الغوص التشبعي

A breathing gas mixture of oxygen, helium and hydrogen (hydreliox) was developed for use at extreme diving pressures to reduce the effects of high pressure nervous syndrome. Between 1978 and 1984, a group of divers at Duke University in North Carolina conducted the Atlantis series of onshore hyperbaric chamber deep experimental dives.^[23] In 1981, during an extreme depth test dive to 686 metres (2251 ft) they breathed a conventional heliox mixture with difficulty and experienced tremors and memory lapses.^[23][28]

A (hydreliox) gas mixture was used during a similar experimental chamber dive by three divers for the French Comex S.A.offshore diving contractor in 1992. On 18 November 1992, Comex stopped the dive at a pressure of 675 meters of sea water (msw) (2215 fsw) because the divers were suffering from insomnia and fatigue. All three divers were willing to continue, but the research leader decided to decompress the chamber to 650 msw (2133 fsw). On 20 November, Comex diver Theo Mavrostomos was allowed to continue but spent only two hours at 701 msw (2300 fsw), although the intention had been to spend four and a half days at this depth and perform planned tasks.^[28]

مرض تخفيف الضغط (DCS) حالة خطيرة قد تكون مميتة، تنجم عن فقاعات من الغاز الخامل، والتي قد تتشكل في أجسام الغواصين نتيجة انخفاض الضغط أثناء صعودهم. ولمنع هذا المرض، يتعين على الغواصين الحد من سرعة صعودهم لتقليل تركيز الغازات المذابة في أجسامهم بما يكفي لتجنب تشكل الفقاعات ونموها. يُعرف هذا الإجراء بتخفيف الضغط ، وقد يستغرق عدة ساعات للغوص على أعماق تزيد عن 50 مترًا (160 قدمًا) عندما يقضي الغواصون أكثر من بضع دقائق في هذه الأعماق. كلما طالت مدة بقاء الغواصين في الأعماق، زادت كمية الغاز الخامل التي يمتصها نسيج أجسامهم، وبالتالي يزداد الوقت اللازم لتخفيف الضغط بسرعة. ^{[ 33 ]} يمثل هذا مشكلة للعمليات التي تتطلب من الغواصين العمل لفترات طويلة في الأعماق، حيث قد يتجاوز وقت تخفيف الضغط وقت العمل المفيد بفارق كبير. مع ذلك، بعد حوالي 72 ساعة تحت أي ضغط معين، اعتمادًا على نموذج إدخال الغاز المستخدم، تتشبع أجسام الغواصين بالغاز الخامل، ويتوقف امتصاصه. من تلك اللحظة فصاعدًا، لا حاجة لزيادة وقت تخفيف الضغط. تستفيد ممارسة الغوص التشبعي من هذه الخاصية، إذ توفر للغواصين وسيلة للبقاء تحت ضغط العمق لأيام أو أسابيع. في نهاية تلك الفترة، يحتاج الغواصون إلى إجراء عملية تخفيف ضغط تشبعي واحدة، وهي أكثر كفاءة وأقل خطورة من القيام بغطسات قصيرة متعددة، تتطلب كل منها وقتًا طويلًا لتخفيف الضغط. من خلال جعل عملية تخفيف الضغط الواحدة أبطأ وأطول، في ظل الظروف المُحكمة والراحة النسبية في بيئة التشبع أو غرفة تخفيف الضغط، يقل خطر الإصابة بداء تخفيف الضغط أثناء التعرض الفردي بشكل أكبر. ^{[ 3 ]} 

Inert gas narcosis is a reversible alteration in consciousness that occurs while diving at depth. It is caused by the anesthetic effect of certain gases at high partial pressure. It can occur during shallow dives, but does not usually become noticeable at depths less than 30 metres (98 ft). Except for helium and probably neon, all gases that can be breathed have a narcotic effect, although widely varying in degree.^[34][35] As depth increases, the mental impairment may become hazardous. Divers can learn to cope with some of the effects of narcosis, but it is impossible to develop a tolerance. Narcosis can affect all ambient pressure divers, although susceptibility varies widely among individuals and from dive to dive.

Narcosis may be completely reversed in a few minutes by ascending to a shallower depth, with no long-term effects. To dive at greater depths, as narcosis and oxygen toxicity become critical risk factors, gas mixtures such as trimix or heliox are used. These mixtures prevent or reduce narcosis by replacing some or all of the inert fraction of the breathing gas with non-narcotic helium. There is a synergy between carbon dioxide toxicity and inert gas narcosis which is recognised but not fully understood. Conditions where high work of breathing due to gas density occur tend to exacerbate this effect.^[7]

Work of breathing (WOB) is the energy expended to inhale and exhale a breathing gas.^[36] In a normal resting state the work of breathing constitutes about 5% of the total body oxygen consumption. It can increase considerably due to constraints on gas flow imposed by breathing apparatus, ambient pressure, or breathing gas composition. Work of breathing is affected by several factors in underwater diving at ambient pressure. There are physiological effects of immersion, physical effects of ambient pressure and breathing gas mixture, and mechanical effects of the gas supply system.^[37]

تتناسب كثافة خليط غازي معين طرديًا مع الضغط المطلق عند درجة حرارة ثابتة ضمن نطاق الضغوط القابلة للتنفس، وتعتمد مقاومة التدفق على سرعة التدفق والكثافة واللزوجة. ^{[ 37 ]} عندما تتجاوز الكثافة حوالي 6 غ/لتر، تنخفض قدرة الغواص على تحمل الجهد بشكل ملحوظ، ^{[ 38 ]} وتصبح هامشية عند 10  غ/لتر. في هذه المرحلة، قد يؤدي حتى الجهد المعتدل إلى تراكم ثاني أكسيد الكربون الذي لا يمكن عكسه بزيادة التهوية، لأن الجهد المطلوب لزيادة التهوية ينتج كمية من ثاني أكسيد الكربون تفوق الكمية التي يتم التخلص منها، وقد يختنق التدفق بفعل تأثيرات انضغاط مجرى الهواء الديناميكي. يمكن تأخير هذا التأثير باستخدام غاز ذي كثافة أقل، مثل الهيليوم، في خليط التنفس للحفاظ على الكثافة الإجمالية أقل من 6  غ/لتر. ^{[ 37 ]}

