一次自由潛水中，我們究竟消耗了多少能量？
這是
潛水游世界
第
4756
次分享
出處/界拓自由潛水
自由潛水中
浮力及其對能量消耗的影響
一次潛水中，我們究竟消耗了多少能量？
在我們討論完了肌肉代謝後，Connor提出了這個問題。這篇文章就是這個問題的結果。自由潛水時的完美浮力本身就是一門科學。
當你身著濕衣時，一次潛水需要消耗多少能量？如果你呼氣下潛，而不是吸氣下潛，能夠節省多少能量？在這篇推文中，我們會探討自由潛水時的浮力問題以及上升和下潛時所燃燒的能量。這個結果可能會震驚你。
試著去想像一下，你是一個標準的平均水平的男子（向女士們致歉）。
你代表著平均水平。你重80公斤，身高1米75，體脂率15%，擁有一個完美標準的肺：功能性容量為1.2公升，殘氣量為2.3公升，正常滿肺氣量為5.8公升，填充後肺部容量為8.5公升。有可能，出於某些不幸的原因，你並不是完全的符合平均水平。
沒關係的，儘管身體構造會產生影響，肺部的充氣膨脹和濕衣的厚度產生的影響更大。
讓我們看看什麼會影響自由潛水時的浮力。
01 身體構造
你的身體構造對你的浮力有顯著的影響。脂肪呈現輕微的正浮力，肌肉為輕微的負浮力，骨骼則是嚴重的負浮力。
其它的軟組織與水的密度相近。肺及內臟中沒有氣體時，身體密度大概在1.01-1.08g / cm3.這個密度比淡水的要大，通常情況下也比鹹水的密度大。
我們上文中提到的平均水平的潛水員的密度是1.05 g / cm3.
02 肺部
肺部是可收縮的，因此它對浮力產生的影響是隨深度變化的。肺部提供的一直都是正浮力，在海面時很大，到了深處會變小。
*身體有一種特殊的不隨深度變化而變化的浮力（見紅線）。圖中顯示了，肺部一直在提供正浮力。但是浮力的大小隨著深度變大急劇縮減。當接近水面時，浮力變化最為明顯。
03 氯丁橡膠
你的濕衣是氯丁橡膠製成的。不含氣泡的氯丁橡膠密度大約是1.3 g/cm3.通過向氯丁橡膠中注入氮，濕衣變的柔軟靈活和隔熱。這些氮氣泡會增加浮力。
氯丁橡膠含有的氮從30%到94%不等。更多的氮意味著濕衣更有彈性，在水面上更加隔熱，但是到了深處會變的沒那麼隔熱。
讓我來假設一下，氯丁橡膠含有84%的氮，它的密度變化區間是1.3 g/cm3到 0.24 g/cm3.這些數據援引自Azure Passion文章。（我仍然在了解更多關於氯丁橡膠的詳細規格信息，如果有進展，會在這裡進行添加或者提供鏈接。）
04 配重
最後一個變數，也是最容易改變的一個，就是我們攜帶了多少配重。有些潛水員也會攜帶一些不會收縮變化的浮力工具。這些浮力工具必須 是負浮力的。當我潛水時，我在腳蹼里放一個600克的正浮力工具（不變形的塑料球），在我的腰和脖子上綁上13磅的鉛制配重，這樣在下潛的過程中，我的腿會上浮，我的身體可以保持垂直。
但是我們總共應該用多少配重了？
*
氯丁橡膠對浮力的影響與肺部類似，在自由潛水的深度範圍內，氯丁橡膠一直都是正浮力的。而鉛會帶來一個恆定的負浮力。
自由潛水中
能量消耗
我們需要讓自己保持在懸浮狀態，這樣我們在潛水中所作的功最小。在物理學中，功的定義是功等於力乘以距離或者說W = F x a。如果在整個潛水過程中，你的身體的浮力是20，然後你下潛到了20米，你需要做功20?20=400焦耳（相當於50卡路里）。
在下圖曲線表中，Y軸表示距離（深度），X軸表示浮力引起的力。曲線下的區域表示潛水員到達一個特定深度所需做的功。這張圖可以讓人直觀的感受到浮力對功的影響，浮力過大或者過小，都需要做更多的功以抵消這個力。如果一個潛水員嚴重的負浮力，回到水面需要做大量的功。如果一個潛水員嚴重的正浮力，下潛需要做很多的功。
