Шлюз - Airlock

Воздушный шлюз , воздушный шлюз или воздушный шлюз , часто сокращенно просто замок , расположен отсек с дверцами , которые могут быть уплотнены от давления , которое обеспечивает прохождение людей и объекты между средами , отличающимся давлением или составом атмосферы при минимизации изменения давления в прилегающие пространства и смешение сред. Замок состоит из относительно небольшой камеры с двумя последовательно соединенными герметичными дверцами, которые не открываются одновременно.

Воздушный шлюз может использоваться для перехода между средами с разными газами или разными давлениями, или и тем, и другим, чтобы минимизировать потерю давления или предотвратить смешивание газов.

Воздушный шлюз также может использоваться под водой для обеспечения прохода между воздушной средой в сосуде высокого давления и водной средой снаружи, и в этом случае воздушный шлюз может содержать воздух или воду. Это называется затопляемым шлюзом или подводным шлюзом и используется для предотвращения попадания воды в подводное судно или подводную среду обитания .

Воздушные шлюзы используются в космических полетах , водолазных помещениях с насыщением , барокамерах , подводных лодках , некоторых подводных средах обитания , чистых помещениях , а также герметичных кессонах и туннелях. В зависимости от разницы давлений, когда люди используют воздушный шлюз для перехода с более высокого давления на более низкое, может потребоваться соблюдение графика декомпрессии, чтобы избежать декомпрессионной болезни . Подобное устройство может быть использовано для доступа к воздухонепроницаемым чистым помещениям, загрязненным пространствам или недышащей атмосфере без обязательной разницы давлений. В этих случаях процедура дезактивации и промывка заменяет изменение давления.

Процедура входа в воздушный шлюз, его запечатывания, выравнивания давления и прохождения через внутреннюю дверь известна как запирание. Запирание заключается в открытии наружной дверцы после выравнивания давления и выходе из отсека замка в окружающую среду. Блокировка включения и выключения относится к передаче под давлением, когда две камеры физически соединяются или отключаются перед выравниванием давления и блокировкой.

Операция

Перед открытием любой двери давление воздуха в воздушном шлюзе - пространстве между дверьми - уравнивается с давлением окружающей среды за следующей дверью, чтобы открыться. Это аналог шлюза водного пути : участок водного пути с двумя водонепроницаемыми затворами, в которых уровень воды изменяется, чтобы соответствовать уровню воды с обеих сторон.

Постепенный переход давления сводит к минимуму колебания температуры воздуха (см . Закон Бойля ), что помогает уменьшить запотевание и конденсацию, снижает нагрузки на воздушные уплотнения и позволяет безопасно проверять работу скафандра и скафандра .

Когда человек без скафандра перемещается между средами с очень разными давлениями, воздушный шлюз изменяет давление медленно, чтобы помочь с выравниванием внутренней воздушной полости и предотвратить декомпрессионную болезнь . Это критически важно при подводном погружении , и дайверу или работнику, работающему с сжатым воздухом, возможно, придется ждать в воздушном шлюзе в течение нескольких часов в соответствии с соответствующим графиком декомпрессии .

Приложения

Воздушные шлюзы используются в

• космический корабль и космические станции , чтобы поддерживать обитаемую среду, когда люди выходят или входят в корабль.
• барокамеры , позволяющие входить и выходить, сохраняя при этом разницу давления с окружающей средой.
• подводные лодки , водолазные камеры и подводные места обитания, позволяющие ныряльщикам выходить и входить.
• Торпедные аппараты и аварийные стволы на подводных лодках являются шлюзами.
• чистые помещения , защищенные среды, в которых пыль, частицы грязи, вредные химические вещества и другие загрязнители частично исключены за счет поддержания в помещении более высокого давления, чем в окружающей среде.
• опасные среды, такие как ядерные реакторы и некоторые биохимические лаборатории , в которых предотвращается утечка пыли, частиц и / или биологических агентов, поддерживая в помещении более низкое давление, чем в окружающей среде.
• герметичные купола, такие как USF Sun Dome, где потеря давления может вызвать обрушение конструкции.
• электронные микроскопы , внутри которых почти вакуум, поэтому воздух не влияет на путь электронов.

