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混合气潜水技术的发展过程 上个世纪20年代起，随者军事和产业港水对大深度潜水的需要与日俱增，人们研究和发展了混合气 潛水技术。这种技术解快了空气潜水叙麻醉的问题，使潜水深度沖破了 60 m 以浅的限制。混合气体中， 常用的是氦氧气体。氮气作为呼吸气体中的稀释介质，是一种理想的情性气体。但是，它也带来了一些 新的问题。 首先是寒冷问题。氢气的导热系數是空气的6 倍多，潜水员着湿式或千式潜水服，因深度增大， 衣服受压变薄，绝热保暖性能急剧下降，已难以抵挡水下的寒冷。于是，在 1937 年出现了加热潜水服。 加热方法有气、水、电、化学材料等多种，目前国际上通用的是热水潜水服。它可使潜水员在很冷的水中 保持舒适状态，进行较长时间的水下作业。当港水深度超过 150口 左右时，潜水员的大量体热将会从呼吸 道排出，所以，为了维持体热平衡，降低呼吸散热损失，还必须用呼吸气体加热装置。其次是氢语音失真 问题。 氢氧潜水电话的使用较好地解决了这个问题。第三，潜水深度增大，氦气消耗量很多。为了减少 贵的氢气损失，先后研制成功呼吸气体少量排出或者完全不排出呼吸器的半闭式和闭式潜水装具。 随着混合气潛水深度的继续增加，人们发现用于减压的时间远远大于水下作业的时间，潜水效率极低。 計对这一矛盾，1957 年，美国人庞德提出了 “饱和潜水”新概念。1962 年开始了 次海上实验，并于 965年首次把饱和潜水技术用于产业潜水，解决了常规潜水(即非饱和潜水）无法克服的潜得深、呆得久， 角保潜水员等一系列难题。大量的实践表明，饱和潜水技术是当今进行大深度和《或）长时间承压潜 k作业的 方法。 但饱和潜水需要庞大而复杂的设备和大深度潜水装具等支持，而且潜水深度愈大，对 又备的性能要求也愈高。例如，生命支持系统对饱和居住舱内环境温度的控制精度，在 150m 深度为士3C, g 450m 时仅为士1°C。 20世纪 80年代初，随着饱和潜水技术的发展，根据压气机一一抽气机原理制成的推挽式呼吸系统(叉 闭路呼吸系统）问世。它使水下呼吸器、钟上回收设备和水面控制设备构成了一套大循环的闭路呼吸系 ，成为与饱和潜水系统配套的新型闭式潜水装具。闭路呼吸系统不仅解决了因大深度潜水时气体密度增 加，潜水员呼吸困难的问题，而且，还大大提高了潜水作业的性和经济性。 图1-7饱和潜水系统 潜水系统，又称深潜系统，是承压潜水所需器材和设备的统称，通常包括《闭式）潜水钟、甲板诚压 舱和吊放系统等（图1-7）。潜水系统既可用于常规潜水，也可用于饱和潜水，所以又有常规潜水系统和饱 和潜水系统之分。深潜系统诞生于 1931 年，但到海上使用则在 1962 年。 从那时起，这一技术在军事和产 业潜水中获得了广泛的应用。它标志着潜水技术己进入了深潜系统时代，同时，也标志着传统的潜水技术 从简单的个体劳动水平发展到了类似现代化大生产方式的先进水平。

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。