Топливный бак

Безопасный контейнер для легковоспламеняющихся жидкостей, например, для автомобильного или масляного обогревателя.

Топливный бак ( также называемый бензобаком или газовым баком ) — это безопасный контейнер для легковоспламеняющихся жидкостей, часто бензина или дизельного топлива . Хотя так может называться любой резервуар для хранения топлива, этот термин обычно применяется к части системы двигателя, в которой топливо хранится и подается ( топливный насос ) или выпускается (сжатый газ) в двигатель . Топливные баки различаются по размеру и сложности от небольшого пластикового бака бутановой зажигалки до многокамерного криогенного внешнего бака космического челнока .

Топливные баки для бомбардировщиков B-25

Крышки заправочных горловин на автомобиле BMW для водородного (слева) и бензинового (справа) топливных баков

Использует

Как правило, топливный бак должен обеспечивать или допускать следующее:

• Хранение топлива: система должна содержать определенное количество топлива, избегать утечек и ограничивать выбросы испарений.
• Заправка: топливный бак должен заполняться безопасным способом, без искр.
• Предоставить метод определения уровня топлива в баке, замер (оставшееся количество топлива в баке необходимо измерить или оценить).
• Вентиляция (если избыточное давление не допускается, пары топлива должны отводиться через клапаны).
• Питание двигателя ( через насос).
• Прогнозируйте потенциальные повреждения и обеспечивайте безопасный потенциал выживания.

Пластик ( полиэтилен высокой плотности HDPE) как материал для изготовления топливного бака, хотя и является функционально жизнеспособным в краткосрочной перспективе, в долгосрочной перспективе имеет потенциал насыщения, поскольку такие виды топлива, как дизельное топливо и бензин, проникают в материал HDPE.

Учитывая инерцию и кинетическую энергию топлива в пластиковом баке, перевозимом транспортным средством, растрескивание под воздействием окружающей среды является определенным потенциалом. Воспламеняемость топлива делает растрескивание под воздействием напряжения возможной причиной катастрофического отказа. Помимо аварийных ситуаций, пластик HDPE подходит для краткосрочного хранения дизельного топлива и бензина. В США баки, одобренные Underwriters Laboratories (UL 142), были бы минимальным проектным соображением.

Конструкция топливного бака

Топливный бак для лунного модуля «Аполлон» , 1960-е годы.

В то время как большинство баков производятся, некоторые топливные баки все еще изготавливаются мастерами по металлу или вручную в случае баков типа «пузырь». К ним относятся заказные и реставрационные баки для автомобилей, самолетов, мотоциклов, лодок и даже тракторов. Изготовление топливных баков следует ряду определенных шагов. Мастер обычно создает макет, чтобы определить точный размер и форму бака, обычно из пенокартона. Затем решаются вопросы проектирования, которые влияют на структуру бака, например, где будут расположены выпускное отверстие, слив, индикатор уровня жидкости, швы и перегородки. Затем мастера должны определить толщину, закалку и сплав листа, который он будет использовать для изготовления бака. После того, как лист будет обрезан до необходимой формы, различные детали сгибаются, чтобы создать базовую оболочку и/или торцы и перегородки для бака. Перегородки многих топливных баков (особенно в самолетах и ​​гоночных автомобилях) содержат отверстия для облегчения . Эти фланцевые отверстия служат двум целям: они уменьшают вес бака и добавляют прочность перегородкам. Ближе к концу строительства добавляются отверстия для заливной горловины, заборника топлива, слива и датчика уровня топлива. Иногда эти отверстия создаются на плоской оболочке, в других случаях они добавляются в конце процесса изготовления. Перегородки и концы могут быть приклепаны на место. Головки заклепок часто припаиваются или запаиваются, чтобы предотвратить утечки из бака. Затем концы могут быть подшиты и запаяны или отфланцованы и запаяны (и/или загерметизированы герметиком эпоксидного типа), или концы могут быть отфланцованы и затем приварены. После завершения пайки, пайки или сварки топливный бак проверяется на герметичность. ^[1]

В аэрокосмической промышленности использование герметиков для топливных баков является обычным применением для высокотемпературных встроенных топливных баков. Это обеспечивает отличную устойчивость к таким жидкостям, как вода, спирты, синтетические масла и гидравлические жидкости на основе нефти. ^[2]

Автомобильные топливные баки

Металлический топливный бак для Opel Blazer 1996 года выпуска.

Топливный элемент для гоночного автомобиля Porsche GT3 Cup 1998-2001 гг.

Пассажирские транспортные средства

Больший топливный бак обеспечивает больший запас хода автомобиля между заправками, однако вес и требования к пространству большего бака нежелательны, особенно в небольших автомобилях. Средняя емкость топливного бака для автомобилей составляет 50–60 л (12–16 галлонов США). ^[3]

Наиболее распространенными материалами для топливных баков являются металл или пластик. Металлические ( стальные или алюминиевые ) топливные баки обычно изготавливаются путем сварки штампованных листовых деталей. Пластиковые топливные баки обычно изготавливаются методом выдувного формования , что позволяет использовать более сложные формы.

