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最近，大连一男子海中潜水，因装备不规范而不幸溺亡。 ' Q; R1 P$ J# e/ K' Z4 m' c
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关于事故原因，报道显示，是因为男子在没戴呼吸器和浮力装备的情况下，背一个空氧气瓶直接下海，并且身上绑了三块重达18斤的腰铅，没办法调节浮力而溺亡。 $ x A5 h, }4 a9 `' J1 q: n
这场悲剧给我们敲响了警钟，潜水本身是一项技术含量较高的活动，具备专业知识且装备齐全才能保证潜水人的生命安全，普通爱好者下水一定要慎之又慎！ + W! k K3 g6 S5 m8 w
生命的保障——水下呼吸器 " l3 y& A+ v {
什么样的潜水装备才是安全且规范呢？ / t- b( y+ d* V$ a: A& n7 o ^
水下呼吸器的发明使潜水者能更加灵活地探索海洋，这些装置主要包括呼吸设备、浮力控制装置以及保暖装置。 ' s" W8 n% Q, V! E
, R$ w5 `' U' o4 ~, w 图片来源 百度百科
6 B. L. T2 Z R) H8 ]: F 呼吸设备
7 _, Y$ {+ D2 b8 x g/ ^5 |1 Z 呼吸设备包括一只气瓶、一个调节器、一级和二级接头以及其他附件。 - o$ ^ Q4 Q$ f& _: Z w; I
气瓶一般由铝制成，空瓶大约14公斤重，可盛放超过2000升空气，压强为204个大气压，里面的气体大约重3.2公斤。 5 h. B7 K) k# K% C
" D8 N6 t: U8 I) L1 O3 @6 f6 k 使用休闲型水下呼吸器的普通潜水者呼吸的是压缩空气（和空气成分一样，含78%的氮气和21%的氧气，但是气压要大）或者一种富氧的氮氧混合物（含32%-36%的氧气）。
4 e8 m/ M t- P+ V& v" \2 B, X/ Q6 C 为什么气瓶中不直接装满压缩氧气，而是混合气体呢？
6 q- ~9 d0 x1 f+ J3 l7 ?$ N% u 气瓶中的空气不能直接提供给潜水者（气压太高会伤害肺部），因而气瓶上配备着一个调节器。调节器有两个作用，一是将气瓶中的空气压力降低到适合吸入的安全水平，二是可以根据潜水者的需要提供适量的空气。
, C% z. P% o7 c 为了实现调节器的这两个作用，调节器上有两个接头：一级头和二级头。 p& Y9 [: H. z0 I
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其中，一级头和气瓶相连接，能将气瓶中的空气压力从204atm降为9.5atm左右的中间压力（atm为atmosphere的缩写，指一个标准大气压）；二级头通过软管和一级接头相连，将中间压力降低到与环境水压相等。 @3 J# o1 Y/ c& |; r! W* g4 \
当潜水者吸气时，二级头供应空气。
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/ }5 w6 ~4 K) R8 \5 ^ 呼吸设备还包括用来盛放紧急或备用气源的附件，如小型气瓶、备用空气单元和呼吸管等。其中，呼吸管是一根小型的J型呼吸管道，很轻，一端有一个咬嘴，接在面罩上，当潜水者在水面上脸朝下游泳时，可以通过呼吸管呼吸外部空气。
2 m: O# }, \. D 浮力控制装置
g2 p) y$ @1 q9 ?3 r 在水下，潜水者将自己所处的位置控制在潜水计划中的预定深度是非常重要的，因此，潜水者必须要能控制自己的浮力。 & s& d6 D& j( v* [! J2 C6 g2 X
潜水者通常使用浮力控制装置（BCD，也称为“浮力补偿器”）来控制浮力。BCD是一个带有涂层橡胶气囊的背心，带有一套背包型的索具，用来固定气瓶，而且上面有几只口袋，可以用来安插配重。新型BCD本身带有配重带，帮助潜水者控制浮力。 : D5 X" x, l$ v6 e1 m$ {- [
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保暖装置
& h1 Y" E/ c2 V( K 潜水者采用的保暖装置是隔离型的潜水服，如湿式潜水服或干式潜水服。 " ]- K. D; j7 _: |9 [
湿式潜水服在隔离橡胶和潜水者身体之间存留一层薄薄的水，潜水者体温使水变热，水随后供潜水者取暖。 ! ^( J2 F; l$ D4 P$ f% w
& u$ a0 X$ ^; n* g7 _3 Z 干式潜水服使用一种双层材料制成，两层之间有与外界隔离的空气，具有保暖作用，而且干式潜水服还可以穿贴身的衣物。
2 }) R+ S7 U1 L 选择湿式还是干式潜水服，取决于潜水期间的水温，总体来说温度较高适合湿式潜水服，温度低（22摄氏度及以下）则适合干式潜水服。
* l! r, G% b( I4 ?( f4 P 当潜水者拥有相关的专业技能、并做好万全的下水准备后，这些潜水设备才是最必不可少的，它们才是人类探索海洋时最有力的生命保障！ 3 y: R/ { K8 n2 j
