得过高,潜水员进入水后,重心位置在浮心之上,潜水员感到 头重脚轻,极易倾倒,当潜水员两只潜水鞋都脱落时,亦会产生同样现象:(2)一侧压铅脱落或者一只潜水 鞋脱落,会造成浮心与重心不在同一铅垂线上,重力和浮力形成的倾爱力矩使潜水员倒转放漂。潜水员应 避免不稳定平街。 中性平衡系指潜水员在水下浮力和重力相等,且浮心与重心重合的情况,此时,潜水员可悬浮于任何 位置,并可绕重心与浮心的重合点作任意转动,这将不利于潜水员水下工作的正常进行。 (三)潜水员重心和浮心交化规律 潜水员稳性取决于重心和浮心的相对位置。为了更好掌握水下稳性,我们有必要对重心和浮心的变化 规律进行分析和概括。 !重心的变化规律 在潜水运动中,一般认为在正确者裝基础上,不施力于物体,潜水员的重心位移很小。在直立的静态 状态下,重心不变,而徒手运动时,虽因体位的变化造成重心的位移,但这种位移仍然是小范围的。由于 重心在小范围发生偏离,潜水员可轻易控制稳性,保持平衡。 重心的变化只有在潜水装具各部分配重不当,着装时佩挂物的位置偏差,运动时发生压铅、潜水鞋脱 落,搬运重物时用力不当时才会出现较大幅度的位移。如果重心位移后仍在浮心的下方,则仍属稳定平省 范围。如果重心位移后处于浮心上方,则为不稳定平衡。这时如果潜水员有准备,可以迅速将重心和浮 调整在同一铅垂线上,仍可保持一个暂时的平衡当然这是不易掌握的, 一旦重心和浮心偏离同一条铅垂乡 时,倾覆力矩将使潜水员失去平衡,这是很危险的。 2. 浮心的变化规律 浮心的变化是随时随地发生的。这里因为潜水员在水下作业时,空气垫浮力的大小和位置随时都在了 化。我们知道,空气垫浮力的大小是通过改变排水体积来实现的,而空气垫体积和位置是随时变化的, 种变化往往是不对称的,这就使得浮心随空气垫的变化而产生位移。浮心总是向排水体积相对增大的方F 移动的。由于浮心的随时变化,从而随时改变着重心和浮心的相对位置关系,影响稳性。 对于重潜水员几种常规移动与浮心变化关系可概括为: (1空气垫增大时,浮心下移,反之上移: (2)后仰时空气垫前移,浮心亦前移; (3)前俯时空气垫后移,浮心亦后移; (4)左侧身时空气垫向右移,浮心亦右移; (5)右侧身时空气垫向左移,浮心亦左移。
潜水技术发展简史 主动从水面灣入水下,再从水下上升出水的过程,称为潜水。過控灣水器和水下机器人灣水,風无人 潜水:潜水员潜水,则为有人潜水。有人潜水可按潜水员机体是否派受商压,分为常压潜水和承压潛水。 有人潜水又可按潜水员机体组织内的情性气体足香达到饱和,分为常规潜水和饱和潜水。随着潜水技术不 断进步,潜水方式愈来愈多,因此,有人潜水还有多种分类方法。 例如,按潜水员的呼吸气体种类可分为 空气潜水、氧气潜水和混合气潜水;按呼吸气体来源,可分为自携式潜水和水面供气式潜水:按呼吸气体 供气方式,可分为通风式 (即连续供气式)潜水、需供式《即按需供气式) 潜水:按呼吸气体回路,可分 为开式、半闭式和闭式潜水,等等, 潜水根据其目的不同,可以分为产业潜水、娱乐潛水、科教潜水和军事潜水。灣水作为人类进入水下 环境的一种手段,在人类原始时代即己开始。如今,潜水己成为经济建设、国防建设和科学研究中不可缺 少的一个特殊的技术工种。潜水在军事上主要用于水下侦察、水下 、投潜救生和水下兵器的打捞等, 在民用上主要用于水产和矿产资源拗察和开发、水下施工、沉船打捞、清扫航道、水库检修、水产养殖和 海洋考察研宄等方面。 