潜水業務

潜水の基礎知識

圧力計が10barを指している場合、SI単位は1Mpa、気圧単位は10atmとなる。

パスカルの原理

流体に加えられる圧力は、流体のすべての方向に等しく伝わる

ボイルの法則

一定温度の気体の体積は圧力に反比例する
気体は圧力が高くなると、それに反比例して体積は減少し、圧力が低くなれば体積は増加する。

シャルルの法則

圧力が一定の時、気体の体積は、絶対温度に比例する
同一圧力に保った気体の体積は、温度が上がると増加し、温度が下がると減少する。

ダルトンの法則

混合気体の圧力は、その成分気体の分圧の和に等しい

ヘンリーの法則

温度が一定の時、液体に溶解する気体の質量は、その気体の分圧に比例する
例えば、水深10メートル(0.2MPa)においては液体中に溶け込む気体の量は大気圧の2倍に、水深20メートル(0.3MPa)においては液体中に溶け込む気体の量は大気圧の3倍になります。

アルキメデスの原理

水中にある物体は、これと同体積の水の重量に等しい浮力を受ける
水中にある物体の質量が、これと同体積の水の質量と同じ場合は、浮きも沈みもしない中性浮力の状態となる
気体の拡散 気体の分子は圧力の高い方向から低い方向へ移動し、圧力差がなくなるまで(平衡状態となるまで)継続する
気体の密度 単位体積あたりの気体の重さを密度と言い、圧力に比例して変化する
気体は非常に高い圧力下では密度が高くなるため、混合・拡散しにくくなるので、圧力の高い混合気体を作る時は、低い圧力下で混合した気体を圧縮する。

空気

空気とは「酸素21%、窒素78%、アルゴン0.9%、炭酸ガス0.04%等その他のガス」からなる混合気体のことで、一般の潜水用に用いられている。

酸素

空気中に21%含まれ、無色・無臭・無味の気体で液体に少量溶ける。
高い圧力化での濃密な酸素は、人体に有害で酸素中毒を引き起こす

窒素

空気中に78%含まれ、無色、無臭で常温、常圧では化学的に安定した不活性の気体であるが、高圧下では麻酔作用があり、急速な減圧では体内で気泡化し減圧症の原因となる

ヘリウム

無色・無臭・無味の極めて軽い気体で、不活性ガスと呼ばれており、燃焼や爆発の危険性がない。
酸素や窒素と比べて熱伝導率が大きいので、潜水者の体温を低下させる
窒素のような麻酔作用は無く、気体密度が小さく、いわゆるドナルドダック・ボイスと呼ばれる現象を生じる。

一酸化炭素

非常に有害な気体で物質の不完全燃焼などで発生する。
吸引すると微量でも中毒症状を起こす。送気やボンベなどに混入しないよう、十分注意が必要である。

二酸化炭素

二酸化炭素(炭酸ガス)は無色・無臭・無味の気体で、呼吸等の代謝作用や物質の燃焼などによって生じる。
大気圧下で2%以上の濃度になると中毒作用を引き起こすこのあたりの潜水物理学の試験問題での傾向として、上記の文章がそのまま出ないことが多々あります。なので、文章をそのまま暗記するだけでなく、きちんと内容を把握しておくことが大切です。

光について 空気と水の密度は大きく異なるため、水中を進んできた光は潜水で使用している面マスク内の空気との境界で屈折する。この入射角と屈折角の正弦(sin)の比は4/3である。
つまりマスクを通して見た水中の物体は、実際より大きく、近くにあるように見える。 水中に入った太陽光線は次第に吸収され、散乱と吸収によって光は弱く減衰する。 水深4.5mで照度1/4に、水深15mでは1/8に減少する。
水中では光は水の分子によって吸収され、赤色が最も吸収されやすく、青色が最も吸収されにくい。
水中でよく見える色は、蛍光オレンジ、白、黄色の順となる。 音について 空中では音は毎秒330mの速度で伝わるが、水中では毎秒1400m~1500mとなり、長い距離を伝達することができる。
このことは両耳効果を減少させ、音源の距離や方向探知を困難にする。 水中での光と音については、両方(またはどちらか)が高い確率で出題されます。

