正如多少世纪以来一样，今天人类进入海洋是为了获取食物、发掘宝藏、军事目的、体育和探险活动。比伯（Beebe1934）在他著作《半英里之下》中报道了一次考古发掘中，发现了大约公元前4500年的珍珠母镶嵌（这些镶嵌无疑是由潜水员采集到珍珠后由匠人加工而成的）。比伯还叙述了公元前3200年在替比斯已将珍珠贝壳用于雕刻装饰品。公元前2250世纪，中国禹王曾收到过贡纳的牡蛎珍珠。

这些制品提示了最早的自由潜水或屏息潜水以及人类海下工作的原始技术。潜水发展的大致阶段是：

（1）自由或屏息潜水，（2）潜水钟，（3）水面保障或头盔，所谓硬盔式潜水，（4）SCUBA（自携式水下呼吸器），（5）饱和潜水，（6）常压潜水服，如JIM系统。

自由潜水

自由潜水仍然是潜水员的一种主要的工作方法。1913年，一名希腊潜水员穿着海绵潜水服在61米水下在意大利战舰Regina Margharita号失落的锚上安上了一根绳索。日本采珍珠的女工戴着护目镜或面罩屏息潜水至44米水深处搜集珍珠。1969年，美国海军潜水员克劳夫脱创造了屏息潜水75米的记录，这一记录在1976年被法国潜水员梅犹打破，并保持着屏息潜水102米深的当今世界纪录，他在水下屏息达3分39秒之久。

自由潜水的优点在于机动性强，而其显而易见的缺点是潜水员可利用的空气受到显著的限制。

潜水钟

原始的潜水钟Colimpha（大约公元前330年）是该类装置的最早报道之一。亚里斯多德等发明了把一个装空气的容器送入水下潜水员处的方法。

从亚里斯多德时代（公元前384 ~ 322年）到中世纪则几乎没有什么进展。直到1535年，劳伦拿（Guglie Imo de Lorena）才制造出第一只潜水钟。

1691年著名的英国天文学家哈雷建造了现代潜水钟的雏形并申请了专利。这只潜水钟是木制的，外面用铅覆盖，它还有一个通气阀门和一个盛放空气的气瓶。装备有气瓶的系统这一事实本身就十分有意义。早在1689年，帕宾就首次提出在水面上用一定压力向潜水钟提供空气的计划。他的建议是用压力泵或风箱使钟内维持恒定的压力。到了1799年，斯密顿才将他的压力泵用于“潜水箱”潜水中。

哈雷潜水钟有意义的特点之一是使用了一种脐带装置。它是一根可弯曲的细管，空气从中源源不断地供给潜水员，而当他应当返回潜水钟时，这根管子则可以充当方向绳，导引他顺利返回。

潜水钟的时代结束于19世纪，显然现代的“开放式”或“湿式”潜水钟不过是古老技术的继承发展而已。

头盔潜水

虽然潜水钟为潜水员提供了空气与防护，但无论是空气的供给还是潜水员的机动性都受到严重的限制。

17和18世纪曾有过许多发明用于改进潜水员的空气供给，它们通常是皮制的。但是这些发明的绝大多数都是徒劳。这是由于缺少用以与周围水压相平衡的手段，在水面上单用长管子无法向潜水员供气。

直到法国科学家弗莱明耐特设计了一套系统才使得水面支持潜水系统的发展真正地向前迈进了一大步。该系统用一个风箱将水面上的空气不断地通过一根软管送到水下的潜水员处。这一系统是第一个真正头盔 - 软管潜水装置。使用这一系统，1774年曾潜入水下15米并停留了一个小时。

在潜水服方面的第一个重要的突破是1819年斯伯发明的“开放式”潜水服。他的潜水服包括一件齐腰的茄克和金属头盔。压缩空气由水面上的压力泵压入头盔内，然后从潜水员的腰部自由逸出。1837年斯伯将他的“开放式”潜水服改成“密封型”，保留了头盔与压力泵，用将潜水员封闭于一个连续不漏气的服装之内，空气经一个阀门流通，这便是现代“硬盔”式潜水装具的基础。斯伯的潜水装具曾在1839年打捞“皇家乔治”号时使用过。

适合于混合气体，特别是用于深潜的氦氧混合气的硬盔是在20世纪出现的。1939年在救助潜艇时氦氧作为呼吸混合气得到了一次重要的实海应用。

头盔式潜水的进步之处在于潜水员可以获得更多的空气，得到更好的防护和更大的机动性。然而潜水员不可能自由自在地在水下遨游，又有充足的空气供应，使之能在水下停留较长的时间。

