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潜水装具的诞生 港水装具,是潜水员潜水时为适应水下环境佩戴的全部器材之统称,通常包括水下呼吸器、港水服和 潜水附属器材。1837 年,英四人賽布首次试制成功具有现代通风式特征的港水装具,开创了采用装具潜水 技术的新纪元()。该装具因重量钱大,故又称为重潜水装具,简称重 装。它的金属头盔与潜水服连为一体,新鲜的压缩空气从水面通过供气软管 进入头盔,头盔上的排气阀把混有呼出气的多余气体排入水中。 这种装具的 特点是呼吸省力、保暖性好水下抗流能力强,潜水员在水下可完成许多难度 较大的作业。所以,通风式重装的诞生,为产业潜水的发展创造了条件。 一个多世纪以来,各国对重装作了不少改进,其中主要是两点:一是头 盔上的自动排气阀取代了人工操作的排气阀:二是增加了一套应急供气装置。 国内的 TF88 型重装与仍在使用的 TF12、TF3 型两种重装相比,就多了这两个 功能。这些功能对于防止潜水员“放漂” 和室息事故的发生都具有重要的意 义。 目前,在潜水技术较发达的 ,传统的通风式重装己逐步被轻潜水装 具(简称轻装)所取代。轻装与重装不同,它的水下呼吸器与潜水服在结构 上是分开的。轻装的潜水服内没有气垫(如湿式潜水服),或者气垫容量很小 <如干式潜水服),在水下接近零浮力,所以,潜水员在水下机动性较好。 通风式落水裝具 外,轻装的供气方式也与重装不同,它以按需供气为主,即吸气时供气,呼 气时停止供气。所以,可节省约50%的气体消耗。 轻装按呼吸气源不同,可分为自携式和水面供气式(也称管供式)两种。自携式潜水装具诞生于 20 世纪初期,它的气源由潜水员自身携带,其优点是使潜水员摆脱了脐带的牵制,在水下获得了更大的自由 (图1-5)。这种装具从20 世纪 40年代以来,在娱乐潜水和科教潜水中得到了广泛的应用,并且随着装具 的改进和潜水知识的普及,参加潜水的人数愈来愈多。 如今,人们习惯上把使用这种装具的潜水,按装具 英文名称缩写的音译,直称其为 “斯库巴”潜水。这种装具的不足是水面监护比较困难。近年来推出的无 绳水下通话器,较好地解决了自携式潜水员的通话联系问题。国外,自携式 潜水装具的品种很多,国内主要有 69-11(量)和 69-4(咬嘴)等型号 在产业潜水中用得较多的轻装是水面供气需供式潜水装具(图 1-6)。 这类装具与自携式装具相比,主要特点是供气充足,通话联络方便。潜水员 所需的呼吸气体除了可直接从水面供给之外,还可从水面通过潜水钟脐带、 潜水钟配气盘和潜水员脐带供给。后者更为,但主要用于大深度潜水的 场合。国内的 M2-300(面畢)型和 1z-300(头盔)型装具均属水面供气需 供式潜水装具。 随着产业潜水的迅速发展,症状为关节 疼痛、呼吸困难、头晕、瘫痪,甚至死亡的 潜水减压病相继出现。直到 1890年,加压 舱技术的应用,才使许多病例得到了医治。 20 世纪初,何尔登等人提出了科学的潜水滅 压理论。它对减压病的发生,保证潜水 员的起了重大的作用,并为承压潜水技 术的进一步发展奠定了基础。 图1-5 自灣式潜式装具 使用压缩空气作为呼吸介质,其深 度英国规定为 50m 以浅,我国、美国和前苏联则均规定为 60m 以浅。如果 采用直接从水面供气,由于水中波浪和海流的影响,潜水员上升减压过程 中难以控制其深度,所以为了提高性,采用轻潜水装具,潜水深度超 过40m,有的 规定应与开式潜水钟《简称开式钟)配合使用。开式钟 既可在水中舒适地上下运送潜水 员,又可作一个带有呼吸气体的水下 图1-6 水面供气式潜水装具 庇护所。开式钟的 作业深度 100 m 左右,所以,不仅空气潜水可 用,混合气潜水也可配套使用。
