Кіріспе
Инерттеу жүйесі шектеулі кеңістікте сақталатын жанғыш материалдардың жану мүмкіндігін төмендетеді. Мұндай жүйелердің ең көп таралғаны – бензин, дизель отыны, авиациялық жанармай, реактивтік жанармай немесе зымыран отыны сияқты жанғыш сұйықтықтары бар жанармай бактары. Толық толтырылғаннан кейін және пайдалану барысында отынның үстінде "ульга" деп аталатын кеңістік пайда болады, ол буланып кеткен отын мен ауаны араластырады, ал ауада жану үшін қажетті оттегі болады. Қолайлы жағдайлар туғанда бұл қоспа тұтандырылуы мүмкін. Инерттеу жүйесі ауаның орнына азот сияқты жануды қолдамайтын газбен алмастырады.
Жұмыс істеу принципі
Ольгадағы жануды бастау және сақтау үшін үш элемент қажет: тұтану көзі (жылу), отын және оттегі. Кез келген үш элементтің біреуін азайту арқылы жануды болдырмауға болады. Көп жағдайда тұтану көзі жоқ, мысалы, сақтау резервуарларында. Егер тұтану көзінің пайда болуын болдырмау мүмкін болмаса, ішкі жану қозғалтқыштарына отын беретін көптеген резервуарларда болатындай, отын тұтынылғанда ульгажға инерт газды бірте-бірте қосу арқылы резервуарды тұтанбас ете жасауға болады. Қазіргі уақытта көмірқышқыл газы немесе азот негізгі түрде қолданылады, бірақ кейбір жүйелер азотқа тоғындырылған ауа немесе бу қолданады. Бұл инерт газдарды қолдану ульгаждағы оттегінің концентрациясын жану шегінен төмендетеді.
Мұнай танкерлері
Мұнай танкерлері мұнай жүгінің үстіндегі бос кеңістікті инерт газбен толтырады, бұл көмірсутек буларының өрт немесе жарылысын болдырмау үшін жасалады. Мұнай булары 11%-дан кем оттегі бар ауада жануға қабілетсіз. Инерт газды кеме қазандықтарынан шығатын түтін газын салқындату және тазалау арқылы алуға болады. Егер дизельдік қозғалтқыштар қолданылса, шығарынды газдарда оттегінің мөлшері артық болуы мүмкін, сондықтан жанар майды жағатын инерт газ генераторлары орнатылуы мүмкін. Өзге жабдыққа ұшқыш көмірсутек буларының немесе тамшыларының өтуін болдырмау үшін процестік құбырларға бір бағытты клапандар орнатылады. 1974 жылғы SOLAS регламенттерінен бастап мұнай танкерлерінде инерт газ жүйелері міндетті болып табылады. Халықаралық теңіз ұйымы (IMO) инерт газ жүйелеріне қойылатын талаптарды сипаттайтын IMO 860 техникалық стандартын жариялап тұрады. Инерттелген резервуарларда көлемді химиялық заттар сияқты басқа да жүк түрлері тасымалдануы мүмкін, бірақ инерттеу газы қолданылатын химиялық заттармен үйлесімді болуы керек.
Ұшақ
Ұрыс ұшақтарының отын бактерілері ұзақ уақыттан бері инерттелген, сондай-ақ өздігінен герметикаланатын, бірақ әскери жүк ұшақтары мен азаматтық көлік санатындағы ұшақтардың бактерілері көбінесе олай болмайтын. Азотты қолданудың алғашқы мысалдары Хэндли Пейдж Халифакс III және VIII, Шорт Стирлинг және 1944 жылдан бастап инерттеу жүйелерін енгізген Авро Линкольн B. II ұшақтарында қолданылды. Клив Киммель 1960 жылдардың басында жолаушылар авиакомпанияларына алғаш рет инерттеу жүйесін ұсынды. Оның жолаушылар ұшақтарына арналған жүйесі азотты пайдалануды көздеген. Алайда, АҚШ Федералды авиация басқармасы (FAA) сол кезде инерттеу жүйесін орнатуды міндеттемеген. Киммельдің алғашқы нұсқалары 900 кг салмақта болды. FAA отын бактерілерінен тұтандыру көздерін жоюға баса назар аударды. FAA 1996 жылы TWA 800 рейсінің (Боинг 747) апатына дейін коммерциялық ұшақтар үшін жеңіл инерттеу жүйелерін ресми түрде ұсынбады. Апат орталық қанаттың отын бактерісінде болған жарылыстан туындады. Бұл бак әдетте ұзақ қашықтықтағы рейстерде ғана қолданылады және жарылыс кезінде онда аз отын болған. Бакте аз отын болған жағдайда, оның температурасын көтеру үшін аз жылу жеткілікті болғандықтан, үлкен мөлшердегі отынға қарағанда қауіптірек. Бұл күйде отын мен ауа арақатынасы артып, төменгі тұтандыру шегінен асып түседі. Бактегі аз отын бактың еденіндегі сорғыларды отын-ауа қоспасына ұшыратады, ал электр сорғысы тұтандыру көзі болуы мүмкін. 