潜水安全

水下潜水的安全性取决于四个因素:环境,设备,潜水员的行为以及潜水队的表现。 水下环境会对潜水员造成严重的身体和心理压力,并且大多超出潜水员的控制范围。 设备用于在水下操作超过非常短的时间,并且一些设备的可靠功能对于即使是短期生存也是至关重要的。 其他设备允许潜水员以相对舒适和高效的方式操作。 个人潜水员的表现取决于学习技能,其中许多技能并不直观,团队的表现取决于沟通和共同目标。

潜水员可能面临很多危险。 这些都有相关的后果和风险,在潜水计划期间应予以考虑。 如果风险略微可以接受,则可以通过制定应急和应急计划来减轻后果,以便在合理可行的情况下尽可能减少损害。 可接受的风险水平取决于立法,行为准则和个人选择,休闲潜水者有更大的选择自由。

危害控制
在合理可行的情况下应用经典的危险控制方法:潜水模式可视为危害控制水平。 另一种潜水方式可能包括消除或替换危险,工程控制,行政控制和个人防护设备,以降低特定活动的风险,通常需要相当大的后勤成本,并且往往会降低操作灵活性。

当机器可以完成工作时,可以完全消除对潜水员的危害。 越来越多的商业,军事和科学应用中,远程操作或自主水下航行器可以产生令人满意的结果。 在较小程度上,这适用于大气压潜水,只要保持衣服的完整性,潜水员不会暴露在环境中,但仍存在一些危险和风险。 饱和潜水是一种技术,当潜水员长时间在很深的地方工作时,潜水员可以降低减压病(“弯道”)的风险。

免费潜水
自由潜水或屏气潜水是潜水的最初模式,尽管有限制使用了几个世纪,因为它是唯一可用的选择。 它既简单又便宜,但在深度进行有用工作的时间上受到严重限制。 溺水的风险相对较高,因为潜水员仅限于单次呼吸提供的氧气,并且水下缺氧停电,随后溺水的风险很大。

在自由潜水期间的缺氧停电是在游泳者不一定经历紧急呼吸需求并且没有可能引起它的其他明显的医学状况时由于脑缺氧导致的屏住呼吸结束时意识丧失。 它可以通过在潜水前过度通气,或者由于上升时的压力降低或这些的组合而引起。 受害者通常是固有的潜水练习者,身体健康,游泳运动员强壮且以前没有遇到过问题。

在潜水期间在水下停电或变灰的潜水员和游泳者通常会淹死,除非在短时间内获救和复苏。 自由停电具有高死亡率但通常是可以避免的。 风险无法量化,但任何过度通气水平明显增加。

任何潜水剖面都可能发生自由停电:在恒定深度,从深度上升,或从深度上升后的表面,可以根据潜水剖面和意识丧失的深度用许多术语来描述。 浅水潜水期间的停电不同于深潜期上升时的停电,深水停电是由于深度上升时的减压而导致的,而浅水停电则是过度通气后的低碳酸血症的结果。

训练有素的自由潜水者很清楚这一点,比赛必须在严格的监督下进行,并且有资格的急救人员待命。 然而,这并没有消除停电的风险。 建议游笛者只与伴随他们的“伙伴”一起潜水,从水面观察水面,如果潜水员在上升过程中失去意识,则准备潜入救援。

水肺潜水
在表面供水潜水之后开发了使用自给式水下呼吸装置的潜水,并且旨在作为改善潜水者的活动性和水平范围的方法,其不受与表面气体供应的物理连接的限制。 潜水员的气体供应量大于自由潜水者,这可以大大延长水下耐力,降低溺水风险,但代价是减压病,肺部过压气压伤,氮麻醉,氧中毒和体温过低的风险较高所有这些都必须受到程序和工程控制以及个人防护设备的限制。

为了获得可接受的安全性,潜水员必须能够在任何合理可预见的单点故障中存活。 对于潜水设备而言,这意味着任何单件设备的故障都不应使潜水员远离呼吸气体供应。

开路
在具有单个第一级和单个第二级的单缸潜水器的情况下,这些物品中的每一个具有低但非零的失效概率。 组件串联工作 – 如果其中任何一个失败,系统将失败。 它等同于单链,如果任何链接失败,链断裂。 当潜水非常浅时,潜水员可以安全地逃离到地面,当有另一个潜水员在失败时使用备用气体时,他们可以分享气体。 在其他时候,单个项目的失败可以杀死潜水员。

假设失败事件独立,可能导致组合系统失效的每个项目都是一个关键的失败点,并增加了系统的可能性。 为了使系统不会失败,所有项目都不得因公式而失败:

{\ displaystyle {p} = 1- \ prod _ {i = 1} ^ {n}(1-p_ {i})} {\ displaystyle {p} = 1- \ prod _ {i = 1} ^ {n }(1-P_ {I})}

哪里:

{\ displaystyle n} n – 组件数量
{\ displaystyle p_ {i}} p_ {i} – 组件失败的概率
{\ displaystyle p} p – 所有组件发生故障的概率(系统故障)
作为一个纯粹的说明性示例,如果调节器失效的概率为1/100,并且潜水气瓶失效概率为1/1000,那么

{\ displaystyle p_ {reg} = 0.01} {\ displaystyle p_ {reg} = 0.01},{\ displaystyle p_ {cyl} = 0.001} {\ displaystyle p_ {cyl} = 0.001}
因此:

{\ displaystyle P_ {fail} = 1-(1-p_ {reg})\ times(1-p_ {cyl})} {\ displaystyle P_ {fail} = 1-(1-p_ {reg})\ times( 1-P_ {缸})}
代替价值观:

{\ displaystyle P_ {fail} = 1-(1-0.01)\ times(1-0.001)} {\ displaystyle P_ {fail} = 1-(1-0.01)\ times(1-0.001)}
{\ displaystyle = 1-0.99 \ times 0.999} {\ displaystyle = 1-0.99 \ times 0.999}
{\ displaystyle = 1-0.98901} {\ displaystyle = 1-0.98901}
{\ displaystyle = 0.01099} {\ displaystyle = 0.01099},它接近两个概率的总和。
该示例表明,每个关键的故障点都会使系统失效的概率大约增加该项目的失败概率。

如果潜水员可以使用两个完全独立的水肺潜水装置,其中任何一个足以让潜水员安全返回,那么两个装置必须在同一潜水期间失败才能导致致命的结果。 这些项目并行工作 – 所有这些项目都必须失败才能使系统失败。 对于可靠的设备而言,发生这种情况的可能性极低。

假设失败事件独立,根据以下公式,添加到系统的每个重复冗余项目都会降低系统故障的可能性: –

{\ displaystyle {p} = \ prod _ {i = 1} ^ {n} p_ {i}} {p} = \ prod_ {i = 1} ^ {n} p_ {i}

哪里:

{\ displaystyle n} n – 组件数量
{\ displaystyle p_ {i}} p_ {i} – 组件失败的概率
{\ displaystyle p} p – 所有组件发生故障的概率(系统故障)
在上面的例子中计算两个具有相同失败概率的独立集合:

{\ displaystyle p_ {left} = 0.01099} {\ displaystyle p_ {left} = 0.01099},{\ displaystyle p_ {right} = 0.01099} {\ displaystyle p_ {right} = 0.01099}
因此:

{\ displaystyle P_ {fail} =(p_ {left})\ times(p_ {right})} {\ displaystyle P_ {fail} =(p_ {left})\ times(p_ {right})}
代替价值观:

{\ displaystyle P_ {fail} = 0.01099 \ times 0.01099} {\ displaystyle P_ {fail} = 0.01099 \ times 0.01099}
{\ displaystyle = 0.00012078} {\ displaystyle = 0.00012078}
从示例中可以清楚地看出,冗余可以非常快速地降低系统故障的风险,相反,忽略冗余项目的故障会同样迅速地增加系统故障的可能性。

闭路
另请参阅:电镀氧传感器§管理生命支持系统中的电池故障
开放式潜水器具有少量相当坚固且可靠的部件,每个部件具有少量故障模式和低故障概率。 大多数这些组件仍然存在于闭路潜水中,但也有许多其他项目可能会失败。 因此,循环呼吸器架构本身更可能发生故障,并且必须提供关键部件的冗余以提供甚至接近开路潜水的可靠性。 由于一些循环呼吸器故障模式不允许安全上升,因此提供呼吸气体供应的完全冗余也更为重要。 对开路的救助是最简单和最强大的选择,但对于需要在开销或长时间减压下长时间返回的潜水,开路可能是不切实际的笨重。 有一个点,闭路救援成为一个更易于管理的选择,并且从计划潜水剖面的任何一点安全返回的能力要求呼吸回路和气体供应必须完全独立,尽管能够利用救援循环呼吸器中的主要气体供应可以大大扩展范围,增加复杂性,使用高度可靠的组件,但增加潜水员的任务负荷。

