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最近，大連一男子海中潛水，因裝備不規範而不幸溺亡。

關于事故原因，報道顯示，是因為男子在沒戴呼吸器和浮力裝備的情況下，背一個空氧氣瓶直接下海，并且身上綁了三塊重達18斤的腰鉛，沒辦法調節浮力而溺亡。

這場悲劇給我們敲響了警鐘，潛水本身是一項技術含量較高的活動，具備專業知識且裝備齊全才能保證潛水人的生命安全，普通愛好者下水一定要慎之又慎！

生命的保障——水下呼吸器

什麼樣的潛水裝備才是安全且規範呢？

水下呼吸器的發明使潛水者能更加靈活地探索海洋，這些裝置主要包括呼吸設備、浮力控制裝置以及保暖裝置。

圖片來源 百度百科

呼吸設備

呼吸設備包括一隻氣瓶、一個調節器、一級和二級接頭以及其他附件。

氣瓶一般由鋁制成，空瓶大約14公斤重，可盛放超過2000升空氣，壓強為204個大氣壓，裡面的氣體大約重3.2公斤。

使用休閑型水下呼吸器的普通潛水者呼吸的是壓縮空氣（和空氣成分一樣，含78%的氮氣和21%的氧氣，但是氣壓要大）或者一種富氧的氮氧混合物（含32%-36%的氧氣）。

為什麼氣瓶中不直接裝滿壓縮氧氣，而是混合氣體呢？

氣瓶中的空氣不能直接提供給潛水者（氣壓太高會傷害肺部），因而氣瓶上配備着一個調節器。調節器有兩個作用，一是将氣瓶中的空氣壓力降低到适合吸入的安全水平，二是可以根據潛水者的需要提供适量的空氣。

為了實現調節器的這兩個作用，調節器上有兩個接頭：一級頭和二級頭。

其中，一級頭和氣瓶相連接，能将氣瓶中的空氣壓力從204atm降為9.5atm左右的中間壓力（atm為atmosphere的縮寫，指一個标準大氣壓）；二級頭通過軟管和一級接頭相連，将中間壓力降低到與環境水壓相等。

當潛水者吸氣時，二級頭供應空氣。

呼吸設備還包括用來盛放緊急或備用氣源的附件，如小型氣瓶、備用空氣單元和呼吸管等。其中，呼吸管是一根小型的J型呼吸管道，很輕，一端有一個咬嘴，接在面罩上，當潛水者在水面上臉朝下遊泳時，可以通過呼吸管呼吸外部空氣。

浮力控制裝置

在水下，潛水者将自己所處的位置控制在潛水計劃中的預定深度是非常重要的，因此，潛水者必須要能控制自己的浮力。

潛水者通常使用浮力控制裝置（BCD，也稱為“浮力補償器”）來控制浮力。BCD是一個帶有塗層橡膠氣囊的背心，帶有一套背包型的索具，用來固定氣瓶，而且上面有幾隻口袋，可以用來安插配重。新型BCD本身帶有配重帶，幫助潛水者控制浮力。

保暖裝置

潛水者采用的保暖裝置是隔離型的潛水服，如濕式潛水服或幹式潛水服。

濕式潛水服在隔離橡膠和潛水者身體之間存留一層薄薄的水，潛水者體溫使水變熱，水随後供潛水者取暖。

幹式潛水服使用一種雙層材料制成，兩層之間有與外界隔離的空氣，具有保暖作用，而且幹式潛水服還可以穿貼身的衣物。

選擇濕式還是幹式潛水服，取決于潛水期間的水溫，總體來說溫度較高适合濕式潛水服，溫度低（22攝氏度及以下）則适合幹式潛水服。

當潛水者擁有相關的專業技能、并做好萬全的下水準備後，這些潛水設備才是最必不可少的，它們才是人類探索海洋時最有力的生命保障！

圖片來源 hippopx

其實，最早的潛水裝置并沒有這麼專業，它曾叫做“水肺”。

水肺的發明史

1903年，随着熱氣球的發明，美國的萊特兄弟實現了人類“上天”的夢想，但“下海”依然困難重重。雖然19世紀30年代，人們就已經發明了潛水面罩，但潛水面罩隻能将人們送到10米深的地方，可停留的時間也非常短暫。

圖片來源 cubadiving-phuket

于是，很多研究人員不斷投身于人類能在海面下自由活動的嘗試，有人甚至在試驗中獻出了生命。

随着研究的不斷進步，在1942年，世界大戰中兩位實力和創新兼備的人相遇，在他們的共同努力下，第一個現代水下呼吸器誕生了！

這兩位便是法國的海軍中尉雅克-伊夫·庫斯托，和液化空氣工程師埃米爾·加尼安。

庫斯托是法國非常著名的海洋探險家之一，他的一生都在探求在海洋中遨遊的方式，并成功解鎖了水肺潛水和水下的原始拍攝。

庫斯托，圖片來源wikipedia

1942年，軍中服役的庫斯托遇到了液化空氣工程師加尼安，剛好加尼安擁有便攜式氣體發生器，庫斯托請加尼安按照他的需求改造一種新的調節器，可以用于潛水。

他們一起改裝了一個閥門，将這個閥門改裝成呼吸控制閥，按潛水員在水下的呼吸需求給予适當壓力的空氣，并在馬恩河上用一罐濃縮空氣進行了實驗。就這樣，可以幫助潛水員潛入水下40米深處的現代呼吸器應運而生！

就是這樣的裝置啦，圖片來源 SCUBAdiving-phuket

這個水下呼吸器使潛水員不再受到母船送氣的限制，大大加深了潛水的深度，擴展了潛水作業的範圍。兩位發明者為其申請了專利。

圖片來源scubadiving-phuket

而後，法國液化空氣集團于1946年成立了水下呼吸器公司，并且推出了第一款商業化的現代呼吸器，命名為“Aqua-Lung”（水肺），也就是我們常說的水下呼吸器或自攜式水下呼吸裝置。

正在潛水的庫斯托，圖片來源scubadiving-phuket

此後，水肺不斷發展更新。1955年4月，法國庫斯托的公司推出了另一款成本更低、水下呼吸更容易的Mistral水下呼吸裝置。

除此以外，二戰期間，美國軍方的一位軍醫設計了一款戰時“蛙人”使用的呼吸器，名為SCUBA，促進了潛水裝備的進一步發展。

戰争結束，和平時期人們發現水下呼吸器不僅能在軍事中應用，更重要的是，它們能幫助大家探索水下的奧秘。

直到今天，水下呼吸器才變成了我們所熟知的樣子，現在的潛水裝備不僅更加先進，價格也更為親民。

如果你也向往大海的話，在下水之前，一定要掌握專業知識，并準備一套專業的潛水裝備哦~

參考資料 ：

[1]高峰. 仿生學的尖端産品——水肺[J]. 百科探秘(海底世界), 2015(10):33-33.

[2]下呼吸器工作原理，水個人圖書館.

END

審核專家

羅會仟，中科院物理所副研究員

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責編/小西途說

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