潛水技术是指以不同方式潜水所采用的技术。近几十年来,人类为了向海洋进军,潜水技术得到了迅 速的发展。本章旨在简略地回顾潜水各阶段的发展情况和当今潜水技术的发展趋势。 第 节 早期的潜水活动 人类早潜水的确切年代己无法考证,但可以推断是远在有历史记教之前。据《下海半英里》一书中 介绍,早在公元前 4500 年进行的一次考古发据中,就发现了镇联珍珠母的珍宝。在中国,有文字记教的 可以追湖到公元前 2250 年,夏朝皇帝禹曾接收了由部落进贡的牡蛎珍珠贡 品。这些人工制品是先由潜水者采集,然后由工匠制作而成的。 这是人类 在海中屏气潜水作业的早例证。 在与大自然的斗争中,我们的祖先也创造了 不少涉泅水的方法。如流 传于民间的 “狗刨式” “寒鸭浮水”、“扎猛子”等。“扎猛子〞实际上就是 今天的屏气潜水。潜水者屏气潜水时,先吸足一口气,然后潜入水下,在 耐受极限时间之内再急速上升出水(图 1-1)。由于潜水时人的身体直接承 受水下的环境水压,因此,屏气潜水是一种原始的承压潜水技术。屏气 潜水不需要任何器具,所以,在一定条件下仍不失为一种有用的潜水方法。 迄今,世界上屏气潜水的深记录于 2000 年1月18日由一名古巴潜水员 弗朗西斯科创造,他下潜深度达 162m,屏气时间为 3min 12s 屏气潜水有一定的危险性,而且因为屏气时间很短,在产业潜水方面 价值有限,所以为了延长水下时间,必须解决水下呼吸问题。简易的水 下呼吸器是一根潜水呼吸管。采用潜水呼吸管进行水下呼吸的方法,在我 国明朝史料中就有记载。采集珍珠的潜水者用锡制的弯管在水下进行呼吸, 图1-1 屏气潜水 见图 1-2。 这种潜水技术因潜水者肺内气体是常压,故吸气比较费力,只能 下潜很浅的深度。如今,经过改进的潜水呼吸管,在娱乐潜水场所仍在广泛使用。 为了减小水下的呼吸阻力,人们设想出了由潜水者自携气爽进行潜水的方法。气囊潜水是呼吸气体来 白潜水者白携气囊的一种潜水技术。它是现代自携式水下呼吸器的前驱。潜水者在水下,肺内外压力基本 平衡,潜水深度可以不受限制,但是皮质气囊容积有限,可用的气体太少,所以,潜水深度和时间的增加 都很有限。 早期的钟式潜水技术,在公元前 300 多年就有记载,真正应用则在 16 世纪 30 年代。原始的潜水钟为 一只倒扣的木质桶状容器,钟内气体供潜水者呼吸。随着潜水深度增加,气体容积变小,使潜水者动作范图1-2 呼吸管落水 图1-3 原始的潜水钟潜水 围受限,而且钟内气体不能更新,终因缺氧和二氧化碳增高而发生呼吸困难。直到 18 世纪末,鼓风箱 与钟的配合使用,使潜水技术有了新的突破,解决了对水下不能连续供气的问题(图 1-3)。用潜水钟潜水 比用呼吸管或气爽潜水有较多的优点,但钟的本身庞大、笨重,移动操作很不方 便,潜水作业效率低下, 因此,早期的钟式潜水在 19 世纪初叶就告结束。