潜水の種類

大気圧潜水(硬式潜水) 潜水者が潜水艦や装甲潜水服などの硬い殻状の容器に入って、水中でも大気圧の状態に保持されたまま潜水する方法。 環境圧潜水(軟式潜水) 潜水者が潜水深度に応じた水圧(環境圧)を直接受けて潜水する方法。通常の潜水業務は全て環境圧潜水である。 送気式潜水 潜水者への送気方法が、圧縮空気を船上からホースを介して潜水者に送気される方法でホース式潜水とも言われる。水中での呼吸ガス切れの心配が無いため、長時間の潜水作業が可能。 送気式潜水の種類 定量送気式潜水応需(デマンド)送気式潜水にわかれる。要点は以下の通り。

定量送気式潜水

送気式潜水は、一般に船上のコンプレッサーによって送気を行う潜水で、比較的長時間の水中作業が可能である。
潜水者の呼吸量にかかわらず、常に一定の呼吸ガスを送気する方式で、大量の送気を連続して行う必要がある。 ヘルメット式潜水(定量送気式潜水) 金属製のヘルメットとゴム製の潜水服により構成された潜水器を使用し、複雑な浮力調整等が必要で、その操作には熟練を要する軽便マスク式潜水(定量送気式潜水) 軽便マスク式潜水は、ヘルメット式潜水の簡易型として開発されたもので、空気は潜水作業者の顔面に装着したマスクに送気され、ヘルメット式潜水よりも空気消費量は少ない
手押しポンプでの送気が可能。

応需(デマンド)送気式潜水器

潜水者の呼吸に応じて送気が行われる方式。呼吸ガスの消費量は必要最小限となる。 全面マスク(フルフェイスマスク)式潜水 顔面全体を覆うマスクと、デマンド式(応需式)の潜水器を組み合わせたもの。
ヘルメット式潜水器を小型化した改良型で、空気消費量が少ない定量送気式の潜水器である。 フーカー式潜水 ボンベやコンプレッサーは船上に置いて、レギュレーターをホースでつなぎ、潜水者はデマンド式レギュレーターを使用して潜水する
現在はほぼ全面マスク式になっており、ヘルメット式潜水に比べ水中での機動性が高い

自給気式潜水

潜水者が携行するボンベから給気を受けて潜水する方法。 開放呼吸型スクーバ式潜水器 潜水者の排気が海中に放出される呼吸回路で、最も一般的な潜水器半閉鎖回路型スクーバ式潜水器 排気の一部を循環させて炭酸ガスを吸収し、酸素と窒素の混合ガスを添加して再呼吸する呼吸回路を持つ潜水器。 閉鎖回路型スクーバ式潜水器 排気を呼吸回路内に完全に循環させて炭酸ガスを吸収し、酸素を潜水深度に適した量だけ添加することによって再呼吸用のガスとする回路を持つ、特殊な潜水器。

呼吸用ガスによる潜水の分類

空気潜水 通常の一般的な潜水のことで、特に但し書き等が無い場合には、潜水とは空気潜水のことを指す。 酸素潜水 酸素中毒の危険性から使用できる最大深度が約5メートルと非常に浅いため、潜水の業務に用いられることはほとんどない。 窒素・酸素混合ガス潜水(ナイトロックス潜水) 酸素濃度21%以上の酸素中毒にならない程度の酸素と窒素を組み合わせた潜水方法で、混合ガスの一種ですが空気潜水に分類される。 空気潜水よりは窒素の分圧が低いので、減圧時間が短くなるメリットがある。 混合ガス潜水 ヘリウムを用いた潜水方法で、窒素のように高圧下で麻酔作用を生じないため、深い深度の潜水に用いられる。 また、空気潜水では高圧則で深度40メートル以上の潜水はできないため混合ガスが使用される。 混合ガス潜水は、浮上時に混合ガスから空気や酸素への呼吸ガスの切り替え「ガス・スイッチ法」を行うことがあり、知識や技術の人員・設備などが整った状態で行われる。 使用される不活性ガスは、窒素とヘリウムに限定される。 ヘリウム・酸素混合ガス潜水(ヘリオックス潜水) 空気潜水で水深30~40メートルを超えると、窒素の麻酔作用が生じる。これを避けるため、大深度潜水では麻酔作用の無いヘリウムを使用した呼吸ガスを使用する。
ヘリウムは高い分圧下でも麻酔作用を起こさない上に、通常の空気の場合より減圧時間が短く、呼吸抵抗が少ない。
逆に短時間潜水や深度の浅い潜水では空気潜水の場合より減圧時間が長くなり、音声の歪みが大きく、音声の明瞭度が低下する。 トライミックス潜水 上記ヘリオックスに窒素を加えた3種混合ガスで、混合比はヘリオックスと同じで酸素中毒にならない酸素分圧160kPa以下、窒素の比率は、窒素酔いにならない窒素分圧400kPa以下。ヘリオックスより潜水深度は浅くなる。 ヘリウムの割合が少ないため、音声歪みは小さくなり、音声の明瞭度が上がるが、正確な混合精度が要求されるために製造コストは高くなる。

