饱和潜水原理

[饱和潜水原理]

      潜水员在高气压下长时间暴露,使其体内各组织体液中的惰性气体达到完全饱和的程度,在此基础上,只要环境压力不再改变,不论暴露时间如何延长,其减压时间都是相等的,因而可以大大提高潜水作业效率。当潜水员在某一压力下连续停留24小时后,身体组织中溶解的惰性气体量也就达到了最大限度。严格地说,这时吸入的惰性气体与呼出的量相等,处于动态平衡。机体被惰性气体饱和得愈多,其安全减压时间也愈长。如果溶解量达到一定极限,不再增加,其减压时间也可始终保持不变。按照国际惯例,当潜水作业深度超过120米、时间超过1小时,一般采用饱和潜水。目前,饱和潜水已广泛应用于失事潜艇救援、海底侦察、水下资源勘探、海洋科学考察等军事和民用领域。饱和潜水系统包括拥有船上(也可设置在水下)高压居住舱和下水潜水钟,是潜水员大批量、长时间、不间断进行深水作业的手段。比如,在水下100米停留生活作业24小时,和长期停留生活工作24天、甚至48天一样,最后可以用完全相同的减压时间一次性地安全减压回到常压。

    采用饱和潜水技术,人类可以进行大深度潜水,甚至可以达到以前难以想像的深度。据了解,英、美、瑞士、挪威、法、德、日本、俄罗斯等8国已先后突破400米深度。1988年,法国COMEX公司在地中海成功的进行了一次命名为“HYDRA-8”的现场氢氦氧混合气的饱和-巡回潜水实潜实验,潜水员在534米海底有效完成了规定的作业任务。这是目前人类真正到达的最深海底。

    1992年,法国COMEX公司又进行了一次命名为“HYDRA-10”的人体氢氦氧混合气模拟饱和潜水实验,深度达到了701米,压力为71.1个绝对大气压。这是当前人类承受压力的最高世界记录。

    1994年,俄罗斯的潜水医学机构曾进行了大深度的动物实验研究,呼吸氦氧混合气的饱和潜水最大深度达101个绝对大气压;大鼠呼吸氢氦氧混合气的饱和潜水最大深度达120~190个绝对大气压(12-19米Pa),证明生物可以承受压力的研究空间还是很大的。理论上人类可以穿着潜水服潜入1000米甚至2000米深的海底。

    和潜水已广泛应用于失事潜艇救援、海底施工作业、水下资源勘探、海洋科学考察等军事和民用领域。世界各大国都十分重视饱和潜水技术研究。

    1975年,中国海军医学研究所开始进行饱和潜水动物实验研究,开辟了中国饱和潜水的领域。经过动物实验研究,在1976年,在海军医学研究所建立了中国第一座饱和潜水实验舱,并在国内首次将饱和潜水实验研究过渡到人,进行了模拟空气饱和潜水实验,实验深度20~30米,共进行七次实验26人次,培养了中国第一批饱和潜水潜水员、生命支持系统技术人员和医学保障人员。随后,上海海难救助局打捞、第二军医大学海医系、中国科学院上海生理研究所共同进行了30人次的40米空气巡回潜水。

     1977年,由海军医学研究所和上海海难救助打捞局共同负责,第二军医大学海医系、中国科学院上海生理研究所、烟台打捞局、广州打捞局、上海海员医院和上海市杨浦区中心医院等单位参加,在海军医学研究所饱和潜水舱和上海打捞救助局(1次)的加压舱首次进行了饱和深度为20米、30.5米、36.5米的6次共计36人次的氮氧饱和潜水实验,实验中进行了181人次50~70米的空气巡回潜水。

     1979年和1981年,在“南海二号”3X饱和潜水设备系统又开展了国内首次模拟氦氧饱和潜水人体实验。实验由交通部海上救捞科研院和石油部南海石油指挥部联合主办,海军医学研究所、第二军医大学海医系、上海海难救助打捞局共同参加。实验深度为120米模拟氦氧饱和-165米模拟氦氧巡回潜水和302米模拟氦氧饱和,参加饱和潜水实验人员均为3人。

     2001年,第二军医大学和海军医学研究所分别进行了海上140米氦氧饱和-166米巡回潜水训练和150米氦氧饱和-182米巡回潜水训练,各进行了12人次和9人次的巡回潜水。创造了实际潜水的最高记录。

     2006年底,交通部上海打捞局在南海番禺油田完成了中国首次海上商业饱和潜水作业(96米饱和-105米巡回潜水),12名潜水员在深海高压中生活了390个小时,出潜28人次,工作时间长达126个小时,完成油田油管更换,实现了中国饱和潜水从模拟试验转化为商业作业的跨越。

    在2010年之前,中国的模拟潜水和实际潜水还分别停留在376米(1989年)和182米(2001年)的水平上,分别都没有突破400米和200米大关,与国际先进水平差距较大

    2010年8月,中国海军在上海开始了480米模拟潜水实验,成为世界上第9个掌握突破400米深度、潜水员直接暴露在高压环境下作业技术的国家。图为潜水队长金锋首个进入生活舱。仪表显示实验舱内加压到480米,潜水员打出横幅纪念这一时刻。从饱和潜水的实践中,科学家逐渐发现,从饱和潜水深度继续向更大深度下潜,在一定深度时程范围内返回原深度,可不经过减压的程序,这就是巡回潜水的概念。以中国模拟饱和潜水实验为例,480米为模拟饱和潜水深度,493.00米则是巡回潜水的深度。

编辑/发表时间:2010-09-14 11:51
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刘建军