2001 жылы Тайландтың халықаралық әуе компаниясының Боинг-737 және 1990 жылы Филиппин әуе компаниясының 737 ұшақтарында болған жарылыстар да аз мөлшерде қалдық отын бар бактерде орын алды. Бұл үш жарылыс жылы күндері, фюзеляждың контурларында орналасқан орталық қанаттың багінде (CWT) болды. Отын бактерілері сыртқы жабдықтардың жанында орналасқан, олар кездейсоқ түрде отын бактерілерін қыздырады. Ұлттық көлік қауіпсіздігі жөніндегі кеңестің (NTSB) TWA 747 апаты туралы соңғы есебі "TWA 800 CWT багіндегі ауа буы апат кезінде тұтанғыш болды" деген қорытындыға келді. NTSB 1997 жылы "Көлік санатындағы ұшақтардың отын бактерілеріндегі жарылғыш қоспаны жою" мәселесін өзінің ең қажетті тізімінде бірінші орынға қойды. TWA 800 рейсінің апатынан кейін 2001 жылы FAA комитетінің баяндамасында АҚШ әуе компаниялары мұндай жарылыстарды болдырмау үшін қолданыстағы ұшақ парктерін инерттеу жүйелерімен жаңартуға 35 миллиард АҚШ доллары жұмсауы керектігі айтылды. Алайда, тағы бір FAA тобы ұшақтың қозғалтқыштарымен қамтамасыз етілетін қысылған ауамен жұмыс істейтін азотпен байытылған ауа (NEA) негізіндегі инерттеу жүйесінің прототипін жасады. Сонымен қатар, FAA отын бактерін бұрынғы қабылданған 9-10% деңгейінен гөрі 12%-ға дейін төмендету арқылы инерттеуге болатынын анықтады. Боинг компаниясы өздерінің туынды жүйесін сынақтан өткізе бастады және 2003 жылы бірнеше Боинг 747 ұшақтарымен сәтті сынақ ұшуларын жүргізді. Жаңа, жеңілдетілген инерттеу жүйесі бастапқыда FAA-ға қоғамдық пікірлер арқылы ұсынылды. Ол ауаны азотпен байытылған ауа (NEA) және оттегімен байытылған ауа (OEA) деп бөлетін қуыс талшықты мембраналық материалды пайдаланады. Бұл технология медициналық мақсаттар үшін оттегімен байытылған ауа өндіруде кеңінен қолданылады. Ол азот молекуласын (молекулалық салмағы 28) ең алдымен өтетін, бірақ оттегі молекуласын (молекулалық салмағы 32) өткізбейтін мембрананы пайдаланады. Әскери ұшақтардағы инерттеу жүйелерінен айырмашылығы, бұл инерттеу жүйесі ұшақ қозғалтқыштары жұмыс істеп тұрғанда отын буының тұтанғыш болуын азайту үшін үздіксіз жұмыс істейді. Мақсат – отын бактерісіндегі оттегінің мөлшерін 12%-ға дейін азайту, бұл атмосферадағы оттегінің мөлшерінен (21%) төмен, бірақ 9% оттегі бар әскери ұшақтардың инерттелген отын бактерілерінен жоғары. Әскери ұшақтарда инерттеу әдетте отын буы бар ульгазды бактан ауаға шығару арқылы жүзеге асырылады.
FAA ережелері
FAA жеті жылдық тергеуден кейін 2005 жылдың қарашасында NTSB ұсынысына жауап ретінде ереже ұсынды, ол әуе компанияларының "жерде және ауада отын резервуарлары буларының тұтанғыш деңгейін азайтуын" талап етеді. Бұл ФАА-ның соңғы 40 жылғы саясатынан ауытқу болды, онда назар тек отын резервуарлары буларының тұтану көздерін азайтуға бағытталған. FAA соңғы ережені 2008 жылдың 21 шілдесінде жариялады. Ереже жаңа ұшақтардың жобалануына қатысты ережелерді (14CFR§25.981) өзгертеді және тұрақты қауіпсіздік (14CFR§26.31–39), ішкі рейстер бойынша операциялық талаптар (14CFR§121.1117) және шетелдік әуе тасымалдаушыларына арналған операциялық талаптар (14CFR§129.117) бойынша жаңа ережелерді енгізеді. Ереже 1958 жылдың 1 қаңтарынан кейін сертификатталған, 30 немесе одан көп жолаушы тасымалдайтын немесе 7500 фунттан астам жүк көтеретін ұшақтарға қолданылады. Ережелер нәтижеге бағытталған және нақты әдіс қолдануды талап етпейді. Ұсынылған ереже болашақ барлық тұрақты қанатты ұшақтардың жобаларына (жолаушылар сыйымдылығы 30-дан жоғары) әсер етеді және тоғыз жыл ішінде орталық қанаттағы отын резервуарлары бар 3200-ден астам Airbus және Boeing ұшақтарын қайта жаңартуды талап етеді. FAA бастапқыда жүк ұшақтарына да орнатуды жоспарлаған, бірақ бұл талапты Буш әкімшілігі алып тастады. Сонымен қатар, өңірлік және шағын жолаушылар ұшақтары ережеге жатпайды, себебі ФАА оларды отын резервуарының