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图片来源 hippopx 6 U p0 D/ o" e" [3 W4 H' [6 v3 V
其实，最早的潜水装置并没有这么专业，它曾叫做“水肺”。
& g$ e- r5 b7 K+ g 水肺的发明史 2 g# K# P% i- L3 e8 }" a
1903年，随着热气球的发明，美国的莱特兄弟实现了人类“上天”的梦想，但“下海”依然困难重重。虽然19世纪30年代，人们就已经发明了潜水面罩，但潜水面罩只能将人们送到10米深的地方，可停留的时间也非常短暂。 6 K, C2 I$ y3 B4 `
2 ~( s. |7 N3 m& B2 E 图片来源 cubadiving-phuket
6 R) ^- ^+ o1 O! Z5 l. O& R, W 于是，很多研究人员不断投身于人类能在海面下自由活动的尝试，有人甚至在试验中献出了生命。
6 V' i7 W, S {! Z7 E 随着研究的不断进步，在1942年，世界大战中两位实力和创新兼备的人相遇，在他们的共同努力下，第一个现代水下呼吸器诞生了！
# o' x8 z$ a( e; C4 f, S 这两位便是法国的海军中尉雅克-伊夫·库斯托，和液化空气工程师埃米尔·加尼安。 8 w: _. { p, K3 n. Z0 R
库斯托是法国非常著名的海洋探险家之一，他的一生都在探求在海洋中遨游的方式，并成功解锁了水肺潜水和水下的原始拍摄。
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$ V; D. J! |7 R, t4 v3 n* m 库斯托，图片来源wikipedia
, N" `5 U- i6 Y- E8 v! R9 P/ q1 U 1942年，军中服役的库斯托遇到了液化空气工程师加尼安，刚好加尼安拥有便携式气体发生器，库斯托请加尼安按照他的需求改造一种新的调节器，可以用于潜水。
2 a3 g+ k% k5 l$ b) H 他们一起改装了一个阀门，将这个阀门改装成呼吸控制阀，按潜水员在水下的呼吸需求给予适当压力的空气，并在马恩河上用一罐浓缩空气进行了实验。就这样，可以帮助潜水员潜入水下40米深处的现代呼吸器应运而生！ " J! Y4 x1 q. P1 Z6 w: }, i
7 K& y7 F2 \0 U3 k9 R% u$ C) G2 w7 ` 就是这样的装置啦，图片来源 scubadiving-phuket : `" {4 i3 R9 L; P- c5 q
这个水下呼吸器使潜水员不再受到母船送气的限制，大大加深了潜水的深度，扩展了潜水作业的范围。两位发明者为其申请了专利。 & a7 x$ k4 F! J0 e; t
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图片来源scubadiving-phuket $ l t0 ^9 h3 [- _4 }
而后，法国液化空气集团于1946年成立了水下呼吸器公司，并且推出了第一款商业化的现代呼吸器，命名为“Aqua-Lung”（水肺），也就是我们常说的水下呼吸器或自携式水下呼吸装置。 6 I: g' ^! s( u+ Q* ~# T! K
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正在潜水的库斯托，图片来源scubadiving-phuket # u. U/ B# E3 H) E
此后，水肺不断发展更新。1955年4月，法国库斯托的公司推出了另一款成本更低、水下呼吸更容易的Mistral水下呼吸装置。 : z0 b, m& X/ L! I# |
除此以外，二战期间，美国军方的一位军医设计了一款战时“蛙人”使用的呼吸器，名为SCUBA，促进了潜水装备的进一步发展。
' {! e1 L" I2 L% v2 L: r) j 战争结束，和平时期人们发现水下呼吸器不仅能在军事中应用，更重要的是，它们能帮助大家探索水下的奥秘。 1 c6 g- U% L1 b; Z d3 Y
直到今天，水下呼吸器才变成了我们所熟知的样子，现在的潜水装备不仅更加先进，价格也更为亲民。
5 _8 D ?& u( A6 A) J8 z6 I6 N 如果你也向往大海的话，在下水之前，一定要掌握专业知识，并准备一套专业的潜水装备哦~ 4 C/ ?) R- @+ C+ b
参考资料 ： ) o- _; w* Q' a% `
[1]高峰. 仿生学的尖端产品——水肺[J]. 百科探秘(海底世界), 2015(10):33-33.
5 ~4 w& Z- z* c3 O4 _ [2]下呼吸器工作原理，水个人图书馆.
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审核专家
8 ?; E: s* L7 J( ^ 罗会仟，中科院物理所副研究员
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