Инертирующая система

Система инертизации снижает вероятность возгорания материалов легковоспламеняющихся , хранящихся в замкнутом пространстве. Наиболее распространенной такой системой является топливный бак, содержащий горючую жидкость, например , бензин , дизельное топливо , авиационное топливо , топливо для реактивных двигателей или ракетное топливо . После полного заполнения и во время использования над топливом остается пространство, называемое незаполненным пространством , в котором содержится испаренное топливо, смешанное с воздухом, содержащим кислород , необходимый для сгорания. При правильных условиях эта смесь может воспламениться. Система инертизации заменяет воздух газом, который не может поддерживать горение, например азотом . ^[1]^[2]

Принцип работы

три элемента Для инициирования и поддержания горения в незаполненном объеме необходимы : источник воспламенения (тепло), топливо и кислород. Горение можно предотвратить, уменьшив количество любого из этих трех элементов. , отсутствует Во многих случаях источник возгорания, например резервуары для хранения . Если невозможно предотвратить наличие источника воспламенения, как в случае с большинством баков, которые подают топливо в двигатели внутреннего сгорания, то бак можно сделать негорючим, постепенно добавляя инертный газ к незаполненному объему по мере расходования топлива. . В настоящее время углекислый газ или азот используются почти исключительно , хотя в некоторых системах используется воздух или пар, обогащенный азотом. Использование этих инертных газов снижает концентрацию кислорода в незаполненном объеме до уровня ниже порога сгорания.

Нефтяные танкеры

Нефтяные танкеры заполняют пустое пространство над нефтяным грузом инертным газом для предотвращения возгорания или взрыва паров углеводородов. Пары масла не могут гореть в воздухе с содержанием кислорода менее 11%. Инертный газ может подаваться путем охлаждения и очистки дымовых газов, образующихся в судовых котлах. При использовании дизельных двигателей выхлопные газы могут содержать слишком много кислорода, поэтому можно установить генераторы инертного газа, сжигающие топливо. Односторонние клапаны устанавливаются в технологических трубопроводах, ведущих в помещения танкеров, чтобы предотвратить попадание летучих паров углеводородов или тумана в другое оборудование. ^[3] Системы инертного газа требуются на нефтяных танкерах начиная с правил СОЛАС 1974 года. Международная морская организация (ИМО) публикует технический стандарт IMO-860, описывающий требования к системам инертного газа. Другие типы грузов, такие как сыпучие химикаты, также могут перевозиться в инертных цистернах, но инертный газ должен быть совместим с используемыми химикатами.

Самолет

Топливные баки боевых самолетов уже давно инертны и являются самоуплотняющимися , но баки военных грузовых самолетов и самолетов гражданской транспортной категории обычно не были такими. Первые применения азота применялись на самолетах Handley Page Halifax III и VIII , Short Stirling и Avro Lincoln B.II , которые примерно с 1944 года включали системы инертизации. ^[4]^[5]^[6]

Клив Киммел впервые предложил пассажирским авиакомпаниям систему инерции в начале 1960-х годов. ^[7] Предложенная им система для пассажирских самолетов должна была использовать азот. Однако Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) в то время не требовало установки системы инертизации. Ранние версии системы Киммеля весили 2000 фунтов. ФАУ сосредоточилось на том, чтобы источники воспламенения не попали в топливные баки.