жарылуына қатысты жоғары тәуекел тобына жатқызбайды. ФАА бағдарламаның құны алдағы 49 жылда 808 миллион АҚШ долларын құрайды деп есептеді, оның ішінде қолданыстағы паркті жаңартуға 313 миллион АҚШ доллары жұмсалады. Бұл шығын әуеде жарылған ірі ұшақтың "қоғамға тигізер зияны" 1,2 миллиард долларға теңеседі. Ұсынылған ереже АҚШ әуе компанияларының жартысына жуығы банкроттық жағдайда болған кезде қабылданды. Бұйрық ауа-баптау жүйелері орталық қанаттағы әдетте бос отын резервуарларын қыздыру мүмкіндігі бар ұшақтарға қатысты. Кейбір Airbus A320 және Boeing 747 ұшақтары "жедел әрекеттер" тізіміне енгізілді. Жаңа ұшақ жобаларына қатысты, Airbus A380 орталық қанаттағы отын резервуарына ие емес, сондықтан ережеге жатпайды, ал Boeing 787 отын резервуарының қауіпсіздік жүйесі ұсынылып отырған ережеге сәйкес келеді. ФАА соңғы 16 жылда төрт отын резервуарының жарылғанын мәлімдеді – екеуі жерде, екеуі ауада. Осы статистикаға және ФАА-ның әрбір 60 миллион сағат ұшу уақытында осындай жарылыстың болатынына жасаған болжамына сүйене отырып, алдағы 50 жылда шамамен 9 жарылыс болуы мүмкін. Инерттеу жүйелері осы 9 жарылыстың 8-ін болдырмауы мүмкін деп хабарлады ФАА. Инерттеу жүйесі туралы ереже ұсынылмас бұрын, Boeing 2005 жылдан бастап өндіретін ұшақтарына өз инерттеу жүйесін орнататынын мәлімдеген. Airbus компаниясы өз ұшақтарының электрлік жүйесінің инерттеу жүйесін қажетсіз қымбаттатуы мүмкін екенін мәлімдеді. Сондай-ақ, ФАА борттық инерттеу жүйелерінің стандарттарын арттыру бойынша ережесі күшінде болды. Отын резервуарларын инерттеу үшін жаңа технологиялар дамытылып жатыр: 2004 жылы ФАА және NASA сынаған, 2005 жылы ФАА пікірімен жазылған On Board Inert Gas Generation System (OBIGGS) жүйесі. Бұл жүйе қазіргі уақытта көптеген әскери ұшақтарда, соның ішінде C 17 ұшағында қолданылады. Бұл жүйе ұсынылып отырған ФАА ережелеріндегі стандарттарды көтеруге арналған қауіпсіздік деңгейін қамтамасыз етеді. Бұл жүйені сынағандар әскерилердің жоғары техникалық қызмет көрсету шығындарын атап өтті. Үш тәуелсіз ғылыми-зерттеу және әзірлеу компаниясы ФАА және SBA ғылыми-зерттеу және әзірлеу гранттарына жауап ретінде жаңа технологияларды ұсынды. Бұл гранттардың мақсаты – классикалық инерттеу әдістерін алмастыратын OBIGGS-тен артық жүйе әзірлеу. Бұл тәсілдердің ешқайсысы ғылыми қоғамдастықта расталған жоқ, сондай-ақ бұл күш-жігер коммерциялық өнімдерді шығармады. Барлық компаниялар баспасөз хабарламаларын жариялады немесе сарапшылармен тексерілмеген баяндамалар жасады.
The On Board Inert Gas Generation System (OBIGGS) system, tested in 2004 by the FAA and NASA, with an opinion written by the FAA in 2005. This system is currently in use by many military aircraft types, including the C 17. This system provides the level of safety that the proposed increase in standards by the proposed FAA rules has been written around. Critics of this system cite the high maintenance cost reported by the military. Three independent research and development firms have proposed new technologies in response to Research & Development grants by the FAA and SBA. The focus of these grants is to develop a system that is superior to OBIGGS that can replace classic inerting methods. None of these approaches has been validated in the general scientific community, nor have these efforts produced commercially available products. All the firms have issued press releases or given non peer reviewed talks.
Басқа әдістер
Қазіргі кезде отын бактерін инерттендірудің тағы бір қолданылып жүрген әдісі – ульлаж жүйесі. FAA бұл жүйенің қосымша салмағының авиация саласында қолдануды тиімсіз деп санайды. АҚШ әскери авиациясының кейбір ұшақтары әлі де азот негізіндегі көбіктік инерттеу жүйелерін пайдаланады, ал кейбір компаниялар отын контейнерлерін теміржол арқылы ульлаж жүйесімен жабдықталған күйінде жібереді.