Diving - Sensui (English spelling)

Japanese: 潜水 - せんすい（英語表記）diving

Diving refers to a human being diving underwater, but it also includes underwater activities using diving equipment and underwater work using a diving device.

The most basic form of diving is skin diving, which does not use a diving device and only uses the air in one's lungs, and has long been practiced by female divers (ama) who professionally collect seafood such as fish, shellfish, and seaweed. In recent years, skin diving as a leisure or sport has become more popular among the general public, and it is becoming common to enjoy the underwater scenery equipped with a diving suit (wetsuit), diving mask, fins, snorkel, etc.

The following section will focus on diving technology that uses diving equipment and its systems.

[Minoru Yamada]

History of Diving Technology

Humans have been diving for seafood since ancient times, and harvesting of pearls and abalones began 2000 years ago. Records of diving include the Gishiwajinden (285), the Kojiki (712), and the Man'yoshu. Outside of Japan, Alexander the Great dived using a bell-shaped diving bell in 332 BC, and Leonardo da Vinci's drawings (1500) show diving equipment, and attempts were made to dive. However, it was not until 1690 that practical diving operations began, when Edmund Harry E. Hally of England performed a diving operation using a diving bell for over an hour at a depth of 20 meters in the River Thames. The prototype of the helmet diver was created in 1819 by Augustus A. Siebe of England, and since then, as air pumps became more widespread, full-scale diving operations such as salvage began to be carried out. In 1878, the cause of decompression sickness associated with diving was discovered by Paul P. Bert of France, and in 1906, John J. Haldane of England created a decompression table to prevent decompression sickness, improving the safety of diving, which had been dangerous until then. In 1935, the U.S. Navy successfully dived 122 meters using an artificial air of helium and oxygen, exceeding the previous limit of air diving, marking the beginning of deep sea diving using mixed gases.

In addition, air diving was also developed in 1943 by JY Cousteau and E. Gagnan using scuba (aqualung), and during World War II, frogmen (diving operatives) were installed in the navies of various countries. This led to the establishment of an education and training system for diving techniques, the birth of many divers, and improvements in diving techniques, such as salvage. In addition, retired navy divers began to do more diving work in the private sector, and scuba diving became widely used for academic research and as an underwater sport.

In the field of deep-sea diving, saturation diving technology was developed by George Bond in 1957, making it possible to extend diving times and reach greater depths. Japan also conducted the Seatopia project (1971-1975), an underwater habitat experiment, and the New Seatopia project (1985-1991), a 300-meter diving experiment, and the Japan Maritime Self-Defense Force has also conducted saturation dives to depths of over 400 meters.

Currently, the highest human diving depth is 701 meters equivalent pressure (diving in a diving tank) by the French company COMEX in 1992, and hydrogen was used as the breathing gas. In the future, it is expected that divers will be able to dive to depths of over 1000 meters, where 100 atmospheres of pressure will be applied directly to the body.

[Minoru Yamada]

Recent Diving Technology

Nowadays, diving is used in a wide range of applications, including underwater civil engineering such as salvage, port construction, and bridge pier construction, underwater work associated with offshore oil and natural gas development, the fishing industry such as setting up fish reefs and fixed nets, academic research such as observing the ecology of underwater life, investigating the underwater environment, and investigating ancient shipwrecks and ruins, rescue operations in the event of an airplane accident or shipwreck, defense activities such as the disposal of underwater explosives, and even as a sport.

(1) Scuba Diving A diving device in which a diver carries his or her own breathing gas is called scuba or self-supplied diving device. Diving while wearing it is called scuba diving. Scuba diving has the following characteristics: it allows free movement underwater, is easy to handle, easy to learn the technique, and lightweight. Most diving work is done using scuba diving, and it is also widely enjoyed as a marine sport.

(2) Saturation diving Saturation diving is a deep sea diving method in which the diver's body is saturated with inert gases such as helium for a day or more. Once saturation is reached, the decompression time can be the same whether the diver continues diving for a week or a month, making it more efficient. Diving is usually done for about two weeks in a row. The development of saturation diving has made it possible to live on the seabed, which was previously a dream, and in Europe and the United States, France's Precontinental Project, the United States' Sealab Project, and Japan's Seatopia Project were implemented, which have produced results in research on marine life. Today, saturation diving is used for diving in the North Sea and the Gulf of Mexico, where offshore oil production is active, and has been proven to perform highly accurate underwater work even in the deep sea. Rescue operations were carried out using saturation diving after the sinking of the Russian nuclear submarine "Kursk" (sunk at a depth of 108 meters) in August 2000. For deep sea diving, the essential diving equipment is a decompression tank, which pressurizes and decompresses the diver and also serves as living space under high pressure, and an underwater elevator that can be connected to the decompression tank and transports the diver to the seabed while still under pressure; this is called a deep sea diving system.