ФАУ официально не предлагало легкие инертные системы для коммерческих самолетов до крушения рейса 800 TWA , Боинга 747, в 1996 году. Причиной катастрофы стал взрыв в топливном баке центрального крыла. Этот бак обычно используется только в очень длительных полетах, и в момент взрыва в баке находилось мало топлива. Небольшое количество топлива в баке более опасно, чем большое, так как для повышения температуры оставшегося топлива требуется меньше тепла. Это приводит к увеличению соотношения незаполненного топлива и воздуха и превышению нижнего предела воспламеняемости. Небольшое количество топлива в баке оставляет насосы на дне бака открытыми для воздушно-топливной смеси, а электрический насос является потенциальным источником возгорания. Взрыв Боинга 737 Thai Airways International в 2001 году и Боинга 737 Philippine Airlines в 1990 году также произошел в баках, в которых было небольшое количество остаточного топлива. Эти три взрыва произошли в теплые дни в центральном баке крыла (CWT), который находится в пределах контуров фюзеляжа. Эти топливные баки расположены вблизи внешнего оборудования, которое случайно нагревает топливные баки. В итоговом отчете Национального совета по безопасности на транспорте (NTSB) о крушении TWA 747 сделан вывод: «Пары топливного воздуха в незаполненном объеме самолета рейса 800 CWT TWA были легковоспламеняющимися во время аварии». NTSB определил «Уничтожение взрывчатой смеси в топливных баках самолетов транспортной категории» как пункт номер 1 в своем списке самых разыскиваемых преступников в 1997 году. ^{[ нужна ссылка ]}

После крушения рейса 800 TWA в отчете комитета FAA за 2001 год говорилось, что авиакомпаниям США придется потратить 35 миллиардов долларов США на модернизацию существующих авиапарков системами инертизации, которые могли бы предотвратить такие взрывы. Однако другая группа ФАУ разработала прототип системы инертизации на основе воздуха, обогащенного азотом (NEA), который работал на сжатом воздухе, подаваемом маршевыми двигателями самолета. Кроме того, ФАУ установило, что топливный бак можно сделать инертным, снизив концентрацию кислорода в незаполненном объеме до 12% вместо ранее принятого порога в 9–10%. Компания Boeing начала испытания собственной производной системы, выполнив в 2003 году успешные испытательные полеты на нескольких самолетах Боинг 747.

Новая, упрощенная система инертизации изначально была предложена ФАУ в результате общественного обсуждения. В нем используется половолоконный мембранный материал, который разделяет подаваемый воздух на воздух, обогащенный азотом (NEA) и воздух, обогащенный кислородом (OEA). ^[8] Эта технология широко используется для получения обогащенного кислородом воздуха в медицинских целях. В нем используется мембрана, которая преимущественно пропускает через себя молекулу азота (молекулярная масса 28), но не молекулу кислорода (молекулярная масса 32).

В отличие от систем инертизации на военных самолетах, эта система инертизации работает непрерывно, снижая воспламеняемость паров топлива при работе двигателей самолета. Цель состоит в том, чтобы снизить содержание кислорода в топливном баке до 12%, что ниже, чем обычное содержание кислорода в атмосфере (21%), но выше, чем в инертных топливных баках военных самолетов, для которых задано содержание кислорода в 9%. Инертизация в военных самолетах обычно осуществляется путем вентиляции незаполненного газа, содержащего пары топлива, из бака в атмосферу.

Правила ФАУ

После семи лет расследования ФАУ в ноябре 2005 года предложило правило в ответ на рекомендацию NTSB, которое потребует от авиакомпаний «снижать уровни воспламеняемости паров топливных баков на земле и в воздухе». Это был отход от политики предыдущих 40 лет, когда ФАУ сосредоточило свое внимание только на уменьшении возможных источников возгорания паров топливных баков.

ФАУ выпустило окончательное правило 21 июля 2008 года. Это правило вносит поправки в правила, применимые к проектированию новых самолетов (14CFR §25.981), а также вводит новые правила обеспечения безопасности (14CFR §26.31–39), Эксплуатационные требования для внутренних полетов (14CFR). §121.1117) и эксплуатационные требования к иностранным авиаперевозчикам (14CFR §129.117). Правила применяются к самолетам, сертифицированным после 1 января 1958 года, с пассажировместимостью 30 или более или грузоподъемностью более 7500 фунтов. Нормативы основаны на производительности и не требуют внедрения определенного метода.

