飽和潛水是一種適用于大深度條件下，開展長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的潛水方式。按照國(guó)際慣例，當(dāng)潛水作業(yè)深度超過120米、時(shí)間超過1小時(shí)，一般都是采用飽和潛水。 從上世紀(jì)50年代開始，隨著核潛艇、海上石油開采等軍事和民用技術(shù)的推進(jìn)，海上航運(yùn)業(yè)也隨著二戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇而蓬勃發(fā)展。但問題也同時(shí)出現(xiàn)：具有戰(zhàn)略意義的潛艇一旦在海中失事、水面船舶一旦失事打撈等情況，這些都離不開一批人——具備深水作業(yè)能力的潛水員。從人體結(jié)構(gòu)來講，具備承受一定水下壓力的能力，經(jīng)過訓(xùn)練的潛水員承壓能力更強(qiáng)。但人類在潛水時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)死敵——減壓病。 簡(jiǎn)單來說，在幾十米的水下，人呼吸壓縮后的普通空氣就行。但隨著深度增大，空氣中的氮?dú)庠诟邏合乱滓l(fā)“氮麻醉”，而且呼吸阻力也隨水壓增大。這時(shí)只能呼吸氦等惰性氣體和氧的混合氣體來進(jìn)行更深的潛水作業(yè)。而惰性氣體吸入后會(huì)融進(jìn)人體血液，這就決定潛水員在水下作業(yè)時(shí)間越長(zhǎng)，上浮減壓的過程就越長(zhǎng)，潛水作業(yè)效率將大大降低。如果不按規(guī)程進(jìn)行減壓，溶解在體內(nèi)的惰性氣體將在潛水員的關(guān)節(jié)或身體組織中形成氣泡，會(huì)造成嚴(yán)重的減壓病，甚至?xí)＜吧?40年前，美國(guó)的一位鄉(xiāng)村醫(yī)生經(jīng)過和同事們反復(fù)試驗(yàn)，獲得了一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)。人如果在高壓下逗留到一定時(shí)間，其血液組織里滲入的氣體就會(huì)達(dá)到飽和程度。從這一程度起，只要壓力不變，即使再增加停留的時(shí)間，血液和組織里的氣體含量也不會(huì)改變。這就像一只盛滿了水的杯子，它的含量達(dá)到了極限，再加一滴也是不行的，無論把水龍頭再開多長(zhǎng)時(shí)間，效果總是一樣的。當(dāng)潛水員在某一壓力下連續(xù)停留24小時(shí)后，身體組織中溶解的惰性氣體量也就達(dá)到了最大限度。嚴(yán)格地說，這時(shí)吸入的惰性氣體與呼出的量相等，處于動(dòng)態(tài)平衡。機(jī)體被惰性氣體飽和得愈多，其安全減壓時(shí)間也愈長(zhǎng)。如果溶解量達(dá)到一定極限，不再增加，其減壓時(shí)間也可始終保持不變。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，潛水員在海洋的某個(gè)深度工作一段時(shí)間后，不必匆忙回到海面上來減壓，他可以繼續(xù)在海中呆下去，直到工作干完后再返回海面，進(jìn)行一次減壓就行了。這種潛水方法，就叫做“飽和潛水”。飽和潛水使?jié)撍鳂I(yè)時(shí)間大大增加了，潛水工作效率也得到了很大提高。 歷史沿革 1957年，美國(guó)海軍潛水專家邦德第一次提出“飽和潛水”概念。 1962年，美軍組織了代號(hào)為“人在海中”的系列飽和潛水試驗(yàn)，這是世界第一次海上飽和潛水試驗(yàn)。 1988年，法國(guó)進(jìn)行了一次飽和-巡回潛水實(shí)潛試驗(yàn)，潛水員在地中海水下534米海底完成有效作業(yè)任務(wù)，這是人類真正到達(dá)的最深水下深度。 1989年，中國(guó)人民解放軍海軍醫(yī)學(xué)研究所利用500米飽和潛水系統(tǒng)進(jìn)行了模擬350米氦氧飽和－376米巡回潛水人體實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的亞洲紀(jì)錄。 1992年，法國(guó)又進(jìn)行了人體氫氦氧混合氣模擬飽和潛水實(shí)驗(yàn)，深度達(dá)到了701米，壓力為71.1個(gè)絕對(duì)大氣壓。這是當(dāng)前人類承受的最高壓力世界記錄。 1994年，俄羅斯進(jìn)行了動(dòng)物飽和潛水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)生物可以承受120～190個(gè)絕對(duì)大氣壓。也就是說，人類有通過飽和潛水下潛到近水下2000米的可能性。 