[Minoru Yamada]

Diving and the science of the human body

Underwater, there is high water pressure, which is increased by 1 atmosphere for every 10 meters of depth, and divers who dive there are exposed to pressure equivalent to the water pressure. This causes problems such as ear pain, lung rupture during ascent, tightness and over-inflation of dry suits, joint pain, and increased breathing resistance. In addition, because divers breathe and absorb breathing gas at a high pressure equivalent to the water pressure, they can suffer from disorders such as nitrogen narcosis (at depths of 40 meters or more), decompression sickness (below the surface of the water) in which gas dissolved in the body turns into bubbles in blood vessels due to rapid decompression, and high pressure nerve syndrome in deep sea diving.

In addition, there are many other problems that can occur while diving, such as body heat loss in cold water, problems with the concentration of oxygen in the breathing gas (oxygen deficiency, oxygen poisoning), carbon dioxide poisoning due to an increase in carbon dioxide, and helium voice (a voice in which the volume of speech is unclear) caused by the difference in the speed of sound when inhaling helium mixed gas. Diving techniques are used to overcome these and ensure safety.

[Minoru Yamada]

"The Science and Practice of Sport Diving," revised and expanded edition, edited by the American Sport Diving Council and translated by Kobayashi Shoichi and Kusakabe Akira (1980, Japan YMCA Alliance Publishing Division)" ▽ "Diving Science," by Y. Berry et al., translated by Seki Kunihiro (1982, Marine Kikaku)" ▽ "Revised Diver's Textbook," edited by the Ministry of Labor's Safety and Health Department, Occupational Health Section (1976, Central Labor Accident Prevention Association)" ▽ "Diving Technology Glossary," edited by the Marine Science and Technology Center (1985, National Official Gazette Sales Cooperative)" ▽ "Environmental Science Series: People and Diving," by Kobayashi Shoichi (1975, Kyoritsu Shuppan)"

Harry's Diving Bell
©Katsuya Nishikawa ">

Harry's Diving Bell

History of the Helmet Diving
[Left] Helmet diver invented by Klingelt (Germany, 1797). [Center] Helmet diver by Seebe (England, 1819). It is said to be the prototype of later helmet divers. [Right] US Navy's MK12 helmet diver. It has a wider field of view than previous models and is ergonomically designed. ©Shogakukan Library ">

History of the Helmet Diving

Scuba Diving
Because they can move freely underwater, they are used for light work such as underwater surveys and photography, and are also widely enjoyed as leisure activities. © Underwater Fort Enterprise, Isamu Soyama ">

Scuba Diving

Saturation diving (onboard living method)
©Shogakukan ">

Saturation diving (onboard living method)

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

人間が水中に潜ることであるが、潜水具を装備して水中活動をしたり、潜水器を使用して水中で作業をすることも含めて「潜水」とよばれる。

　もっとも基本的な潜水は、潜水器を用いずに自分の肺の空気だけで潜るスキンダイビング（素潜(すもぐ)り）で、職業的に魚貝類や海藻類などの海産物をとる海女(あま)（海士(あま)）によって、古くから行われている。近年は、レジャーあるいはスポーツとしてのスキンダイビングが一般にも広まり、潜水服（ウェットスーツ）や潜水マスク、フィン（足ひれ）、シュノーケルなどを装備して、海中の景観を楽しむことが普及している。

　以下この項では潜水機器を利用する潜水技術と、そのシステムを中心に述べることとする。

［山田　稔］

潜水技術の歴史

人間は昔から海の幸を求めて潜水し、真珠、アワビの採取は2000年前から行われていたが、記録に残るものとしては『魏志倭人伝(ぎしわじんでん)』（285）、『古事記』（712）、さらには『万葉集』にも潜水のことが記載されている。外国では紀元前332年にアレクサンドロス大王Alexander the Greatが鐘形の潜水ベルで潜水した記載や、レオナルド・ダ・ビンチLeonardo da Vinciのデッサン（1500）に潜水具がみられ、潜水への挑戦が試みられていた。しかし、実用的な潜水作業が行われるようになったのは、1690年イギリスのエドモンド・ハリーE. Hallyにより、テムズ川の水深20メートルの所で、1時間余りの潜水作業が潜水ベルによって行われてからである。ヘルメット潜水器の原型が登場したのは1819年にイギリスのオーガスタス・シーベA. Siebeによってであるが、以後、送気ポンプの普及に伴ってサルベージなどの本格的な潜水作業が行われるようになった。1878年には、潜水に伴う減圧症の原因がフランスのポール・ベールP. Bertによって究明され、1906年には、減圧症を予防するための減圧表もイギリスのジョン・ホールデーンJ. Haldaneによって完成し、危険であった潜水の安全性が向上した。1935年には、これまでの空気潜水の限界を超えた122メートル潜水をヘリウムと酸素の人工空気を使ってアメリカ海軍が成功させ、混合ガスによる深海潜水の幕開きとなった。

　また、空気潜水も1943年にクストーJ. Y. CousteauおよびガニャンE. Gagnanによってスキューバ（アクアラング）が開発され、第二次世界大戦時には各国の海軍にフロッグメン（潜水工作員）が設置された。これに伴って潜水技術の教育訓練体制が整い、多くのダイバーの誕生、サルベージなど潜水技術の向上がみられた。また、海軍を退役したダイバーによる民間での潜水作業が活発化し、学術調査や水中スポーツとしてのスキューバダイビングが広く普及することになった。

