潜水器材 -2020.11.28潜水器

潜水知识课堂

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划重点！“残压表、深度表”，潜客们必懂的2大装备

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潜水仪表是水下“飞行”的仪表盘，堪称保证潜水安全的重要器材。它由残压表、深度表、指北针等不同组合构成，可以将深度、方向、温度及空气供应量等数据综合在一起，让潜水者一目了然。而其中，目前气瓶压力、潜水最大深度、目前潜水深度、水中停留时间（潜水时间）又是最基本、也是不可或缺的必要信息。

因此，对于潜水仪表的理解，岂能浅尝辄止？透视它的原理和关联知识，还是颇值得玩味的一件事。话不多说，今天就先来剖析残压表和深度表的奥义。这一趟知识之旅，不会白来，必有收获。

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残压表

我们在潜水的时候，如果将身上背负的气瓶比作汽车的油箱，那么残压表——SPG（Submersible Pressure Gauge）的功能就类似油表。它直接连接在呼吸调节器的一级头上，用于显示气瓶中气体的存量，方便我们知道自己的气体消耗情况及时调整潜水进程，避免由于气体耗尽带来的各种问题。

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就样式上而言，它可以是单独的仪表，也可与其它一种或多种水下仪表进行组合。那么，在今天随处可见的残压表，是如何普及起来，又是根据什么原理工作的呢？

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在残压表问世以前

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要知道，残压表是直到1970年才开始被潜水员广泛采用的。在此之前，为了可以在剩余空气太少前结束潜水，当时的气瓶一般会采用J型阀门。这种J型阀门内部有一个特殊的活门控制结构：在气瓶内压力足够的情况下，活门保持打开；而当气瓶内压力下降到警戒压力时，这个弹簧活门会自动关闭，让呼吸的阻力增大，告知我们气瓶内的气量已经不多了，这时潜水者必须拨动气瓶阀门上的拉杆，再次打开旁通阀，并应在空气消耗至剩余极限量（通常为21Bar）之前尽快上升到水面。

J-valve from c.1960

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不得不说，残压表的出现，让潜水者要实时查看气瓶内的压力变得不再是梦。直到现在，模拟式残压表仍是最为主要的水下气压监测手段。

残压表的样式·结构·原理

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潜水残压表属于一种深水压力表，大部分为波登管式，也有弹簧棒状式。其基本结构是由带有刻度的表盘、弹簧管（波登管）、机芯、齿轮、连杆、指针等部位组成。残压表下方装有支持器及管接头，便于与其他设备联接。

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波登管残压表内部结构

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波登管（Bourdon tubes）结构和类型

残压表应用的是波登管的工作原理。波登管是一段中空管，它的一端固定并连接着进气口，一端活动且密封。管子的截面为椭圆形或扁平形，一旦充压之后活动端就会根据压力大小而产生位移，带动的指针就可以指示压力的大小。最常用的波登管为C形，此外还有盘旋形、螺旋形等。

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常见波登管类型

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波登管如何工作

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1）内部充压以后逐渐胀成近圆形；

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2）此时活动端向外扩张，产生与压力大小成一定关系的位移。一般C型波登管的移动范围是2~5mm，而盘旋形或螺旋形的位移范围更大；

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3）活动端带动指针偏转，即可指示压力的大小。高压时指针偏转较大，随着下潜时间增加，气瓶内空气消耗，指针指向的数字就实时变化越来越小。

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波登管工作原理

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波登管材质

由于波登管是利用管的弯曲变化或测量压力的弹性敏感元件，选材上一般有黄铜合金、SUS304、SUS316不锈钢、磷铜合金、合金钢等高弹性合金；而更高精度则可采用铍铜、镍铁铬合金等。

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残压表用压的示数单位

广为大家熟知的压力单位是kg/c㎡，表示每平方厘米承受多少公斤压力。而新国标已经不再使用它作为压力单位，转变为帕斯卡（Pa）或巴（Bar）。现今，残压表的示数单位也多采用巴（Bar）为单位，100Bar约等于100（kg/c㎡）。

