غرفة الضغط

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة بإضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن المصادر:  "Airlock" – الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( يناير 2014 ) ( تعرف على كيفية ووقت إزالة هذه الرسالة )

غرفة الضغط ^[أ] هي غرفة أو مقصورة تسمح بالمرور بين بيئات ذات ضغط جوي أو تركيبة مختلفة، مع تقليل تغيير الضغط أو التركيب بين البيئات المختلفة.

تتكون غرفة الضغط من غرفة بها بابان أو فتحتان محكمتان الإغلاق، وعادة ما يتم ترتيبهما في سلسلة، ولا يتم فتحهما في وقت واحد. يمكن أن تكون غرف الضغط عبارة عن آليات صغيرة الحجم، مثل تلك المستخدمة في التخمير ، أو آليات أكبر حجمًا، والتي غالبًا ما تأخذ شكل غرفة انتظار .

يمكن أيضًا استخدام غرفة الضغط تحت الماء للسماح بالمرور بين بيئة الهواء في وعاء الضغط ، مثل الغواصة ، وبيئة الماء بالخارج. في مثل هذه الحالات، يمكن أن تحتوي غرفة الضغط على هواء أو ماء . يُطلق على ذلك غرفة ضغط قابلة للغمر أو غرفة ضغط تحت الماء ، وتُستخدم لمنع دخول الماء إلى وعاء غاطس أو موائل تحت الماء .

تُعرف عملية دخول غرفة الضغط من البيئة الخارجية أو المحيطة، وإغلاقها، ومعادلة الضغط، والعبور عبر الباب الداخلي بالقفل . وعلى العكس من ذلك، يتضمن القفل معادلة الضغط، وفك سد الباب الخارجي، ثم الخروج من حجرة القفل لدخول البيئة المحيطة. يشير القفل والإيقاف إلى النقل تحت الضغط حيث يتم توصيل الغرفتين أو فصلهما فعليًا قبل معادلة الضغط والقفل للداخل أو للخارج.

قبل فتح أي من البابين، يتم معادلة ضغط الهواء في غرفة قفل الهواء مع ضغط البيئة المحيطة بالباب المجاور. يعمل التحول التدريجي للضغط على تقليل تقلبات درجة حرارة الهواء، مما يساعد على تقليل الضباب والتكثيف ، ويقلل الضغوط على أختام الهواء، ويسمح بالتحقق الآمن من المعدات المهمة.

عندما يتحرك شخص لا يرتدي بدلة ضغط بين بيئات ذات ضغوط مختلفة إلى حد كبير، فإن غرفة الضغط تغير الضغط ببطء للمساعدة في معادلة تجويف الهواء الداخلي ومنع مرض تخفيف الضغط . وهذا أمر بالغ الأهمية في الغوص تحت الماء ، وقد يضطر الغواص أو عامل الهواء المضغوط إلى الانتظار في غرفة ضغط لعدة ساعات وفقًا لجدول تخفيف الضغط . يمكن استخدام ترتيب مماثل للوصول إلى المساحات النظيفة المحكمة الإغلاق، أو المساحات الملوثة ، أو الأجواء غير القابلة للتنفس، والتي قد لا تنطوي بالضرورة على أي اختلافات في الضغط؛ في هذه الحالات، يتم استخدام إجراء إزالة التلوث والتنظيف بدلاً من إجراءات تغيير الضغط.

تم منح أول براءة اختراع لغرفة الضغط في عام 1830 لتوماس كوخرين ، الذي توصل إلى فكرة للمساعدة في تسهيل بناء الأنفاق تحت الأرض. تم استخدامها في عام 1879 أثناء محاولة حفر نفق تحت نهر هدسون . ^{[1] [2]}

شمل برنامج أبولو تطويرات في تكنولوجيا غرف الضغط، حيث تعتبر غرف الضغط ضرورية للسماح للبشر بالدخول والخروج من المركبة الفضائية أثناء وجودهم على القمر دون فقدان الكثير من الهواء بسبب غلافه الجوي الضئيل .

