Кіріспе
Әртүрлі атмосфералық орталар арасында көшуге арналған бөлімше. Ауа шлюзі – атмосфералық қысым немесе құрамы әртүрлі орталар арасында өтуге мүмкіндік беретін, сонымен бірге орталардың араласуын немесе іргелес кеңістіктердегі қысымның өзгеруін азайтатын бөлімше. "Airlock" сөзі кейде "ауа құлып" немесе "air lock" деп жазылады, немесе жай ғана "құлып" деп қысқартылады. Ауа шлюзі екі герметикалық есік немесе тесігі бар камерадан тұрады, олар әдетте бірінен соң бірі ашылмайды. Ауа шлюздері ашыту процесі сияқты шағын механизмдер немесе көбінесе антекамера түрінде болатын үлкен механизмдер болуы мүмкін. Ауа шлюзі су астында да қолданылуы мүмкін, мысалы, суасты кемесі сияқты қысымды ыдыстағы ауа ортасы мен сыртқы су ортасы арасында өту үшін. Мұндай жағдайларда ауа шлюзі ауа немесе сумен толтырылуы мүмкін. Бұл суға батқан ауа шлюзі немесе су асты ауа шлюзі деп аталады және судың суасты кемесіне немесе су асты мекенжайына енуін болдырмау үшін қолданылады.
An airlock is a compartment which permits passage between environments of differing atmospheric pressure or composition while minimizing the mixing of environments or change in pressure in the adjoining spaces. "Airlock" is sometimes written as air lock or air lock, or abbreviated to just lock. An airlock consists of a chamber with two airtight doors or openings, usually arranged in series, which do not open simultaneously. Airlocks can be small scale mechanisms, such as those used in fermenting, or larger mechanisms, which often take the form of an antechamber. An airlock may also be used underwater to allow passage between the air environment in a pressure vessel, such as a submarine, and the water environment outside. In such cases the airlock can contain air or water. This is called a floodable airlock or underwater airlock, and is used to prevent water from entering a submersible vessel or underwater habitat.
Операция
Сыртқы немесе қоршаған ортаның қысымынан ауа шлюзіне кіру, оны герметикалық жабу, қысымды теңестіру және ішкі есіктен өту рәсімі "бұғаттау" деп аталады. Керісінше, "құлыптан шығу" қысымды теңестіруді, сыртқы есікті ашуды, содан кейін шлюзден шығып, қоршаған ортаға кіруді қамтиды. "Қосылу" және "ажырату" терминдері екі камераның физикалық түрде біріктірілуі немесе ажыратылуы арқылы қысым астында жүзеге асырылатын ауысуды білдіреді, бұл қысымды теңестіруден және бұғаттаудан бұрын жасалады. Есікті ашу алдында ауа шлюзі камерасының ауа қысымы келесі есіктің артындағы ортамен теңестіріледі. Қысымның біртіндеп өзгеруі ауа температурасының кенеттен өзгеруін азайтады, бұл тұман мен конденсацияның пайда болуын азайтуға, ауа тығыздағыштарына түсетін жүктемені азайтуға және қысымды және ғарыш костюмінің жұмысын қауіпсіз тексеруге мүмкіндік береді. Қысымды кимейтін адам қысымы әртүрлі орталар арасында қозғалғанда, ауа шлюзі ішкі ауа көлемінің теңестірілуіне көмектесу үшін және декомпрессиялық аурудың алдын алу үшін қысымды баяу өзгертеді. Бұл су астындағы жүзу кезінде маңызды, сондықтан сүңгуір немесе компрессорлық ауамен жұмыс істейтін адам декомпрессия кестесіне сәйкес ауа шлюзінде бірнеше сағат күтуі мүмкін. Осындай жүйе ауа өткізбейтін таза бөлмелерге, ластанған кеңістіктерге немесе тыныс алуға жарамсыз атмосфераға кіру үшін де қолданылуы мүмкін, мұндай жағдайларда қысымның өзгеруі қажет болмауы мүмкін; бұл жағдайларда қысымды өзгерту процедурасының орнына дезинфекция және тазалау процедуралары қолданылады.
Тарих
1830 жылы 20 қазанда Томас Кокрейн алғашқы ауа шлюзінің патентын алды, ол жер асты тоннельдерін салуға көмектесу үшін ойлап тапқан болатын. 1879 жылы Гудзон өзенінің астынан тоннель қазуға тырысып, ол қолданысқа енгізілді. 1969 жылы «Аполлон-11» миссиясында пайдаланылған ғарыш кемесінде арнайы ауа шлюзі ретінде белгіленген бөлме болған жоқ; керісінше, кабина ауа шлюзі қызметін атқарды, сондықтан есікті ашу алдында оны эвакуациялап, қысымын төмендету қажет болды, ал есікті жапқаннан кейін оны қайтадан қысыммен толтыру қажеттігі туды, содан ғана оны ғарыш костюмізсіз қауіпсіз пайдалануға болар еді. Халықаралық ғарыш станциясы (ХҒС) 2000 жылдың қараша айында адамдарды қабылдай бастағанда, онда ауа шлюзі болған жоқ, ал барлық сыртқы жұмыстар 2001 жылдың шілдесінде «Quest Joint Airlock» модулі орнатылғанға дейін «Space Shuttle» ғарыш кемесіндегі ауа шлюзі арқылы жүзеге асырылды. Алғашқы коммерциялық ғарыш шлюзі – 2020 жылдың желтоқсан айында ХҒС-қа орнатылған «Nanoracks Bishop Airlock» болды. Ол «қоңырау пішіндес» және ХҒС-тің ішіндегі жүктерді ғарышқа шығаруға арналған. 2023 жылдың шілдесіне қарай, бұл стансадағы өз түріндегі ең үлкен ауа шлюзі болып табылады, ол «тоңазытқыштай үлкен жүктерді» сыйдыра алады.
