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第5章 探索海底世界(2)

那么,古代人是用什么做水囊的呢?一张羊皮或一张猪皮,就是制作水囊的原料了。他们先把皮小心地从牲畜身上剥下来,经过适当处理后把整张皮缝死,只留一个口,就像气球的颈口一样。潜水者往这张皮里吹足了气,就可以带着水囊和石块下水了。石块可以使他本身和充了气的皮囊不往上浮。需要时,他就可以从皮囊里吸气,这样,就可以延长在水里的时间了。

谁发明了现代水下呼吸器“水肺”?

在水下使用压缩空气的方法是多种多样的。最简单的方法是使用一根长蛇管。在水面加压可使压缩空气通过蛇管供潜水员在需要时吸入。那么,蛇管中空气的压力应该是多大呢?它只要与管外水的压力相同就可以了。另一种使用压缩空气的设备是水密潜水服。这种潜水服带有头盔,头盔上有透明的眼罩。头盔或潜水服上有一根蛇管与水面上的压缩气泵相连接,以供潜水员呼吸。

早在第二次世界大战时期,法国海军军官雅克·库斯托就开始考虑如何来改进这种潜水衣了。1943年,他和一个名叫埃米尔·加涅昂的工程师一起发明了使用压缩空气的水肺。这个发明的确有如给潜水员外加了一个肺一样。

水肺所带的压缩空气装在潜水员背上坚固的金属瓶里。潜水员可以通过一个管嘴呼吸瓶里的空气。与管嘴相连的管子通过非常特殊的安全阀与金属瓶相连接。这种安全阀只允许一定量的空气在一定的压力下从气瓶里进入潜水员肺部。水肺是最早的切实可用的现代水下呼吸器。

20世纪最出名的潜水专家是谁?

在欧洲提起雅克·伊夫·库斯托,几乎无人不知。库斯托的名字和他在海洋科学,特别是潜水技术方面的贡献,为法国赢得了荣誉。

库斯托和埃米尔·加涅昂工程师合作,最早研制出带有压缩空气瓶的自控潜水装具。1951年,他和另外一位工程师合作,研制出第一套水下电视传输装置。以后,库斯托研制的许多海洋研究仪器设备,被广泛使用,如潜水器、实验室浮标、水下摄影器材等。

库斯托的贡献远不止这些,他亲自主持了被称为“大陆架”计划的水下生活试验,先后建造了3座用于科学试验的水下住房,并于1962年、1963年和1965年先后三次进行了潜入海底长时间停留试验,并获得成功。

1957年,库斯托被委任为世界著名的摩纳哥海洋博物馆馆长。为了推动世界各国海洋科学研究的进一步合作,1973中,他在美国发起并创立“库斯托协会”,1981年他又在法国创立“库斯托基金会”,在法国有6万会员,在美国有30万会员。1989年6月巴黎为他建立了“库斯托海洋中心”。

因为在潜水方面的杰出贡献,库斯托先生被接纳为法兰西学院院士。法兰西学院是1635年由法国国王路易十三的总管里舍留创建的。该学院专门接纳世界著名法语学作家和具有卓越贡献的人士。学院仅有40个院士,只有在学院缺位的情况下才能增选新的院士。因此,荣获该院院士称号的人在欧洲享有很高荣誉,一般数十年仅有一至两人当选。

潜水服是谁最早发明的?

法国人在潜水历史上写下过辉煌的篇章,与之相邻的英国人在涉入水下的技术方面也有过突出贡献。1815年,拿破仑战争结束后的遣散时期,德国炮兵中尉奥古斯特·西贝来到英国,开始了潜入水下的研究。

1819年,西贝创造出了世界上第一套潜水服。这套潜水服的主要组成部分是一个铜制头盔,下接皮制垫肩,以保持头盔的平衡。头盔上有管线通到水面的手动气泵上,提供潜水员呼吸用的气体,废气从衣服的下端透泄出去。使用这套潜水服,可完成一些简单的水下操作。

当时的英国政府对西贝式潜水服进行了验证,并很快在海军和有关公司中推广使用。由于西贝的成功,也促成了西贝·戈漫公司和一家专业学校的成立。这家以西贝名字命名的英国公司,至今仍然存在。

你知道装甲潜水服是什么样的?

潜水作业的实践证明,对潜水员身体无损害的安全潜水深度一般都是水下60米~70米,因此,如果要下潜到水下100多米的深度,使用一般的轻型潜水装具,显然是不行的,必须创造一套新型的潜水服装。这就是后来的装甲潜水服。

这种新型的装甲潜水服,它的外形很像科学幻想小说中所描写的“海怪”的样子,全身披着盔甲,头上有三只眼睛,四肢非常粗大。装甲潜水服是由一个钢制的大圆筒做躯体,用厚玻璃做眼睛——观察窗口,双手和双脚的关节部位都用活动螺丝拧起来,为减少磨擦增强灵活性能,里边安装了滚珠轴承,为了密封在关节部位外面又罩上一层有弹力的橡胶软垫,在海水压力的作用下,胶垫紧紧地包住各个关节的光滑表面。这样便于潜水员穿着装甲服活动和作业。这种装甲潜水服,确切地讲,实际上是一部水下机器。潜水员工作的地方需要用功率强大的探照灯照明。穿装甲潜服的潜水员是不能单凭感觉进行水下作业的,因为他们的双手被金属螺丝做的手套罩住了,什么东西也摸不到。后来又把手套改做成两把老虎钳子(即机械手),在老虎钳子上又装了两只袖口。这两只“手”就可以在袖口的保护下进行工作了。

减压舱在潜水中有什么作用?