下圖中是一個假想的130米的潛水，很接近現在的CWT紀錄——129米。這些曲線代表著滿肺下潛，身穿不同濕衣的潛水員。這些潛水員都配備了最合適的配重，以便曲線下的區域最小化。
*
這是假想的130米潛水的一系列數據，數據的設定依據潛水員的平均水平。濕衣是不同的。如果曲線接近X=0（箭頭標註的地方），浮力很小，全部耗能也小。一個簡單的結論就是不穿濕衣潛水比穿8mm濕衣潛水更節能。
一個更有趣的結論是為了更合理的配置配重，潛水員需要攜帶正浮力，而不是鉛制配重（負浮力）。所需的配重重量在圖中進行了展示，負號表示配重是負浮力的。
一次潛水中，我們究竟消耗了多少能量？
在我們討論完了肌肉代謝後，Connor提出了這個問題。這篇文章就是這個問題的結果。自由潛水時的完美浮力本身就是一門科學。
當你身著濕衣時，一次潛水需要消耗多少能量？如果你呼氣下潛，而不是吸氣下潛，能夠節省多少能量？在這篇推文中，我們會探討自由潛水時的浮力問題以及上升和下潛時所燃燒的能量。這個結果可能會震驚你。
一件值得注意的有趣的事是：所有的潛水員在到達他們目標深度的一半的時候，都是成中性浮力的。這是一個普遍性的發現，任何深度，任何濕衣，任何肺部填充情況，任何體型體重，都是這樣。
另一個值得注意的有趣的現象是，如果不攜帶不可壓縮的浮力裝備，所有的潛水員（除了穿8mm濕衣的潛水員之外）在下潛到130m的過程中，都太過負浮力了。他們過早的達到了中性浮力，因此上升時需要花大力氣。比如說，未穿濕衣的潛水員需要攜帶1.2kg的正浮力裝備，才是最合理的配重。
一個未穿濕衣的潛水員，如果合理的配重（1.2kg正浮力），在下潛和上升的過程中需要消耗822J（200cal）。如果他不配重的話，消耗掉能量會上升到1500J.
當然了，任何腦袋清醒的潛水員都不會穿著8mm濕衣下130m。一個穿著8mm濕衣，合理配重的潛水員在水面時的正浮力相當大，幾乎不可能下潛到任何深度。只有攜帶半噸配重才可能下潛，而這些重量會使人無法上升回到水面。
25m潛水的能量消耗
我知道，你不會潛到130m，我也不會潛到130m。所以，除了Alexey Molchanov和Guillaume Néry以外的人，能夠從這項研究中學會什麼呢？我上一次的休閑潛水的平均深度是24.5m所以我在這兒會著重研究25m的潛水。
這裡有一張圖，顯示的是穿著不同濕衣滿肺潛水的相關數據：
*
圖中是穿3mm濕衣，不同肺部膨脹情況下，下潛到25m時的浮力變化情況。請注意，肺部填充後下潛，消耗的能量幾乎和滿肺以及穿8mm濕衣下潛消耗的能量一樣多。FV代表強制呼氣。
我們能從中學會什麼？，好吧，第一課的內容可能你已經知道了。你的濕衣應該儘可能薄，因為穿著厚的濕衣潛水需要消耗很多能量。第二課，你攜帶的空氣越少，你潛水時就越節能。對的，你沒有看錯。強制呼氣比肺部填充後下潛節能多了，而且差距很大。強制呼氣後，潛水員消耗的能量還不到肺部填充後潛水消耗的能量的一半。除此之外，呼氣之後，我們的潛水員所需的合理配重只有0.3kg，而肺部填充之後，需要3.6kg！
如果你穿著厚的濕衣潛水，你可以用FRC潛水（功能餘氣量，即被動呼氣後潛水）的方式來抵消過大的浮力。請注意，潛水員穿3mm濕衣並且肺部填充後潛水消耗的能量和穿8mm濕衣滿肺下潛消耗的能量是差不多的。穿8mm濕衣並且以FRC下潛大概消耗476J來抵抗浮力，而穿3mm濕衣，肺部填充的潛水員下潛25m消耗465J.