Некоторые транспортные средства включают в себя меньший резервный бак , который используется, когда основной топливный бак пуст. Некоторые другие транспортные средства, как правило, полноприводные , имеют большой вторичный бак (или «дополнительный бак»), чтобы увеличить дальность хода транспортного средства.

Гоночный топливный элемент

Гоночный топливный элемент имеет жесткую внешнюю оболочку и гибкую внутреннюю облицовку, чтобы свести к минимуму вероятность проколов в случае столкновения или другой аварии, приводящей к серьезному повреждению транспортного средства. Он заполнен сердцевиной из пенопласта с открытыми ячейками, чтобы предотвратить взрыв паров в пустой части бака и минимизировать плеск топлива во время соревнований, который может нарушить равновесие транспортного средства или вызвать недостаточную подачу топлива в двигатель ( топливное голодание ). ^[4]

Корабль в бутылке

Топливный бак « корабль в бутылке» — это производственная конструкция, разработанная TI Automotive в Раштатте, Германия , в которой все компоненты подачи топлива, включая насос, управляющую электронику и большую часть шлангов, заключены в выдувной пластиковый топливный бак ^[5] и названы в честь традиционной механической головоломки «корабль в бутылке» . Технология была разработана для снижения выбросов паров топлива в ответ на требования к транспортным средствам с частичным нулевым уровнем выбросов (PZEV). ^[6]

Самолеты

Схема расположения основных топливных баков современного авиалайнера

Двигатель самолета может получать топливо двумя способами — система подачи самотеком, где не требуется никакого топливного насоса, кроме подкачивающего насоса , и система с топливным насосом.

В самолетах обычно используются три типа топливных баков: встроенные, жесткие съемные и баллонные.

• Встроенные баки — это области внутри конструкции самолета, которые были запечатаны для хранения топлива. Примером этого типа является « мокрое крыло », обычно используемое в более крупных самолетах. Поскольку эти баки являются частью конструкции самолета, их нельзя снять для обслуживания или осмотра. Должны быть предусмотрены смотровые панели для обеспечения внутреннего осмотра, ремонта и общего обслуживания бака. Большинство крупных транспортных самолетов используют эту систему, храня топливо в крыльях, брюхе и иногда в хвосте самолета.
• Жесткие съемные баки устанавливаются в отсеке, предназначенном для размещения бака. Обычно они имеют металлическую конструкцию и могут быть сняты для осмотра, замены или ремонта. Самолет не полагается на бак для обеспечения структурной целостности. Такие баки обычно встречаются в небольших самолетах авиации общего назначения, таких как Cessna 172 .
• Пузырчатые баки, или топливные элементы, ^[7] представляют собой усиленные прорезиненные мешки, установленные в секции конструкции самолета, предназначенной для размещения веса топлива. Пузырь сворачивается и устанавливается в отсек через горловину топливного бака или панель доступа и закрепляется с помощью металлических кнопок или защелок внутри отсека. Многие высокопроизводительные легкие самолеты, вертолеты и некоторые небольшие турбовинтовые самолеты используют пузырьковые баки. Одним из основных недостатков этого типа бака является тенденция материалов к затвердеванию при интенсивном использовании, что делает их хрупкими, вызывая трещины. ^{[ необходима цитата ]} Одним из основных преимуществ является возможность использовать как можно большую часть самолета для хранения топлива.
• Боевые самолеты и вертолеты обычно используют самоуплотняющиеся топливные баки .

Топливные баки были замешаны в авиационных катастрофах , став причиной аварии или усугубляя ее ( взрыв топливного бака ). ^{[8] [ проверка не удалась ]} Например:

• Официальная «вероятная причина» взрыва и последующего крушения рейса 800 авиакомпании TWA заключается в том, что в одном из топливных баков самолета находилась взрывоопасная смесь топлива и воздуха. Неисправная проводка затем создала источник возгорания внутри бака, уничтожив авиалайнер. Хотя точность официальных выводов в этом случае все еще остается под вопросом, подобные взрывы происходили и в других самолетах. Вероятность взрыва топливного бака можно снизить с помощью системы инертизации топливного бака или огнетушащей пены в баках. ^[9]
• Горящее топливо может взорваться или поджечь тот же самолет или соседние предметы и людей. В 1960 году в Мюнхене в результате крушения Convair 340 транспорт врезался в главную улицу. Горящее топливо поджег трамвайный вагон. Все 20 человек на борту самолета и 32 пассажира трамвая погибли. ^[10]

В некоторых областях топливный бак самолета также называют топливным элементом самолета .

