潜向海洋最深处

2023-05-29 15:20杭行
百科探秘·海底世界 2023年5期
关键词:潜水员头盔调节器

杭行

潜水最初发展的动力并不特别,无非就是为了获取食物和财富。但是,人类毕竟不是海洋生物,人体也不适合在水中长时间停留,如何摆脱各种限制、自由地探索海洋,自远古时代起,人类就在寻找答案。从借用芦苇秆浮潜,到潜水钟、潜水服的出现,再到现代自给自携式的水肺装备,人类用各种工具延长下潜时间,增加下潜深度。如今,随着潜水技术和装备的发展,人类的潜水纪录也在不断刷新。接下来,让我们穿越千年时空,见证人类是如何跨越重重障碍,开启潜水之旅的吧!

古代潜水全靠憋气

人类从什么时候学会潜水,我们只能从考古学家和一些史书的记载中去追根溯源。

至少在5000年前人类就已经开始潜水了,因为那时的古巴比伦贵族妇女的装饰品中出现了珍珠。传说在公元前2700年,乌鲁克王吉尔伽美什为了寻觅一种能长生不老的魔法植物,曾借助配重屏息潜水到海床上。古罗马人是海鱼的爱好者,在他们眼里,钓淡水鱼是乡下人的娱乐项目,古罗马的政治家、军事家马克·安东尼非常喜欢钓海鱼,他曾经为了彰显自己神乎其神的钓鱼技巧,雇用潜水员下海,让他们把海鱼直接挂到他的鱼钩上。

我国在2000多年以前,便有了关于潜水的记载。如在《史记·秦始皇本纪》中就有“始皇还,过彭城……欲出周鼎泗水,使千人没水求之”的记载,可以说这是一项大规模的潜水打捞活动。在《天工开物》中还有古代妇女没入水中捞取玉石6的记载,证明我国古代妇女也能潜水取物。

在古代,潜水除了用于钓鱼、打捞、采珠等活动外,还会用于战争中。在很多战争中,将领们会派遣潜水者偷袭敌人。古希腊历史学家修昔底德曾参加过伯罗奔尼撒战争,在他写的《伯罗奔尼撒战争史》中就记述了古希腊人在叙拉古攻城战中,借助潜水员攻破该城的战例。那时的潜水员就等同于现代军事中的特工人员。

在古代,潜水员的水下活动受到潜水员屏息能力的限制,无法完成很多事情。要解决这个问题,就需要寻找能在水下呼吸空气的方法。所以,潜水装备是潜水发展的关键,从某种意义上说,人类潜水史就是潜水装备发展史。

公元前360年,古希腊科学家亚里士多德从大象的身上获得启发:大象潜水时,会把长鼻子伸到水面上来呼吸。于是,他提出了人类用芦苇秆在水下呼吸的设想,这就是人类最早的潜水工具——呼吸管。呼吸管原理简单,至今几乎没有改变。

之后亚里士多德又提出一个设想:在一个上下翻转的气锅中注满空气,潜水员下潜时将气锅顶在头上,直接在气锅中呼吸。不过这样效果不佳,因为呼出的二氧化碳很快会充满气锅,让潜水员面临危险。但这却成为“潜水钟”的雏形。

水下储气装置:潜水钟

真正帮助潜水员打破呼吸限制的是一种储气装置——潜水钟。公元前4世纪,人类发明了潜水钟的雏形,它是一个封闭木桶,被垂直沉入海底,里面的空气可供一名潜水员呼吸。传说公元前332年,亚历山大大帝在泰尔围城战中就使用了类似的装置:他坐在储存了空气的密封玻璃桶内下潜到了海底。

之后,潜水钟的发展几乎停滞,直到16世纪初,人类才发明了真正的潜水钟。潜水员进入开放的舱室内下潜,靠钟顶部区域的空气维持呼吸,这个时期的潜水钟主要还是用于从海底沉船中打撈货物。

早期的重型潜水钟非常难操控,所以人们很快又发明了更轻量级的装置。1690年,英国天文学家埃德蒙·哈雷制作了一个更先进的钟体——潜水钟与空气桶之间用软管相连,陆地上的人只需要定期补充桶内空气即可。潜水员呼出的废气会从钟的顶部排出。据说他自己曾经用这个装置在泰晤士河22米的水下停留了4个小时。后来,埃德蒙·哈雷的潜水钟技术被广泛地应用于商业救援中。

1779年,人类发明了一个更小型的潜水钟,并配备了空气泵,这是人类海洋探索史上的一个巨大进步。空气泵经过不断改良,可以源源不断地供应空气,从而让潜水钟里的潜水员可以安全地在水下停留更长时间。当时的许多水下工程,包括港口、防波堤等,都是用这种方法建成的。最重要的是,这种原始的潜水装置并没有随着文明的进步而消失,而是得到了不断发展,演变成现代潜水钟,成为深度潜水不可缺少的装备。

向轻便的自携式潜水器发展

早在15世纪就有人想到,既然我们人体只是鼻子在呼吸,那么只要保证鼻子周围有空气就行了,所以有人将潜水钟缩小成一个桶,套在头上。如果没有通向水面的供气管,这可能算得上是最原始的自携式潜水器了。