2008年，日本海上自衛(wèi)隊(duì)完成了450米飽和-巡回潛水實(shí)潛試驗(yàn)，潛水員巡潛深度達(dá)450米，為當(dāng)時(shí)亞洲第一。 應(yīng)用領(lǐng)域 飽和潛水是人類對(duì)于潛水技術(shù)的又一個(gè)突破。在飽和潛水發(fā)現(xiàn)之前，人們雖然掌握了足夠的潛水技術(shù)，卻仍然只是海底的匆匆過客。每個(gè)潛水員進(jìn)行一次潛水后，要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行減壓，這大大影響了工作效率。 作為唯一一種可使?jié)撍畣T直接暴露于高壓環(huán)境開展水下作業(yè)的潛水方式，飽和潛水已廣泛應(yīng)用于失事潛艇救援、海底施工作業(yè)、水下資源勘探、海洋科學(xué)考察等軍事和民用領(lǐng)域。世界各國(guó)都十分重視飽和潛水技術(shù)研究，據(jù)了解，英國(guó)、美國(guó)、瑞士、挪威、法國(guó)、德國(guó)、日本、俄羅斯等8國(guó)已先后突破400米深度；海上實(shí)際深潛實(shí)驗(yàn)，法國(guó)、日本已分別達(dá)到534米和450米。中國(guó)人民解放軍海軍醫(yī)學(xué)研究所實(shí)現(xiàn)了480m循環(huán)潛水實(shí)驗(yàn)，使我國(guó)成為了第9個(gè)掌握400m以上深度飽和潛水技術(shù)的國(guó)家。 系統(tǒng)組成 飽和潛水的作業(yè)系統(tǒng)主要有三種類型：甲板加壓艙系統(tǒng)、水下居住艙系統(tǒng)和出入式深潛器系統(tǒng)，它們都可以把潛水員送到海中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的工作。 甲板加壓艙系統(tǒng)主要由潛水工作船、甲板加壓艙、潛水鐘等組成。潛水員在甲板加壓艙內(nèi)加壓或等候，工作時(shí)用潛水鐘送到水下，再出鐘作業(yè)。 水下居住艙系統(tǒng)由潛水工作母船和水下居住艙等組成。 出入式深潛器系統(tǒng)由潛水工作船、出入式深潛器及大吊等組成。 潛水效率 無論是潛艇救援還是水下打撈，總需要時(shí)間越短越好。然而為了避免潛水減壓病，反倒限制了潛水員的工作效率。實(shí)際上，人類能在水下待多長(zhǎng)時(shí)間，能潛入多深，不僅取決于高氣壓對(duì)機(jī)體的作用，也決定于潛水效率。能不能創(chuàng)造一種環(huán)境和條件，避免潛水員每次水下作業(yè)后繁瑣的減壓程序，使減壓時(shí)間并不隨著水下作業(yè)的延長(zhǎng)而增加，就成了大深度潛水的核心問題。 衡量潛水作業(yè)效率一般都用公式： 潛水作業(yè)效率= 水下作業(yè)時(shí)間/(水下作業(yè)時(shí)間+減壓時(shí)間)×100% 由公式可以看出，在一定的作業(yè)期內(nèi)，減壓時(shí)間越長(zhǎng)，潛水作業(yè)效率越低。 實(shí)現(xiàn)過程 由于水下工作時(shí)間越長(zhǎng)，減壓時(shí)間也越長(zhǎng)，因此潛水員如果在幾百米下工作2-3個(gè)小時(shí)，而整個(gè)作業(yè)長(zhǎng)達(dá)幾天，則減壓的時(shí)間將嚴(yán)重影響潛水作業(yè)的效率。 1957年，美國(guó)海軍潛水生理學(xué)家邦德提出“了飽和潛水”的概念，就是創(chuàng)造出一種環(huán)境和條件，使?jié)撍畣T在高氣壓下長(zhǎng)時(shí)間暴露，體內(nèi)各組織體液中所溶解的惰性氣體達(dá)到完全飽和的程度，使?jié)撍畣T可以長(zhǎng)期停留在高氣壓下幾天乃至幾十天，待預(yù)定作業(yè)任務(wù)完成后，一次減壓出水。以我國(guó)的500米飽和潛水系統(tǒng)為例，在實(shí)際使用中潛水員可在艙內(nèi)通過加壓使體內(nèi)惰性氣體完全飽和，艙體則可以設(shè)置在救援艦上，食物通過專用遞物筒提供，潛水員則可以乘坐潛水鐘下至水下500米進(jìn)行作業(yè)，完成后返回艙內(nèi)即可。由于壓力沒有變化，水下作業(yè)可以分批分組連續(xù)進(jìn)行，最后在艙內(nèi)一次減壓，效率極大提高。 實(shí)踐發(fā)展 我國(guó)成功刷新亞洲模擬飽和潛水實(shí)驗(yàn)深度紀(jì)錄的消息引發(fā)了各界對(duì)大深度潛水和神秘海洋的濃厚興趣。大深度潛水往往意味著水深超過120米，時(shí)間超過兩小時(shí),而一些發(fā)達(dá)國(guó)家更具備了400-500米深度的作業(yè)能力。