減圧方法

減圧方法としては、以下の2種類となる 空気潜水の空気を呼吸しながらの減圧方法(空気減圧) 混合ガス潜水の酸素を呼吸しながらの減圧方法(酸素減圧) 空気減圧 空気を呼吸しながら徐々に浮上し、減圧停止しながら体内に拡散・浸透した不活性ガスの排出を行う方法。通常はこの空気減圧を行う。 酸素減圧 酸素を呼吸することによって肺内の不活性ガス分圧を低下させて分圧差を大きくし、体内に拡散・浸透した不活性ガスの排出を大幅に促進させ、減圧に要する時間を短縮する方法。 水中で行う酸素減圧と減圧室内で行う減圧方法の2種類にわかれる。 水中で行う酸素減圧(水中酸素減圧) 浮上の際、減圧停止の深度から呼吸ガスを酸素に切り替えて減圧を行う方法だが、酸素中毒のおそれもあるので、十分な注意が必要である。 酸素中毒を発症して溺れることを予防するため、溺水しないよう必要な措置を講じて浮上を行わせる場合は220kPa以下とする。 水中酸素減圧は、顔から外れない全面マスク式潜水器の着用・その他潜水ベルや潜水ステージなどを使用することや、安全に呼吸ガスを切り替えるガス・スイッチ法を行うことがあるため、知識や技術のための人員・設備などが整った状態で行わなければならない。 再圧室減圧(水上酸素減圧) 現在国内では、人体の許容することのできる最大の不活性ガスの分圧のこと(M値)を超えないことが定められているので、日本では行うことができない。 深い潜水や長時間の潜水の場合、水中での減圧時間も長時間になり、潜水者にも大きな負担がかかります。 これを防止するため、ある程度の水中減圧を行った後に、残りの減圧を行わず浮上し、浮上後直ちに再圧室(減圧チャンバー)に移動して残りの減圧を再圧室内で行う方法を再圧室減圧(水上酸素減圧)と呼ぶ。

送気式潜水の潜水前点検

潜水器・送気管・信号索又は潜降索

送気式潜水の定期点検

空気圧縮機又は手押しポンプ…1週間ごと
空気清浄装置…1ヶ月ごと
水深計…1ヶ月ごと
水中時計…3ヶ月ごと
流量計…6ヶ月ごと
※定期点検の結果は3年間保管する。
5択問題で、水深計・水中時計の定期点検の部分が間違っていることが多いので要チェックです。

自給気式潜水の潜水前点検

潜水器・レギュレーター

自給気式潜水の定期点検

水深計…1ヶ月ごと
水中時計…3ヶ月ごと
ボンベ…6ヶ月ごと ※5年に一度耐圧テスト、1年ごとにバルブを外して内分点検
レギュレータ一…1年ごと
BC…1年ごと
残圧計…1年ごと
※定期点検の結果は3年間保管する。
レギュレーターは、1MPa以上の圧縮空気を使用する場合は、2段階以上の減圧方式とする。 レギュレーターのセカンドステージを洗う時は、パージボタンを押さないようにする。(ホースの中に水が逆流するため)
※5択の間違いとして、たまに出題されています。

浮上速度

毎分10メートル以下の速度で浮上する

送気量

潜水深度の圧力下での送気量は毎分60リットル以上(大気圧下ではない)
浮上特例により浮上した場合の再圧は、最高潜水深度相当まで加圧し、その加圧速度は0.08MPa以下で行なう。
潜水業務を行なうときは潜水者に純酸素を吸入させてはならない