Подводное плавание

Замки используются для доступа к барокамерам и жилым помещениям при погружении с насыщением, где распространение насыщения обычно находится под давлением в течение нескольких недель, а водолазы и иногда вспомогательный персонал должны перемещаться между камерами для размещения и закрытым водолазным колоколом, который используется для транспортировки водолазов. на подводное рабочее место и обратно. Распространение насыщения обычно включает в себя шлюз складов и медицинский шлюз, средства для запирания закрытого колокола и воздушный шлюз для персонала для сжатия и декомпрессии людей. В «двухуровневом» распределении, где дайверы могут жить при двух разных давлениях хранения, может потребоваться больше шлюзов для эффективного обслуживания обеих секций. Для декомпрессии нынешнего экипажа от насыщения обычно используются одна или несколько основных жилых камер, так как декомпрессия может занять более недели. Переход в барокамеру или спасательную шлюпку также будет проходить через шлюз, но, как правило, существенного изменения давления не происходит.

Камеры гипербарической обработки

В любой барокамере, способной вместить более одного человека, и там, где может возникнуть необходимость ввести человека или оборудование в камеру или из нее, когда она находится под давлением, используется воздушный шлюз. Обычно у входа в камеру имеется большой воздушный шлюз, способный удерживать одного или нескольких человек, и меньший медицинский шлюз для запирания предметов медицинского назначения и еды, а также блокировки отходов.

Работа со сжатым воздухом

В проектах гражданского строительства, использующих давление воздуха для предотвращения попадания воды на рабочее место, используется воздушный шлюз для переноса оборудования и материалов персонала между рабочим местом, находящимся под давлением в кессоне или герметичном туннеле, и внешней нормобарической средой. Воздушный шлюз должен быть достаточно большим, чтобы вместить всю рабочую смену одновременно. Блокировка обычно является быстрой процедурой, занимающей всего несколько минут, в то время как декомпрессия, необходимая для блокировки, может занять несколько часов.

Космический полет

Воздушный шлюз используется для декомпрессии космонавтов после того, как они надели скафандры, при подготовке к выходу в открытый космос, и для их повторного сжатия по возвращении в жилые помещения.

Подобные механизмы

• В холодном климате две двери, расположенные в виде шлюза, являются обычным явлением у входов в здания. Двустворчатые двери, хотя и не герметичны, сводят к минимуму потерю нагретого воздуха из здания. Подобное устройство распространено в жарком климате, где оно используется для охлаждения внутренних помещений. Для той же цели можно использовать вращающиеся двери .
• В некоторых ювелирных магазинах и банках есть защитные двери, похожие на шлюзы, чтобы замедлить побег воров.
• Фермы бабочек и вольеры обычно имеют вход в виде шлюза, чтобы предотвратить выход жителей и проникновение хищных видов.
• Планетарии и фотографические темные комнаты могут иметь "световые замки", чтобы минимизировать внешний свет, защищая чувствительную темную адаптацию обитателей и предотвращая запотевание светочувствительной фотопленки или бумаги. Эти пары дверей также уменьшают внешний шум.
• парашютные воздушные шлюзы , в которых обрушение профиля из-за разгерметизации может привести к опасной потере высоты.
• емкости для ферментации, в которых ферментационный затвор позволяет выходить ферментационным газам, не допуская попадания воздуха, например, на пивоваренных заводах или в винодельнях.