Предлагаемое правило повлияет на все будущие конструкции самолетов (пассажировместимостью более 30 человек) и потребует модернизации более 3200 самолетов Airbus и Boeing с центроплановыми топливными баками в течение девяти лет. Первоначально ФАУ планировало также заказать установку на грузовые самолеты, но администрация Буша исключила это из заказа. Кроме того, это правило не распространяется на региональные самолеты и небольшие пригородные самолеты, поскольку ФАУ не считает, что они подвергаются высокому риску взрыва топливного бака.ФАУ оценило стоимость программы в 808 миллионов долларов США на следующие 49 лет, включая 313 миллионов долларов США на модернизацию существующего парка самолетов. Он сравнил эту сумму с «ущербом общества» в размере 1,2 миллиарда долларов США от взрыва большого авиалайнера в воздухе. Предложенное правило появилось в то время, когда почти половина пропускной способности авиакомпаний США приходилась на перевозчиков, находящихся в состоянии банкротства. ^[9]

Приказ распространяется на самолеты, кондиционеры которых имеют возможность нагревать то, что обычно можно считать пустым топливным баком центрального крыла. Некоторые самолеты Airbus A320 и Boeing 747 запланированы к «раннему действию». Что касается новых конструкций самолетов, то Airbus A380 не имеет топливного бака в центральном крыле и поэтому освобожден от уплаты налога, а Boeing 787 имеет систему безопасности топливного бака, которая уже соответствует предложенному правилу. ФАУ заявило, что за предыдущие 16 лет произошло четыре взрыва топливных баков — два на земле и два в воздухе — и что, основываясь на этой статистике и оценке ФАУ, один такой взрыв будет происходить каждые 60 миллионов часов. времени полета, в ближайшие 50 лет, вероятно, произойдет около 9 таких взрывов. По данным ФАУ, системы инертизации, вероятно, предотвратят 8 из 9 возможных взрывов.До того, как было предложено правило о системе инертизации, компания Boeing заявляла, что начиная с 2005 года она будет устанавливать собственную систему инертизации на авиалайнеры, которые она производит. Airbus утверждал, что электропроводка ее самолетов делает систему инертизации ненужной.

По состоянию на 2009 год ^[update], ФАУ снова приняло решение о повышении стандартов бортовых систем инертизации. Другие разрабатывают новые технологии для обеспечения инертизации топливных баков:

Бортовая система генерации инертного газа (OBIGGS), испытанная в 2004 году ФАУ и НАСА, с заключением ФАУ, вынесенным в 2005 году. ^[10] Эта система в настоящее время используется многими типами военных самолетов, включая C-17. Эта система обеспечивает тот уровень безопасности, на котором написано предлагаемое повышение стандартов предлагаемыми правилами ФАУ. Критики этой системы ссылаются на высокие затраты на техническое обслуживание, о которых сообщают военные.
Три независимые научно-исследовательские фирмы предложили новые технологии в ответ на гранты на исследования и разработки, предоставленные FAA и SBA. Целью этих грантов является разработка системы, превосходящей OBIGGS и способной заменить классические методы инерции. Ни один из этих подходов не получил одобрения в широком научном сообществе, и эти усилия не привели к созданию коммерчески доступных продуктов. Все фирмы выпустили пресс-релизы или провели нерецензируемые переговоры. ^[11]

Другие методы

Еще один метод, используемый в настоящее время для инертизации топливных баков, — это система заполнения незаполненных топливных баков . ФАУ решило, что дополнительный вес системы незаполненного объема делает ее непрактичной для применения в авиационной сфере. ^[12] Некоторые военные самолеты США до сих пор используют системы инертизации пены на основе азота, а некоторые компании будут отправлять контейнеры с топливом с системой незаполненного запаса топлива по маршрутам железнодорожного транспорта.

