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水下低溫對潛水員的影響.熱傳遞的概念 物質的分子運動所產(chǎn)生的能量，叫熱能，簡稱熱。熱與溫度密切相關，但是具有相同溫度的物質所含 的熱能并不一定相等。所以熱和溫度是不同的概念。 熱的單位是J。 質量為 北g 的物質，溫度升高 1C度所需要的熱量，叫該物質的比熱。比熱的單位是J/ Ckg ? C). 氣體與固體和液體不同，由于它的分子間距離較大，所以吸熱時，體積和壓強都會明顯增大。因此對 氣體比熱影響較大，在研究氣體的比熱時，必須分別從壓強和體積中，取其一個為恒量，另一個為交量來 研宄。壓強不變時叫等壓比熱，體積不變時叫等容比熱。等壓比熱大于等容比熱。例如：空氣的等壓比熱 為 1005 J/(kg ? C)，等容比熱為 712 J(kg ?C)。各種氣體的比熱見表2-3。 常用氣體的比熱 J/(kg.C) X22-3 氣結名豬 等樂比＄ 1 005 eC 921 X 1 047 14 277 氣 $ 234 一餐化碳 837 一氧化歡 1 047 大滋義 1 842 * * H. 19 712 670 754 10 090 3 140 628 754 1382 熱能可以從一個物體傳遞到另一個物體上，這個過程就叫熱傳遞。 熱傳遞有三種方式：傳導、對流和輻射。 通過物體直接接觸來傳遞熱量的方式叫傳導。 通過被加熱流體（氣體、液體）的遠動來傳遞熱量的方式叫對流。 通過電磁波傳遞熱量的方式叫熱輻射。 物質的熱傳導性能通常用導熱系數(shù)來裝示。 導熱系數(shù)小，則熱傳導性能差，保溫性能好：導熱系數(shù)大 則熱傳導性能好，保溫性能差。氣體的導熱系數(shù)見花 2-4。 勞用氣答的導熱系效 裘2-4 華名務 0O時的導熱系數(shù) w/(m-C) 3: 0.022 3 M 0.023 3 * 0.022 8 勻 0.157 9 気 " 0.132 1 二氧化改 0.013 7 O5 1.02 7.12 6.23 0.61 物質的熱傳逆性能與其密度成正比，密度越大，單位時間內傳逆的熱量越多。二、水下低溫對潛水員的影響 潛水員在寒冷的水中作業(yè)時，將通過傳導和對流的方式散失大量的熱量。由于水的導熱系數(shù)比空氣大 得多，故潛水員主要通過傳導方式散失熱量。 潛水員感到舒適的水溫下限約為 21°C。低于這個溫度時，潛 水員會感到寒冷，此時，僅穿游泳服的潛水員向水中的散熱超過自身體內的熱代償。受冷的潛水員不可能 有效地工作，思維也會受到影響，并且易誘發(fā)減壓病，嚴重時甚至會凍僵致死。潛水服所用材料為導熱系 數(shù)低的熱的不導體，穿著潛水服可保持潛水員的體溫。在寒冷的水中長時間作業(yè)時常需要使用較厚的潛水 服、干式潛水服或熱水服，不同水溫對潛水的影響和防寒要求見圖 2-4。 圖2-4 不同水溫對潛水的彩響和防寒要求圖 因為氣體的熱傳遞性能與它的密度成正比，所以隨者水深的增加，水壓力增大，通過氣體絕熱屏障的 散熱和通過呼吸向四周環(huán)境的敢熱會明顯增加，如果呼吸的是高導熱系數(shù)的氫氧混合氣（導熱系數(shù)為空氣 的 6倍），散熱將更多。 呼吸氦氧混合氣時，在0.IMPa 時，僅呼吸散熱一項就占身體產(chǎn)熱量的 10%，,0.7MPa 時，增加至 28%，2.1MPa 時，達到 50%。同時隨著水深的增加，水壓力將潛水服壓縮，潛水服密度變大, 其絕熱保暖功能大幅下降。例如一件普通的濕式潛水服在 50m 水深時，其絕熱保溫能力僅相當手 10m 水 深時的 40%。在上達情況下，僅依靠普通潛水服不能保持體溫，必領向身體表面和呼吸氣體補充一定的熱 量，比如可以穿著熱水服和對呼吸氣體加熱等。
潛水器的發(fā)展情況 港水器是各種水下運行器的統(tǒng)稱。通花分為執(zhí)人潛水器和無人灣水器兩大類。 數(shù)人灣水器是在水下有人探縱，并可提帶源貿的一種灣水器。根據(jù)胎室壓力的不同，可分為路壓數(shù)人 潛水器、閘式潛水器和濕式潛水器三種。濕 式潛水器，其艙室是非耐壓的，駕駛員和乘 員需戴水下呼吸器，主要用于潛水觀光和運 送潛水員。閘式潛水器是一種組合式（常壓 ，高壓）載人潛水器，可在水面及水下航行 （圖 1-8)。早的一艘閘式潛水器于 1895 年是根據(jù) “沉箱”的氣閘原理制成的。 閘式 潛水器首部的駕駛艙內為常壓，駕駛員可利 用儀器設備對舷外目標物進行水下觀察和 Gof 00: 錄像，可監(jiān)視舷外潛水員的活動，并能及時 營救。潛水器中部為一可調壓的潛水艙。當 艙室內外壓力平衡時，打開底門，潛水員可 出潛作業(yè)。