1715年,英国发明家约翰·莱斯布里奇设计了一个耐压木质潜水桶潜水器,用来打捞海底沉船中有价值的物品。受荷兰东印度公司委托,莱斯布里奇利用这种潜水器从世界各地的沉船中打捞出了数不清的宝藏。莱斯布里奇的潜水器就是自携式潜水器的前身。然而这仍然不能解决连续供气并让8呼出的二氧化碳自然排放的问题。

1823年,英国的迪恩兄弟设计出了一种用于消防人员的“烟雾头盔”,1829年,烟雾头盔经过改良,成为与水面供气软管相连的潜水头盔。该头盔的底部是开放式的,能让输送的空气自由外溢,这解决了二氧化碳的累积问题,头盔靠自重稳定在潜水员肩部,而废气则从头盔的边缘排出。但它还不是很完美,因为头盔很容易移位,导致潜水员溺水。

19世纪30年代,德国铜匠奥古斯都·西贝对迪恩兄弟的潜水头盔进行了改进——将头盔与防水服在衣领处密封连接起来,并在头盔上安装一个排气阀。西贝还为头盔配备了橡胶材质的潜水服以及厚重的潜水靴。经过这些改良,潜水员可以保持直立,而潜水服下厚厚的羊毛可以帮助潜水员对抗寒冷的海水。这套设计被称为标准潜水服装置,直到现在,世界上的很多地方仍然在使用。因此,西贝被后人尊称为“潜水之父”。

脱离陆地供给:自给式潜水

19世纪,工程师力求设计出自给式的呼吸系统,这样潜水员就可以脱离从陆面上延伸而来的供气管,最终实现自主潜水。

1826年,法国发明家约翰·杰雷米·普利欧发明了潜水用的调节器,该调节器可跟踪潜水员感知不同深度的环境压力,在其需要时才供气。但当时的技术无法压缩并存储气体。

1865年,法国人班诺特·罗基罗尔和奥古斯特·德纳劳泽设计出了带原始调节器的压缩空气罐,这个压缩空气罐可以根据潜水员的不同呼吸要求调节气流强度。虽然潜水员仍然受限于陆面上那根输送气体到气罐的软管,但已经可以拔掉软管,单独靠气罐维持几分钟的呼吸。

1878年,英国人亨利·弗莱斯制作了世界上第一个全自动呼吸器,他将加压氧气注入铜罐,铜罐向呼吸袋输送气体,用作呼吸气体。这个呼吸器可以自动排出潜水员呼出的二氧化碳,并补充氧气。

1918年,日本发明家渡边仁一发明了新式呼吸器。潜水员戴着能遮盖眼睛、鼻子和嘴巴的面镜,背上背着氧气瓶。氧气经潜水员嘴里的调节器传送给潜水员。

走近装备精良的现代潜水

20世纪开始,潜水呼吸装备更趋轻量化和便携化。20世纪30年代初,法国人路易·德·科利发明了现代脚蹼的最初版本。美国人盖·吉尔帕特里克制造了首个现代潜水面镜。

自给式水下呼吸器是当今水肺休闲潜水最重要的工具。1943年,两个法国人将调节器和高压气罐组合在一起,从此潜水员可以通过调节器呼吸,调节器的功能是控制出气量的多少,延长供气时间。这套潜水装备于1946年在法国上市,20世纪50年代初开始风靡全球。

1961年,法国人莫里斯·芬奇设计出浮力调节器,这样潜水员可以自主调节在水下的浮力。这种调节器为人类探索海洋提供了更多可能性,对现代潜水产生了深遠的影响。

潜水运动风靡世界

20世纪50年代,全球大约只有3万名潜水员,10年之后,全球潜水员总数就超过了100万。但那时还没有规范完善的培训体系,只有一些潜水老手和教练进行一些经验性的传授或泳池训练。

一开始,潜水证仅由潜水店核发,后来潜水运动普及,迫切需要国际性的认证体系。1966年,PADI(国际专业潜水教练协会)创立。如今,PADI已经成为世界最大的潜水教学认证组织,每年发放潜水证书超过百万张,涵盖了上百个国家和地区。

20世纪60年代中期到20世纪70年代中期是潜水运动蓬勃发展的时期。在这个时期,潜水装备的改良和普及让越来越多的人开始接触潜水。

20世纪50年代末,我国派出6名学员赴苏联学习潜水,正式开启了中国潜水运动的篇章。

1962年9月,“中国人民潜水俱乐部”正式在湛江市国家潜水训练驻地成立,这为中国的潜水运动发展打下基础,但当时的潜水主要以实用为主。

1975年6月,“中国人民潜水俱乐部”改名为“国家体委湛江潜水运动学校”,由此正式开启了我国竞技潜水的篇章。

20世纪90年代,中国的休闲潜水才开始起步。从1995年开始,国内潜水教练人数开始增加。2002年开始,PADI、NAU(I国际潜水教练协会)、CMAS(世界潜水联合会)、SSI(国际潜水学校)等国际顶尖潜水组织和机构逐渐引入中国,中国休闲与专业潜水运动朝着规范化、标准化、国际化方向迈进。

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