大家都知道,水越深,压力就越大,并且水深每增加10米,压力就增加一个大气压。在某一深度工作的潜水员必须使自己肺里的空气压力和体外水压保持一致。因此,在10米深处,他的肺里所需要的空气分子必须是在水面时肺里所含的两倍。当潜水员完成工作露出水面时,肺里的空气压力又必须同体外保持一致。如果他露出水面的速度太快,这种空气就会炸破肺泡而危及生命。因此,他必须慢慢上升。

那么,潜水员在水中一降一升,气体压力的一增一减,气体在人体内会发生什么变化呢?原来是这样的:氮气在我们呼吸的空气里占五分之四。潜水员下潜时,随着水下气压的增加,更多的氮气在人体血液里分解了。当潜水员露出水面、压力消除时,氮气不能保持溶解状态。如果潜水员露出水面太快,已经分解在血液中的氮气不能很快释放出来,就会在血液中形成气泡组成流体,这便会引起减压病或潜水病。所以潜水员在完成水下工作以后,必须先进入水面的减压舱。减压舱里的压力逐渐减少,氦气慢慢从人体血液中释出,然后通过呼吸排出。

自携空气轻潜装包括哪两种?

现有的自携空气轻潜装具分为循环式和开放式两种。

从“循环式”的名称就可以看出这种轻潜装具的工作原理是循环的。它有一个空气罐,一个高浓度压缩的氧气罐装在密封的帆布袋里,帆布袋的下方有一个呼吸供气囊,潜水员的口里咬紧一个橡胶嘴,并从胶嘴上吸气,空气从空气罐中放出,通过蛇形的充气软管进行循环。当空气流近口边时,一个小小的单向阀自动打开,空气流进口内。在往外呼吸时另一个单向阀就会打开,呼出的充满了二氧化碳的空气通过第二条蛇形轻管进入装着化学药物(钠石灰)的吸收剂金属罐中,钠石灰与二氧化碳相遇产生化学反应二氧化碳吸收产生氧气。经过净化的空气又流回软管。如此反复循环,使潜水员总能呼吸到净化的空气。

开放式轻潜装具通常包括背在潜水员背上的氧气瓶,两边有两条充气软管,软管一头连接着贮存空气(或氧气)的氧气瓶,另一头通往咬嘴,根据需要,减压装置可将定量的空气充入咬嘴中。

呼吸时废气通过另一条呼吸软管将气泡排入海中。正因为它的结构简单,使用非常方便,所以这种潜水装具已被世界各国广泛使用。你能设计一种比这更简单、方便、安全的轻潜装具吗?

为什么说“电子肺”是当今世界上最先进的潜水装具?

当今世界最先进的潜水装备要首推“电子肺”了。电子肺的突出特点是体积小、携带方便、行动自由。精巧的空气瓶背在背后,呼吸气袋扎在胸前。最让人叫绝的是,潜水员呼吸的氧气和混合气体的成分比例随着下潜深度的变化可以由传感器通过计算机控制自动调节,这与传统的潜水器有着本质的区别。如果潜水员使用这种最新式的潜水装具就可以潜游到300米深的海水中去,持续工作时间可达6个小时呢!这种潜水装具的工作能力真是让人赞叹不已。

水下竞技运动是怎样进行的?

你听说过海底的摔跤、赛跑和球类比赛吗?这些水下竞技运动近几年十分普遍。前苏联一个海底俱乐部首创了水底摔跤运动。参赛者要腰系加重腰带,头戴呼吸面罩。有趣的是,水底摔跤比起陆地摔跤来更具有立体感和戏剧性,因而比赛常使观众捧腹大笑。

在加勒比海的浅海区水底,每年都要举办数次海底百米赛跑。可以想象在平坦的海底,要夺取百米跑的冠军可不是那么容易的,因为运动员不仅要有精湛的潜技,而且还要携带呼吸器和克服浮力的一定重量的物品呢!

近几年来,北美和西欧的一些国家,经常在海滨避暑胜地举行水下各类球赛,如冰球赛、曲棍球赛、橄榄球赛等。这是集娱乐、健身、消暑于一“赛”的颇受游客欢迎的活动。只是没有高超的潜水技艺,是不可能参加这项活动的。

哪种潜水装具最好?