　深海潜水の分野では1957年にジョージ・ボンドG. Bondにより飽和潜水技術が開発され、潜水時間を長く、潜水深度を深くすることが可能になり、日本においても海中居住実験シートピア計画（1971～75）や300メートル潜水実験のニューシートピア計画（1985～91）が行われ、海上自衛隊では400メートルを超える飽和潜水も行われている。

　現在、人間の最高潜水深度は1992年フランス・コメックス社での701メートル相当圧（潜水タンク内での潜水）で、呼吸ガスには水素が使われた。将来、ダイバーの身体に直接100気圧もかかる1000メートル以深の潜水も予想されている。

［山田　稔］

近年の潜水技術

現在ではサルベージ、港湾建設、橋脚工事などの水中土木、海底石油・天然ガス開発に伴う水中作業、魚礁・定置網の設置などの水産業、水中生物の生態観察、海中環境の調査、古代沈船や遺跡の調査などの学術調査、飛行機事故や海難事故時の人命救助、水中爆発物の処分などの防衛活動、さらにはスポーツに至る広い範囲で潜水が行われている。

(1)スキューバダイビング　ダイバーが自ら呼吸ガスを携行する潜水器をスキューバまたは自給気潜水器という。それらを装着して潜水することをスキューバダイビングという。スキューバダイビングは、水中を自由に行動できる、取扱いが容易で技術を習得しやすく軽便である、などの特徴があり、潜水作業の大半はこのスキューバダイビングによって行われているほか、マリンスポーツとしても広く親しまれている。

(2)飽和潜水　深海潜水を行う飽和潜水は、ダイバーの身体にヘリウムなどの不活性ガスが飽和状態になる1日以上の潜水を続ける方法で、いったん飽和に達してしまうと、減圧時間は1週間、1か月間、潜水を続けても同じ時間ですみ、効率がよくなる。通常は2週間連続程度の潜水が行われている。飽和潜水が開発されたことによって、これまで夢物語であった海底居住が可能になり、ヨーロッパやアメリカでは、フランスのプレコンチナン計画、アメリカのシーラブ計画、日本ではシートピア計画も実施され、海洋生物などの調査研究に成果をあげた。また、今日、海底石油生産の活発な北海、メキシコ湾では、飽和潜水による潜水作業が行われ、深海でも精度の高い水中作業に実績をあげている。2000年8月に起こったロシア原子力潜水艦「クルスク」の沈没事故（水深108メートルに沈没）では、飽和潜水による救難作業が行われた。深海潜水では、ダイバーを加圧、減圧するとともに高圧下での居住空間でもある減圧タンク、および減圧タンクに接続できダイバーを加圧状態のまま海底へ移送する水中エレベーターが必須(ひっす)の潜水装置で、深海潜水システムとよばれている。

［山田　稔］

潜水と人体の科学

水中は水深10メートルごとに1気圧ずつ加算される高い水圧があり、そこへ潜水するダイバーは水圧と同等の圧力にさらされている。このために、耳の痛み、上昇時の肺の破裂、ドライスーツの締め付け・過膨張、関節の痛み、呼吸抵抗の増大などの問題がおこる。また、ダイバーは水圧同等の高い圧力の呼吸ガスを呼吸し、吸収しているために、窒素酔い（40メートル以深）、体内に溶解していたガスが速い減圧により血管などで気泡化しておこる減圧症（潜水病）、深海潜水では高圧神経症候群などの障害がおこる。

　このほか、冷たい水温での体熱損失、呼吸ガス中の酸素濃度の問題（酸素欠乏、酸素中毒）、炭酸ガスの増加から炭酸ガス中毒、ヘリウム混合ガスを吸入すると音速の違いからおこるヘリウムボイス（ことばの強弱が不明瞭(ふめいりょう)な音声となる）など、潜水中の問題は多いが、これらを克服して安全を確保するのが潜水技術である。

［山田　稔］

『アメリカスポーツ潜水協議会編、小林庄一・日下部暘訳『スポーツ潜水の科学と実際』改訂増補版（1980・日本YMCA同盟出版部）』▽『Y・ベリー他著、関邦博訳『潜水学』（1982・マリン企画）』▽『労働省安全衛生部労働衛生課編『改訂　潜水士テキスト』（1976・中央労働災害防止協会）』▽『海洋科学技術センター編『潜水技術用語集』（1985・全国官報販売協同組合）』▽『小林庄一著『環境科学叢書　人と潜水』（1975・共立出版）』

ハリーの潜水ベル

ヘルメット潜水器の歴史
〔左〕クリンゲルト（ドイツ・1797年）が考案したヘルメット潜水器。〔中〕シーベ（イギリス・1819年）のヘルメット潜水器。後代のヘルメット潜水器の原型といわれる。〔右〕アメリカ海軍のMK12型ヘルメット潜水器。従来のものより視野が広く、人間工学的配慮がなされている©小学館ライブラリー">

ヘルメット潜水器の歴史

スキューバダイビング

飽和潜水（船上居住方式）

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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