1kg/c㎡＝98.07kPa＝0.9807Bar

7 {; Z4 P& S% p# `5 I

⇒1kg/c㎡≒100kPa≒1Bar

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潜水耗气量与潜水时间计算

我们知道，每下潜10m增加1个大气压，潜至10m时的环境压力为2绝对气压，潜至20m时则为3绝对气压……以此类推。

由于呼吸调节器会会提供与周围相同压力的空气，因此，深度越深，空气密度增加体积减少，消耗得也越快。假设水面（1个大气压）的运动每分钟耗气量为V0，以同样的运动强度为前提，在水下的空气耗气量＝V0×环境压力。

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以水容积10L的气瓶充200Bar空气为例，其体积为2000L（2m³）。那么，这些压缩空气到底可以支撑我们在水下停留多久？同样，如果设V0的数值为20，由公式可进一步计算出各深度的水中停留时间。

! l: R; \4 { L8 P

T：潜水时间（min）

7 g o$ j+ U: A2 U2 z" I" I

V：气瓶容积（L）

P：气瓶充填压力（Bar）

3 e Y! z) H T8 z/ g" N

V0：1大气压下每分钟耗气量（L/min）

7 F- c8 @# w5 H- `: L

D：潜水深度（m）

0 j# P' Y3 s! Z

⇒T= PV/（1＋（D/10））V0

※（D/10）为绝对大气压

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水深

m

环境压力

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kg/c㎡

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耗气量

L/min

潜水时间

min

0

7 u& X$ U8 Q+ @7 [* M& r

1.0

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20

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100

5

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1.5

30

# F+ J5 j# }9 F: _

66

1 }( Q; u( |0 K

10

! Z0 \$ S6 G/ {; j7 ?6 A% C

2.0

40

50

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15

* \6 E. g' y" ~( d

2.5

$ m; |; E: l2 q# s) c+ I3 o

50

40

20

, \# W* f' o5 I9 e) x

3.0

60

33

25

3.5

70

28

30

4.0

80

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25

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35

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4.5

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5.0

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20

水深与潜水时间（理论值）一览表

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必须承认的是，我们每个人身体状况并不一样。在同等情况下，新陈代谢慢的人耗气量相对少；身型较小的潜水员在水中游同样的距离会更省力、也比较省气等。那么，对于潜水者自身而言，实际每分钟到底消耗了多少空气？其实我们亦可以藉由残压表的示数计算得知，有兴趣的话大家不妨实验一下，计算公式如下所示：

P1：最初压力读数

P2：潜一段时间后的压力读数

D：潜水深度

% C1 c: `& p& z9 A, H; }

T：潜水时间（分钟）

4 Z: D- q( K& | d0 U, b: y! M% F9 m

⇒V0＝（P1－P2）V/T（1＋（D/10））

剩余气量管理

# C3 w; e; p9 k! \' u- U5 y

观察残压表表盘就不难发现，水肺潜水用残压表的量程一般都可达300Bar，当中每一个刻度间格为10Bar。在0~50bar的刻度范围内特别使用红色来告示气瓶空气量减少，也被称作「红色区域」。

1 _. j& D( A o* R; E

而不同的残压表，其“0”刻度的准确度也不尽相同。一些表盘在0~50Bar气压之间会采取4等分，即用“0”指代实际残压10气压。这样做的目的，是让我们在发现指针的指示指向“0”（正确来说是10气压）之后，还留有尝试紧急浮力上升到水面的机会。

0~50bar的红色区域为4等分

可知，一般休闲潜水的最低气压警戒线是50Bar，即在残压表显示50Bar的时候开始升水。但深潜的情况会约定为70Bar（需要预留50Bar不去使用，再留20Bar安全停留和升水）。如此一来，充满200Bar空气的气瓶，其实在水下能用到的最大上限约为130Bar。

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在此，大蝰蛇还是推荐大家掌握一个比较保守的升水标准——采用1/3的气量管理原理 ' A2 i* @$ E; \3 u, a: H; h4 F