خلال مهمة أبولو 11 عام 1969 ، لم تكن هناك غرفة مصممة في الأساس لتكون بمثابة غرفة ضغط؛ وبدلاً من ذلك، استخدموا المقصورة كغرفة ضغط. كان لا بد من إخلائها وإزالة الضغط منها قبل فتح الباب، ثم بمجرد إغلاق الباب كان لا بد من إعادة الضغط عليها مرة أخرى قبل أن يتمكن أي شخص من إعادة دخول المقصورة بأمان دون ارتداء بدلة فضاء . ^[3]

عندما بدأت محطة الفضاء الدولية (ISS) في إيواء البشر لأول مرة في نوفمبر 2000، ^[4] لم تكن تتضمن غرفة ضغط، وكان لا بد من تسهيل جميع الأنشطة خارج المركبة بواسطة غرفة الضغط على مكوك الفضاء ^[5] حتى تم تركيب وحدة غرفة ضغط كويست المشتركة في يوليو 2001. ^[6]

كانت أول غرفة هواء تجارية على الإطلاق هي غرفة هواء Nanoracks Bishop ، التي تم تركيبها على متن محطة الفضاء الدولية في ديسمبر 2020. وهي "على شكل جرس" ومصممة لنقل الحمولات من داخل محطة الفضاء الدولية إلى الفضاء. اعتبارًا من يوليو 2023، ^[تحديث]أصبحت أكبر غرفة هواء من نوعها على متن المحطة، وقادرة على استيعاب "حمولات بحجم الثلاجة". ^[7]

تُستخدم غرف الضغط في البيئات الجوية لعدد من الأسباب، ومعظمها يتركز حول منع الملوثات المحمولة جوًا من الدخول أو الخروج من منطقة ما، أو الحفاظ على ضغط الهواء في الغرفة الداخلية.

يمكن العثور على أحد الاستخدامات الشائعة لتقنية غرفة الضغط في بعض الغرف النظيفة ، حيث يمكن استبعاد الجسيمات الضارة أو غير المرغوب فيها من خلال الحفاظ على الغرفة عند ضغط أعلى من المحيط، إلى جانب تدابير أخرى. وعلى العكس من ذلك ، يتم منع الجسيمات من الهروب من البيئات الخطرة، مثل المفاعلات النووية ومختبرات الكيمياء الحيوية والمراكز الطبية، من خلال الحفاظ على ضغط الغرفة السالب - الحفاظ على الغرفة عند ضغط أقل من المحيط، بحيث لا يمكن للهواء (وأي جسيمات تحملها) الهروب بسهولة.

هناك تطبيق أقل شهرة لغرفة الضغط في مجال الهندسة المعمارية: حيث تتطلب المباني القابلة للنفخ والهياكل المدعومة بالهواء مثل القباب المضغوطة الحفاظ على ضغط الهواء الداخلي ضمن نطاق معين حتى لا ينهار الهيكل. تعد غرف الضغط عمومًا الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة للسماح للناس بالدخول والخروج من هذه الهياكل.

تُستخدم أقفال الهواء للحفاظ على الأجزاء الداخلية للمجهر الإلكتروني في حالة شبه فراغ بحيث لا يؤثر الهواء على مسار الإلكترون. أقفال التخمير ، مثل تلك المستخدمة في تخمير الكحول، هي نوع من أقفال الهواء التي تسمح للغازات بالهروب من وعاء التخمير مع منع الهواء من الدخول. أقفال الهواء المظلية ضرورية لأن انهيار الجناح بسبب انخفاض الضغط يمكن أن يؤدي إلى فقدان الارتفاع بشكل خطير.

منذ ثمانينيات القرن العشرين، تم استخدام تقنية غرفة الضغط لاستكشاف الغرف المكتشفة حديثًا في الأهرامات المصرية ، لمنع المحتويات من البدء في التحلل بسبب تلوث الهواء. ^[8]

تستخدم مشاريع الهندسة المدنية التي تستخدم ضغط الهواء لإبعاد الماء والطين عن مكان العمل غرفة ضغط لنقل الأفراد والمعدات والمواد بين البيئة الخارجية ذات الضغط الطبيعي ومكان العمل المضغوط في صندوق أو نفق مغلق . قد تحتاج غرفة الضغط إلى أن تكون كبيرة بما يكفي لاستيعاب وردية عمل كاملة في نفس الوقت.

يعتبر القفل عادةً إجراءً سريعًا يستغرق بضع دقائق فقط، في حين أن إزالة الضغط المطلوبة للقفل قد تستغرق ساعات.

تتضمن التطبيقات تحت الماء ما يلي:

• غرف الضغط العالي ، للسماح بالدخول والخروج مع الحفاظ على فرق الضغط بين الغرفة والبيئة؛
• الغواصات ، وأجراس الغوص المغلقة ، والموائل تحت الماء التي لا تخضع لضغط محيطي، للسماح للغواصين بالدخول والخروج. في الغواصات والموائل تحت الماء، قد يُطلق عليها أيضًا حجرات قفل الغواصين؛
• أنابيب الطوربيد وأنابيب الهروب في الغواصات.

