饱和潜水和巡回潜水

潜水员在设定的高气压下长期暴露，使体内各组织和体液中的惰性气体达到完全饱和的程度。在保持此完全饱和水平的基础上，暴露时间的延长，减压时间不需要增加，这种潜水方式称为饱和潜水。巡回潜水主要是指在饱和潜水基础上，从饱和深度继续向更大深度下潜，在一定的深度-时程范围内，可不经减压，安全回到饱和深度的一种潜水方式。
饱和-巡回潜水技术主要用于深度大、费时久的潜水作业，是人类直接向深海进军的重要手段，在援潜救生、开发海洋等军、民用任务方面都有实用价值，已引起广泛重视。
各种常规潜水，除极有限的深度-时程可作不减压潜水外，共同的特点是： 水底作业时间短，而减压时间漫长。随着潜水深度的增加，水底有效作业时间递减，而减压时间却猛增。例如，空气潜水60m、30分钟，采用水下阶段减压法，减压时间需3小时，为水下工作时间的6倍。氦氧深潜215m、25分钟，减压需30小时，为水下工作时间的72倍。可见，水下工作时间对减压时间的比值很小，即潜水作业效率极低。
1957年，Bond提出了使潜水员在水下长期停留生活和工作以提高效率的“饱和潜水”原理。
潜水员在高气压环境中呼吸高压混合气体，机体内惰性气体的饱和量随时间的延长而增多。从理论上讲，氮气经64小时，氦气经24小时 (实际应用中均按24小时计)达到完全饱和后，若压力不升高，不论停留时间再延长多久，机体各组织内惰性气体的量不会再继续增加。
机体内惰性气体溶解得愈多，其安全脱饱和所需时间即减压时间亦愈长。如果溶解量不再增加，其减压时间亦可始终保持不变。所以，在100m深度停留、生活、作业24天，其减压时间和停留、工作24小时者相同，这就显著地提高了潜水作业的效率。
通过一系列模拟实验并打下了相应的基础后，1962年，美、法两国的研究者分别在海上现场进行了饱和潜水实验，取得成功。
为了采用这种新潜水技术，
❶可在海底某固定作业点设置一座供潜水员生活、居住、工作用的水下居住舱(见“水下居住舱”)，作为水下基地。潜水员每天按作息时间表到舱外海底作业，“下班”后回舱休息、进食、盥洗、睡觉。由于舱内外压强相等(等深度巡回潜水，或称水平巡回潜水)，不存在减压问题。潜水员可在体力能耐受的范围内，每天多次，每次不限时间地外出到水中作业。潜水员在水底生活作业几天、几周，甚至几个月，直到完成某项任务，或到定期“换班”时，用潜水钟接回水面，转到母船的甲板加压舱中，经过一次完善的减压，回到常压环境。
❷如要在较大深度或广阔海域进行饱和潜水作业，固定设置的水下居住舱难以满足要求，可使用建在潜水工作母船上的深潜系统设备(见 “下潜式加压舱-甲板加压舱系统”)，以船上的甲板居住舱作为饱和作业的水面基地，用潜水钟作为运载工具，将潜水员送到海底作业，结束后，仍用潜水钟将其接回甲板居住舱中休息。由于舱压与海底作业处水压相同，亦无需减压。每天亦可分批连续到海底作业。任务结束时，潜水员均在甲板居住舱中完成减压。有了这些装备和设备，实施饱和潜水就变成了现实，潜水员可以完成用一般常规潜水方式所难以进行的复杂水下作业任务。
自1962年以来，已有近20个国家利用水下居住舱或饱和潜水深潜系统设备进行了大量的饱和潜水实验研究。特别在医学、生理学方面积累了丰富的经验，摸清了一些规律，为饱和潜水技术的发展创造了条件。目前，现场饱和潜水最大深度已达到460m，停留60小时，并从此深度向下巡回潜水到501m处，工作10分钟 (法国“Janus IV”，1977); 时间最长的达到60昼夜，深度为11.5m(美国“Tektite I”，1969)。实验室模拟饱和潜水研究，1974年曾在610m深度停留50小时；潜水员在大于500m的深度下生活8昼夜(法国 “Sagittaire IV”)；现在最大深度已达686m (美国，1981)，并表明此深度不是人体耐受的极限。