送気式潜水の携行物

信号索、水中時計、水深計、鋭利な刃物
ただし潜水者と地上の連絡者が通話可能な場合は、信号索・水中時計・水深計は携行しなくても良い
※絶対必要なものは鋭利な刃物

自給気式潜水の携行物

水中時計、水深計、鋭利な刃物、救命胴衣又はBCジャケット
※絶対必要なものは鋭利な刃物救命胴衣又はBCジャケット

潜降索について

いかなる潜水方式の場合でも、必ず潜降索を使用して潜行をする

潜水墜落

潜水墜落の原因 潜水墜落は、潜水服内部の圧力と水圧の平衡が崩れ、内部の圧力が水圧より低くなったときに起こる。
潜水墜落の原因は、送気量の不足、排気弁の調整の失敗、潜降索の不使用、吹き上げ時の処理の失敗 潜水墜落の予防法 潜降、浮上時には必ず潜降索を使用する
潜水者は、潜水速度を変える時、必ず船上に連絡する。また送気量は潜水深度に合った送気量にする
ウエイトは浮力の変化を十分に考慮して選ぶ
ヘルメツト式潜水では、排気弁の調整技術を完全に習得しておく

吹き上げ

吹き上げの原因 潜水服内部の圧力と水圧の平衡が崩れ、内部の圧力が水圧より高くなったときに起こる。
潜水者の排気弁の誤った操作
頭部を胴体より下にする姿勢をとった時、空気を下半身に溜まらせたため、逆立ちの状態になってしまった場合
潜水者に過大な送気を行なった場合
潜水墜落時の対応の失敗 突発事故により潜水者が身体の自由がきかない場合
ヘルメット式潜水のほか、ドライスーツを使用する潜水においても起こる可能性がある。
吹き上げ時の対応を誤ると潜水墜落を起こすことがある。 吹き上げの予防法 ヘルメット式潜水では、排気弁調整技術を完全に習得しておく
潜降・浮上時には必ず潜降索を使用する
身体を横にする姿勢をとる時は、潜水服を必要以上に膨らまさない
潜水者は潜水速度を変える時は必ず船上に連絡する。また送気量は潜水深度に適合した送気量にする。
ウエイトは浮力の変化を十分に考慮して選ぶ
腰バルブを使用する

水中拘束

水中拘束の原因 コンクリートブロック、魚礁等を取り扱う水中作業においては、潜水作業者が動揺するブロック等に挟まれたり、送気ホースがブロックの下敷きになり、送気が途絶することがある。
作業に使用したロープ等が絡みついて拘束される
放水口等に足を吸い込まれて拘束される
沈船や洞窟に入った時、障害物に引っ掛かって拘束される 水中拘束の予防法 作業現場の状況をあらかじめよく観察し、拘束の危険のない作業手順を定めて、それに従って作業する。
障害物を通過する時は、その経路を覚えておき帰りも同じ経路を通る。
障害物は周囲を廻ったり下を潜り抜けることはせず、なるべく上を越えて行くようにする。
使用済みのロープ類は放置しないで船上に回収する。
スクーバ式潜水の場合には、潜水者2人1組で作業を行なう。
沈船や洞窟等の狭い場所に入る場合には、必ずガイドロープを使用する

溺れ

溺れの原因 気道や肺に水が入ってしまった為に呼吸ができなくなり、窒息状態となる場合
水が鼻に入ったとき反射的に呼吸が止まってしまう場合
送気ホースの巻き込み・切断・下敷などにより、送気が中断してしまった場合
スクーバ式潜水の場合は、窒素酔いやパニックなどが原因となって溺れてしまう
不完全な装備や、潜水技術の未熟 溺れの予防法 事故やその他の緊急事態に対する十分な教育と訓練を行う
潜水者の器具の十分な点検・整備
身体の調子が悪い時は潜水を止める
スクーバ式潜水では、必ず救命胴衣またはBCを着用する
ヘルメット式潜水では、必ず命綱を使用する
潜水作業船のスクリューによる送気ホース切断事故が生じないように、クラッチ固定装置やスクリュー覆いを取り付ける