闭路循环呼吸器特有的危险是氧分压控制系统的故障。 潜水循环呼吸器回路中的呼吸气体混合物通常使用电 – 电氧传感器测量,并且电池的输出由潜水员或电子控制系统使用以控制氧的添加以在其低于选择较低的设定点,或当稀释气体高于上设定点时用稀释气体冲洗。 当分压在上下设定点之间时,它适合于在该深度处呼吸并且留下直到它由于潜水员的消耗而改变,或者由于深度改变而改变环境压力。 。

由于两个基本原因,测量的准确性和可靠性在该应用中是重要的。 首先,如果氧含量过低,潜水员会因缺氧而失去意识并可能死亡,或者如果氧含量过高,中枢神经系统氧中毒的风险会引起抽搐和意识丧失,风险很高溺水变得无法接受。 其次,如果呼吸气体成分未知,则无法准确或可靠地计算减压义务。 电池的预潜水校准只能检查在大气压或1巴下对分压的响应高达100%。 由于设定点通常在1.2至1.6 bar的范围内,因此需要使用特殊的高压校准设备来可靠地测试设定点处的响应。 该设备可用,但价格昂贵且不常用,需要将电池从循环呼吸器中取出并安装在测试单元中。 为了弥补潜水期间细胞失效的可能性,通常安装三个细胞,原则上一次一个细胞失败的原因很可能,并且如果两个细胞表示相同的PO2,则它们更可能是比具有不同读数的单个细胞更正确。 投票逻辑允许控制系统根据假设正确的两个单元控制潜水其余部分的电路。 这并不完全可靠,因为两个单元可能在同一次潜水中失败。

表面导向表面提供潜水
表面提供的潜水是使用呼吸气体的设备潜水,使用潜水员的脐带从地面,从岸上或从潜水支持船,有时间接通过潜水钟。

铜头盔自由流动标准潜水服是使商业潜水成为可行职业的版本,虽然仍在某些地区使用,但这种重型设备已被更轻的自由流动头盔所取代,并且在很大程度上取代了轻型需求头盔,带式面罩和全脸潜水面罩。 使用的呼吸气体包括空气,氦氧混合气,氮氧混合气和氧气。 具有升高的氧气分数的气体用于减少减压义务并加速减压,并且含有氦气的气体用于减少氮气麻醉。 两种应用程序都适用于降低潜水员的风险。

与水肺潜水相比,传统水面潜水潜水的主要优点是溺水风险较低,呼吸气体供应量大得多,工作时间更长,减压更安全。

由于潜水员通过呼吸气体供应软管和脐带电缆系统的其他部件物理连接到地面控制点,因此表面提供的潜水系统几乎消除了潜水员丢失的风险,从而提高了安全性。 它们还显着降低了潜水期间呼出气体耗尽的风险,并允许多个供气冗余,主要和次要表面供应,以及潜水救援紧急气体系统。 在意识丧失的情况下,使用头盔和全面罩有助于保护潜水员的气道。 这些可以被认为是危害的工程控制。

饱和潜水
当具有溶解在身体组织中的大量惰性气体的潜水员被减压到气体形成气泡的压力时,发生减压病,气泡可能阻塞血管或物理损伤周围细胞。 这是每次减压的风险,限制减压次数可以降低风险。

“饱和度”指的是潜水员的组织已经吸收了该深度可能的最大气体分压,这是由于潜水员在该压力下长时间暴露于呼吸气体。 这是重要的,因为一旦组织变得饱和,从深度上升到安全减压的时间不会随着进一步暴露而增加。

在饱和潜水中,潜水员生活在一个加压环境中,这可能是一个饱和系统 – 表面上的高压环境 – 或环境压力的水下栖息地。 这可能会持续长达数周,通常潜水员生活在与工地​​相同或非常相似的环境压力下,并且在他们的任务结束时,他们只能减压一次到表面压力。 通过以这种方式限制减压的次数,减压病的风险显着降低,代价是使潜水员暴露于与长时间高压生活相关的其他危害。 在同一组操作中,饱和潜水是替代预期风险低于地面导向潜水的危险的一个例子。

大气压力潜水
大气压力潜水通过使用大气潜水服(ADS)将潜水员与环境的环境压力隔离开来,ADS是一种类似于盔甲的拟人形式的小型单人铰接潜水器,具有精细的压力接头以允许关节同时保持一个大气压的内部压力。 ADS可用于长达2,300英尺(700米)的深度潜水数小时,并消除了与深潜相关的大部分生理危险; 乘员不需要减压,不需要特殊的气体混合物,也没有减压病或氮麻醉的危险,并且大大降低了氧中毒的风险。 硬式潜水员甚至不需要熟练的游泳运动员,因为在大气的西装中游泳是不可能的。 当前一代大气压套装比早期版本更符合人体工程学,但与环境压力潜水员相比,其个人灵活性和灵活性仍然非常有限。 通过将该套装用作潜水员与危险之间的工程屏障,可以认为使用大气压套装代替相对较低的破碎风险以降低减压病和气压伤的风险。