% G G) m* n% a- J, H; G# Z

，即在可用气量达到1/3（按130Bar计算）的时候折返。当使用了43.3Bar，也就是说当残压表示数还余约157Bar的气量时，我们就应该开始折返了。在残压表示数为100Bar时向导潜打半瓶手势；70Bar时打没气手势，并且按照规定的速率开始升水，切记不要等到空气时间快用完报警时才告诉导潜。

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再者，下潜和上浮过程中消耗的空气也要计算在内，所以实际可呼吸的时间会比计算值更短，这也是为何要重视做好潜水计划的原因之一，每一次潜水计划都应该包括对你的可用空气供给支撑潜水多少分钟有所估计，这个安全检查能够帮助我们减少意外的发生。

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残压表的检测

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我们应该明白，对于装备不能有百分之百依赖的情感，你也许已经听过因残压表故障带来的生命教训。因此，在入水前必须彻查它，并且懂得如何操作，这样才能及时发现问题。残压表的故障发生率（如指针不回位）相对较低，但一旦有征兆，就绝不能掉以轻心。

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Step1

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组装完器材后，全开气瓶阀门进行漏气检查、残压确认、二级试吸、BC充排阀操作等，确认无误后将气瓶阀关紧。（※为了不造成高压气浪冲击表盒引发爆裂事故，故要缓缓开启气甁阀，并将表的表面远离我们面部，可回顾器材操作完全图解）

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Step2

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手持残压表，并持续按二级头排气按钮（※也可换成BC的强力充排阀），在此过程中，需观察气压表指针移动是否顺畅（下降），排完气后是否归“0”位。如果指针移动不顺畅或中途有卡滞，可能导致潜水过程指针卡死或示数异常，需要停止使用并更换。

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残压表常见故障及养护技巧

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杀手之一——进水

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产生原因：器材受到外部冲撞，引起内部波登管龟裂，造成很小的孔穴，使表盘与玻璃面板之间空气泄漏。当空气压力挤压玻璃时，尽管很难用肉眼辨认，但此时玻璃面板会呈凸起状态，水就由外部进入表盘。

短时进水不会影响压力传感，也不会损坏残压表。但如果时间长了，残压表内部金属因为接触到水而锈蚀，导致指针移动不顺畅，影响使用。所以如果发现残压表有问题，请及时维修更换。

残压表表面玻璃的o-ring部位进水

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杀手之二——结露

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产生原因：空气湿度及器材表面温度与环境温度差过大，使过多的水蒸气析出凝成水珠。特别在盛夏季节，如果器材受阳光直射处于高温状态，下潜后温度急剧下降，再遇上传热系数高的金属材质，则易发生结露现象，记得切勿让装备置身于阳光下曝晒。如果需要放在港口或船上，请将仪表装入BC口袋，并用毛巾包裹，做好降温措施。

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残压表出现水滴，指针弯折

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杀手之三——腐蚀

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产生原因：尤其值得注意的是，残压表与高压管相接的地方都是使用可旋转式的接头，如果没有定期加以保养，接头转动部份可能造成泄漏。如果大量含盐的湿气或海水进入，则会腐蚀波登管，造成仪表工作紊乱失灵。

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残压表接口部位老化

如何养护

在使用残压表这类精密仪表时，要避免它受到强烈的碰撞。潜水过程中，让身体和装备呈流线型非常重要。同时注意固定好管线，把气压表扣好，以防发生勾挂或者缠绕。

潜水后清洗装备时，需注意一级头进气接口密封防水，防止水分从调节器进入残压表内而影响其精度。

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日常保管时，再次叮嘱要收纳于通风阴凉处（避免高温高湿环境），勤勤勉勉做好每1~2年1次的定期保养程序，“向故障喊停”的效果还是有目共睹的。

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深度表

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海中世界，高深莫测。除了经常检查空气剩余量，我们需要关注的另一大点就是深度。潜水深度不同，风险系数也相差甚大。想要随时了解你所在的水深，当然就少不了深度表这件配置，它同样为你的安全提供了有力的保证。

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虽然如今大家已经习惯通过潜水电脑查看当前水深和最大水深等数据，但为了避免电脑表电池耗尽等突发情况的发生，大蝰蛇依然推荐添购独立的深度表作为备份，以便进行双重核对。