作業(yè)結束，返回艙室。潛水員可 在高壓下與母船上的甲板減壓艙對接后，進 圖1-8 閘式潛水器 入甲板減壓艙再實施減壓。閘式潛水器在水下有很大的靈活性，是一種新型的多功能的潛水器，但它的投 資和使用費用均較高。我國在20 世紀 80 年代曾從法國進口過 SM358 和 SM360 兩種閘式潛水器，其 潛 水深度為 300 m。 常壓潛水是人在潛水過程中始終處于常壓環(huán)境下的一種潛水技術。人在水中直接潛水的 深度在 500~600口范國，而人在窗南的第達村達龍體中，時以到忑灣計的取休短。 人港水器創(chuàng)造了深灣 10 911. S4 四 的世界紀錄。 諾壓潛水版，是近年*才發(fā)展起來的一種作業(yè)型潛水器，主要由堅固耐壓的輕顧合金數(shù)光、機城手和 生金支持系統(tǒng)每部分組成。操作者時吸滿壓空氣，因而沒有年語音失真及保暖問題，潛水作業(yè)后也無需發(fā) 壓。20 世紀70 年代初的產(chǎn)品型號有“吉姆” 和“山婚”，外形權人， 四肢有活動關節(jié)，水下活動不夠靈活。后來的“黃蜂”、 “蜘蛛”和“蟺 婷。型，下肢改為桶形，設 6~8個小型推進器，可上下、左右、路后 移動，也可懸停作業(yè)，潛水深度達 610四。因不再星人形，故改稱為單 人常壓潛水器，英文縮寫名仍為 OMAS(圖 1-9)。 OMAS 的主要優(yōu)點是操 作使用方便、可靠，尤其是在緊愈情況下可迅速投入使用，不足 的是在水中停留時間受到海況和人的耐受力限制。因內有代表性的 osz-11型常壓潛水服派有觀察和作業(yè)等功能，既是常壓執(zhí)人潛水器， 又可作為簡單的過控潛水器，其 工作深度為 300m，水下巡航半徑 50m，生命支持力 80 h，可以在海況不大于4 級的海區(qū)進行作業(yè)。 遙控潛水器和水下機器人足兩種典型的無人潛水器。遛控潛水器 常按英文名縮寫稱其為 ROV，是一種依靠水面遙控而運行的潛水器。按 逼拉方式不同，ROV 可分為系纜和無纜兩種類型。前者通過電統(tǒng)可把水 下獲得的水深、水溫、航向、航速等各種參數(shù)傳回水面控制臺上。操 因1-9 單人常壓潛水器 縱人員可監(jiān)視 ROV 的活動，并進行遙控指揮，指令它在水下完成一定 的任務。后者由水面通過聲波指令對 ROV 實現(xiàn)邏控。目前，ROV 的 深度已達 7000m，但其工作深度多半在600 m 以淺。ROV 由于不需要人員下海而無生命危險和可以不必自 行攜帶動力源等，因而尺寸小、重量輕、造價低，近年來國內外發(fā)展迅速。 我國 ROV 研制開發(fā)工作始于 20 世紀 70年代末。 臺 HR-I 型 ROv 屬水下觀察型 ROV，其 工作深度為 300 m，水下巡航半徑 120元, 航速 2.5 k。之后，國內又研制出 Yg2 型等幾種作業(yè)型的 ROV，具有水下搜素、水下觀察和水下作業(yè)等功 能。 水下機器人，又稱海洋機器人，是一種代替潛水員在水下作業(yè)的自控的潛水器。能在水下游動或行走, 能模仿人的手和臂運動，完成水下作業(yè)所需動作。國際上，水下機器人品種繁多。國內，1994年研制出落 一臺潛水深度為 1000 m 的探素者號水下機器人。1996年又研制成 6000 m 的 CR-01 型水下機器人。目煎， 我國在無纜智能型水下機器人的研究方面也取得了一定的成果。 潛水技術發(fā)展多元化的今天，有統(tǒng)計資料表明，ROV、OMAS 和飽和潛水 系統(tǒng)的初始投資費之比約為 1:1:10，苦運費約為 0.5:1:10，重量約為 1:1:12。所以，當今人們普追認為：在潛水作業(yè)深度超過 150 之后，盡管可采用飽和潛水進行作業(yè)，但是由于它的投資和營遠費用品貴及醫(yī)務保障的復雜性，因此都飯 向于選用 ROV 或 OMAS 以取代潛水員直接潛水。在水深 150n 以淺的水下作業(yè)，由于潛水員的手比機械手作 業(yè)效率高，可完成許多復雜的任務，因此，仍基本采用承壓潛水技術。具體地說，60m 以淺，水下作業(yè)貨 間短，主要采用水面供氣式輕裝空氣潛水，但在寒冷和/ 或海流較大的水城，也可采用新型的重裝空氣樓 水：水下作業(yè)時間及整個作業(yè)周期較長，宜采用空氣飽和潛水或氮氧飽和一空氣巡回潛水：60~120口道 圍，水下作業(yè)時間較短，可采用瓜氧常規(guī)潛水：60~150m 范圍，水下時間較長，則應采用氫氧飽和港本 當然如果需要，150~300m 范圍，也可采用飽和潛水技術。
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