Воздушные шлюзы в художественной литературе

Четыре двери шлюзовой камеры (с тремя внутренними полостями) была предложена научной фантастики писатель Х. Бим Пайпер в своем романе Мюллер Uprising . Атмосфера внутри вымышленного сооружения была пригодна для дыхания человека, в то время как внешняя атмосфера была очень токсичной. Одновременно открывалась только одна дверь шлюза, а в средней камере из трех всегда был вакуум, чтобы минимизировать следы внешней атмосферы, достигающей среды обитания.

В шпионском фильме 1979 года « Лунный гонщик» Джеймс Бонд отправляет злодея Хьюго Дракса на борт своей космической станции, сначала выстрелив ему в грудь дротиком с цианидом, а затем вытолкнув его через воздушный шлюз в космос («Совершите гигантский прыжок ради человечества»). .

В научно-фантастическом фильме 2014 года « Интерстеллар» воздушные шлюзы показаны несколько раз, начиная с первого полета в космос. В кульминационном моменте фильма доктор Манн пытается вывести Купера и Брэнда на задний план, украв их космический корабль « Эндюранс» . Когда Манн пытается состыковать свой корабль с « Эндюранс» , он делает это несовершенно. Несмотря на это, он решает сесть на « Эндюранс» со своего космического корабля независимо от обстоятельств. В разгар высокомерного монолога он открывает дверь шлюза. Из-за изменения давления, вызванного космическим вакуумом, воздушный шлюз взрывается, убивая Манна и серьезно повреждая Endurance . В результате Купер и Брэнд вынуждены преследовать поврежденную Эндюранс на своем собственном корабле, поскольку это их единственный шанс на выживание. Из-за взрыва круглый корабль выходит из-под контроля в сторону стратосферы ближайшей планеты. В последней отчаянной попытке спасти миссию Купер пытается сопоставить скорость вращения « Эндюранс» с частотой вращения своего собственного космического корабля. Из-за того, что Куперу и Брэнду подвергаются интенсивные перегрузки, им приходится полагаться на свой универсальный ИИ, известный как TARS, чтобы точно состыковать корабль с Endurance во время вращения.

В научно-фантастическом фильме 2015 года «Марсианин» воздушные шлюзы используются в Доме, месте обитания и оперативной базе на Марсе, а также на космических кораблях. Марк Уотни, астронавт, застрявший на Марсе, импровизирует ферму в доме, где он живет. Впоследствии выход из строя шлюза и разгерметизация окружающей среды погубили посевы картофеля, которые он выращивал. Кроме того, экипаж судна Hermes, которому было поручено спасти Уотни, намеренно пробил воздушный шлюз, чтобы создать обратную тягу, чтобы замедлить свое судно настолько, чтобы перехватить капсулу Уотни.

В « Звездном пути» , « Звездных войнах» и некоторых других художественных произведениях обычные воздушные шлюзы могут быть заменены силовыми полями, которые удерживаются в воздухе, позволяя проходить твердому веществу, например космическому кораблю. Воздушные шлюзы этого типа обычно имеют герметичные двери в качестве резервных.

Воздушные шлюзы обычно используются в научной фантастике как форма казни, часто называемая «разнесением» или «воздушным шлюзом». Звездный крейсер «Галактика» , « Вавилон 5» , «Пространство» и « Вселенная Хонор» часто используют его или ссылаются на него. Воздушный шлюз также использовался как средство изгнания антагониста в космос в фильме « Чужой» и в одном эпизоде ​​телесериала « Космос: 1999» , «Конец вечности». Этот последний пример показывает сложность сюжета, заключающуюся в необходимости заманить грозного инопланетянина Балора в воздушный шлюз и провести его одного внутри него.

Воздушные шлюзы также используются в следующих видеоиграх:

• Серия видеоигр BioShock для входа и выхода в водную среду.
• Серия видеоигр Dead Space
• Судьба 3
• Красная фракция
• Космическая станция Фета

Смотрите также

• Блокировка брожения
• Дверь-вертушка
• Салли Порт
• Suitport

использованная литература

внешние ссылки

• СМИ, связанные с воздушными шлюзами, на Викискладе?