قد يؤدي احتباس ثاني أكسيد الكربون نتيجةً لزيادة جهد التنفس إلى ظهور أعراض مباشرة لتسمم ثاني أكسيد الكربون، وتأثيرات تآزرية مع التخدير النيتروجيني وتسمم الجهاز العصبي المركزي بالأكسجين، والذي يتفاقم بسبب توسع الأوعية الدماغية الناتج عن ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون مما يؤدي إلى زيادة جرعة الأكسجين الواصلة إلى الدماغ. ^{[ 37 ]}

متلازمة الضغط العصبي العالي (HPNS) هي اضطراب عصبي وفسيولوجي يصيب الغواصين عند النزول إلى عمق يزيد عن 150 مترًا (500 قدم) تقريبًا أثناء تنفس خليط من الهيليوم والأكسجين. وتعتمد آثارها على سرعة النزول والعمق، حيث يقلل النزول البطيء من هذه الآثار. ^{[ 39 ]} تُعدّ متلازمة الضغط العصبي العالي عاملًا مُحددًا للغوص العميق في المستقبل، ولكن يمكن الحدّ منها باستخدام نسبة صغيرة من النيتروجين في خليط الغاز. ^{[ 40 ]} كما يبدو أن الهيدروجين في غاز التنفس يُقلل من آثار متلازمة الضغط العصبي العالي، إلا أن هذا التأثير لم يُدرس بشكلٍ مُستفيض نظرًا لمخاطر الحريق والانفجار المُصاحبة لإدارة الخلائط التي تحتوي على الهيدروجين والأكسجين. ^{[ 41 ]} وهناك بعض الأدلة الظرفية التي تُشير إلى أن أعراض متلازمة الضغط العصبي العالي تزداد عند ارتفاع درجة حرارة حجرة الغوص. ^{[ 2 ]} 

Compression arthralgia is a deep aching pain in the joints caused by exposure to high ambient pressure at a relatively high rate of compression, experienced by underwater divers. The pain may occur in the knees, shoulders, fingers, back, hips, neck or ribs, and may be sudden and intense in onset and may be accompanied by a feeling of roughness in the joints.^[4] Onset commonly occurs around 60 msw (meters of sea water), and symptoms are variable depending on depth, compression rate and personal susceptibility. Intensity increases with depth and may be aggravated by exercise. Compression arthralgia is generally a problem of deep diving, particularly deep saturation diving, where at sufficient depth even slow compression may produce symptoms. The use of trimix can reduce the symptoms.^[42] Spontaneous improvement may occur over time at depth, but this is unpredictable, and pain may persist into decompression. Compression arthralgia may be easily distinguished from decompression sickness as it starts during descent, is present before starting decompression, and resolves with decreasing pressure, the opposite of decompression sickness. The pain may be sufficiently severe to limit the diver's capacity for work, and may also limit the depth of downward excursions.^[4]

Saturation diving (or more precisely, long term exposure to high pressure) is associated with aseptic bone necrosis, a form of ischaemic bone disease caused by nitrogen bubbles formed during decompression, although it is not yet known if all divers are affected or only especially sensitive ones. The joints are most vulnerable to osteonecrosis. The connection between high-pressure exposure, decompression procedure and osteonecrosis is not fully understood.^{[43][44][45][46]}

Both acute and chronic oxygen toxicity are significant risks in saturation diving. The storage breathing gas exposes the divers to one continuous level of oxygen concentration for extended periods, on the order of a month at a time, which requires the gas in the habitat to be maintained at a long term tolerable partial pressure, generally around 0.4 bar, which is well tolerated, and allows for quite large accidental deviations without causing hypoxia. This may be increased during decompression, but as decompression may take over a week, the safely tolerable increase is limited, and at lower pressures oxygen partial pressure is also limited by fire hazard considerations.^[47][6]

يجب أن يتناسب تركيب غازات جرس الغوص وغازات الرحلات مع مسار الغوص المخطط له. قد يكون الضغط الجزئي للأكسجين أعلى خلال فترة العمل، ولكن قد يكون من الأفضل لوجستيًا استخدام نفس الغاز المستخدم للتخزين. قد يحتوي غاز الطوارئ على نسبة أكسجين أعلى. في وقت من الأوقات، كان الضغط الجزئي الموصى به للأكسجين في غاز الطوارئ أعلى بكثير من المستخدم في إمدادات الغاز الرئيسية. ^{[ 48 ] [ 49 ]}

يُعد اختيار غاز تخفيف الضغط مسألة توازن بين فعاليته في طرد الغاز الخامل وتجنب سمية الأكسجين الرئوية، ويمكن الموازنة بين المخاطر بناءً على الوقت اللازم لتخفيف الضغط، والذي يتأثر بدوره بالضغط الجزئي للأكسجين (P₂O₂). وقد استخدمت بعض الجداول ضغطًا جزئيًا للأكسجين (P₂O₂) _{قدره 0.6} بار عندما لم يكن التعرض مفرطًا، ولكن مع التعرض لأعماق أكبر، يستغرق تخفيف الضغط وقتًا أطول، ويجب خفض _{P₂O₂ .} ^{[ 5 ]} _{أظهر مسحٌ لمتعهدي الغوص التشبعي في عرض البحر أن الاتجاه السائد في عام 2024 كان استخدام ضغط 0.5 بار ،} بحد أقصى 0.53 بار وحد أدنى 0.49 بار لتخفيف الضغط. ^{[ 5 ]}

يزداد انتقال الحرارة إلى الغازات وعبرها عند ضغط أعلى من الضغط الجوي، نظرًا لارتفاع السعة الحرارية للغازات ذات الكثافة الأعلى . ويتأثر هذا التأثير أيضًا بتغيرات في تركيب غاز التنفس، اللازمة للحد من التخدير وجهد التنفس ، وتقليل سمية الأكسجين ، وتسريع عملية تخفيف الضغط . ولأن الهيليوم موصل جيد للحرارة، فإن الغواصين في بيئة غنية بالهيليوم سيفقدون أو يكتسبون حرارة بسرعة إذا كانت درجة حرارة الغاز منخفضة جدًا أو مرتفعة جدًا. وتؤدي هذه التأثيرات إلى تقليل نطاق درجة الحرارة المسموح به في بيئة التشبع. ^{[ 8 ]}

