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潜水的起源

发布时间:2016-06-14 20:27 作者:admin 点击:

潜水起源于人类对军事作业、打捞作业、水下商业的需要,经由一再的尝试和研究,扩展到潜水知识领域的追求。
早期潜水人员为了增加在水下的工作能力,最大的问题就是供应空气,第一次的尝试是使用中空的芦苇杆或管子从水面上延伸到水下,这种方法能使潜水员在水下停留一段时间并且完成少部份的工作。当时的人们认为只要延伸管子的长度,就可以增加潜水员在水中活动的范围和深度,所以,早期的潜水装备就是根据这样的观念设计出来的;潜水员在水深3呎的地方使用身上的装置,也无法靠着身体的自然呼吸能力吸收到水面上的空气,因为,身体的部已受到来自水中极大压力,以致于造成我们在水中呼吸困难。压力是潜水中最重要的困扰困素,压力随着深度的增加而增加。在这之前很多凭想象的理念设计出来的潜水装备,因为对水下压力的问题不十分了解,所以,设计出来的装备都不切实际。

1.  潜水钟

公元1500-1800年发明一种叫做潜水钟(diving bell)的潜水工具,这件装备可使潜水员在水中停留数个小时。潜水钟的构造是一个大的、坚固的、没有底部的桶子,它的重量可以使它垂直的沉入水中,借着这种方式,使桶内充满空气,足够供应潜水员在水中呼吸数个小时。
潜水钟由一条船用索链吊着放入水中,潜水员能待在潜水钟内随它往下潜。假如直接安放在工作地点的上方,潜水员可以闭气游到外面活动一段时间。
可查证的最早潜水钟是在公元1531年制造的调节装置。公元1680年,美国麻萨诸塞州的Willian Phipps改良潜水钟,他使用数个倒立的小桶子和一个大桶子去寻找宝藏,他们带着小桶子出去搜索,等小桶子空气快用尽时,再回到大桶子更换新鲜空气。
公元1690年英国天文学家Edmund Hally(此人发现哈雷慧星的运行周期)发明一种潜水钟可藉其它大桶子携带空气沉入水中再补充潜水钟内人员所需要的空气。
公元1715年,另一位英国人John Lethbridge发明一种可以将一个人包裹起来的潜水衣,潜水衣本身是用强化的皮革制造的空气桶,在眼睛的部位有玻璃窗可看到外面,在手部的地方有两个防止渗水的袖口,可以将双手伸出袖口外完成一些工作。
19世纪时有项工业技术的突破,那就是唧筒的发明,也就是利用压力送出空气,这项技术就被应用潜水的水下空气之供给方法。

2.  潜水衣

第一套最实用的潜水衣的发明应归功于Augustus Siebe,那时候他是许多人中唯一发明出最成功的潜水装置。
公元1828年,John和CharlesDeans他们兄弟开始热衷于打捞工作,于是,将救火衣改良成潜水衣,取名叫〝Deane’s Patent Diving Dress〞,这套潜水衣包括一件很重、可防寒的衣服,一顶可以看见外面的头盔,一条可从水面上供应空气到头盔的管子,头盔并没有固定在潜水衣上,而只是借着头盔的重量安放在潜水员的肩上。用完或过多的空气会从头盔的底部排放出来,潜水员只要保持直立的状态都不会有问题,可是,只要他一跌倒,头盔将会很快的被灌满水。公元1840年Siebe将这套潜水衣改良,成为今日潜水衣的蓝图。

3.  潜水病 

公元1840年,一位政府的历史学家,Colonel Pasley注意到任何一位合格的潜水员在水深60到70英呎之间每天工作6或7个小时,无法避免风湿症的疾病。他和研究人员无法了解他所观察到的现象,这种生理上的症状在往后几年变成职业潜水很重要的问题。
公元1878年,法国的生理学家Paul Bert,他为了要研究压力对人类生理的影响,决定亲自在强大压力下呼吸空气,让空气中的氮气大量的溶解在人体的血液和组织中。他发现只要压力保持着,氮气就会继续溶解在液体中,一旦,恢复到常压时,氮气会很迅速的转变成气态离开身体,可是,氮气形成的气泡将会遍布全身,导致许多疾病的症状发生,假如气泡阻塞流到重要器官的血管,人将会产生麻痹、瘫痪的现象,甚至于造成死亡。
Bert建议从事深水潜水的潜水员逐渐的降低压力,而潜水员必须慢慢的回升到水面。他的研究使得深水潜水员发现一有潜水病的症状出现,只要将患者送回潜水箱中的压力中,患者疼痛现象就会立即减轻。