光在水中传播的特点及对潜水员的影响 (一)光在水面上的反射 光线从空气射入水面时有一部分光会被反射回空公里,反射的程度与光线的入射角有关,入射角愈小, 反射光的量愈小,反之则愈大。对于白天来说,中午时太阳光的入射角为零,反射光的量极少,此时水下 照度 。当入射角小于 30°时,反射光约为入射光的 2%:当入射角为 75°时,反射光可达 21.8%。当夕 阳光线照在水面时,入射角几乎为 90°,反射光几乎达 ,此时水下照度很差,潜水员在水质良好的浅 水中也不能看清水下物体。 (二)光在水中的散射 水中含有大量的悬浮颗粒,当光照射到这些外表凹凸不平的颗粒时,光线将向各个方向反射,我们把 这种现象叫做光在水中的妝射。水的透明度越差,其妝射的程度越严重。散射的结果使原为直线传播的光 交为杂乱无章的背景光,潜水员观察到的物体变得模糊不清。 (三)光在水中的吸收 光是具有一定速度的光 子流,当光线在水中传播时,因与水分子及恐浮颗粒的摩擦作用,使其部分能 量转交为提高水温的热能,我们把这种能量的转变称为水对光线的吸收。水对光线的吸收量比空气大千倍 以上。 水越混浊对光的吸收量越大。在清澈的浅水中,经妝射和吸收后的自然光可以使潛水员看到几十米 外的物体,但是在混浊严重的水城,潜水员会像盲人一样什么也看不到。此外,水面的自然光进入水中后, 随着水深的增加,光的吸收量随之剧增,达到一定水深后,所有光都会被水吸收掉,此时水下漆黑一团, 潜水员什么也看不见。 (四)空间祝觉的改交 潜水员在水中空间视觉改变的特点是放大、 位移和失真。 这是因为光从水中进入空一时发生折射现款以及人们习惯于你觉直线光所致。 水下物体看上去显得大 些,其比例为 4(看到的)比3(实际的),距离显得近些,约为实际距高的 3/4。失真是由于来自水下物 体的光线,在水和空气界面上的入射角不同,因而折射角也不同所致。离眼近的光线入射角小,折射角也 小,以致同一物体的各个部位的放大比例不同。于是造成失真。 (五)水下色觉的改交 由于阳光射入水后,按光的波长顾序,随着水深的增加逐渐被吸收。所以在水中,物体的颜色随深度 而异。长波光先被吸收,短波光后被吸收。例如,红色光在 1m 水深左右就被吸收掉,橙色光和黄色光则 分别在 5m 和10m 水深被吸收掉。而水深达 20m 时,仅存蓝绿色光,其它颜色的光都被水吸收掉了,这时, 潜水员看到的多数物体交成蓝色,而红色物体则星黑色。当水深再增加到一定程度时,所有颜色的光都梅 被水吸收掉,这时,水下没有任何光线,潜水员也就不能吞到物体了。
工-3型潜水装具的着装方法与步骤 < - 一)穿潜水服 潜水员坐在木凳上,将潜水服穿至膝盖部,两手于小腹部,由四名辅助人员在潜水员左、右、前、 后四方握住潜水衣领,同时用力向外又向上拉起潜水衣,潜水员则乘势下蹲,使整个身体进入潜水服内, 然后由辅助人员协助穿上衣袖,戴好手箍(卡)和手套。 (二)穿潜水鞋、戴领盘、系腰绳 潜水员穿好潜水服后,辅助人员拉起鞋帮,潜水员将脚伸入潜水鞋内,辅助人员根据潜水员要求,牛 固地扎好鞋带绳。然后潜水员坐在凳上,由辅助人员拿起领盘,在其他人员协助下,小心翼翼将领盘戴上, 再将潜水服上的螺栓孔套在领盘螺栓上,接着潜水员站立,举起手臂,让辅助人员将腰绳扎在腰部后再坐 到発上。 (三)戴压铅、系信号绳 辅助人员抬起压铅平稳放在潜水员肩上,潛水员用腰绳首端从前压铅上方穿过,辅助人员将档带由潜 水员下档穿过,与前压铅的眼环连接扎好,然后把信号绳与腰绳系扣扎牢。 (四)戴头盔 辅助人员搬起头盔,发出供气指令,然后将头盔螺孔对准领盤螺栓懓慢戴在领猛上,再将螺帽拧紧 即全部着装完毕,由信号员向潜水长报告“着装完毕”。
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