يختلف وضع فقدان الحرارة اختلافًا كبيرًا بين مناطق المعيشة المشبعة، التي تُتحكم بدرجة حرارتها ورطوبتها، وبين الحجرة الجافة، والماء. ^{[ 10 ]} يجب الحفاظ على درجة حرارة أماكن المعيشة مرتفعة بما يكفي لمنع انخفاض حرارة الجسم، وعادةً ما تتراوح بين 85 و93 درجة فهرنهايت (29 إلى 34 درجة مئوية) ، وذلك تبعًا لضغط التخزين. ^{[ 50 ]}  

تُعدّ الحويصلات الهوائية في الرئتين فعّالة للغاية في نقل الحرارة والرطوبة. إذ يُسخّن الغاز المستنشق الذي يصل إليها إلى درجة حرارة الجسم الأساسية، ويُرطّب حتى التشبّع خلال الوقت اللازم لتبادل الغازات، بغض النظر عن درجة الحرارة والرطوبة الأوليتين. وتُفقد هذه الحرارة والرطوبة إلى البيئة في أنظمة التنفس ذات الدائرة المفتوحة. وعندما يتجاوز فقدان الحرارة توليدها، تنخفض درجة حرارة الجسم. ^{[ 8 ]} يزيد الجهد من إنتاج الحرارة عن طريق العمليات الأيضية، ولكن عندما يكون غاز التنفس باردًا وكثيفًا، فإن فقدان الحرارة الناتج عن زيادة حجم الغاز المستنشق لدعم هذه العمليات الأيضية قد يؤدي إلى فقدان صافٍ للحرارة، حتى لو تم تقليل فقدان الحرارة عبر الجلد إلى أدنى حد. ^{[ 8 ]}

يكون فقدان الحرارة إلى غاز التنفس أقل بالنسبة للغواص الذي يستخدم الإمداد السطحي مقارنةً بنظام الطوارئ ذي الدائرة المفتوحة، حيث لا يكون غاز التنفس القادم من الحبل السري أبرد بكثير من درجة حرارة الماء، بينما قد يكون الغاز المُزوَّد من منظم الطوارئ في المرحلة الأولى أقل من درجة التجمد بعدة درجات. إلا أن فقدان الحرارة يزداد مع زيادة العمق نظرًا لكثافة غاز التنفس العالية التي تزيد من سعته الحرارية لحجم نفس معين. ويؤدي تسخين الغاز قبل التنفس إلى تقليل فقدان الحرارة من مركز الجسم. ويقلل استخدام غاز الهيليوم كمخفف من فقدان الحرارة بهذه الآلية نظرًا لانخفاض سعته الحرارية بسبب انخفاض كثافته. ولا تُؤخذ الموصلية الحرارية العالية للهيليوم في الاعتبار في هذه الحالة. ^{[ 8 ]}

توجد بعض الأدلة على انخفاض تراكمي طويل الأمد في وظائف الرئة لدى غواصي التشبع بالأكسجين، ^{[ 51 ]} كما أن التعرض التراكمي طويل الأمد لضغوط جزئية عالية من الأكسجين يرتبط بتسارع تطور إعتام عدسة العين . ^{[ 32 ]} ويُعتبر نخر العظام الناتج عن اختلال الضغط نتيجة لإصابة تخفيف الضغط وليس بسبب العيش في ظروف التشبع بالأكسجين. ^{[ 52 ]}

كثيراً ما يُعاني غواصو التشبع من التهابات سطحية مثل الطفح الجلدي والتهاب الأذن الخارجية وقدم الرياضي ، والتي تحدث أثناء وبعد التعرض للتشبع. ويُعتقد أن هذا نتيجة لارتفاع الضغط الجزئي للأكسجين، وارتفاع درجات الحرارة والرطوبة نسبياً في مكان الإقامة. ^{[ 53 ] [ 26 ]}

من المعروف أن الغوص التشبعي يرتبط بخلل في وظيفة البطانة الوعائية وإجهاد التهابي ، إلا أن ذلك يتبعه تعافٍ، مما يجعل فترة الراحة بين جلسات الغوص التشبعي ضرورية. ويبدو أن الممارسة الحالية كافية، حيث اجتاز غواص الفحص الطبي للغوص التشبعي في سن 61، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من البيانات لإجراء تقييم أكثر دقة، ولتحديد ما إذا كانت هناك أي تفاعلات بين آثار الغوص التشبعي والغوص الارتدادي واستخدام غازات تنفس بديلة. ^{[ 5 ]}

أجرى إمبرت وآخرون (2019) دراسة استقصائية على غواصي التشبع فيما يتعلق بآثار ما بعد تخفيف الضغط. وأفادت نسبة كبيرة منهم بمعاناتهم من الصداع والإرهاق لمدة تصل إلى عشرة أيام أثناء وبعد معظم عمليات تخفيف الضغط، لكنهم تعافوا وعادوا إلى حالتهم قبل تخفيف الضغط. يُعزى هذا التأثير إلى التأقلم مع تغير الضغط الجزئي للأكسجين أثناء التشبع وتخفيف الضغط، مع تغيرات طفيفة في تركيز الهيماتوكريت والهيموجلوبين، ويبدو أنه قابل للعكس دون علاج. يُعد إتاحة الوقت للتعافي أحد أسباب الحد من مدة التعرض وطول فترة الراحة على السطح. ^{[ 54 ]}

أُفيد بأن بيئة التشبع تُغير التوازن التأكسدي والاختزالي ، والوظيفة المناعية ، وتوازن السوائل ، والمتغيرات الدموية . كما أُبلغ عن فقدان كتلة العضلات بشكل متكرر، وقد يرتبط ذلك بانخفاض في تخليق البروتين ، وزيادة في معدل الأيض الأساسي ، وتغيرات في استخدام الوقود الأيضي. وقد تُقلل مساحات المعيشة الصغيرة من قدرة الغواص على الحفاظ على مستويات النشاط البدني المعتادة. ^{[ 55 ]}

