洞穴潜水的工作原理

由:约翰·富勒

极限运动影像廊洞穴潜水是世界上最具挑战性和危险的活动之一。查看更多极限运动图片
图片由Darren Tedder提供

重与潜水齿轮,你在沿海水域越游越深。一会儿,表面的就在你上面,还有太阳在海洋天花板上产生了闪烁的破碎的涟漪。但很快,你就瞥见了一个洞口——一个洞穴的入口。当你在里面游泳时,各种各样的植物,不熟悉的鱼类和有趣的岩层,如钟乳石和石笋,使室内色彩斑斓。

但这不是你的最后一站。当你继续往前走,周围的区域变得越来越暗。一个狭窄的、漆黑的黑洞就在你的视线内,进入它将是一个比你刚刚经历的更具挑战性和危险的经历。由于极度黑暗和潜在的未知区域,你需要灯光,特殊设备和大量的实践经验洞穴潜水

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虽然开放水域潜水和洞穴潜水涉及可见光,但洞穴潜水员需要使用人造光。
2008年HowStuffWorks

潜水有三种主要的分类:洞穴潜水,开放水域潜水而且洞穴潜水.开放水域潜水是所有潜水员开始积累经验的地方,它被定义为直接接触水面的线性潜水——换句话说,通过垂直游泳,潜水员应该能够把头露出水面,而且很容易看到阳光。另一方面,在洞穴潜水中,潜水员正在探索永久的、自然形成的洞穴,头顶上有天花板,但有一个入口和来自太阳的可见光。开放水域潜水和洞穴潜水都被认为是娱乐活动,需要娱乐级别的认证和培训,潜水员通常将下潜高度限制在130英尺以内。

洞穴潜水不同于其他两种潜水,因为它是一种技术潜水,而不是娱乐潜水。它需要一套非常不同的设备和几年的培训和认证,专业人士不断强调对顶级健身和装备的需求。但最重要的是,他们欣赏洞穴潜水的独特挑战和发现未被发现事物的潜力——从洞穴潜水中收集的科学研究可以导致对稀有生物的研究,甚至可以治愈白血病等疾病。

洞穴潜水装备与其他休闲形式的潜水有什么不同?在低能见度和蜿蜒的洞穴中,潜水员是如何移动的?要了解洞穴潜水,请阅读下一页。

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洞穴潜水设备

黑色面罩有助于吸收任何分散注意力的光线。"width=
黑色面罩有助于吸收任何分散注意力的光线。
斯科特Wintrow /盖蒂图片社

区分洞穴潜水员和露天潜水员的最好方法是潜水员或洞穴潜水员是看使用中的设备。在这一节中,我们将看看洞穴潜水员潜水时所带的各种装备。

重要的是要记住,洞穴潜水员携带多余的设备——这意味着他们每携带一件设备,就会有一件额外的设备用于潜水。这是为了确保如果有什么东西发生故障,有一个替代品来接管,并允许安全返回地面。它可以是一些看起来不重要的东西,比如一个额外的面具,或者是一件确保潜水员生存的设备,比如氧气罐。

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面具

开放水域潜水员通常使用通气管,因为他们可以很容易地到达水面呼吸空气,而洞穴潜水员永远带不起通气管,也没有用它。洞穴潜水员长时间浸在水里,因此需要带氧气罐来呼吸——通气管只会增加额外的重量和阻力。

洞穴潜水员的面具通常很简单,他们更喜欢纯黑色的标准面具。深色面具非常适合洞穴潜水的原因是吸收黑色的特性。任何可能漏进面罩的分散注意力的光线都可以被面罩的深色材料吸收,从而防止潜水员看不见入口或重要地点。洞穴潜水员还戴着尼龙头罩,以保护他们的头部在潜水过程中不漏水和受损。

洞穴潜水员通常喜欢黑色橡胶鳍,而且不太灵活。轻巧而坚硬的鳍最有效,因为潜水员已经携带了大量的物质进入洞穴。在水中移动时,它们需要使用短而有控制的踢腿动作,以避免搅动洞穴底部的沉积物。

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坚硬的鳍可以帮助洞穴潜水员更容易地在水中移动,而干燥的潜水衣可以让他们更温暖。
图片由Darren Tedder提供

西装

洞穴潜水员使用干装或湿装来保护自己。这两种潜水衣的不同之处在于,干式潜水衣的设计是为了密封水,防止水进入潜水员的身体,使潜水员的身体变湿。干式潜水服由一种叫做氯丁橡胶的合成橡胶制成,是洞穴潜水员的首选,因为它们允许的空间要小得多热损失.这种材料是双层的,中间有一个小空间用来隔绝空气,潜水员可以选择穿额外的内衣。然而,潜水服对于较短的潜水和较温暖的水域仍然足够。