物理常識(shí)告訴我們，大深度潛水意味著高壓的環(huán)境，飽和潛水如何適應(yīng)這種嚴(yán)酷要求，都涉及到哪些技術(shù)。 從飽和潛水的實(shí)踐中，科學(xué)家逐漸發(fā)現(xiàn)，從飽和潛水深度繼續(xù)向更大深度下潛，在一定深度時(shí)程范圍內(nèi)返回原深度，可不經(jīng)過減壓的程序，這就是巡回潛水的概念。以我國(guó)的模擬飽和潛水實(shí)驗(yàn)為例，480米為模擬飽和潛水深度，493.00米則是巡回潛水的深度，由于概念的接近，兩個(gè)數(shù)字很容易混淆。值得特別注意的是，隨著飽和潛水深度增大，巡回潛水的時(shí)間和深度增加的越多。也就是700米飽和后的巡回潛水范圍遠(yuǎn)超過400米飽和后的巡回潛水范圍。 各國(guó)發(fā)展 國(guó)際 （一）美國(guó)。1957年，美國(guó)海軍的潛水生理學(xué)家邦德提出了使?jié)撍畣T在水下長(zhǎng)期停留生活工作，以提高潛水作業(yè)效率的飽和潛水新概念并根據(jù)美國(guó)海軍的深潛系統(tǒng)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。1962年，美國(guó)的林克在海上現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了代號(hào)為“人在海中—I”系列海上飽和潛水實(shí)驗(yàn)，取得了成功，再次通過實(shí)踐驗(yàn)證了飽和潛水的原理，成為開拓海洋內(nèi)層空間的先驅(qū)者。1981年，美國(guó)完成了一次命名為“亞特蘭蒂斯 Ⅲ”的模擬飽和潛水實(shí)驗(yàn)，3名潛水員呼吸氦氮氧三元混合氣，潛達(dá)最大深度為686米，在此深度停留了24h。在該次實(shí)驗(yàn)中，潛水員在大于650米的深度下共生活工作了7個(gè)晝夜。實(shí)驗(yàn)證明：采用飽和潛水技術(shù)，人類可以進(jìn)行大深度潛水，甚至可以達(dá)到以前難以想像的深度。 （二）法國(guó)。1962年，法國(guó)的海洋探險(xiǎn)家?guī)焖固乩盟戮幼∨?，在海上現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了代號(hào)為　“大陸架—I”的系列海上飽和潛水實(shí)驗(yàn)，取得了成功。1988年，法國(guó)COMEX公司在地中海成功的進(jìn)行了一次命名為“HYDRA-8”的現(xiàn)場(chǎng)氫氦氧混合氣的飽和－巡回潛水實(shí)潛實(shí)驗(yàn)，潛水員在534米海底有效完成了規(guī)定的作業(yè)任務(wù)。這是人類真正到達(dá)的最深海底。1992年，該公司又進(jìn)行了一次命名為“HYDRA—10”的人體氫氦氧混合氣模擬飽和潛水實(shí)驗(yàn)，深度達(dá)到了701米，壓力為71．1個(gè)絕對(duì)大氣壓。這是當(dāng)前人類承受的最高壓力世界記錄。 （三）俄羅斯。1994年，俄羅斯的潛水醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)曾進(jìn)行了大深度的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，呼吸氦氧混合氣的飽和潛水最大深度達(dá)101個(gè)絕對(duì)大氣壓；大鼠呼吸氫氦氧混合氣的飽和潛水最大深度達(dá)120～190個(gè)絕對(duì)大氣壓（12—19米Pa），證明生物可以承受壓力的研究空間還是很大的。 （四）亞洲國(guó)家。日本、印度等國(guó)也具備飽和潛水能力。2000年以來，日本海上自衛(wèi)隊(duì)幾乎每年都組織自衛(wèi)隊(duì)員進(jìn)行飽和潛水訓(xùn)練，多次深度超過400米。2008年日本海上自衛(wèi)隊(duì)在海上完成了440米飽和潛水實(shí)際作業(yè)訓(xùn)練，巡潛深度達(dá)到450米。 中國(guó) 我國(guó)的飽和潛水起步較晚，但是進(jìn)展比較迅速。1975年，中國(guó)人民解放軍海軍醫(yī)學(xué)研究所開始進(jìn)行飽和潛水動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，開辟了我國(guó)飽和潛水的領(lǐng)域。