يُعتقد أن بيئة التشبع تُخلّ بالتوازن الفسيولوجي والأيضي، ويتطلب الغوص التشبعي استهلاكًا عاليًا للطاقة، يُقدّر بما بين 44 و52 سعرة حرارية/كجم من وزن الجسم يوميًا، ويختلف ذلك باختلاف النشاط تحت الماء. يجب أن يدعم النظام الغذائي إنتاج خلايا الدم الحمراء وتقليل الجذور الحرة، وأن يدعم مخزون مضادات الأكسدة الذاتية. ينبغي الحفاظ على ترطيب كافٍ، وأن تكون الكربوهيدرات كافية للعمل تحت الماء. ^{[ 55 ]}

يتطلب فريق الغوص التشبعي كحد أدنى الأفراد التاليين: ^{[ 59 ]}

• مشرف غوص (متواجد أثناء أي عمليات غوص)
• مشرفان على أجهزة دعم الحياة (يعملان بنظام المناوبات أثناء وجود غواصين تحت الضغط)
• فنيان اثنان لدعم الحياة (يعملان أيضاً بنظام المناوبات)
• غواصان داخل الجرس (غواص عامل وحامل الجرس - قد يتناوبان أثناء الغوص)
• غواص احتياطي واحد على السطح (يكون في الخدمة عندما يكون جرس الغطس في الماء)
• عرض واحد للغواص الاحتياطي على السطح

في بعض المناطق، يتواجد طبيب غوص على أهبة الاستعداد، ولكن ليس بالضرورة في الموقع، وقد تشترط بعض الشركات وجود فني طبي غوص في الموقع. عادةً ما يتجاوز عدد العاملين الفعليين المشاركين في العمليات الحد الأدنى المطلوب، حيث يُشترط الحد الأدنى لوردية واحدة يوميًا، وعند استخدام ورديات متعددة لتحسين استغلال الموارد، تزداد الحاجة إلى طاقم غوص إضافي. يمكن لجرس غوص ثنائي استيعاب ستة غواصين يعملون ثلاث ورديات مدة كل منها ثماني ساعات، بينما يمكن لجرس غوص ثلاثي استيعاب تسعة غواصين. ^{[ 59 ]} تُعلن أنظمة التشبع عن أماكن إقامة تتسع من 6 إلى 24 شخصًا. عادةً ما تعمل أكبر الأنظمة بجرسين، ويمكن تهيئتها لأعماق تخزين متعددة. ^{[ 60 ] [ 61 ]}

يُجرى الضغط إلى عمق التخزين، والذي يُشار إليه أيضًا باسم التفريغ، ^{[ 5 ]} بمعدل محدود عمومًا ^{[ 62 ]} لتقليل خطر متلازمة الضغط العالي للأعصاب وآلام المفاصل الناتجة عن الضغط . تُحدد المعايير النرويجية معدل ضغط أقصى قدره  متر واحد من ماء البحر  في  الدقيقة، وفترة راحة عند عمق التخزين بعد الضغط وقبل الغوص. ^{[ 62 ]} يوجد تباين كبير في معدلات الضغط الموصى بها بين الإجراءات القانونية والتجارية الخاصة التي تمت مقارنتها في دراسة أجريت عام 2024، ولكن لا يوجد دليل قاطع على أن أيًا منها يُمثل مشكلة. ^{[ 2 ]} يتكون الغلاف الجوي الأولي للنظام عمومًا من هواء عند الضغط الجوي، أي ما يقارب 0.21 بار من الأكسجين و0.79 بار من النيتروجين. ^{[ 6 ]}

عمق التخزين، المعروف أيضًا بعمق المعيشة، هو الضغط في أقسام الإقامة في بيئة الغوص التشبعي - وهو الضغط المحيط الذي يعيش تحته غواصو الغوص التشبعي عندما لا يكونون منخرطين في أنشطة العزل. أي تغيير في عمق التخزين ينطوي على انضغاط أو تخفيف للضغط، وكلاهما يسبب إجهادًا للغواصين، ولذلك يجب أن يقلل تخطيط الغوص من الحاجة إلى تغييرات عمق المعيشة والتعرضات أثناء الغوص، ويجب أن يكون عمق التخزين أقرب ما يمكن إلى عمق العمل، مع مراعاة جميع اعتبارات السلامة ذات الصلة. ^{[ 62 ]}

بعد الضغط إلى عمق التخزين، توجد عادةً فترة انتظار عند ضغط ثابت قبل أن يتم نشر الغواصين في غطسة عمل. ^{[ 5 ]}

The hyperbaric atmosphere in the accommodation chambers and the bell are controlled to ensure that the risk of long term adverse effects on the divers is acceptably low. Most saturation diving is done on heliox mixtures, with partial pressure of oxygen in accommodation areas kept around 0.40 to 0.48 bar (most commonly 0.40 to 0.42 bar^[5]), which is near the upper limit for long term exposure. Carbon dioxide is removed from the chamber gas by recycling it through scrubber cartridges. The levels are generally limited to a maximum of 0.005 bar partial pressure, equivalent to 0.5% surface equivalent. Most of the balance is helium, with a small amount of nitrogen and trace residuals from the air in the system before compression.^[6] These traces tend to reduce during the saturation period as gas is lost and replaced with heliox.^[5] Odours and other impurites may be removed by activated carbon filters. Humidity and temperature are also controlled for health and comfort.^[65]

Bell operations and lockouts may also be done at between 0.4 and 0.6 bar oxygen partial pressure, but often use a higher partial pressure of oxygen, between 0.6 and 0.9 bar,^[66](0.6 to 0.8 bar^[5]) which lessens the effect of pressure variation due to excursions away from holding pressure, thereby reducing the probability and amount of bubble formation due to these pressure changes. In emergencies a partial pressure of 0.6 bar of oxygen can be tolerated for over 24 hours, but this is avoided where possible. Carbon dioxide can also be tolerated at higher levels for limited periods. US Navy limit is 0.02 bar for up to 4 hours. Nitrogen partial pressure starts at 0.79 bar from the initial air content before compression, but tends to decrease over time as the system loses gas to lock operation, and is topped up with helium.^[6]

خلال فترة الانتظار قبل تخفيف الضغط ، يمكن زيادة الضغط الجزئي للأكسجين إلى ما بين 0.48 و0.5 بار لتوفير نطاق أكسجين أوسع . أثناء تخفيف الضغط، يُحافظ على الضغط الجزئي للأكسجين عند هذا المستوى حتى تصل نسبة الأكسجين إلى ما بين 21% و24%، وبعد ذلك يُحافظ عليه عند نسبة ثابتة حتى الصعود إلى السطح لتقليل خطر الحريق. ^{[ 5 ]}