Құрлықтағы пайдалану
Ауа шлюздері ауа ортасында әртүрлі себептермен қолданылады, олардың көпшілігі ауадағы қорытқыштардың белгілі бір аймаққа кіруіне немесе одан шығуына кедері келтіруге, немесе ішкі камераның ауа қысымын сақтауға байланысты. Ауа шлюзі технологиясы көбінесе кейбір таза бөлмелерде қолданылады, онда зиянды немесе басқа да қажетсіз бөлшектерді бөлмені қоршаған ортадан жоғары қысымда ұстау арқылы, сондай-ақ басқа шаралармен бірге, жоюға болады. Керісінше, бөлшектердің қауіпті орталардан, мысалы, ядролық реакторлар мен кейбір биохимиялық зертханалардан шығуына жол берілмейді, бөлмені қоршаған ортадан төмен қысымда ұстау арқылы, сонда ауа (және онымен бірге тасымалданатын кез келген бөлшек) оңай қашып кете алмайды. Ауа шлюзінің аз танымал қолданылуы – сәулет өнерінде: қысымды күмбездер, мысалы USF Sun Dome, құрылымның құлауын болдырмау үшін ішкі ауа қысымын белгілі бір шекте ұстап тұруды қажет етеді. Ауа шлюздері электронды микроскоптардың ішкі кеңістіктерін вакуумға жақын деңгейде ұстау үшін пайдаланылады, сонда ауа электрондардың қозғалысына әсер етпейді. Алкоголь қайнатуда қолданылатын ашыту шлюздері – газдарды ашыту ыдысынан шығаруға мүмкіндік беретін, бірақ ауаны өткізбейтін ауа шлюзінің бір түрі. Парашюттік ауа шлюздері қажет, себебі қысымның төмендеуінен туындаған қанаттың құлауы қауіпті биіктік жоғалтуына әкелуі мүмкін. 1980 жылдардан бастап, Египет пирамидаларында жаңадан табылған камераларды зерттеу үшін ауа шлюзі технологиясы қолданылды, бұл ауаның ластануынан олардың мазмұнының ыдырауына жол бермеуге бағытталған.
Жер асты пайдаланулары
Су мен лайды жұмыс орнына кіргізбеу үшін ауа қысымын пайдаланатын азаматтық инженерлік жобалар, кассион немесе герметикалық туннельдегі қысымды жұмыс орны мен сыртқы қалыпты қысымды орта арасында персоналды, жабдықтарды және материалдарды тасымалдау үшін ауа шлюзін қолданады. Ауа шлюзі кейде бір уақытта барлық жұмысшыларға сыйымды болуы мүмкін. Ішке кіру процедурасы әдетте шапшаң болады, бірнеше минутты ғана алады, ал сыртқа шығу үшін қажетті декомпрессия бірнеше сағатқа созылуы мүмкін.
Қанығу сүңгуі
Қанығу сүңгірінде ауа шлюздары маңызды қауіпсіздік элементтері болып табылады; олар сүңгірлерді және қолдау персоналын қанығу жүйесінен (тұру орындарынан) су астындағы жұмыс орнына жеткізетін сүңгір қоңырауына қауіпсіз түрде өтуге арналған қысымды басқаратын қақпа ретінде қызмет етеді. Қанығу кезіндегі ауа шлюздары қысым өлшегіштері, қолмен басқару мүмкіндігі және құлыптағыштар сияқты қауіпсіздік мүмкіндіктерімен жабдықталған. Қанығу жүйелерінде әдетте әртүрлі ауа шлюздары болады, соның ішінде жабдықты тасымалдауға арналған қоймалық шлюз және медициналық қажеттіліктерді немесе шұғыл эвакуацияны қауіпсіз жүргізуге арналған медициналық шлюз. Әртүрлі жұмыс тереңдіктері үшін әртүрлі қысым деңгейлерінде сүңгірлерді орналастыратын күрделі "екі деңгейлі" жүйелерге қосымша ауа шлюздары қажет болуы мүмкін. Сүңгір салғаннан кейінгі декомпрессия – бірте-бірте жүзеге асырылатын процесс, көбінесе толық аптаға созылады. Осы уақыт ішінде ауа шлюздары сүңгірлерге қысымды үдемелі түрде жер беті деңгейіне дейін төмендететін декомпрессиялық камераға ауысуға мүмкіндік береді. Төтенше жағдайларда ауа шлюздары қысымның күрт өзгеруіне жол бермей, гипербариялық эвакуациялық камераға немесе құтқару қайығына көшуді жеңілдетеді.
Гипербариялық өңдеу камералары
Бірден көп адамды қабылдай алатын кез келген гипербариялық емдеу камерасында, және камера қысыммен толтырылған кезде адамды немесе жабдықты ішке кіргізу немесе шығару қажет болса, ауа шлюзі пайдаланылады. Әдетте, камера кіреберісінде бір немесе бірнеше адамды сыйдыра алатын үлкен ауа шлюзі болады, сондай-ақ медициналық құралдар мен тағамды ішке кіргізуге, ал қалдықтарды сыртқа шығаруға арналған кішкентай медициналық шлюз болады.