水下打捞——水下工程作业之一 水下打捞就是打捞沉没于水中物体的工程。包括打捞船舶、飞行器、货物等。在航道、港口水域中的打捞作业,可达到清理通航障碍物的目的。打捞是一项综合性技术,涉及测量、潜水、水下切割、封堵、水下 和水下焊接等等。 沉船打捞方法 根据沉船的大小以及其事件发生的具体地点,可分别采用6种不同方法来处理,然各种方法可单独采用,也可几种方法联合采用称为综合打捞法,视具体事件而定。下面针对这6种方法详细解析: ①封舱抽水打捞法。应先沉船破口封堵后,然后将船内的水抽出,使船浮起,因封补严密困难,风浪大时难作业,故较少采用。 ②浮筒打捞法。用若干浮筒在水下充气后,借浮力将沉船浮出水面,此法浮力大而可靠,施工方便、。 ③船舶抬撬打捞法。用钢缆兜于沉船船底,用打捞船上的起重设备将沉船提起,打捞时一般要用两艘或多艘打捞船共同作业。 ④泡沫塑料打捞法。将比重轻的闭孔泡沫塑料输入沉船舱内,排去海水,借泡沫浮力抬起船舶,此法免去在沉船底穿引钢缆的不便,且减少或免去封舱工作,也适应海上风浪下作业。 ⑤围堰打捞法。当船沉于水深较小的水域时,可筑堰于沉船的周围,抽出堰内的水,将沉船封补或修复,再灌水将船浮起后拆除围堰。 ⑥充气排水打捞法。是向沉船舱内打入压缩空气而排出水体,使沉船浮起。 总之在沉船打捞过程中危险系数非常高,所以要求项目经理必须具备随机应变的能力以及技术层面的要求,不可以死板硬套。很多时候是通过综合打捞法来对沉船打捞。
水的浮力和潜水员的稳性、水的浮力 (一)浮力的概念 把一块木板放入水中,它会浮在水面,用弹餐秤称一个浸在水里的物体,其重量比在空气中称的重量 轻。这些事实说明浸在液体中的物体会受到一个向上的力。这种方向向上的托力,称为液体的浮力。 浮力是怎样产生的呢? 我们将一个正方体放入盛水的容器中,见图21设A、 B两 面平行于水面。A 面到水面的深度为h。B 面到水面的深度为 ho。 从中可以看出侧面 C和D,E和F处于同一深度,故彼此受到 的静水压力大小相等,方向相反,互相抵消。但A 面和B面则不 C B 同,根据 2-1 式可知,B面压强大于 A面压强。即: Pgh2> pgh, E 设A、B面的面积分别为 s,显然B面的压力一定大于 A面 式中:D一物体受到的浮力,N 8一重力加速度,N/kg p一液体的密度,kg/m3 V一物体排开液体的体积, m 对于纯水,如果口的单位用KN,g取9.8Nkg,则2-3式可简化为 D=9.8V(kN) (2-4) (三)物体的沉浮 一块钢板放入水中会沉到水底,但是用钢板制造的船却可漂浮在水面。为什么会有这种现象呢,原来, 没在水中的物体除受到向下的重力 W外,还受到向上的浮力 D,见图2-2。物体的沉浮是由D和 W共同 作用的结果。 当 W=D时,合力DW=0,此时物体可以在液体内部任何位置平衡。我 们把物体的这种状态叫悬浮状态(也叫中性状态)。 当 D>W 时,合力 D-W>0,方向向上,物体会溧浮在水面,我们把物体 D 的这种状态叫漂浮状态(也叫正浮力状态)。 当 D-W 时,合力 W-D>0,方向向下,物体会沉到水底,我们把物体的 这种状态叫下沉状态(也叫负浮力状态)。 W 显然,在水中的物体只能处于这三种状态中的一种。我们调节D和W 的大小。可以改变物体的沉浮状态(简称为浮态)。 图 2-2 水中物体受力图 对物体的浮态进一步分析,实际上决定物体汇浮的因素是物体和液体各自的平均密度。当物体的平均 密度等于液体的密度时,星悬浮状态,当物体的平均密度小于液体的密度时,呈漂浮状态:反之,星下沉状态。 例22 欲把一个边长为 15cm 的正方体钢块(密度 p=7.8kg /cm’>从水底打捞出水,至少需多大的力? 解:钢块在水中分别受到向上的浮力 D 和向下的重力 w,打捞所需的力是它们间的合力。 D=9.8V=9.8x0.15°=0.033(kN) =33 (N) W=gpV=9.8x78×0.15°=0.258(kN)=258(N) W-D=258-33=225(N) ?至少需 225N 的力才能将铁块打捞出水面。 (四)潜水员的沉浮原理 潜水员在水中的沉浮和一般物体在水中单纯的沉浮有所不同。一般物体在水中的浮态完全取决于物体 所受到的浮力和自重的差值,这个差值是固定不变的,故只能处于三种浮态中的一种。 一般物体的沉浮可 以称做重力沉浮。潜水员和鱼类在水中的沉浮相类似。 我们知道鱼类在水中的沉浮,一方面通过腹内的鳔, 改变自身的排水体积,从而改变浮力和自重的差值,达到沉浮目的,这属于重力沅浮。另一方面,运用尾 和鳍的推力达到潜游和浮游的目的,这种沉浮称做动力沉浮。 潜水员在水中的汇浮,一种是重力沉浮,一种是动力沉浮。重潜水属于重力沅浮,重潜水运用了压重 物(如压铅),结合调节潜水服内的空气垫,使重力和浮力的差值可以在较大范国内任意调整,达到沉浮 目的。
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