يتطلب إنزال الغواصين من مجمع تشبع سطحي نقلهم تحت ضغط من منطقة الإقامة إلى مكان العمل تحت الماء. ويتم ذلك عادةً باستخدام جرس غوص مغلق ، يُعرف أيضًا بكبسولة نقل الأفراد، حيث يُثبّت على حافة قفل حجرة نقل الإقامة، ويُعادِل الضغط مع ضغط حجرة نقل الإقامة قبل نقل الغواصين إلى الجرس. بعد ذلك، تُفتح أبواب القفل ليدخل الغواصون إلى الجرس. يرتدي الغواصون بدلاتهم قبل دخول الجرس ويُجرون فحوصات ما قبل الغوص. يُضبط الضغط داخل الجرس ليتناسب مع العمق الذي سيُغلق عنده الغواصون أثناء إنزال الجرس، بحيث يكون تغيير الضغط بطيئًا دون تأخير العمليات. ^{[ 6 ]}

يُنزل الجرس من جانب السفينة أو المنصة باستخدام رافعة جسرية أو إطار على شكل حرف A أو من خلال فتحة في سطح السفينة . تبدأ عملية الإنزال عادةً بخفض ثقل التوازن، وهو ثقل كبير معلق بكابل يمتد من الرافعة الجسرية على أحد جانبيه، مرورًا بمجموعة من البكرات الموجودة على الثقل، ثم يصعد على الجانب الآخر عائدًا إلى الرافعة الجسرية حيث يُثبّت. يتدلى الثقل بحرية بين جزئي الكابل، وبسبب وزنه، يبقى معلقًا أفقيًا ويحافظ على شد الكابل. يتدلى الجرس بين جزئي الكابل، ويحتوي على دليل انزلاق على كل جانب ينزلق على طول الكابل أثناء إنزاله أو رفعه. يتدلى الجرس من كابل متصل بالجزء العلوي. أثناء إنزال الجرس، يوجهه دليل الانزلاق على طول كابلات ثقل التوازن إلى مكان العمل. ^{[ 67 ]}

حبل السرة الخاص بالجرس منفصل عن حبال السرة الخاصة بالغواصين، والتي تتصل من داخل الجرس. يُنشر حبل السرة الخاص بالجرس من أسطوانة كبيرة أو سلة خاصة بحبال السرة، ويُراعى إبقاء الشد في حبل السرة منخفضًا ولكنه كافٍ ليبقى شبه عمودي أثناء الاستخدام وليُلفّ بشكل أنيق أثناء عملية الاستعادة. ^{[ 67 ]}

يمكن استخدام جهاز يسمى مؤشر الجرس لتوجيه حركة الجرس والتحكم بها عبر الهواء ومنطقة الرذاذ القريبة من السطح، حيث يمكن للأمواج أن تحرك الجرس بشكل كبير. ^{[ 67 ]}

Once the bell is at the correct depth, the final adjustments to pressure are made and after final checks, the supervisor instructs the divers to lock out of the bell. The hatch is at the bottom of the bell and can only be opened if the pressure inside is balanced with the ambient water pressure. The bellman tends the working diver's umbilical through the hatch during the dive. If the diver experiences a problem and needs assistance, the bellman will exit the bell and follow the diver's umbilical to the diver and render whatever help is necessary and possible. Each diver carries back-mounted bailout gas, which should be sufficient to allow a safe return to the bell in the event of an umbilical gas supply failure.^[68]:12[69]

Breathing gas is supplied to the divers from the surface through the bell umbilical. If this system fails, the bell carries an on-board gas supply which is plumbed into the bell gas panel and can be switched by operating the relevant valves. On-board gas is generally carried externally in several storage cylinders of 50 litres capacity or larger, connected through pressure regulators to the gas panel.^[68]:12

Helium is a very effective heat transfer material, and divers may lose heat rapidly if the surrounding water is cold. To prevent hypothermia, hot-water suits are commonly used for saturation diving, and the breathing gas supply may be heated. Heated water is produced at the surface and piped to the bell through a hot-water line in the bell umbilical, then is transferred to the divers through their excursion umbilicals.^[59]:10–8 The umbilicals also have cables for electrical power to the bell and helmet lights, and for voice communications and closed circuit video cameras. In some cases the breathing gas is recovered to save the expensive helium. This is done through a reclaim hose in the umbilicals, which ducts exhaled gas exhausted through a reclaim valve on the helmet, through the umbilicals and back to the surface, where the carbon dioxide is scrubbed and the gas boosted into storage cylinders for later use.^[10]

يُطلق على عملية الانتقال من الضغط الجوي الخارجي إلى حيز مضغوط داخليًا اسم "الإغلاق" (أو "الإغلاق الداخلي"). في الغوص التشبعي، يكون الضغط داخل حجرة الإقامة أعلى بكثير من الضغط الخارجي، مما يستدعي استخدام غرفة معادلة الضغط كحجرة وسيطة. أما عند الانتقال من الماء إلى حجرة الغوص، فيتم الإغلاق عند ضغط متساوٍ، لذا لا حاجة لغرفة معادلة الضغط. وتُسمى العملية المعاكسة "الخروج"، وهي الخروج من الحيز المضغوط داخليًا إلى الضغط الجوي المحيط. ^{[ 70 ]} عندما ينتقل الغواص من حجرة ضغط عالٍ إلى أخرى بضغط داخلي يختلف عن الضغط الجوي المحيط، تُسمى هذه العملية "الانتقال تحت الضغط". ^{[ 2 ] [ 6 ] [ 59 ]}

يُقصد بالربط (أو الإغلاق) وصل حجرة مضغوطة بأخرى بإحكام تام، بينما يُقصد بالفصل (أو الإغلاق) فصل حجرتين مضغوطتين متصلتين عن بعضهما. يلزم وجود غرفة معادلة ضغط أو قناة وسيطة، يتم فيها معادلة الضغط من الضغط الجوي المحيط إلى الضغط الداخلي بعد إتمام عملية الإغلاق، ثم تُفتح إلى الضغط الجوي المحيط قبل الفصل. ^{[ 71 ]} يُقصد بفترة تشغيل الجرس الفترة الزمنية من لحظة إغلاق جرس الضغط عن حجرة النقل التي تحتوي على الغواصين إلى لحظة إعادة إغلاقه، باستثناء فترة النقل تحت الضغط. ^{[ 2 ]}