现已一致认为，要在较大深度长时间有效地进行潜水作业，主要需采用饱和潜水技术。
饱和潜水绝大部分使用氦氧或氦氮氧混合气，但由于氦气资源少，价格昂贵，所以，在深度不大的饱和潜水中，采用价格低廉的压缩空气或氮氧混合气已引起重视。
呼吸空气进行饱和潜水时，主要应预防肺型氧中毒。在常压下，氧分压为0.21ATA; 深度达20m，氧分压为0.63ATA，人体维持正常肺功能的安全时间约72小时；30m，氧分压为0.84ATA，安全时间约30小时。所以，超过30m用空气进行饱和潜水，实用价值不大。
呼吸氮氧混合气进行饱和潜水，主要的制约因素是氮麻醉。氧分压可控制在0.2～0.4ATA，其余为氮，不致出现氧中毒。但随深度增加，氮分压相应提高，氮的麻醉作用会逐渐明显，无法正常作业。所以，氮氧饱和潜水的适宜深度在50m以浅。
巡回潜水是根据潜水作业中的不减压原理提出来的。在常压下呼吸空气，机体各组织完全被常压下的氮(0.8ATA)所饱和。在此基础上，潜水员可从水面下潜到水下某一深度。如停留时间控制在一定范围内，由于机体所溶解的惰性气体量即使在快速出水时也不致超过安全过饱和范围，所以可无需减压地回到水面；回到水面后，过多溶解的那部分惰性气体会逐步排出体外，并不发生减压病，此即不减压潜水。同样，当潜水员在高压下达到完全饱和的情况下，亦可以从水下居住舱或深潜系统的潜水钟外出，到达比饱和深度稍大的某一深度，停留一定的时间，当然亦可不需减压而直接回到饱和深度。
严格地说，从饱和深度外出潜水都称为巡回潜水，可分： 向上、水平及向下三种类型。意义较大的是向下巡潜； 向上巡潜实质上是在一定幅度内的减压。
根据饱和深度、呼吸介质、氧分压、安全系数、选择的半饱和组织等条件，可计算求得：
❶向下、向上巡回潜水的深度一时程极限值；或
❷只严格规定深度，而在时间上不作限定。巡回潜水时间是指： 从离开饱和深度开始，到回到饱和深度为止的这段时间 （也有只算到离开巡回深度时为止的） 。巡回潜水亦可安排为一日内多次地进行，称反复巡回潜水。
氮氧饱和潜水时，由于机体长期生活在高分压氮条件下，通过适应过程，提高了对氮麻醉作用的耐力。因此，结合空气巡回潜水时，可以下潜到较大深度，停留很长时间，不减压回到饱和深度，例如： 36.5m氮氧饱和潜水，可吸空气巡回潜水到70m、停留3小时57分钟。这样，不仅可以在较浅深度保持了饱和潜水本身的固有优点，而且还能到较大深度作业。由于呼吸介质容易获得，是一项经济、方便、高效能的潜水技术。鉴于目前绝大多数潜水作业仍在沿岸空气潜水深度内进行。30～36.5m氮氧饱和潜水结合空气巡回潜水就可大致满足在近海全部空气潜水深度内进行各种潜水作业的需要。
饱和-巡回潜水是新的潜水方法，这种潜水技术发展之后，以前的各种潜水技术即被统称为常规潜水。
饱和潜水的优越性在于：
❶大大提高了潜水作业效率。
❷在高压下长期停留后，仅需一次减压，消除了多次减压造成的麻烦，减少减压病的发病机会，比较安全。
❸可在一定的深度-时程范围内作向下巡回潜水，无需减压地回到饱和深度，延伸了饱和潜水的作业深度。正是这些优越性，使饱和潜水成为人能用以直接进入大深度水下环境的唯一手段； 也是在较浅深度长时间作业的重要方法。
但实施饱和潜水时需要庞大而复杂的设备(包括：工作母船、起重设备、深潜系统设备或水下居住舱等)，配套的潜水装具(包括： 大深度用的呼吸器、加热潜水服、呼吸气体加热器、脐带、通讯设备等)，以及相应的技术条件。而且支持饱和潜水作业进行的费用也比较昂贵。关于医学、生理学方面的一些特殊问题 (如高压神经综合征、安全减压等)亦尚需进一步研究解决。