當然了，FRC，甚至RV(餘氣量，空肺，強制呼氣後潛水)的一個顯著短板是你無法儲存很多氧氣。有些潛水員感覺這個犧牲是值得的。然而，我不知道有任何一項現有的紀錄是通過FRC的方式完成的。所以，氧氣（或者可能是耳壓平衡）是大深度潛水的一個限制因素。
我們能從中學會什麼？好吧，第一課的內容可能你已經知道了。你的濕衣應該儘可能薄，因為穿著厚的濕衣潛水需要消耗很多能量。第二課，你攜帶的空氣越少，你潛水時就越節能。對的，你沒有看錯。
強制呼氣比肺部填充後下潛節能多了，而且差距很大。強制呼氣後，潛水員消耗的能量還不到肺部填充後潛水消耗的能量的一半。除此之外，呼氣之後，我們的潛水員所需的合理配重只有0.3kg，而肺部填充之後，需要3.6kg！
如果你穿著厚的濕衣潛水，你可以用FRC潛水（功能餘氣量，即被動呼氣後潛水）的方式來抵消過大的浮力。請注意，潛水員穿3mm濕衣並且肺部填充後潛水消耗的能量和穿8mm濕衣滿肺下潛消耗的能量是差不多的。穿8mm濕衣並且以FRC下潛大概消耗476J來抵抗浮力，而穿3mm濕衣，肺部填充的潛水員下潛25m消耗465J.
當然了，FRC，甚至RV(餘氣量，空肺，強制呼氣後潛水)的一個顯著短板是你無法儲存很多氧氣。有些潛水員感覺這個犧牲是值得的。
然而，我不知道有任何一項現有的紀錄是通過FRC的方式完成的。所以，氧氣（或者可能是耳壓平衡）是大深度潛水的一個限制因素。
自由潛水中
實用建議
1.
以在下潛至目標深度一半時達到中性浮力為目標。在一次20-30m，平均深度為25m的潛水周期中，爭取在12.5m時達到中性浮力。一個更保守的途徑是在期待的最大深度的一半時達到中性浮力（15m）。如果你進行了肺部填充，同時／或者穿了厚的濕衣，這點尤為重要。
2.
如果你沒有肺部和氣管擠壓的問題，嘗試FRC甚至RV潛水。也許你會感覺更舒適。深藍論壇上的幾個主題都致力於FRC潛水。Aharon Solomons現在會建議大家將RV潛水作為適應深度訓練的一種體系。無論如何，都要和潛伴一起潛水，並且非常小心，因為你沒有大的氧氣儲備，而且被擠壓的更厲害。
點擊圖片查看界拓自由潛水課程
相關閱讀 請戳
運動前後拉伸完全版，遠離肌肉酸痛，不再害怕蘿蔔腿！
那些自由潛水界中的女神們
自由潛玩多了總想在水下玩點新花樣，比如.....
潛水游世界行程
（向下滑動查看所有行程，點擊
藍字下劃線
查看行程細節）
18年2月16-20日/21-25日
斯米蘭
船宿
（
余位很少
）18年2月17-21日
菲律賓
阿尼洛
考證刷瓶（
已滿
）18年2月20-27日
春節印尼
四王島
船宿8天7晚船宿
（
已滿
）
18年4月1-5日（
新開
）/6-10日斯米蘭
船宿
（少量余位
）18年4月20-25日
菲律賓
海豚灣
PG考證刷瓶
（
熱招
）
18年4月26-5月2日
圖巴塔哈
7天6晚船宿（
已滿
）
18年4月26-5月2日
達拉灣
大貨微距
（
熱招
）18年6月16-20日
馬布
詩巴丹
FD（
熱招
）
18年8月18-24日
科莫多
Blue Manta船宿
（
熱招
）18年9月28-10月5日
埃及紅海
BDE船宿（
僅餘3位
）18年9月30-10月7日
印尼
美娜多藍碧
FD+水攝（
熱招
）
19年2月9-16日
馬爾地夫
深南線船宿
（
熱招
）
【周六常規考證】菲律賓
阿尼洛
（
熱招
）
往期精彩文章 點擊藍色標題查看
去東南亞考證/進階哪裡好？四大熱門海島大PK
學潛水前要不要會游泳？
潛水到底有多危險，既有多少種死法（超長超值）
又愛又恨的大流：適合放流的潛點，技巧和裝備
這些事，只有潛水的人才知道
娶一個潛水女的十大好處
千萬別（yao) 愛上一個潛水員！
一滴防晒乳，殺死整片珊瑚
這裡鯊魚"成群", 潛水員卻痛不欲生
擔心錯過精彩文章和優惠套餐/裝備，趕快把我
置頂
吧！
?
聲明：文章僅代表作者個人觀點，不代表本微信立場。對內容有任何疑問，請謹遵專業人士叮囑。任何版權問題，請隨時聯繫。
▼
潛水游世界淘寶店鋪
：
divetheworld.taobao.com
服務號二維碼
▼
私人微信
divetheworld_b
客服：400 678 1632
郵箱 divetheworld@126.com
歡迎投稿合作贊助
戳原文，開始潛水游世界
※吳永森、王天虹「水攝界奧運會」獲獎，現在中國攝影師一路開掛了！
TAG:潛水游世界 |