潮流による危険性

潮流の速い水域での潜水作業は、減圧症が発生する危険性が高い。
潮流は、潮汐(ちょうせき)の干満がそれぞれ1日に通常2回ずつ起こることによって生じ、小潮で弱く、大潮で強くなる
潮流は、湾口や水道・海峡といった狭くて複雑な海岸線をもつ海域では強いが、開放的な海域では弱い
上げ潮と下げ潮との間に生じる潮止まりを憩流(けいりゅう)といい、潜水作業はこの時間帯に行うようにする。
潮流の速い水域でスクーバ式潜水により潜水作業を行うときは、命綱を使用する。
潮流については、最近は必ずと言っていいほど出題されていますので、内容を把握しておきましょう

海中生物による危険性

かみ傷 サメ・シャチ・オニカマス・ミズタコ・ウツボ等によって噛まれる
切り傷 サンゴ・フジツボ等の鋭いふちをもったものに触れて切られる
刺し傷 クラゲ類・イモガイ・オニヒトデ・ガンガゼ・ゴンズイ・オニオコゼ・ミノカサゴ・アカエイ等に刺される
海中生物の、噛み傷・切り傷・刺し傷の種類について、内容を把握しておきましょう 海中生物のトラブル予防法 生物の危険性や見分け方を十分に知り、むやみに近づかない
潜水海域にどのような危険生物が生息しているか事前に調べておく
危険な生物の生態・習性を十分に把握する

水中作業による危険性 / ガス爆発

ガス爆発の原因 水中溶接や溶断作業では、作業時に発生したガスが帯留してガス爆発を起こす場合がある
ガス爆発が発生した場合、ヘルメット式以外の潜水方式では鼓膜を損傷する場合がある。 ガス爆発の予防法 時々作業を中止しして、付近の海水を撹幹し、滞留したガスを分散・排除してから作業を再開する。

水中作業による危険性 / 感電

感電の原因 水中溶接・溶断作業では、身体の一部が溶接棒などの先端部と溶接母材の両方に同時に接触すると、苦痛を伴うショックがある。この場合、生命の危険は無いがショックによる二次的災害に注意が必要。 感電の予防法 溶接棒と母材の間に身体を置かないようにする。

水中作業による危険性 / 崩壌・落石

崩壌・落石の原因 石材やコンクリートブロックを取り扱う水中作業中に、これらの崩壊や落下により、潜水者に骨折・挫傷などの傷害が発生する場合がある。 崩壌・落石の予防法 石材の移動を行なう時は、周囲の状況をよく観察して不安定なものを先に移動する

水中作業による危険性 / スクリューへの接触、送気ホースの巻き込み

スクリューへの接触、送気ホースの巻き込みの原因 小型の潜水作業船でコンプレッサーの動力に船の主機関を利用する場合、クラッチが誤作動してスクリューが回転し、送気ホースを切断することがあるスクリューへの接触、送気ホースの巻き込みの予防法 クラッチ固定装置を設置又はスクリュー覆いを設ける

特殊環境での潜水

冷水中での潜水 冷水中では、ウェットスーツよりドライスーツの方が体熱の損失が少ないのでドライスーツを着用する。(ドライスーツの熱伝導率は水の1/20以下)
冷水域での全面マスク式潜水では、送気ホースや呼吸器のデマンドバルブ部分が凍結することがあるので、凍結防止対策が施された潜水器を使用する。 高所域での潜水 環境圧力が1絶対圧力より低い分だけ潜水深度との圧力差が大きくなるので、減圧方法に注意する。
山岳部のダムなど高所域での潜水では、通常の海洋での潜水よりも長い減圧浮上時間が必要となります。 淡水中での潜水 海水に比べて浮力が小さいため、ウエイト量に注意する。
淡水中では、人体の方が電気が流れやすいので感電に注意する。
殺菌作用が乏しく、外傷が化膿しやすいので、衛生保持に注意する 暗渠内での潜水 非常に危険であるので、潜水作業者は豊富な潜水経験と高度な潜水技術、精神的な強さが必要とされる
非常用・緊急用の呼吸ガスを2重3重に用意しておく。
ガイドロープを使用する 無視界での潜水 無視界環境下での十分な教育と訓練を行ない、事前に作業水域内の確認と掃海作業を行なう 汚染水域での潜水 全面マスク・ドライスーツ・手袋などで露出部分を極力減らして、送気式による潜水を行う強潮流中での潜水 ガイドロープを使用し、ハーネスと接続しておく。

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