潜水钟的由来、现状及发展浅述

中图分类号：E939

1.引言

当今的世界，随着科技的发展和人们对物资资源的需求，如何开发海洋、利用海洋成为了世界各国最为关注的焦点之一。潜水作为开发海洋、利用海洋资源的主要手段，其技术近几十年来得到了迅猛发展，如何使潜水员在水下作业时更舒适、更安全；能潜的更深、更广、更经济；更能减轻潜水员的体力消耗和潜水疾病的发生，是潜水装备、潜水装具研制者、潜水技术研究者共同的课题。特别是近 10 年来，潜水设备得到迅速完善与革新，潜水技术得到广泛的推广与应用。世界目前主要有五大潜水方式，即自携式潜水、管供式潜水、开式钟潜水、邦司潜水和饱和潜水。除了自携式潜水、管供式潜水外，其余三种潜水方式都要用到潜水钟，因此潜水钟成了海洋开发者们从事水下活动的重要装备。本文就潜水钟的由来，现状和在水下救生方面进行了浅述，并展望了其发展趋势。

2.潜水钟的由来及其现状

潜水钟原是一种无动力单人潜水运载器，负责运送潜水员下潜和接回水面的一种运载工具，可供潜水员在水下做出潜准备、巡潜和休息的设备，有开式潜水钟和闭式潜水钟之分。由于早期的潜水器是木质的，是以顶部半闭、底部开口的容器，外形与钟相似，故此得名。现代的潜水钟大多数已经改为全封闭结构，外形也有了很大的改变，但仍沿用旧名。使用时由母船运载潜水钟到达预定地点后，将它悬吊下沉到海底，潜水员的头盔通过导管与潜水钟相连，在潜水钟的内部充满着新鲜的空气，可供潜水员呼吸，延长潜水员在水下作业逗留的时间。

据记载，公元前 4 世纪时，马其顿国王亚历山大大帝曾乘坐一个玻璃制成的大桶潜入大海进行观察，看见过一只大海怪，从那以后，人们就开始以科学的方法观察观测海洋。亚里士多德（公元前 384 年-前 322 年）时期，就曾有过观察海洋的记录，它记载了观察到的 180 种海洋生物。到了 15-16 世纪的所谓大探险时代，人们对海洋的地理知识和海流的认识也有了极大进步。在此期间，就有了潜水钟最早的记录，早期略具规模的潜水钟开口在下方，由管子从海面上将空气送进来。在 1538 年，西班牙托利多两个潜水员就进行过一次类似实验，并在 1663 年-1664 年，人们曾使用潜水钟水下作业找回了瑞典沉在海底的大型帆船“巴塞号”上的 53 门大炮。

第一只可容纳一人以上且实用的潜水钟是1690 年由英国天文学家 埃德蒙.哈雷（Edmund Halley 即著名的哈雷彗星的发现者）发明的。他的设计是：在一个圆锥形空木桶的外面包铅，使其能垂直下沉，在潜水钟上装有玻璃窗，空气是由挂在潜水钟下方的箍铅木桶补充。因储气木桶内压力较大，空气可输入潜水钟内。哈雷曾与同事在钟内潜至 18 米深的海水处停留了 1.5 小时。后来，英国工程师斯米顿又对其进行了改良，用水面的气泵来向水下潜水钟供给空气。1778 年，他使用的这种潜水钟仍然用于港湾建设及海滩救生。

潜水钟的基本工作原理是：它就像一只倒扣在水中的玻璃杯子，杯子上层内部始终保持一定量的空气，可以供潜水员呼吸，使潜水员能在水下逗留较长时间。潜水钟是从水面接入一根导管，用风箱和鼓风机，现在是用空压机及储气设备，气体循环系统把空气送入潜水钟内部，还能把潜水钟内废气排出。这样，潜水员就能在水下呼吸到新鲜的空气，大大延长了潜水员的水下作业时间。潜水钟是依靠自身重量下沉的，本身无法上浮，要依靠水面船舶上的绞车或岸上吊车的帮助，把它从水下吊出水。而且，潜水钟在水下活动空间有限，亦不能自由活动。

3.潜水钟的分类

3.1 开式潜水钟

开式潜水钟是指底部开口，钟内上部可形成气垫的潜水钟，又称湿式潜水钟。开式潜水钟主要用于 60 米以浅的空气潜水，和轻潜水装具配套使用，开式潜水钟是潜水钟系列中的一种，它适合于中浅深度的潜水，是国际上较为流行的潜水运载工具之一。由于开式潜水钟系统具有独特的优势，在英美发达国家得到广泛应用，并且已经进入标准化生产与潜水作业。有的国家已立法，如潜水深度超过 45 米，没有开式潜水钟配套保障，潜水员可以拒绝下水。美国自 70 年代起就已经研制了开式潜水钟，并装备了部队使用。我国于上世纪 80 年代末期开始正式研制开式潜水钟系统，用于进行 100 米以浅的开式钟潜水作业。该系统由两用型潜水装具、开式潜水钟吊放装置、热水供给装置和水面集成控制台等五个分系统组成，各分系统均具有独立的功能，使用时可根据海区的具体条件和潜水作业要求进行组合。本世纪初，上海打捞局研制了 SWZ1.2K