См. также

Ссылки

^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Инертный газ ». два : 10.1351/goldbook.I03027
^ «Схема завода по производству стеклопакетов на кораблях». Архивировано 29 июля 2010 года в Wayback Machine , Ламар Стоунсайфер, редактор. Bright Hub Engineering , 12 июля 2009 г.
^ Брюс, Джордж Дж. Эйрес, Дэвид Дж. (2012). Судостроение (7-е издание) . Эльзевир. 978-0-08-097239-8 стр. 234
^ «Записки пилота и бортинженера - Галифакс III и VIII - Четыре двигателя Hercules VI или XVI» Министерство авиации, март 1944 г., стр. 6.
^ «Записки пилота и бортинженера - Стирлинг I, III и IV - Марк I - Четыре двигателя Hercules XI. Марка III и IV - Четыре двигателя Hercules VI или XVI» Министерство авиации, январь 1944 г., стр. 6
^ «Заметки пилота Линкольна B.2». Министерство авиации, сентябрь 1950 г., стр. 16.
^ Рид, Джеффри, «Предупреждения инженера остались без внимания перед взрывом TWA 800» . Cnn.com , 18 июля 2006 г.
^ «Система инертизации баков с галонами F-16» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2006 года . Проверено 17 ноября 2005 г.
^ «США предлагают правила безопасности топлива для коммерческих самолетов» . Рейтер . Проверено 16 ноября 2005 г.
^ «ФАУ не полностью инертно в отношении OBIGGS» . Проверено 2 декабря 2009 г.
^ Ссылка?
^ «Инертизация топливных баков, Консультативный комитет по разработке авиационных правил, 28 июня 1998 г.» (PDF) . Проверено 2 декабря 2009 г.

Источники

Исидор, Крис; Старший, / Деньги (14 сентября 2005 г.). «Авиакомпании Delta и Northwest объявили о банкротстве» . CNN . Проверено 17 ноября 2005 г.
«ФАУ распорядится о внесении долгосрочных исправлений, чтобы снизить опасность топливных баков авиалайнера», Wall Street Journal , 15 ноября 2005 г., страница D5
«ФАУ предлагает правило по снижению риска взрыва топливного бака (пресс-релиз ФАУ)» . Архивировано из оригинала 6 июня 2011 года . Проверено 18 января 2007 г.

Внешние ссылки

Полое волокно для разделения газов

[1] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Инертный газ ». два : 10.1351/goldbook.I03027

[2] «Схема завода по производству стеклопакетов на кораблях». Архивировано 29 июля 2010 года в Wayback Machine , Ламар Стоунсайфер, редактор. Bright Hub Engineering , 12 июля 2009 г.

[3] Брюс, Джордж Дж. Эйрес, Дэвид Дж. (2012). Судостроение (7-е издание) . Эльзевир. 978-0-08-097239-8 стр. 234

[4] «Записки пилота и бортинженера - Галифакс III и VIII - Четыре двигателя Hercules VI или XVI» Министерство авиации, март 1944 г., стр. 6.

[5] «Записки пилота и бортинженера - Стирлинг I, III и IV - Марк I - Четыре двигателя Hercules XI. Марка III и IV - Четыре двигателя Hercules VI или XVI» Министерство авиации, январь 1944 г., стр. 6

[6] «Заметки пилота Линкольна B.2». Министерство авиации, сентябрь 1950 г., стр. 16.

[7] Рид, Джеффри, «Предупреждения инженера остались без внимания перед взрывом TWA 800» . Cnn.com , 18 июля 2006 г.

[8] «Система инертизации баков с галонами F-16» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2006 года . Проверено 17 ноября 2005 г.

[9] «США предлагают правила безопасности топлива для коммерческих самолетов» . Рейтер . Проверено 16 ноября 2005 г.

[10] «ФАУ не полностью инертно в отношении OBIGGS» . Проверено 2 декабря 2009 г.

[11] Ссылка?

[12] «Инертизация топливных баков, Консультативный комитет по разработке авиационных правил, 28 июня 1998 г.» (PDF) . Проверено 2 декабря 2009 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

v т и Топливные баки самолетов
Internal tanks	Ferry tank Inerting system Self-sealing fuel tank Tokyo tanks Wet wing
External tanks	Conformal fuel tank Drop tank
Related topics	Aircraft fuel system