潜水时还需要其他设备,如手电筒和小刀来切割障碍物。还有一些小工具可以帮助潜水员在上升和下降过程中。不同的仪表提供有关气压和深度的信息,它们可能都安装在一个设备上指南针为导航。

当然,洞穴潜水员在水下时需要携带氧气罐或气瓶。要学习在深水高压水中呼吸,请阅读下一页。

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洞穴呼吸和减压

如果想要避免“减压病”,洞穴潜水员在水中移动时必须非常小心。"width=
如果想要避免“减压病”,洞穴潜水员在水中移动时需要非常小心。
图片由Darren Tedder提供

要了解在水下高压下潜水的危险,最好看看苏打水瓶。当你摇晃苏打水瓶时,一些气泡会浮到表面。一开始看起来没什么,但如果你迅速打开盖子,就会有一股泡沫气体爆发,因为气泡会继续向表面爬去。

有一种方法可以防止这种情况发生,避免把事情搞得一团糟。如果你把一瓶苏打水掉在地上了,你可以慢慢地打开盖子,防止它冒泡,造成太大的压力。如果逐渐把瓶内的气体放出来,就会形成少量的气泡,压力就会降低。

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当我们处于兴奋状态时,我们的身体就像一个摇晃的苏打水瓶压力。我们在陆地上呼吸大约78%的氮和21%的氧——我们的身体使用氧气,但氮要么被丢弃,要么溶解在我们的体内和组织没有任何伤害。然而,在较低的深度,来自我们上方所有水的压力增加导致氮在我们的血液和组织中形成。如果我们下降和上升太快,氮就会从我们的身体中释放出来,在我们的血液中产生气泡,就像太快打开一瓶苏打水一样。这就导致了一种叫做减压病,或"弯曲的——轻微的病例会导致刺痛感或关节疼痛,而更严重的病例可能会导致心脏病发作、中风或血管破裂。

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水肺气瓶
2001年HowStuffWorks

潜水员可以通过坚持潜水表来避免患上“减压病”,潜水表可以用来计算一个人在上升之前应该在某个深度呆多长时间。如果潜水员正确地遵循潜水表,氮会慢慢地从身体中释放出来,而不会造成任何伤害。

由于在高压环境下潜水的特殊情况,洞穴潜水员随身携带着装满各种特殊气体混合物的气罐。压缩空气是78%的氮气和22%的氧气的混合物,价格便宜,容易获得,但不是最受欢迎的选择——过多的氮气会导致氮麻醉,这是一种类似于醉酒或笑气的情况,突然出现,会导致潜水员注意力不集中而溺水。如上所述,过多的氮气也会导致减压病。

另一种更常见的混合物叫做氮化物它会在氧气罐中放入更多的氧气,大约是32%到36%的氧气。这会降低吸入过多氮气的机会,但在高压深处吸入过多氧气也很危险,会导致氧中毒,导致突然致命的癫痫发作,并可能导致溺水。潜水员可以通过严格的潜水计划来避免这种情况。

也有混合气体供应,提供空气或氮气的替代混合物。其中之一是氦氧混合气在美国,这一比例为79%21%的氧气。和其他气体一样,氦气也有优点和缺点——氦气不像氮气那样具有令人陶醉的效果,但呼吸氦气的潜水员失去体温的速度是呼吸压缩空气或氮气的六倍,这使他们更容易受到气体的影响体温过低

要了解洞穴潜水员用来移动的一些技巧,请阅读下一页。

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洞穴潜水技术

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潜水员推进车辆。
图片由Darren Tedder提供

在洞穴里移动

由于洞穴潜水不同于其他休闲潜水活动,人们使用的许多技术也有很大的不同。潜水员被教导以俯卧或脸朝下的姿势游泳,膝盖弯曲,鱼鳍高于身体平面。这主要是一种预防措施,防止踢到洞穴底部和搅动沉积物,但它也提供了一个良好的流线型,对水流几乎没有阻力

洞穴潜水员通过一种简单的技术“拉滑”在洞穴中移动——用他们的指尖在岩石上寻找缝隙,以便钩住。岩石通常是坚硬而多孔的,比如石灰岩,所以它应该有很多口袋和地方可以抓住。在抓住洞口后,潜水员拉出洞口,然后松开,相对轻松地在洞口滑行。

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洞穴潜水员学习如何主要使用他们的脚来改变方向,以及短的颤振踢,在固体石灰石的情况下,一些人可以用他们的脚推开洞穴天花板来推动自己前进。

潜水员也可以随身携带电池-动力潜水员推进车辆(DPVs),使游泳更容易。虽然有很多不同的类型,但拖后式dpv是最常见的,它可以拉着潜水员穿过洞穴。dvp帮助潜水员使用更少的氧气,因为他们没有那么用力,而且它们可以显著增加潜水的长度。

