飽和潛水

上世紀50年代開始，核潛艇、海上石油開發等軍事和民用技術的推進，海上航運業也隨着大戰後的經濟復甦而勃興。但問題也同時出現：戰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——具備深水作業能力的潛水員。從人體結構來講，具備承受一定水下壓力的能力，經過訓練的潛水員承壓能力更強。但人類在潛水時也發現了一個死敵——減壓病。

簡單來説，在幾十米的水下，人呼吸壓縮後的普通空氣就行。但隨着深度增大，水下呼吸普通空氣，其中的氮氣在高壓下易引發“氮麻醉”，而且呼吸阻力也隨水壓增大。這時只能呼吸氦等惰性氣體和氧的混合氣體來進行更深的潛水作業。而惰性氣體吸入後會融進人體血液，這就決定潛水員在水下作業時間越長，上浮減壓的過程就越長，潛水作業效率將大大降低。如果不按規程進行減壓，溶解在體內的惰性氣體將在潛水員的關節或身體組織中形成氣泡，會造成嚴重的減壓病，甚至會危及生命。

40年前，美國的一位鄉村醫生經過和同事們反覆試驗，獲得了一個驚人的發現。人如果在高壓下逗留到一定時間，其血液組織裏滲入的氣體就會達到飽和程度。從這一程度起，只要壓力不變，即使再增加停留的時間，血液和組織裏的氣體含量也不會改變。這就像一隻盛滿了水的杯子，它的含量達到了極限，再加一滴也是不行的，無論把水龍頭再開多長時間，效果總是一樣的。當潛水員在某一壓力下連續停留24小時後，身體組織中溶解的惰性氣體量也就達到了最大限度。嚴格地説，這時吸入的惰性氣體與呼出的量相等，處於動態平衡。機體被惰性氣體飽和得愈多，其安全減壓時間也愈長。如果溶解量達到一定極限，不再增加，其減壓時間也可始終保持不變。根據這一發現，潛水員在海洋的某個深度工作一段時間後，不必匆忙回到海面上來減壓，他可以繼續在海中呆下去，直到工作幹完後再返回海面，進行一次減壓就行了。這種潛水方法，就叫做“飽和潛水”。飽和潛水使潛水作業時間大大增加了，潛水工作效率也得到了很大提高。

1957年，美海軍專家BOND第一次提出“飽和潛水”概念。

1962年，美軍組織代號“人在海中”系列試驗，這是世界第一次海上飽和潛水試驗。

1988年，法國進行了一次飽和-巡迴潛水實潛試驗，潛水員在地中海水下534米海底完成有效作業任務，這是人類真正到達的最深水下深度。

1989年，中國海軍醫學研究所在500米飽和潛水系統進行了模擬350米氦氧飽和－376米巡迴潛水人體實驗，創造當時亞洲紀錄。

1992年，法國又進行了人體氫氦氧混合氣模擬飽和潛水實驗，深度達到了701米，壓力為71.1個絕對大氣壓。這是當前人類承受的最高壓力世界記錄。

1994年，俄羅斯進行動物飽和潛水試驗，發現生物可以承受120～190個絕對大氣壓。也就是説，人類有通過飽和潛水下潛到近水下2000米的可能性。

2008年，日本海上自衞隊完成450米飽和-巡迴潛水實潛試驗，潛水員巡潛深度達450米，為當時亞洲第一。

飽和潛水是人類對於潛水技術的又一個突破。在飽和潛水發現之前，人們雖然掌握了足夠的潛水技術，卻仍然只是海底的匆匆過客。每個潛水員進行一次潛水後，要花費大量的時間進行減壓，這大大影響了工作效率。

作為唯一一種可使潛水員直接暴露於高壓環境開展水下作業的潛水方式，飽和潛水已廣泛應用於失事潛艇救援、海底施工作業、水下資源勘探、海洋科學考察等軍事和民用領域。世界各國都十分重視飽和潛水技術研究，據瞭解，英、美、瑞士、挪威、法、德、日本、俄羅斯等8國已先後突破400米深度；海上實際深潛實驗，法國、日本已分別達到534米和450米。中國2008年以後有海軍醫學研究所實現了480m循環潛水實驗，成為第9個掌握400m以上深度飽和潛水技術的國家。

飽和潛水的作業系統主要有三種類型：甲板加壓艙系統、水下居住艙系統和出入式深潛器系統，它們都可以把潛水員送到海中進行長時間的工作。

甲板加壓艙系統主要由潛水工作船、甲板加壓艙、潛水鐘等組成。潛水員在甲板加壓艙內加壓或等候，工作時用潛水鐘送到水下，再出鍾作業。

水下居住艙系統由潛水工作船和水下居住艙等組成。

出入式深潛器系統由潛水工作船、出入式深潛器及大吊等組成。

無論是潛艇救援還是水下打撈，總需要時間越短越好。然而為了避免潛水減壓病，反倒限制了潛水員的工作效率。實際上，人類能在水下待多長時間，能潛入多深，不僅取決於高氣壓對機體的作用，也決定於潛水效率。能不能創造一種環境和條件，避免潛水員每次水下作業後繁瑣的減壓程序，使減壓時間並不隨着水下作業的延長而增加，就成了大深度潛水的核心問題。

衡量潛水作業效率一般都用公式：

由公式可以看出，在一定的作業期內，減壓時間越長，潛水作業效率越低。

由於水下工作時間越長，減壓時間也越長，因此潛水員如果在幾百米下工作2-3個小時，而整個作業長達幾天，則減壓的時間將嚴重影響潛水作業的效率。

1957年，美國海軍潛水生理學家Bond於提出“飽和潛水”的觀點，就是創造出一種環境和條件，使潛水員在高氣壓下長時間暴露，體內各組織體液中所溶解的惰性氣體達到完全飽和的程度，使潛水員可以長期停留在高氣壓下幾天乃至幾十天，待預定作業任務完成後，一次減壓出水。以中國500米飽和潛水系統為例，在實際使用中潛水員可在艙內通過加壓使體內惰性氣體完全飽和，艙體則可以設置在救援艦上，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米進行作業，完成後返回艙內即可。由於壓力沒有變化，水下作業可以分批分組連續進行，最後在艙內一次減壓，效率極大提高。