遥控水下航行器
远程操作的水下航行器(ROV)是由基地平台上的机组人员操作的未占用的,高度机动的,系留的移动水下设备。 它们通过中性浮力系绳连接到基础平台,或者通常在恶劣条件下或在更深的水中工作时,使用带载脐带的电缆以及系绳管理系统(TMS)。 TMS的目的是延长和缩短系绳,从而最大限度地减少有水下电流的电缆阻力的影响。 脐带电缆是一种铠装电缆,包含一组电导体和光纤,可在操作员和TMS之间传输电力,视频和数据信号。 在使用时,TMS然后将ROV的信号和功率沿着系绳电缆传递。 大多数ROV至少配备了摄像机和灯。 通常添加额外的设备以扩展车辆的能力。 这些可能包括声纳,磁力计,静态照相机,操纵器或切割臂,水采样器,以及测量水的清澈度,水温,水密度,声速,光穿透率和温度的仪器。 ROV通常用于深水工业,例如海上碳氢化合物开采,在那里它们可以执行以前需要潜水员干预的许多任务。 ROV可以与潜水员一起使用,或者在水中没有潜水员,在这种情况下,与潜水相关联的潜水员的风险被完全消除。

行政控制
行政控制包括医疗检查,潜水计划和准备以及基本技能培训。

立法,业务守则和组织程序
豁免紧急公共安全潜水的规定 – 仅在可能拯救幸存者的情况下适用于某些司法管辖区。

医学检查
潜水的健身(也是潜水的医疗健身)是潜水员在水下环境中使用水下潜水设备和程序安全运行的医疗和物理适应性。 根据情况,可以通过潜水员签署的声明确定他或她没有遭受任何列出的取消资格条件并且能够管理潜水的普通身体要求,由注册医生进行详细的体检作为潜水员的体检医师,遵循程序检查表,以及体检医师签发的适合潜水的法律文件。

最重要的医疗是在开始潜水之前,因为潜水员可以在有危险情况时进行筛查以防止暴露。 其他重要的医疗服务是在一些重大疾病之后,需要在那里进行医疗干预,并且必须由有潜水医学能力的医生来完成,并且不能通过规定性规则来完成。

心理因素会影响潜水的适应性,特别是在它们影响对紧急情况的反应或冒险行为的情况下。 由于生理和行为原因,使用医疗和娱乐药物也会影响潜水的适应性。 在某些情况下,当有效治疗潜在病症时,处方药的使用可能具有净正效应,但有效药物的副作用经常会对潜水员的健康产生不良影响,并且大多数娱乐性药物使用会导致健康受损。潜水,以及对紧急情况的次优或不适当反应的风险显着增加。

潜水前准备和计划
潜水计划是规划水下潜水作业的过程。 潜水计划的目的是增加潜水安全完成的可能性和实现的目标。 大多数水下潜水都采取了某种形式的规划,但所考虑的复杂性和细节可能差别很大。

专业潜水作业通常是正式规划的,并且该计划被记录为法律记录,表明为了健康和安全目的进行了尽职调查。 休闲潜水计划可能不太正式,但对于复杂的技术潜水,可以像大多数专业潜水计划一样正式,详细和广泛。 专业潜水承包商将受到涵盖项目或项目内特定业务的业务守则,常规或监管法规的约束,并有责任确保要完成的工作范围属于与那工作。 休闲(包括技术)潜水员或潜水团体通常受到较少的限制,但是几乎总是受到某些立法的限制,并且通常也受到潜水员所属的组织规则的限制。

潜水作业的计划可能简单或复杂。 在某些情况下,在达到令人满意的计划之前,可能需要重复这些过程几次,即使这样,也可能必须在现场修改计划以适应变化的情况。 规划过程的最终产品可以正式记录,或者在休闲潜水员的情况下,就潜水如何进行达成协议。 潜水项目可能包括许多相关的潜水作业。

危险识别和风险评估程序是潜水计划很大一部分的基础。 确定潜水员将暴露的危险,并评估与每个潜水员相关的风险等级。 如果风险被认为过高,将采用控制方法将风险降低到可接受的水平,并在适当情况下,制定进一步的控制措施,以减轻事故发生时的影响。

记录在案的潜水计划可能包含以下列表中的元素:

潜水活动概述
潜水作业时间表
具体的潜水计划信息
预算

遵循计划
风险管理的基本策略是计划一项操作,然后在合理可行的范围内根据计划进行操作。 如果这样做,将评估风险并选择适合的设备。 偏离计划带来了未经考虑的因素。 在必须制定潜水作业计划的专业潜水中,计划的变化通常需要重新评估风险并记录偏差以及管理变化情况所需的任何措施。 在休闲潜水中,潜水员可以自由计划,也可以随心所欲地改变计划,但技术潜水认证机构通常鼓励潜水员“计划潜水和潜水计划”,因为这被认为是安全的良好做法,与专业人士使用的策略相同。

标准操作程序和操作规程用于减少潜水计划所需的详细程度。 这些文件使用经过测试并发现有效,高效和可接受安全的方法,提供了应该经常遇到的任务执行频率的大部分必要细节。 使用标准程序时,没有必要详细说明潜水计划中的这些程序,因为团队成员应该已经熟悉它们。

标准操作程序是潜水承包商确定的程序,作为执行一系列日常活动并在文件中编纂的推荐或必需方式。 以下SOP通常是潜水队的就业条件,SOP的提供可能是健康和安全法规的要求。 该文件通常被称为操作手册,潜水手册或类似的东西。 例如,美国海军潜水手册,NOAA潜水手册,

实践守则是较大人口确定的程序,作为类似活动范围的首选方法。 它们可能是一系列行业最佳实践建议,例如IMCA离岸潜水实践守则,政府规定的一系列建议,或必须遵守的一系列规定的要求。

培训,实践和经验
为了有效利用标准程序,潜水队必须胜任程序,特别是潜水和应急技能。 这些技能组合是标准操作程序的基础,并且它们本身已经标准化,在很大程度上是国际公认的,并且可以在组织之间移植而不需要太多的重新学习。 大部分变化与不同的设备和设备配置相关联,操作员需要在现场操作之前熟悉受控条件下的新设备。 这是潜水认证的正式培训领域,通常由注册潜水学校和教师完成,设备评级和熟悉,可由雇主或潜水员培训学校完成,具体取决于培训的风险和复杂程度,以及涉及多少不熟悉的设备。 例如,可能在学校学习不熟悉的生命支持设备(如表面供水潜水或循环呼吸器)的基本操作,而操作不同型号的非潜水设备(如液压螺栓拉伸器)的细节是可能是从该设备的熟练操作员或制造商的熟悉研讨会中学习的。 通常的做法是在潜水员的日志中记录此类培训和相关评估,以及可能颁发的任何证书。

对潜水员可以纠正的轻微生命支持设备故障的适当反应对于潜水安全非常重要。 预计潜水员将在情况升级之前及时正确地处理一些小问题。 在情况恶化到紧急情况之前,应该处理诸如脱落或淹没的面罩,或自由流动的调节器或可纠正的浮力故障等问题。 对潜水物理学和生理学的基本理解应该使潜水员能够预测对不熟悉的突发事件的可能反应的后果。 理解不充分的潜水员可能会对他们的训练和经验之外的紧急情况做出不适当的反应,尽管这种情况不太可能发生。 重复练习超出标准响应的初始能力,更可能发生突发事件,产生“肌肉记忆”反应,这有助于潜水员在压力下执行正确的反应,并且当同时发生多个问题时。 可能永远不会遇到这些问题中的一个,并且一些潜水员可能永远不需要实践中的技能,但是如果出现问题,那些不练习技能的潜水员更有可能被环境所取代。 在良性条件下进行压力训练的做法,潜水员在任务中遇到越来越多的模拟问题并且必须处理它们,被认为可以培养潜水员对他们有效管理紧急情况的能力的信心,这可能会让他们能够避免恐慌并继续对局势作出有效反应,提供更好的生存机会。

在初步培训后继续偶尔进行紧急程序,确保技能不会因缺乏使用而丢失。 几个月或几年未练习技能的潜水员在首次返水时发生事故的风险较高,并且可以在良性条件下进行进修课程和结账潜水,以使技能恢复标准,从而降低事故风险。

个人保护设备
大部分个人潜水设备可归类为个人防护设备。

呼吸设备
暴露服 – 潜水服,干式潜水服和热水服为潜水员提供热保护。 在不需要热保护的情况下,潜水员可以穿工作服以防止因与环境接触而引起的刺伤,割伤和擦伤。
潜水头盔为潜水员的头部提供热保护和冲击保护。 氯丁橡胶罩提供通常由呼吸设备产生的高音量声音的保护,但也来自其他来源。
手套和靴子在水下与它们在表面提供的功能相似。