深度表的样式·结构·原理

开放式波登管

开放式波登管好比深度表的“心脏”部位，主要靠与外界的海水接触感知。由波义耳定律得知气体体积和压力成反比，随着下潜深度加深，水压增加，所以气体的体积就越小。例如我们在水下10m，气体则被压缩至水面时的1/2，此时外界的海水通过感知接口进入波登管中间部位，以弥补被压缩的一半气体空间。

波登管所受压力用箭头表示，红色箭头示意的压力作用于外壁，蓝色箭头示意的压力作用于内壁，内外壁均匀受压，而外壁弧的受力面积越大则受力更多，使得波登管弧度向外扩张，活动端带动指针偏转。以此，深度越深位移越大，指针指向的数值也就增加。

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开放式波登管结构示意图

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隔膜式

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在结构上主要分为密封汽缸和外界环境压室。其工作的基本原理是，隔膜受压后向上产生一定范围内的变形，使得隔膜内的齿轮偏转，从而带动指针运动。由于能提供精确的深度指示，成为现在市场上的主流类型。

隔膜式深度表结构剖面图

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最大深度指示

大部份的模拟式深度表都提供潜水最大深度指示：它通常以一根指针指示目前深度，而另一根指针来指示潜水最大深度。下潜时，主要指针将推动次要指针偏转；上升时，次要指针将停留在我们曾到达的最大深度。因此，在每次潜水前需要通过手动调整，将最大深度指针归“0”。

目前深度指针（黑）和最大深度指针（荧光粉）

海拔高度调整

一般深度表都是以海平面压力为准来加以校正，所以在高海拔地区潜水，受温度和气压的影响，深度表会出现指示不准确，甚至损坏的情况。为了解决此问题，一些隔膜式深度表也具有手动调整功能，它带有一个可旋转的螺栓，使其带动指针或表盘转动，让深度表重新归“0”。

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在手动调整表盘过程中我们要留意，指针归“0”后的“新0点”较之前的位置是否有明显偏动，若出现较大偏转，则记不要使用，需及时送检。

深度表的养护技巧

让深度表指针工作的原动力就是海水，导入海水的感应接口从外侧看小孔直径为2~3mm，而实际波登管自身的直径会更细。因此，如果在清洗仪表时掉以轻心，再不加以正确地养护，那么盐分、砂粒或沉积物的堆积一旦发生堵塞，将导致外界海水无法进入波登管，影响指针的工作效能，甚至完全罢工。敲黑板：积盐、结垢和腐蚀是装备损坏的头号宿敌。那么，想要感应接口保持良好的状态，我们到底应该做好哪些日常的清洁工作？

Step1

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用淡水认真清洗后，让接口部位朝下并轻轻晃动，排出内部残余水分；

Step2

推荐大家使用海水中和剂加以养护，用法也相当简便，只需将喷雾对准接口喷射几次，再放置一段时间，用淡水轻轻冲洗干净即可。

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TUSA海水中和剂（TEC-20）

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数字式仪表

除了上述最常见的模拟式仪表，数字式仪表也在这个电子技术日益成熟的时代里应运而生：残压表、深度表等功能可运用数学运算模块，使用在潜水电脑中。此类数字式仪表由于能提供更多、更全面、更精确的信息，加之独有的报警和提示功能，对于降低潜水风险和减压病的发生机率可谓是功不可没，当然愈发受到潜客们青睐。

其形式可以与其它表组搭配在一起使用，如指北针等；也可以是腕表式，独立穿戴在手腕上，携带方便。

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数字式残压表＋潜水电脑（左）；数字式深度表（右）

最后，再来说一些微不足道的经验总结吧！大蝰蛇一直觉得，潜水的最大乐趣，在于它既可休闲惬意、又可博弈技术。只有越了解器材的构造规格，才能火眼金睛、挑选出适合自己的信赖好物；在遇到一些简单的故障和问题面前，能够知道是为什么；而看到一些威胁安全的迹象，方能沉着冷静、及时处理。以上也是公众号孜孜不倦讲知识的核心所在，专业需要时间，没有办法一蹴而就。

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还有更多好聊的话题，下回见。

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