4.  潜水生理症状
Bert建议潜水员使用循序渐近的稳定上升方式并不完全的成功,某些潜水员仍然得到潜水病。120英呎是每一位潜水员作业的最大深度,如果,再继续往下潜,部份的潜水员得到潜水病的机会将会增高而且比较没有工作效率,甚至于偶而也会失去知觉。
一位英国的生理学家J. S. Haldane,在公元1905年到1907年之间对英国皇家海军潜水员做了一项试验。他认为部份的问题归因于潜水员的头盔没有足够的通气,因此,一氧化碳的含量相对的增加。他借着实际的试验,订定标准的空气流速是1.5ft3/min,头盔在这标准的空气流速和足够的空气量下保持通气,因而,解决了上述的问题。
Haldane也订定了一份解压表,这张表规定每站的解压方法,经过了许多年的研究和改进,使得这份表变成潜水员上升时的解压标准。
Haldane又继续研究出使用空气的潜水员能够轻易的潜入200英呎以下的深度,而深度的限制并不受生理因素的影响,是受到手动唧筒功能的影响。
潜水员越潜越深,当他们潜得越深,另外一种疾病的症状又开始出现,潜水员变得有点陶醉、失神(euphoric),甚至于失去判断力,忘记他潜水要作的事情。公元1930年这种压力变化与空气中的氮气有关系而且是在高压的情况下呼吸所产生的,这就是所谓的氮醉(nitrogen narcosis)。氮气本身会令人体产生麻醉的作用,假如,空气压力越大,这种情况越严重。使用氦氧混合气代替空气,对于深水潜水将可避免这些问题。

5.  水下呼吸
很多的发明,使得潜水员在水中停留的时间加长,活动性更好,以致于能够完成更多的工作,但是,潜水员还是必须借着从水面供应空气的管子呼吸,因此,潜水员作业的范围便受到严重的限制。为了让潜水员不再使用水面上的供气管,能够更自由的在水中移动,发明家寻找许多方法。他们得到一个解决的方法,就是让潜水员自己携带一个可供应空气的装备。现在一般潜水员所使用的随身携带式的水下呼吸装置(self contained underwater breathing apparatus)简称空气瓶潜水(SCUBA)


史库巴潜水之发展
在潜水史上,随身携带式的水下呼吸装置包括了很多重要的发明,其中,有二种主要的发展途径,一为开放式回路的史库巴,另一为封闭式回路的空气瓶潜水。
有两位法国人,一位是海军的官员,名叫Jacques - Yues Cousteau另一位是工程师,名叫EmileGagnan,他们将一种新发明的调节器(regulator)和高压的空气瓶与开放式回路的空气瓶潜水组合起来,制造出第一件有效率且安全的开放式回路的空气瓶潜水,将水肺(Aqua - Lung)改良得更实用,藉由改良的水肺发展出更新的潜水技术。Cousteau使用他发明的装备,很成功的潜到180英呎的水深,而且,并没有发生任何的困扰。第二次世界大战末期,水肺的装置被使用在商业潜水的作业上。开启了人类对海底世界的探讨。
水下潜水的活动因为空气瓶潜水的发明,使得人类很快的热衷于潜水运动,而且,有关科学和商业潜水作业也因为史库巴的发明受益无穷。生物学家、地质学家、动物学家和考古学家开始潜入水中寻找地球、人类和文化的起源。而后,将开放式和封闭式回路装置结合在一起,逐渐运用在饱和潜水和深海潜水的潜水装置。

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