من الشائع أن يحتاج غواصو التشبع إلى العمل على نطاق واسع من الأعماق، بينما لا يستطيع نظام التشبع الحفاظ إلا على عمق تخزين واحد أو اثنين في أي وقت. يُعرف تغيير العمق عن عمق التخزين أثناء الغوص باسم "الانحراف عن عمق التخزين"، ويمكن للغواصين القيام بانحرافات صعودية (انحراف صاعد) أو هبوطية (انحراف هابط)، أو كليهما (انحراف مختلط). يُطلق على نطاق العمق بين أقصى وأدنى عمق للانحراف اسم "نطاق الانحراف" أو "نافذة الانحراف". أي انحراف سيفرض ضغطًا وإجهادًا ناتجًا عن تخفيف الضغط على الغواص. ^{[ 2 ]}

يمكن القيام برحلات استكشافية ضمن حدود معينة، بناءً على عمق التخزين، دون الحاجة إلى التوقف لتخفيف الضغط عند العودة إلى عمق التخزين، تمامًا كما هو الحال عند العودة إلى ضغط السطح في الغوص الموجه نحو السطح. قد يكون التغير المسموح به في العمق متساويًا في كلا الاتجاهين، أو قد يكون أقل في الاتجاه الصاعد منه في الاتجاه الهابط. تستند حدود الرحلات الاستكشافية عمومًا إلى حد زمني يتراوح بين 6 و8 ساعات، حيث يُعد هذا الحد الزمني القياسي لوردية الغوص. ^{[ 72 ]} يحدد كل ناشر لحدود الرحلات الاستكشافية الشروط التي تكون بموجبها هذه الحدود سارية، وتختلف هذه الشروط. يشترط البعض فترة استقرار أطول قبل الرحلة الاستكشافية، أو بين الرحلة الاستكشافية وبدء تخفيف الضغط، بينما يسمح البعض الآخر بالرحلات الاستكشافية في غطسات متتالية. ^{[ 2 ]}

تُشير حدود الارتفاع هذه إلى تغيير ملحوظ في كمية الغاز في جميع الأنسجة عند أقصى ارتفاع لمدة تتراوح بين 6 و8 ساعات، وقد أظهرت الدراسات التجريبية أن الدم الوريدي وأنسجة الدماغ معرضة لتكوّن فقاعات صغيرة غير مصحوبة بأعراض بعد نوبة عمل كاملة عند حدود الارتفاع والانخفاض. تبقى هذه الفقاعات صغيرة نظرًا لانخفاض نسبة الضغط بين ضغط التخزين وضغط الارتفاع، وتختفي عادةً عند عودة الغواص إلى نوبته، ولا تتراكم الفقاعات المتبقية خلال النوبات المتتالية. مع ذلك، تُشكل أي فقاعات متبقية خطر النمو إذا بدأ تخفيف الضغط قبل التخلص منها. ^{[ 72 ]} يتم تحديد معدل الصعود أثناء الارتفاعات لتقليل خطر تكوّن الفقاعات وكميتها. يبدأ تكوّن الفقاعات أثناء الارتفاع أو بعد مرحلة الصعود. ^{[ 66 ] [ 1 ] [ 2 ]} إن الصعود الصاعد هو تخفيف الضغط من التشبع، وهو مشابه للصعود إلى ارتفاع من مستوى سطح البحر، أو تخفيف الضغط المنخفض ، يليه العودة إلى الضغط الأولي، في حين أن الصعود الهابط مشابه للغوص الموجه نحو السطح، يليه تخفيف الضغط غير المشبع للعودة إلى الضغط الأولي.

يُعد مرض تخفيف الضغط في الأذن الداخلية أحد الأعراض الشائعة نسبياً لمرض تخفيف الضغط نتيجة للغوص العميق المشبع، مقارنةً بتردده المنخفض جداً في حالات تخفيف الضغط الناتجة عن الغوص الارتدادي. ^{[ 73 ]}

بعد بعض حالات مرض تخفيف الضغط التي أعقبت حدود الانطلاق السابقة، استنتجت البحرية الأمريكية صيغة تجريبية في عام 1989 للرحلات الصاعدة غير المحدودة المدة من عمق التخزين، باستخدام بيانات تجريبية لأعماق التخزين من 36 إلى 1100 قدم من مياه البحر. ^{[ 74 ]}

UEXD = ((0.1574 × D1 + 6.197) ^0.5 - 1) ÷ 0.0787

حيث UEXD = مسافة الانحراف الصاعد، و D1 = عمق التخزين قبل الانحراف في المياه السطحية.

تم تحديد فترة فاصلة دنيا بين أقصى الرحلات تبلغ 48 ساعة، وضغط جزئي للأكسجين ( _{PO2 )} لا يقل عن 0.42 ضغط جوي مطلق (ATA) لغاز التنفس. ^{[ 74 ]}

طوّرت شركات الغوص التجارية حدودًا خاصة بها لرحلات الغوص بناءً على خبرتها الميدانية، كما توجد حدود أخرى أكثر تحفظًا مُحددة في جداول الغوص التنظيمية. لا تُشير البيانات المتاحة إلى أن أيًا من هذه الإجراءات غير آمن بطبيعته، أو أن رحلات الغوص الصاعدة أكثر خطورة بطبيعتها من رحلات الغوص الهابطة، ^{[ 72 ]} على الرغم من أن النمذجة الرياضية تُشير إلى أن تقليل وقت الانتظار قبل تخفيف الضغط من المرجح أن يؤدي إلى زيادة خطر الإصابة بداء تخفيف الضغط بعد رحلة غوص طويلة. ^{[ 2 ]}