Водоснабжение

Системы водоснабжения могут иметь основное или резервное питание, обеспечиваемое дизельными генераторами, питаемыми от небольшого «дневного бака» и гораздо более крупного топливного бака для хранения. ^{[11] [12]}

Безопасность

Правильная конструкция и конструкция топливного бака играют важную роль в безопасности системы, частью которой является бак. В большинстве случаев неповрежденные топливные баки очень безопасны, так как бак заполнен смесью паров топлива и воздуха, которая значительно превышает пределы воспламеняемости , и, таким образом, не может гореть даже при наличии источника возгорания (что бывает редко).

Обвалованные нефтяные резервуары используются для безопасного хранения бытового печного топлива и других опасных материалов. Страховые компании часто требуют обваловку , а не однослойные нефтяные резервуары.

Несколько систем, таких как BattleJacket и резиновые баллоны, были разработаны и развернуты для использования в целях защиты (от взрыва, вызванного огнем противника) топливных баков военных транспортных средств в зонах конфликтов. ^[13]

Для стационарных топливных резервуаров экономичным способом защиты от таких опасностей, как экстремальные температуры и столкновения транспортных средств, является их закапывание. Однако закопанные резервуары трудно контролировать на предмет утечек. Это привело к беспокойству об экологической опасности подземных резервуаров для хранения .

Смотрите также

• Электрификация
• Взрыв
• Система быстрой подачи топлива
• Топливный контейнер
• Топливный фильтр
• Утечка топлива
• Топливная магистраль
• Топливный насос
• Запас топлива
• Выбрасывание
• Топливный баллон
• Список автозапчастей

Ссылки

1. Уайт, Кент (ноябрь–декабрь 2010 г.). «Tanks A Lot — методы разработки и изготовления металлических топливных баков». Home Shop Machinist . 29 (6): 12–23.
2. "WS-8020 Class B Sealant - High Temperature Fuel Tank Sealant". NSL Aerospace . 16 ноября 2016 г. Получено 13 марта 2020 г.
3. «Каков средний размер бензобака автомобиля?». www.mechanicbase.com . 19 сентября 2022 г. Получено 4 января 2023 г.
4. Факты о безопасности топливных элементов, Fulesafe.com, получено 26 мая 2019 г.
5. "TI представляет технологию топливного бака". Automotive News. 27 июня 2005 г. Получено 6 ноября 2016 г.
6. "High Tech Fuel Tanks". Car and Driver . 25 октября 2010 г. Архивировано из оригинала 6 ноября 2016 г. Получено 6 ноября 2016 г.
7. "Aircraft Fuel Cells". Floats and Fuel Cells, Inc. (FFC). Архивировано из оригинала 8 ноября 2014 года . Получено 5 ноября 2014 года .
8. "Коннектикутский адвокат по делам о телесных повреждениях". Trantolo Law. Архивировано из оригинала 9 мая 2008 года . Получено 24 декабря 2012 года .
9. "Консультативный комитет по разработке авиационных правил - Окончательный отчет рабочей группы по гармонизации топливных баков" (PDF) . AIA, AECMA, ATA, ALPA, IATA, FAA, JAA, GAMA, API. Июль 1998 г. Архивировано (PDF) из оригинала 20 февраля 2013 г. . Получено 24 декабря 2012 г. .
10. "Ведущий сайт по управлению чрезвычайными ситуациями в сети". emergency-management.net. Архивировано из оригинала 10 июня 2010 года . Получено 24 декабря 2012 года .{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
11. Maciag, Mike (7 июня 2007 г.). "Резервное устройство для питания водопроводных сооружений во время отключений". Erie Times-News . стр. 5B. Водопроводные сооружения Эри должны иметь резервуар для хранения насыпью на 20 000 галлонов и дневной резервуар на 5 000 галлонов, установленные для поддержки двух дизельных генераторов, служащих резервными для водоочистной станции Sommerheim в Эри, штат Пенсильвания.
12. В Комплексном плане восстановления Эверглейдс, Раздел 8, стр. 8-3, 8-4, говорится, что насосные станции малого и среднего размера должны быть оборудованы топливными резервуарами, способными хранить семидневный запас, а также «напольными комплектными системными резервуарами суточного запаса» «Раздел 8» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2007 г. Получено 8 июня 2007 г.
13. "Монитор: Бах, но не бум". Архивировано из оригинала 7 сентября 2013 года.

Внешние ссылки

• Снижение воспламеняемости топливных баков в самолетах транспортной категории ( Агентство по охране окружающей среды США ).
• Гармонизация топливных баков (Консультативный комитет по разработке авиационных правил)
• Министерство транспорта США представило новые правила относительно топливных баков самолетов .
• 2005 Ford GT Powertrain Архивировано 4 апреля 2023 г. на Wayback Machine