90/2 型开式钟。这种开式潜水钟为集装箱式，不固定于母船，可根据任务需要运送至作业地点，展开后开展潜水及水下作业。该系统由潜水钟、潜水钟脐带、水面控制箱和潜水钟吊放装置等四部分组成，其可进行 90 米以浅的潜水作业。

3.1.1 开式潜水钟的工作原理和优点

开式潜水钟的基本工作原理是：进行潜水作业时，潜水员着装后进入开式潜水钟，由吊放装置将开式潜水钟放入水中，开式潜水钟内一般可容纳 1-2 名潜水员，潜水员在钟内取站立体位，头肩部置于潜水钟钟罩内，在下潜过程中通过气垫平衡供气系统向潜水钟内供气。以保持潜水钟钟罩内有足够的气垫，到达预定深度后，作业潜水员从潜水钟钟罩内下部游出，到达水下作业地点，通过潜水员脐带与潜水钟内以及水面保持联系。在潜水作业或水下减压过程中，如时间较长，或潜水员呼吸器出现故障，潜水员可在潜水钟钟罩内卸下潜水面罩，呼吸潜水钟钟罩内气体。

开式钟潜水方式能够有效提高潜水员潜水作业的安全和水下作业效率。开式潜水钟作为潜水员水下作业的中继站，是潜水员下潜、上升及水下减压时的承载工具，可增加潜水员的安全性，提高作业效率、减轻劳动强度，同时也有效预防了潜水疾病和减压病的发生。

开式潜水钟的优点包括：

（1）展开工作简便：不需要大面积的作业平台，与潜水钟吊放装置、供气、供热水系统结合，可以安装在各类型的救生打捞母船上。（2）潜水员机动灵活：可使潜水员在水下的水平与垂直位置上保持最大灵活性，方便水下行动和作业部署。（3）潜水员安全舒适：由于潜水员的头和肩部处在干燥环境中，潜水员在潜水减压阶段相比在水中完全暴露停留减压要感到舒适和省力的多。（4）可放置辅助器材：潜水钟踏脚平台上的工具篮可以放置携带的水下作业工具和必须品以及其他备用器材等。（5）应急供气：潜水钟本身具备应急气瓶，能为潜水员的水下应急供气提供应急气源储备，为潜水员的生命支持提供了保障。另外，还有一种与开式潜水钟类似的潜水装备，称为潜水吊笼，它是一个轻构架的笼子，可借此在水面和水下作业地点之间往返运送潜水员，它与开式潜水钟的最大区别是在潜水吊笼内不形成气垫，安全保障性略低。

3.2 闭式潜水钟

闭式潜水钟是指钟体密闭，可与母船甲板加压舱对接的潜水钟，又称可潜式加压舱或人员转运舱。闭式潜水钟设计成圆柱形或球形，要求既能承受外压，又能承受内压，至少可容纳 2 名潜水员，钟底部有一通道供潜水员出入，通过钟脐带同水面的工作母船连接。闭式潜水钟通常是饱和潜水系统或邦司潜水系统中的一部分，是潜水员从甲板居住舱到海底作业、工作结束后回到甲板居住舱的运载设备。目前，我国已从英国、法国引进了多种饱和潜水系统，均带有闭式潜水钟，我国的 500 米饱和潜水系统中，也有闭式潜水钟。

闭式潜水钟主要由钟体、加减压系统、生命支持系统、电力系统、通讯系统、热水系统等组成。闭式潜水钟在携带所有人员和设备的情况下可以飘浮。所有的闭式潜水钟均携带有应急供气用的混合气和氧气，容纳在耐压壳体外部的高压气瓶中，在水面供气中断或发生其他事故时，应急气源可提供舱内人员呼吸用的氧气以及潜水员或潜水钟加压用的混合气。闭式潜水钟钟体底部开有供人员出入的出入口，并装有上下舱口盖，闭式潜水钟钟体上装有观察窗，在护钟框架和壳体之间分别装有气瓶，并装有压载铁块。

结语：

人类在对世界和海洋未知的探索中，从来不会因为客观的困难而中断或放弃掉，无穷的想象力和无畏的牺牲精神，也正是我们永远保持探索的莫大勇气和动力源泉。相信随着技术的进一步发展，潜水钟将在未来继续展现出巨大的潜力和可能性，为人类的水下探索开辟新的篇章。

参考资料

[1]陶恒沂.潜水医学.第二军医大学出版社，2001.02.

[2]夏征农.大辞海 军事卷.上海：上海辞书出版社.2007.07.

作者简介：徐静波（1978.10），男，本科。