عندما يتنفس الغواص غازًا مضغوطًا على أعماق تزيد عن 6  أمتار تقريبًا، تكون هناك حاجة إلى غازات خاملة أيضيًا في الخليط لتخفيف تركيز الأكسجين إلى مستويات غير سامة. تذوب هذه الغازات بشكل آمن في أنسجة الجسم، ولكن إذا خرجت من المحلول بسرعة كبيرة أثناء عملية تخفيف الضغط، فإنها تُشكّل فقاعات في الأنسجة، مما قد يُسبب مرض تخفيف الضغط (داء الغواصين)، وهو حالة خطيرة قد تكون مميتة. ولمنع ذلك، يجب على الغواصين اتباع عملية تخفيف ضغط مُتحكّم بها، تسمح بالتخلص من هذه الغازات الخاملة بأمان عبر الرئتين. ومع ذلك، بمجرد أن تصل أنسجة الغواص إلى التشبع الكامل لخليط غازي وضغط مُحددين، لا يتراكم أي غاز خامل إضافي، مما يعني أن وقت تخفيف الضغط يظل ثابتًا بغض النظر عن التعرض الإضافي. ^{[ 6 ] [ 3 ]}

إذا عمل الغواصون وعاشوا تحت ضغط عالٍ لفترة طويلة، ولم يخضعوا لعملية تخفيف الضغط إلا في نهاية تلك الفترة، فإن المخاطر المرتبطة بتخفيف الضغط تقتصر على هذه المرة فقط. ولأن تخفيف الضغط يتم في بيئة آمنة ومريحة نسبياً، كما هو الحال في بيئة الغوص المشبع، فإنه يتم وفق إجراءات متحفظة للغاية، مما يقلل من خطر تكوّن الفقاعات ونموها وما يترتب على ذلك من إصابة الأنسجة. ومن نتائج هذه الإجراءات أن غواصي الغوص المشبع أكثر عرضة للإصابة بأعراض داء تخفيف الضغط في الأنسجة الأبطأ حركةً، ^{[ 75 ]} بينما غواصي الغوص الارتدادي أكثر عرضة لتكوّن الفقاعات في الأنسجة الأسرع حركةً. ^{[ 6 ]}

يستفيد الغوص التشبعي من هذه الخاصية، حيث يبقى الغواصون في حالة تشبع. فعندما لا يكونون في الماء، يعيشون في بيئة مغلقة تحافظ على ضغطهم الداخلي؛ قد تكون هذه البيئة عبارة عن مسكن تحت الماء بضغط جوي عادي ، أو نظام تشبع على السطح، مع نقلهم من وإلى أماكن المعيشة المضغوطة إلى العمق المكافئ تحت الماء عبر جرس غوص مغلق ومضغوط . ويمكن الحفاظ على هذه البيئة لعدة أسابيع، ولا يُعاد ضغط الغواصين إلى ضغط السطح إلا مرة واحدة فقط، في نهاية فترة عملهم. ومن خلال الحد من عدد مرات تخفيف الضغط بهذه الطريقة، واستخدام جدول زمني متحفظ لتخفيف الضغط، يقل خطر الإصابة بداء تخفيف الضغط بشكل كبير، ويُقلل إجمالي الوقت المُستغرق في تخفيف الضغط. عادةً ما يتنفس غواصو التشبع خليطًا من الهيليوم والأكسجين لمنع التسمم النيتروجيني ، والحد من جهد التنفس ، ولكن في الأعماق الضحلة، يمكن إجراء الغوص التشبعي باستخدام خليط النيتروكس . تتشابه معظم الجوانب الفسيولوجية والطبية للغوص إلى نفس الأعماق إلى حد كبير في الغوص تحت ضغط التشبع والغوص تحت ضغط جوي عادي، أو أنها أقل إشكالية، ولكن هناك آثار طبية ونفسية للعيش تحت ضغط التشبع لفترات طويلة. ^{[ 6 ]}

يمكن تحديد ثلاثة أصول رئيسية لإجراءات التشبع التجاري: البحرية الأمريكية، ومنظمة كومكس، ومنظمة نورسوك. وقد ساد في مجال الغوص التشبعي التجاري اتجاه نحو تكييف الإجراءات تجريبياً وفقاً لاحتياجات المقاول وخبرة القطاع. ورغم وجود اختلافات ناتجة عن التاريخ والتكييف المحلي، إلا أن الاتجاه العام هو نحو تشابه كبير في الضغط الجزئي لتخزين الأكسجين ومعدلات تخفيف الضغط من أعماق كبيرة نسبياً. ^{[ 5 ]}

هناك بعض القواعد العامة للممارسات الجيدة المقبولة: لا تبدأ عملية تخفيف الضغط النهائية برحلة صعودية؛ بل بفترة استقرار، ويُستخدم وقت الانتظار قبل تخفيف الضغط بين غطسة استكشافية وبدء تخفيف الضغط، وخلاله يتم رفع محتوى الأكسجين من الضغط الجزئي المستخدم للتخزين إلى الضغط الجزئي الأعلى المستخدم لتخفيف الضغط؛ ويتم تشجيع الغواصين على القيام بتمارين خفيفة أثناء تخفيف الضغط. ^{[ 5 ]}

يُعدّ تخفيف الضغط بعد الغوص التشبعي عملية بطيئة. ويتراوح معدل تخفيف الضغط عادةً بين 3 و6  أقدام من مياه البحر (0.9 و1.8  متر من مياه البحر) في الساعة. تتطلب معدلات تخفيف الضغط التشبعي للهيليوكس التابعة للبحرية الأمريكية الحفاظ على ضغط جزئي للأكسجين بين 0.44 و0.48 ضغط جوي كلما أمكن، على ألا يتجاوز 23% من الحجم، وذلك للحد من خطر نشوب حريق. ^{[ 1 ]}

For practicality the decompression is done in increments of 1 fsw at a rate not exceeding 1 fsw per minute, followed by a stop, with the average complying with the table ascent rate. Decompression is done for 16 hours in 24, with the remaining 8 hours split into two rest periods. A further adaptation generally made to the schedule is to stop at 4 fsw for the time that it would theoretically take to complete the decompression at the specified rate, i.e. 80 minutes, and then complete the decompression to surface at 1 fsw per minute. This is done to avoid the possibility of losing the door seal at a low pressure differential and losing the last hour or so of slow decompression.^[1]