你也许会问:我们想到水下去游玩,穿什么样的潜水装具最好呢?有多年潜水经验的潜水员们的体会是:哪一种潜水服装使你工作最方便,哪一种装具对你最能发挥个人的活动能力,你就选择哪一种潜水装具,对你来说它就是最好的。譬如你要在南海西沙群岛附近的海域内潜水,这里的水温较高,你穿上脚蹼和游泳裤衩,带上潜水刀和呼吸器就可以。如果你要到渤海、黄海、东海或是在陆地上的湖泊、江河、水库里潜水,或者是在低温和秋、冬、早春时节下水,那么你最好穿紧身的保暖橡胶制的潜水服;这种潜水服一方面能保持一定的体温,另一方面还能防水。背上背一个10千克~15千克的氧气瓶,穿上这样的潜水装具,你就可以自由自在地“泳翔”,欣赏令人神往的水下世界了。但是,还有一件重要的事情要注意哦:在水下能停留多长时间,主要取决于氧气瓶贮存的氧气容量。另外,还必须考虑到水下游泳活动量的大小和作业强度的大小。到水下从事的作业劳动强度越大,所需要的氧气也就越多。

什么是引起潜水病的真正原因?

潜水也能得病吗?这可能是许多人都会提出的问题。是的,潜水时如果处理不当,就有可能得一种致命的病症——潜水病。引起潜水病的真正原因是什么呢?法国科学家波列·贝尔特发现了它的真正原因。

实际上,人们平时吸入的空气在血液中溶解,随着血液循环进入人体组织。压力越大,人体内血液中溶解的气体也就越多。空气的成分基本上是由氧(约占五分之一)和氮(约占五分之四)组成。氧进入人体组织之中就被吸收了,而氮是不被吸收和利用的,因此,当潜水员呼吸压缩空气时,在他身体的组织中(如血液,肌肉,关节等)迅速积存起大量的氮。当然,氮是可以顺着血液和器官排出体外的。当有一定压力的时候,潜水员并不觉得疼痛,这时的潜水员就像一只装满了汽水的瓶子——“咝咝”冒气的液体(汽水、啤酒、香槟酒等等)就是用压力把气体打入瓶子里去的。当压力大的时候,气体呈现出溶解状态,一旦打开瓶子口时,压力减小,气体就猛往外冲。空气在潜水员的身体里也是这样,如果水的压力突然减小,血液中多余的氮就会往外进出,爆裂血管。说到这儿,你知道潜水病是怎样产生的了吧!

潜水时怎样消除深部麻醉病?

在潜水过程中,潜水员往往会得一种叫做深部麻醉的病。每当下潜超过40米,潜水员们常常会出现一种神志错乱的奇怪现象,突然失去意志力和自我控制的能力。起初,他们感到快乐和兴奋,然后开始头昏眼花。在昏迷恍惚的状态下,他们变得手足无措,不知道上和下,并且常常会往更深的地方游去,最后终于完全失去知觉。

科学家们已经查明,这种奇怪而危险的深部麻醉症,是由于空气中的氮气已经渗透到了潜水员中枢神经系统的细胞而引起,属于潜水病的一种。既然是氮气在作怪,那么,为什么不可以设法把氮气除掉,换上其他没有麻醉效应的气体,制造一种更适合于水中呼吸的人造空气呢?于是,科学家们开始着手寻找那些不会引起麻醉的气体。经过反复试验,人们找到了氦气。科学家们惊奇地发现,用氦氧混合气体进行试验,在压力达到50个大气压力之前,也就是说在水深不超过500米的海中,根本就没有麻醉效应。

1960年,瑞士科学家汉尼斯·克勒尔借助水肺,向着寒冷的马乔列湖深处潜去,呼吸的就是氦和氧混合气体。他下潜到了150米,然后安全地返回到了水面,丝毫没有产生麻醉。这次潜水试验非常成功,同时也证明了在深海中利用氦和氧混合气体代替普通空气对于消除深部麻醉是有效的。利用同样的方法,1977年10月18日,法国人又在地中海做了一次探险实验,创造了深潜50l米的新记录。

是什么原理使潜水钟能够用于潜水?

在漫漫的历史长河里,中国和外国的潜水装备发展和改进都是非常缓慢的。从古希腊到中世纪潜水科学始终没有系统地建立起来。一直到了16世纪,随着社会生产力的发展,资本主义经济的萌芽,自然科学、社会科学以及文学艺术都有了很大的进步,潜水科学也毫不例外获得了新的发展,潜水技术得到了很大的提高和改进。16世纪初,在救生工作中已经开始使用潜水钟了。

其实,潜水钟制造原理很简单。我们来做一个小试验,把一只燃烧着的蜡烛固定在一个罐头盒子上,再拿一只玻璃杯口朝下将蜡烛罩住,放在水中,蜡烛还能保持干燥继续燃烧。道理很简单,围绕在玻璃杯四周的水起到了隔离作用,空气不能排出杯外,因此蜡烛能继续燃烧。潜水钟的原理就和倒扣过来的玻璃杯一样,人在钟内就像在玻璃杯内的蜡烛,能继续自由呼吸。

世界上第一台实用的潜水钟是谁设计的?

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