自携式水中呼吸器（SCUBA）

压缩空气装置起源于1808年，当时德里伯格设计了一个“盒内风箱”系统，该系统背在潜水员背上，将水面的空气压缩后供给潜水员。虽然他的“海神”并未实际工作过，但它却唤起了人们对压缩空气作为水下技术应用的重视。1830年前后，一位美国人肯德特用装有便携式气瓶的压缩空气潜水服成功地潜入6米水下。肯德特成功地运用了压缩空气的使用原理，这是一个重大贡献。

1865年，法国人茹夸罗尔和狄耐罗斯发明了一套潜水服，他们称之谓“自携式”。实际上，这包括一个头盔，水面支持系统加上一个背在潜水员背上的储气罐。每当潜水员吸气时，这个储气罐便供给他一个呼吸周期所需气体。呼吸装具的主要改进是发明了自动按需供气式阀门。从此潜水员只要需要就能吸到充分的空气，替代了由水面用风箱连续供气的不太可靠的方法。

使空气再生，从而延长潜水员的水下停留时间的尝试，可以追溯到大约1680年。当时意大利物理学家玻璃用空气再生的原理设计了一套带有头盔和管道的自携式潜水器。

1879年，一名英国水手弗洛斯发展了一种自携式水中呼吸器，它使用450英镑/平方英寸的压缩氧气瓶备有一盛放着苛性钾的容器用以净化呼出气。当时有一位潜水员携带这一装置钻进英国塞文河下一个被水淹没的隧道，关上了被堵塞的一扇铁门并把它修好，这件事出色地证明了弗洛斯的“封闭循环氧气再呼吸式SCUBA”的价值。

1920年代，法国海军军官卜里寻求把传统的头盔软管潜水与水下徒手游泳各自的优点相结合的方法。

卜里与他的伙伴1926年申请了一项专利“弗耐兹 - 卜里自携式潜水器”。它由一个背在潜水员背上的压缩空气钢瓶和在左肩的上方有一个压力表所组成，气由软管通到咬咀上。潜水员佩戴鼻夹和一种小而紧密的墨镜。这种墨镜可以防护眼睛并提高视觉分辨力，但仅限于在浅水中使用，因为它无法使压力平衡。

卜里1933年改进了他的装置使之能在约6米处停半小时，在12米处停10分钟，他把自己早期装备中的墨镜用一块罩住整个脸上的透镜代替，从而使潜水员能更有效地平衡压力，但卜里的设备有一个主要的问题，那就是气瓶里的空气不停地流出来，这就浪费了有限的空气。所需要的是装一个按需供气阀门，由潜水员控制。

1943年杰克奎 - 伊夫 - 库斯蒂和伽革那成功地发明了“水肺”。它使用了一个按需式进气阀，通往2或3个盛有5升压缩空气的气瓶，从而通过减少老式SCUBA的气体浪费，使水下时间延长，库斯蒂 - 伽革那式阀门是现代开循环式SCUBA的基础。

如今既然按需供气式阀门使得潜水员可以控制气流，那么下一个重点便是研制可以真正再生空气的呼吸装具。问题是要有一个过滤器以除去呼出气中的二氧化碳使空气净化后再循环。

目前两种呼吸装具——封闭与半封闭循环装具已可用于实海潜水。封闭式循环装具可以使用纯氧（因氧中毒，潜水深度有一定限制）或混合气，现代一般用氧与稀释气如氮或氦气。1940年兰勃逊设计了半封闭再循环潜水系统，它是封闭式氧气循环装置的发展。

现代的半封闭循环SCUBA已发展并成功地用于SEALABII与SEALABIII作业中。

迄今为止，我们已看到潜水员的发展过程。进一步发展是要提高潜水员在海底的效率，那就要寻找一种方法，使得潜水员能在水下生活与工作一个时期而又不再是由水面下到海底仅仅作短暂的停留。

深 潜

在寻求潜得更深更长的发展过程中，可纵观深潜的发展历史，每一项工程方面的重大发展都离不开生理学方面的支持，而潜水员对大深度潜水的每一次生理学适应也离不开工程方面的保证，在评价这些贡献时，二者均不可偏废。技术科学与生物学医学的共同努力使得前已述及的潜水史上的第五个阶段——饱和潜水成为可能。