يوصي المجلس الاستشاري الطبي للغوص بأنه في الظروف العادية، يجب ألا تتجاوز مدة غوص التشبع، بما في ذلك الضغط والتخفيف، 28 يومًا، وأن تكون الفترة الفاصلة بين جلسات التشبع مساويةً عمومًا لمدة الجلسة السابقة، مع عدم تجاوز إجمالي مدة التعرض 182 يومًا خلال أي فترة 12 شهرًا. ^{[ 78 ]} وتتوفر إرشادات أقل بشأن الفترات الفاصلة بين غوص التشبع وغوص الغاز العميق أو الغوص بالهواء. ^{[ 5 ]}

It is difficult to assess decompression risk in recent saturation decompressions as the data is generally not available, however it is known to be very uncommon since 2000, with some operators not having any cases in a 10-year period, while in the early days it was in the order of 1%. Saturation decompression is most likely to produce joint pain symptoms in the late stages of decompression. Venous gas bubbles are generally detected without symptomatic DCS, but this has also become rare.^[5]

In nominal conditions, the human body functions normally with an oxygen partial pressure of about 0.21 bar. In saturation conditions a partial pressure of approximately double this value is chosen for the accommodations as it gives a large margin in case of accidental pressure loss – pressure in the chamber could drop by 50% and still support consciousness, allowing the divers to respond effectively to the emergency. This has actually happened, and the divers were able to close off necessary internal valves and pressure was duly restored. This partial pressure is approaching the upper limits of long term tolerability, so higher partial pressures can only be used for shorter exposures where there is a more urgent need. This is typically the case when the divers are in the water, particularly if there is an in-water depth excursion from storage depth, and during final decompression, where the efficacy of decompression is strongly dependent on the oxygen window.^[5] In an emergency decompression the partial pressure may be increased to a level where temporary lung injury may occur as this is likely to be less severe than decompression sickness.^[76]

The closed, warm, humid, and hyperoxic internal environment of a saturation facility is conducive to microbial growth and associated infections, particularly of the external ear canal and minor soft tissue injuries. Potential sources include contaminated water supplies, food and equipment. Gram negative bacteria are a common problem. Good personal hygiene, adequate cleaning and disinfection of the chamber, and maintaining a relatively low humidity can reduce these risks. Routine microbial analysis can ensure that cleaning and disinfection is effective.^[65]

يجب أن تكون عملية الغوص التشبعي قادرة على التعافي من أي طارئ متوقع بشكل معقول بأقل قدر من المخاطر على صحة الغواصين، ومن بين هذه الطوارئ المحتملة فقدان كمية كبيرة من الغاز من أماكن الإقامة. يجب توفير كمية كافية من الغاز الاحتياطي لإعادة الضغط وإجراء عملية تخفيف ضغط مُتحكم بها. حتى مع استعادة الغاز الزفير، هناك فقدان لا مفر منه لغاز الغواص وغاز جرس الغوص، وتعتمد كمية الغاز الاحتياطي وغاز الطوارئ المخطط لها على عمق العمل وعدد الغطسات المُخطط لها. كما يلزم توفير إمدادات من الغاز العلاجي في حالة الحاجة، وتعتمد كميتها أيضًا على عدد الغواصين وأقصى عمق تشغيلي. ^{[ 89 ]}

يتم تدريب غواصي التشبع عادةً في مدارس غوص تجارية مسجلة لتدريبهم، وتملك البنية التحتية والمعدات اللازمة. ^{[ 90 ]} تُنشر معايير تدريب غواصي التشبع من قِبل عدد محدود من المنظمات، وهناك اعتراف دولي بمعادلتها. وتشمل الشروط الأساسية لبدء التدريب أن يكون الغواص مؤهلاً بالفعل كغواص جرس، وأن يكون لديه عدد محدد من الغطسات وساعات الخبرة منذ حصوله على التأهيل. ^{[ 15 ]}

يبدأ تدريب غواصي التشبع عادةً بغواص كفء وذو خبرة متوسطة على الأقل في الغوص السطحي، ويركز على المعارف والمهارات الإضافية اللازمة للغوص التشبعي. ويتضمن ذلك جانبًا تقنيًا إضافيًا كبيرًا يتعلق بالمعدات المتخصصة. بالنسبة لغواص الفئة الأولى التابع لوزارة العمل في جنوب إفريقيا، تشمل المعارف والمهارات الإضافية ما يلي: ^{[ 12 ]}

• معرفة أساسية بتاريخ الغوص بالغاز المختلط والغوص التشبعي، ^{[ 12 ]}
• فهم أنظمة الغوص التشبعي المعيارية وأنظمة دعم الغوص القائمة على سفن الدعم، وأنظمة دعم الحياة التشبعية بما في ذلك التحكم البيئي، وأنظمة تدفئة الغواصين، ومصارف الأحواض، وتصريفات المراحيض عالية الضغط ^{[ 12 ].}
• فهم ومهارات تشغيل عملية لأجراس الغوص المغلقة، ومعداتها القياسية ومعدات الطوارئ، وأنظمة المناولة، وحبال السرة الخاصة بالأجراس والرحلات ومعدات الغوص الشخصية، ومتطلبات اختبارها وصيانتها، ^{[ 12 ]}
• فهم ومهارات تشغيل عملية لنقل المواد تحت الضغط والغوص في غرف مغلقة من سفن مثبتة بأربع نقاط ومثبتة ديناميكيًا. ^{[ 12 ]}
• فهم إمدادات الغاز والمواد الاستهلاكية للتشبع، بما في ذلك الحد الأدنى من متطلبات الغاز، ومضخات نقل الغاز، وخلط الغاز، وأنظمة استعادة الغاز.
• فهم وخبرة عملية في إخضاع الغواصين للتشبع والضغط. ^{[ 12 ]}
• An understanding of split level saturation diving.^[12]
• Knowledge of the minimum personnel requirements for saturation diving operations and the responsibilities of the diving team members, including the superintendent, supervisor, life support supervisor, life support technician, support and systems technicians, gas man, and the bellman and diver, and experience and skills as diver and bellman.^[12]
• Knowledge of saturation decompression procedures, emergency saturation decompression and hyperbaric evacuation and practical experience of standard procedures and simulated emergency procedures.^[12]
• Certification as a level 2 first aider, with additional knowledge of saturation hygiene, saturation first aid requirements and the deep diving compression disorders, high pressure nervous syndrome and compression arthralgia.^[12]