三種潛水全面罩的水下性能試驗比較

顧靖華，張 建，方以群，劉平小，閆 碩，范 維，柳初萌，陳 亮

目前國內(nèi)最常用的空氣自攜式潛水裝具(如69-4型潛水裝具)，采用咬嘴呼吸的方式，這種方式具有結構簡單，操作便利的特點，但采用咬嘴呼吸也存在一些不足，如不能進行語音通訊，長時間作業(yè)會導致面部肌肉麻木，有異物感等，而采用全面罩呼吸，可以克服以上缺點。因此，國外研制了多種類型的潛水全面罩，以滿足不同潛水要求，比較典型的如Divator MK II、M48等［1］。但國外的潛水全面罩是針對歐洲人種進行工效設計的，由于東西方人種的差別，國外的潛水全面罩不能很好地適用于我國的潛水員。主要表現(xiàn)在:一是面罩不能很好地與臉部貼合，密封性差，經(jīng)常會出現(xiàn)面罩內(nèi)進水，存在溺水隱患;二是由于亞洲人種鼻梁較歐洲人種低，使用國外的潛水全面罩，會導致鼓鼻調(diào)壓困難等。為了提高我國軍事和民用潛水員作業(yè)效率，增加安全性、舒適性，提高國產(chǎn)潛水裝具的性能，增加我國潛水裝具種類，在上海市科委的資助下，海軍醫(yī)學研究所開展了全面罩空氣自攜式潛水裝具的研制，其中，研制適合我國潛水員使用的潛水全面罩是該項目的主要研究內(nèi)容。筆者針對新研制的潛水全面罩樣機(HY001型)以及國外典型的M48、MKⅡ潛水全面罩，進行了水下性能試驗?，F(xiàn)報道如下。

1 對象與方法

1.1 試驗對象 4名潛水員，試驗前常規(guī)體檢合格。

1.2 裝具器材 試驗用氣為壓縮空氣。潛水裝具采用開放式潛水呼吸器，面罩分別采用M48全面罩、MKⅡ全面罩及新研制的全面罩樣機(HY001)，供氣調(diào)節(jié)器采用能與各全面罩配套的一級減壓器和二級減壓器。氣瓶采用標準12L鋼瓶。

1.3 試驗方法 (1)試驗前，裝具各部件檢查合格。(2)受試者著濕式潛水服進入30 m水池平臺。(3)受試者佩戴呼吸器(采用某一種全面罩)，在常壓下呼吸5 min。(4)感覺良好后，平臺下降至1 m。(5)潛水員下蹲，將頭部全部沒入水中;并繞著30 m水池游2圈，期間，體會全面罩的密封性能、舒適性、鼓鼻性能、面窗失真程度、面窗起霧程度以及如果全面罩進水后的排水性能，并體會水下的總體感覺。(6)平臺上升，潛水員出水、卸裝。(7)完成問卷。(8)潛水員依次換另外2種全面罩按上述(1)～(7)步驟再次入水試驗。

1.4 試驗中止條件 (1)如全面罩進水、無法排出時，潛水員立即站起，摘去面罩，中止試驗。(2)潛水員要求中止試驗。

1.5 數(shù)據(jù)處理 采用加權平均法對全面罩各評價指標進行處理。設評價因素集U為:U={u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7}，其中，{u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7}對應的因素及權重分配見表1。

表1 評價因素及權重分配

設A=(5/26，4/26，5/26，3/26，3/26，2/26，4/26)

評語集V為:V={高v1，較高v2，一般v3，較差v4，差v5}。設V={v1=95分，v2=85分，v3=75分，v4=65分，v5=55分}，對3種全面罩進行單因素評價，并采用加權平均法，從而得出3種全面罩的總得分。

2 結果

2.1 一般情況 (1)4名潛水員均反映3種全面罩密封性能良好，實驗期間均無進水。(2)M48全面罩頭帶佩戴較復雜，不便于自己佩戴。(3)4名潛水員中有3名反映HY001型全面罩的綜合性能最好。

2.2 數(shù)據(jù)分析結果 實驗結束后，根據(jù)潛水員填寫的全面罩評價表，得出分析結果。見表2。

表2 3種全面罩綜合評價得分

3 討論

由于全面罩潛水裝具能緊貼潛水員面部，并能提供通氣接口、通訊接口，因而可以提高水下呼吸的舒適性，并且能解決單純采用咬嘴呼吸時無法通話的問題，對潛水作業(yè)的效率及安全性的提高有重要意義［2］。因此，國外的潛水裝具向全面罩方向發(fā)展，潛水裝具性能優(yōu)良、可靠性高。比較常見的如Divator MK II、M48潛水全面罩等。Divator MK II潛水全面罩具有視野較大、面罩死腔較小、易于排水的特點，適合于搜索、援救和軍事行動。M48潛水面罩是柯比摩根公司最新的產(chǎn)品，全面罩舒適性好，具有通訊接口和排水閥，能適合不同的自攜式潛水設備［3］。但國外的潛水全面罩是針對歐洲人種進行工效設計的，通常不能很好地適用于我國的潛水員。因此，研制適合我國潛水員使用的潛水全面罩，促進潛水裝具的國產(chǎn)化進程是一項非常急迫的工作。

通過3種潛水全面罩水下有人試驗，表明:(1)HY001型全面罩的綜合分數(shù)最高，主要原因是在設計時，經(jīng)前期調(diào)研，對國內(nèi)外全面罩的優(yōu)缺點進行了分析，利用國內(nèi)標準人臉模型進行計算機三維設計，并經(jīng)過多次修改完善，因此，綜合性能較好。(2)MK II、M48全面罩基于西方人臉型特點設計，對于我國潛水員來說，這2種全面罩的鼓鼻調(diào)壓性能均較HY001型全面罩差。但是，由于MKⅡ全面罩內(nèi)安裝了專用的鼓鼻調(diào)壓裝置，因此，其鼓鼻調(diào)壓性能較M48全面罩稍好，但舒適性下降。(3)MKⅡ全面罩上未安裝排水閥，而M48全面罩及HY001型全面罩均安裝有排水閥，因此，MKⅡ全面罩的排水性能較其他2種全面罩差。(4)本次試驗通過潛水員在水下的主觀感覺對3種類型的全面罩進行了評價，受試潛水員在各次試驗時未被告知具體使用的是哪種全面罩，因此可信度較高。

綜上，HY001型全面罩與國外的典型全面罩比較，具有佩戴舒適、便于鼓鼻與面罩內(nèi)排水，舒適性好，比較適合我國潛水員使用等優(yōu)點。

［1］U.S.Navy Diving Manual，Revision 6［S］.Washington DC:Direction of Commander，Naval Sea Systems Command，2008:17.

［2］U.S.Navy General Specification for the Design，Construction，and Repair of Diving and Hyperbaric Equipment［S］.Washington DC:Department of the Navy，Naval Sea Systems Command，2006:12.

［3］Mark YL.United States Navy Diver［M］.Best Publishing Company，2005:103.

(本文編輯:彭潤松)