經(jīng)過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，在1976年，在海軍醫(yī)學(xué)研究所建立了我國(guó)第一座飽和潛水實(shí)驗(yàn)艙，并在國(guó)內(nèi)首次將飽和潛水實(shí)驗(yàn)研究由動(dòng)物過渡到人，并進(jìn)行了模擬空氣飽和潛水實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)深度20～30米，共進(jìn)行七次實(shí)驗(yàn)26人次，實(shí)驗(yàn)獲得成功，培養(yǎng)了我國(guó)第一代飽和潛水員、飽和潛水生命支持系統(tǒng)技術(shù)人員和潛水醫(yī)學(xué)保障人員。隨后，交通部上海打撈局、第二軍醫(yī)大學(xué)海醫(yī)系、中國(guó)科學(xué)院上海生理研究所共同進(jìn)行了1次2人次10米模擬空氣飽和潛水實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中共進(jìn)行了30人次的40米空氣巡回潛水。 我國(guó)創(chuàng)模擬飽和潛水載人實(shí)驗(yàn)記錄 1977年，由海軍醫(yī)學(xué)研究所和交通部上海打撈局共同負(fù)責(zé)，第二軍醫(yī)大學(xué)海醫(yī)系、中國(guó)科學(xué)院上海生理研究所、交通部煙臺(tái)打撈局、交通部廣州打撈局、上海海員醫(yī)院（已關(guān)閉）和上海市楊浦區(qū)中心醫(yī)院等單位參加，在解放軍海軍醫(yī)學(xué)研究所的飽和潛水鐘和交通部上海打撈局的加壓艙首次進(jìn)行了飽和深度為20米、30．5米、36．5米的6次共計(jì)36人次的氮氧飽和潛水實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中共進(jìn)行了181人次50～70米的空氣巡回潛水。 “深潛”號(hào)——————我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的唯一一艘飽和潛水母船 深潛號(hào)飽和潛水母船是我國(guó)唯一一艘支持300米飽和潛水作業(yè)的深潛水打撈船舶，擁有一套300米飽和潛水系統(tǒng)，該系統(tǒng)由能載著潛水員深入水下300米進(jìn)行作業(yè)的潛水鐘以及潛水員休息艙、過渡艙等組成的。該船的建造竣工并交付使用，標(biāo)志著我國(guó)的海上大深度潛水和搶險(xiǎn)救援打撈能力得以顯著提升。 深潛號(hào)飽和潛水母船總長(zhǎng)125.7米，型寬25米，型深10.6米，滿載排水量為15864噸，配有現(xiàn)代化的直升機(jī)起降平臺(tái)，可航行作業(yè)于無限航區(qū)，能在復(fù)雜海況下不用錨泊自動(dòng)將船定位在指定水面，其定位精度達(dá)到30厘米。此外，140噸主動(dòng)式海浪升沉補(bǔ)償?shù)鯔C(jī)，進(jìn)一步保障了潛水打撈作業(yè)的安全和效率。2012年8月6日，該船在青島完成建造并交付交通運(yùn)輸部上海打撈局使用。 深潛號(hào)飽和潛水母船的最大亮點(diǎn)是配置了一套我國(guó)自主研發(fā)的300米飽和潛水系統(tǒng)，最大工作深度可達(dá)水下300米，該系統(tǒng)集生活艙、過渡艙、逃生艙、潛水鐘、生命保障系統(tǒng)于一身。擁有可容納12人的居住艙，3人潛水鐘可供3名潛水員同時(shí)進(jìn)行飽和潛水作業(yè)。它是我國(guó)工作深度最深，可容納潛水員人數(shù)最多，設(shè)計(jì)理念和配置最為先進(jìn)的一套飽和潛水系統(tǒng)，在世界上屬于先進(jìn)水平。同時(shí)，它還配置了我國(guó)最先進(jìn)的無人遙控潛水器（ROV），最大水下作業(yè)深度可達(dá)到3000米，最大功率達(dá)到150馬力，作業(yè)范圍可覆蓋我國(guó)70%的水域。 深潛號(hào)飽和潛水母船的建造完工填補(bǔ)了我國(guó)大深度潛水作業(yè)支持船舶的空白，將大大提升我國(guó)應(yīng)對(duì)大深度、大噸位應(yīng)急打撈、大面積溢油及其他應(yīng)急突發(fā)事件的快速處置能力，更好地為國(guó)家深水救援打撈及海洋事業(yè)發(fā)展服務(wù)。該艘亞洲領(lǐng)先、世界一流的深潛水支持船投入使用，標(biāo)志著我國(guó)的海上大深度潛水、搶險(xiǎn)救援打撈能力得以顯著提升，也使我國(guó)的深水工程作業(yè)能力向世界先進(jìn)水平邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

我國(guó)第一艘300米飽和潛水母船“深潛”號(hào)

飽和潛水系統(tǒng)示意圖