三种潜水全面罩的水下性能试验比较

顾靖华，张 建，方以群，刘平小，闫 硕，范 维，柳初萌，陈 亮

目前国内最常用的空气自携式潜水装具(如69-4型潜水装具)，采用咬嘴呼吸的方式，这种方式具有结构简单，操作便利的特点，但采用咬嘴呼吸也存在一些不足，如不能进行语音通讯，长时间作业会导致面部肌肉麻木，有异物感等，而采用全面罩呼吸，可以克服以上缺点。因此，国外研制了多种类型的潜水全面罩，以满足不同潜水要求，比较典型的如Divator MK II、M48等［1］。但国外的潜水全面罩是针对欧洲人种进行工效设计的，由于东西方人种的差别，国外的潜水全面罩不能很好地适用于我国的潜水员。主要表现在:一是面罩不能很好地与脸部贴合，密封性差，经常会出现面罩内进水，存在溺水隐患;二是由于亚洲人种鼻梁较欧洲人种低，使用国外的潜水全面罩，会导致鼓鼻调压困难等。为了提高我国军事和民用潜水员作业效率，增加安全性、舒适性，提高国产潜水装具的性能，增加我国潜水装具种类，在上海市科委的资助下，海军医学研究所开展了全面罩空气自携式潜水装具的研制，其中，研制适合我国潜水员使用的潜水全面罩是该项目的主要研究内容。笔者针对新研制的潜水全面罩样机(HY001型)以及国外典型的M48、MKⅡ潜水全面罩，进行了水下性能试验。现报道如下。

1 对象与方法

1.1 试验对象 4名潜水员，试验前常规体检合格。

1.2 装具器材 试验用气为压缩空气。潜水装具采用开放式潜水呼吸器，面罩分别采用M48全面罩、MKⅡ全面罩及新研制的全面罩样机(HY001)，供气调节器采用能与各全面罩配套的一级减压器和二级减压器。气瓶采用标准12L钢瓶。

1.3 试验方法 (1)试验前，装具各部件检查合格。(2)受试者着湿式潜水服进入30 m水池平台。(3)受试者佩戴呼吸器(采用某一种全面罩)，在常压下呼吸5 min。(4)感觉良好后，平台下降至1 m。(5)潜水员下蹲，将头部全部没入水中;并绕着30 m水池游2圈，期间，体会全面罩的密封性能、舒适性、鼓鼻性能、面窗失真程度、面窗起雾程度以及如果全面罩进水后的排水性能，并体会水下的总体感觉。(6)平台上升，潜水员出水、卸装。(7)完成问卷。(8)潜水员依次换另外2种全面罩按上述(1)～(7)步骤再次入水试验。

1.4 试验中止条件 (1)如全面罩进水、无法排出时，潜水员立即站起，摘去面罩，中止试验。(2)潜水员要求中止试验。

1.5 数据处理 采用加权平均法对全面罩各评价指标进行处理。设评价因素集U为:U={u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7}，其中，{u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7}对应的因素及权重分配见表1。

表1 评价因素及权重分配

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

评语集V为:V={高v1，较高v2，一般v3，较差v4，差v5}。设V={v1=95分，v2=85分，v3=75分，v4=65分，v5=55分}，对3种全面罩进行单因素评价，并采用加权平均法，从而得出3种全面罩的总得分。

2 结果

2.1 一般情况 (1)4名潜水员均反映3种全面罩密封性能良好，实验期间均无进水。(2)M48全面罩头带佩戴较复杂，不便于自己佩戴。(3)4名潜水员中有3名反映HY001型全面罩的综合性能最好。

2.2 数据分析结果 实验结束后，根据潜水员填写的全面罩评价表，得出分析结果。见表2。

表2 3种全面罩综合评价得分

3 讨论

由于全面罩潜水装具能紧贴潜水员面部，并能提供通气接口、通讯接口，因而可以提高水下呼吸的舒适性，并且能解决单纯采用咬嘴呼吸时无法通话的问题，对潜水作业的效率及安全性的提高有重要意义［2］。因此，国外的潜水装具向全面罩方向发展，潜水装具性能优良、可靠性高。比较常见的如Divator MK II、M48潜水全面罩等。Divator MK II潜水全面罩具有视野较大、面罩死腔较小、易于排水的特点，适合于搜索、援救和军事行动。M48潜水面罩是柯比摩根公司最新的产品，全面罩舒适性好，具有通讯接口和排水阀，能适合不同的自携式潜水设备［3］。但国外的潜水全面罩是针对欧洲人种进行工效设计的，通常不能很好地适用于我国的潜水员。因此，研制适合我国潜水员使用的潜水全面罩，促进潜水装具的国产化进程是一项非常急迫的工作。

通过3种潜水全面罩水下有人试验，表明:(1)HY001型全面罩的综合分数最高，主要原因是在设计时，经前期调研，对国内外全面罩的优缺点进行了分析，利用国内标准人脸模型进行计算机三维设计，并经过多次修改完善，因此，综合性能较好。(2)MK II、M48全面罩基于西方人脸型特点设计，对于我国潜水员来说，这2种全面罩的鼓鼻调压性能均较HY001型全面罩差。但是，由于MKⅡ全面罩内安装了专用的鼓鼻调压装置，因此，其鼓鼻调压性能较M48全面罩稍好，但舒适性下降。(3)MKⅡ全面罩上未安装排水阀，而M48全面罩及HY001型全面罩均安装有排水阀，因此，MKⅡ全面罩的排水性能较其他2种全面罩差。(4)本次试验通过潜水员在水下的主观感觉对3种类型的全面罩进行了评价，受试潜水员在各次试验时未被告知具体使用的是哪种全面罩，因此可信度较高。

综上，HY001型全面罩与国外的典型全面罩比较，具有佩戴舒适、便于鼓鼻与面罩内排水，舒适性好，比较适合我国潜水员使用等优点。

［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.

(本文编辑:彭润松)