的指导方针

因为洞穴里能见度很小,洞穴潜水员必须使用自己的水源在美国,必须放置指导方针,以确保人们能够找到返回洞穴入口的路。

大多数洞穴已经从过去的探险家那里得到了指导方针——因为它们是黄色的,所以被称为“金线”。它们由编织尼龙绳组成,直径通常比普通绳小一些,约为八分之一英寸。它们被放置在洞穴的主要隧道中。迷宫般的洞穴也有较小的侧隧道,这些隧道都有较小的白线。他们不接触主线;相反,它们通常在主线5到10英尺的范围内结束。

洞穴的主线并不延伸到出口——这防止了开放水域的潜水员或未经训练或未经认证的人将其视为进入洞穴的邀请。因此,主要指南通常从洞穴内50到100英尺开始。

尽管如此,洞穴潜水员还是有责任从洞穴外面沿着卷轴放一条临时线,或进入线,以保持从开放水域到主线的连续指引。这提供了通往洞穴出口的直接通道。为了制作入口线,潜水员首先要把一个结实的东西绑在一起,比如一块大石头。为了防止第一个绳结松动,还需要进行二次系结。潜水员必须能够用手绕着鱼线游,做出“OK”的手势,并且闭着眼睛游出洞穴。钓索不应在障碍物附近运行,以避免被卡住,并避开其他潜水员。

多夫标记,或小的塑料方向箭头,可以绑在线上。这些指向出口,以防潜水员迷失方向。夹子,类似于衣夹的标记物,也用于标记点,包括马克斯渗透(到达洞穴内最远的点)和其他潜水员的兴趣点。

一般的洞穴潜水会持续超过一个小时,但如果有合适的设备和天然气供应,有些洞穴潜水可以持续长达15个小时。潜水员通常使用所谓的“三分之一法则”——当潜水员的空气供应用完了三分之一时,他就会停止潜水,开始向洞穴入口移动。

要了解更多关于洞穴潜水员的培训和认证,请阅读下一页。

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洞穴潜水训练及认证

洞穴潜水员需要能够携带所有这些设备,并了解更多。"width=
洞穴潜水员需要能够携带所有这些设备,并了解更多。
图片由Darren Tedder提供

那么一个人是如何成为洞穴潜水员的呢?任何人都能做,还是需要大量的培训和专业知识?因为洞穴潜水本质上是技术性的,这项活动不是任何人都能跳进去并做得好或安全的。

Darren Tedder是一名有20多年经验的洞穴摄影师和专业洞穴潜水员,他解释说:“通常情况下,你需要一个成熟的开放-可以记录的历史。在考虑洞穴或洞穴潜水之前,你至少应该在开放水域潜水50次。从那里开始,一旦你开始洞穴潜水,你应该有接近一周的实际上课时间。”

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在课程中,潜水员学习他们将使用的设备,深入研究气体定律以及这些气体定律如何影响人的身体,学习如何根据指南在洞穴中导航,并在迷路或你拿了你的线时找到它眼睛离开它,迷失方向。虽然可以直接从洞穴潜水跳到洞穴潜水,但特德建议在进入洞穴内更危险的水域之前,至少要做两年的洞穴潜水员。

虽然有几个组织提供课程和培训未来的洞穴潜水员,一些最受欢迎的组织提供洞穴潜水认证和培训是国家洞穴学会洞穴潜水科(NSS-CDS),国家洞穴潜水协会(NACD),国际氮气和技术潜水员协会(IANTD)和全球水下探险家(GUE)。

规定

虽然没有任何法律规定人们在潜水时可以做什么,但人们通常被教导“在必要时不要破坏环境,永远不要移走。化石或者洞穴里的文物,除非是在博物馆或大学的指导下,或者是在保护你所做的事情的地方。”

洞穴潜水需要特别许可吗?特德说:“一旦你是一名认证的洞穴潜水员,你几乎就有了洞穴潜水的全权委托。通常情况下,限制来自于地点。一些州立公园会要求你出示证明——告诉他们你什么时候下水,什么时候出水——他们一天只允许一定数量的人进出洞穴。有很多普通的,“我们去洞穴潜水”的地方都要收门票,你可以进入他们的区域,想潜水就潜水,没有人会监视你在做什么。一旦你是一名认证的洞穴潜水员,那就由你自己来制定你的潜水计划,决定你的减压时间表和你将使用的气体混合物等等。”

有关探索、发现和冒险旅行的更多信息,请参阅下一页。

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更多信息

相关的HowStuffWorks文章

更多优质链接

  • Darren Tedder的电话采访。2008年4月2日。
  • “技术潜水。”海洋探险家。国家海洋和大气管理局,http://www.oceanexplorer.noaa.gov/technology/diving/technical/technical.html
  • 洞穴潜水网站。北佛罗里达洞穴和技术潜水。http://www.cavediving.com/index.htm

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