饱和潜水

生理学背景   由于潜水员用于减压的时间常常比他在水下停留的时间更长，因此潜水员的工作时间/减压时间之比常常是不合称的。潜水员为了在水下逗留得更长、更深些所要付出的这一代价引导出饱和潜水的设想。正如金德瓦所说“第一次有意识地饱和潜水”是由埃德格爱德与马克思挪尔在1938年完成的。他们呼吸空气在30米处停留了27个小时，然后基本顺利地在5小时内减压完毕。不久之后，贝克注意到潜水员用压缩空气，频繁地减压“不仅潜伏着危险而且异常不经济”。他又提到“因此在高压下使人能连续地进行工作是较为明智的”。

频繁减压的风险与很高的减压时间/工作时间比充分体现在前面提到的潜艇救助；L作中。这艘潜艇1939年5月沉没在北大西洋74米水下。来自USS Falcon号上潜水员将一个救援舱固定在潜艇的舱口，分四批将33名水手送上水面。在救助作业中（从五月至九月）潜水员共进行了600多次潜水，但由于减压需要时间，每次潜水只能在水下工作大约10分钟。倘若1939年能够应用饱和潜水技术的话，很可能会在救助地点降下一个水下工作站或居住舱，而这一耗时数月的工作由居住在水底的潜水员只需几周便可完成。

技术发展   1957年，一支以潜水医学军官邦德与华克迈为首的美国海军研究人员在新伦敦的潜艇实验室开始了饱和潜水实验。这和康斯蒂和林克的工作恰好不谋而合。这些研究者断言在高压下经过一定时间（实际应用中为24小时）之后，潜水员身体组织中的中性气体吸收量已达最大限度，这些中性气体被加压溶解在机体里达到完全饱和，这时潜水员也同样必须减压，但海军研究人员设想一旦达到饱和，潜水员可在水下继续停留，仅需一次减压出水，而不像其他潜水技术那样需要多次减压，这样就减小了多次减压的风险。

在高压舱中进行的基础性动物研究为海军与其他研究者提供了饱和潜水概念发展的基础。从50年代中期到1962年，其原理与技术被小心翼翼地推进与试验着，开始是在动物身上，而后是志愿者，他们在高压舱或海下长时间停留，完成各种特定的任务以供进行生理学测定。

首次海上饱和潜水是由林克小组完成的。潜水员名叫斯旦纽。他在一个3×10英尺的舱内于61米深度停留了24小时。饱和潜水技术在由一支Westing House潜水队在史密斯小水坝的工程中首次得到商业上的应用。它使用的是Cachalot系统，潜水员住在高压舱内，在高压下由一密封舱送到工作地点，在工作日结束时再被送回高压舱。在12个星期内共工作了800个水底工时。Cachalot系统是当前已广泛使用的饱和潜水技术的一个实例，在这类系统中，潜水员在高压饱和状态下居住在水面船只甲板上的甲板减压舱（DDC）内，由通常所谓人员运送舱（PTC）或水下减压舱（SDC）送到水下工作地点。

饱和潜水的概念是在水面上加压到所需深度的压力，然后将潜水员运送到水下居住舱里并停留在海底直到任务完成，再将其在高压下送回水面减压舱内。夏威夷马卡莱奇的Aegir对上述方案作了一些改动，在这一系统中潜水员在居住舱内先在码头边上加压，然后平衡舱注满水把居住舱送到海底并停留到工作完成为止，这时对平衡舱充气使居住舱浮出水面，而潜水员继续呆在其中直到减压完毕。可见Aegir其有将居住舱、甲板减压舱与人员运送舱三者集为一体的独特性质。

由Seaforth完成的如今在北海上使用饱和潜水平台（如半潜式Uncle John等），其功能大大扩大了，最多可有28个人同时进行饱和潜水，利用两个潜水钟和一个封闭式潜水器，能将这些人分别停留在不同的深度上。

实验室研究   潜水的研究要对现场方案与实验室方案进行比较，根据实海作业提出的问题使实验室情况尽可能逼近现场情况。用高压舱便可以进行模拟潜水，在这种情况下可以精确地控制各种有关的变量，如深度和混合气成分等，同时可以仔细地对各项指标（包括生理学指标）进行测定。许多高压舱有干舱与湿舱，可用来研究各种潜水变量，如水与低温的影响。潜水的研究可以系统地按照模拟干舱到模拟湿舱最后实海的程序进行。