في الغوص المشبع ، تعتبر غرف الضغط عناصر أمان أساسية؛ فهي تعمل كبوابات مضغوطة لإدارة نقل الغواصين وأفراد الدعم بشكل آمن بين نظام التشبع (أماكن المعيشة) وجرس الغوص ، الذي ينقل الغواصين إلى موقع عملهم تحت الماء.

يتم تجهيز غرف الضغط في الغوص المشبع بميزات أمان مثل مقاييس الضغط ، والتجاوزات اليدوية ، والأقفال المتشابكة .

تتميز أنظمة التشبع عادةً بمجموعة متنوعة من غرف الضغط، بما في ذلك قفل تخزين لنقل الإمدادات وقفل طبي للمرور الآمن للضروريات الطبية أو عمليات الإخلاء في حالات الطوارئ. قد تتطلب الأنظمة المعقدة "ذات المستويات المنقسمة"، والتي تستضيف الغواصين عند مستويات ضغط مختلفة لأعماق عمل مختلفة، غرف ضغط إضافية.

إن إزالة الضغط بعد الغوص عملية تدريجية، تستغرق غالبًا أسبوعًا كاملاً. وخلال هذا الوقت، تسمح غرف الضغط للغواصين بالانتقال إلى غرفة إزالة الضغط حيث يتم تقليل الضغط تدريجيًا إلى مستويات السطح. وفي حالات الطوارئ، يمكن لغرف الضغط تسهيل الانتقال إلى غرفة الهروب عالية الضغط أو قارب النجاة دون حدوث تغييرات كبيرة في الضغط.

في أي غرفة علاج بالضغط العالي قادرة على استيعاب أكثر من شخص، وفي الحالات التي قد يكون من الضروري فيها إدخال شخص أو جهاز إلى الغرفة أو إخراجه منها أثناء وجوده تحت الضغط، يتم استخدام غرفة ضغط. وعادة ما تكون هناك غرفة ضغط كبيرة عند مدخل الغرفة قادرة على استيعاب شخص واحد أو أكثر، وقفل طبي أصغر لإغلاق الإمدادات الطبية والطعام، وإغلاق النفايات.

تُستخدم غرف الضغط في الفضاء الخارجي، وخاصة أثناء رحلات الفضاء البشرية ، للحفاظ على البيئة الداخلية الصالحة للسكن على المركبات الفضائية ومحطات الفضاء عندما يخرج الأشخاص من المركبة الفضائية أو يدخلونها. بدون غرفة ضغط (أو تقنية مماثلة، مثل منفذ البدلة )، سيتم فقدان الهواء بالداخل بسرعة عند فتح الباب بسبب الخصائص التوسعية للغازات التي تشكل الهواء القابل للتنفس ، كما هو موضح في قانون بويل . هناك حاجة إلى غرفة غرفة ضغط لتخفيف ضغط رواد الفضاء بعد ارتداء بدلات الفضاء المتخصصة استعدادًا للنشاط خارج المركبة ، ثم إعادة ضغطهم عند العودة. ^[5] تسمح غرف الضغط مثل Nanoracks Bishop Airlock أيضًا بإطلاق الحمولات في الفضاء بأقل قدر من فقدان الهواء.

تشمل الأمثلة الأخرى لغرف الهواء المستخدمة في الفضاء غرفة الهواء المشتركة Quest وغرفة الهواء الموجودة على Kibō (وحدة محطة الفضاء الدولية) .

• ضغط المقصورة
• خلل الضغط  – الحالات الطبية الناتجة عن التغيرات في الضغط المحيط
• آليات ذات وظائف مماثلة:
  • القفل (الملاحة المائية) – يستخدم مستويات المياه بدلاً من الهواء
  • مصيدة مان (التحكم في الوصول)
  • الباب الدوار – ينظم ضغط الهواء ودرجة الحرارة في المبنى
  • ميناء سالي – يركز على الأمن وليس على الضغط الجوي
  • Suitport  – تقنية بديلة لتمكين النشاط خارج المركبة
  • الدهليز – ينظم درجة حرارة المبنى
  • "أقفال الضوء" في القبة السماوية والغرف المظلمة
• وحدة غرفة الضغط الخاصة بالطاقم والعلوم