最近一些年来，许多大深度潜水的关键性数据都是在大量的高压舱潜水时得到的。

工程，如上所说，大深度潜水的两个方面是生理学和工程学，后者在装备上的改进使得潜水员得以实现更大深度更长时间的潜水。

在系统的改进上一个重要的发展是所谓“推挽式”系统，它是专为解决大深度潜水中基本的生物医学问题而设计的。在高压下，由于压力与气体密度的缘故，呼吸越来越困难，用外力迫使空气让潜水员吸入并将呼出气抽出可以帮助呼吸。在呼吸方面辅助潜水员的早期的尝试是原始ARAWAK系统，这一装置可以在侧向与垂直方向一定范围内变化，气体由安在居住舱内的泵送给潜水员，CO₂从潜水员头盔中吸出后被去除掉（通过另一根软管）。这一系统曾用于SEALAB Ⅱ上，是其他利用加一减压原理推挽系统的先驱。后者包括深潜系统，如美国海军的Mark XIV，更晚近的有Direx的ARAWAK V，它的封闭式循环（推挽）系统可以使饱和潜水员在从60米到450米的水深范围内活动。

另一种被广泛应用的潜水方法是潜水员封闭式的潜水器。这一系统实际上是一个双功能潜水器，其中一部分是驾驶员或潜水员与水手乘坐的常压舱，而另一部分是封闭的潜水员加压舱，可以作为人员运送舱在高压下将潜水员送到工作点。这种封闭式潜水器如厂Johnson Sea-Link Ⅱ目前已能到达610米深。

常压潜水系统

在向大深度进军的过程中，另一个重要的工程技术方面的发展是重新唤起了对常压潜水系统的兴趣并对此进行的研究。常压潜水系统的概念十分简单，那就是无须潜水员对高压的生理学适应，在任何深度容器内均只有一个大气压。

早在1715年，英国发明家莱斯布莱奇就设计了一套常压潜水服，据戴维斯的描述“它与一个不漏水的桶差不了多少，仅有两个供伸出手臂的孔和一个玻璃窗”。莱斯布莱奇用该潜水服成功地潜到大约18米（2.8巴）甚至22米（3.2巴），不过事实证明压力会使手臂受伤，戴维斯曾提到莱斯布莱奇之后若干年还曾有过一系列盔甲式潜水服，不过直到第一次世界大战之后二次大战之前，常压潜水服设想才成为现实。

该系统最大的问题是关节的活动问题。它由可互相滑动的半球及其承窝构成。两者均由球形轴承分开并用薄橡皮保持水密封，但它并不能使肢体弯曲而且据信152米以深这种关节就完全不能动了。

但是沉寂了30年之后，常压潜水服作为另一种尝试重又被提上议事日程。盔甲式潜水服的优点是显而易见的，首先就是潜水员无论在何种深度作业始终都只需呼吸常压空气。这意味着不存在深度的生理学限制和无需任何减压。潜水的生理学障碍被大大降低了。

1969年，常压潜水系统的近代史上发生了一个重大事件，美国DHB股份有限公司成立并对以往盔甲式潜水服所遇到的问题进行了重新研究。这家公司完成了盔甲系统的一些工作，又与Jim Peress成功地进行了合作。Peress主要突破在于改进了关节使之在大深度下不会冻结。Peress与DHB与UMEL的英国工程师们齐心合力研制出JIM系统。

JIM是目前唯一投入作业使用的常压潜水服，投入使用的15套中有一套已实海潜水作业累计1万小时以上，有数据记录的实海潜水最大深度为543米。JIM创立的另一个记录是在北极潜水，汤普森在27.5℉（-3℃）272米深水下工作了5小时59分。在冷水中工作本身就十分有意义，因为JIM中没有电力，使系统温度恒定在21℃的热源全部来自潜水员的体热以及生命维持系统中的CO₂去除器。在冷水中这一产热的优点在温水中很可能正是缺点。海军医学研究所的人员在对JIM作生物医学评价时发现，当水温高于25°C时，JIM中的操作人员就会发生生理与操作上的问题。

人类可以有不止一种方法潜入海底探险，研究或是去开发自然资源。方法的选择取决于任务的性质，潜水的条件，完成任务所需的设备以及人员——潜水员与水上支持人员等等。本文只是试图综述各种方法及其在潜水方面的进展。无疑，这一方面是最令人激动的人类的经历之一。

[The Physiology and Medicine of Diving，1982年]