Топливный бак

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

Топливный бак (также называемый бензобаком или бензобаком ) — 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 выбрасывается (газ под давлением) в двигатель . Топливные баки различаются по размеру и сложности: от небольшого пластикового бака бутановой зажигалки до многокамерного криогенного внешнего бака космического корабля «Шаттл» .

Топливные баки для бомбардировщиков Б-25.

Крышки заливной горловины на автомобиле BMW для водородного (слева) и бензинового (справа) топливных баков.

Использование

Обычно топливный бак должен позволять или обеспечивать следующее:

• Хранение топлива: система должна содержать определенное количество топлива, избегать утечек и ограничивать выбросы в виде испарений.
• Заправка: топливный бак должен быть заправлен безопасно, без искр.
• Предоставить метод определения уровня топлива в баке путем замера (должно быть измерено или оценено оставшееся количество топлива в баке).
• Удаление воздуха (если избыточное давление не допускается, пары топлива должны удаляться через клапаны).
• Питание двигателя ( через насос).
• Предвидеть потенциальный ущерб и обеспечить безопасный потенциал выживания.

Пластик ( полиэтилен высокой плотности HDPE) в качестве материала конструкции топливного бака, будучи функционально жизнеспособным в краткосрочной перспективе, имеет долгосрочный потенциал насыщения, поскольку такие виды топлива, как дизельное топливо и бензин, проникают в материал HDPE.

Учитывая инерцию и кинетическую энергию топлива в пластиковом баке, транспортируемом транспортным средством, растрескивание под воздействием окружающей среды является определенным потенциалом. Воспламеняемость топлива делает растрескивание под напряжением возможной причиной катастрофического отказа. Помимо чрезвычайных ситуаций, пластик HDPE подходит для кратковременного хранения дизельного топлива и бензина. В США резервуары, одобренные Underwriters Laboratories (UL 142), будут минимальным требованием при проектировании.

Конструкция топливного бака

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

Хотя большинство баков производятся, некоторые топливные баки по-прежнему изготавливаются мастерами по металлу или вручную, в случае баллонных баков. К ним относятся кастомные и реставрационные баки для автомобилей, самолетов, мотоциклов, лодок и даже тракторов. Строительство топливных баков следует за рядом конкретных шагов. Мастер обычно создает макет, чтобы определить точный размер и форму резервуара, обычно из пенопласта. Затем решаются вопросы проектирования, влияющие на конструкцию резервуара, например, где проходят выпускное отверстие, слив, индикатор уровня жидкости, швы и перегородки. Затем мастера должны определить толщину, характер и сплав листа, который он будет использовать для изготовления резервуара. После того, как лист разрезается до необходимой формы, различные детали сгибаются для создания основной оболочки и/или концов и перегородок резервуара. Перегородки многих топливных баков (особенно в самолетах и ​​гоночных автомобилях) содержат отверстия для освещения . Эти фланцевые отверстия служат двум целям: они уменьшают вес резервуара и придают перегородкам прочность. Ближе к концу конструкции добавляются отверстия для заливной горловины, топливозаборника, слива и блока определения уровня топлива. Иногда эти отверстия создаются на плоской оболочке, иногда они добавляются в конце процесса изготовления. Перегородки и концы можно приклепать на место. Головки заклепок часто припаивают или припаивают, чтобы предотвратить утечки из бака. Затем концы можно подшить и припаять, или зафланцовать и припаять (и/или загерметизировать эпоксидным герметиком), или же концы можно зафланцовать, а затем приварить. После завершения пайки, пайки или сварки топливный бак проверяется на герметичность. ^[1]

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

Автомобильные топливные баки

Металлический топливный бак для Opel Blazer 1996 года выпуска.

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

Легковой транспорт

Топливный бак большего размера приводит к увеличению запаса хода автомобиля между заправками, однако требования к весу и пространству бака большего размера нежелательны, особенно в автомобилях меньшего размера. Средняя емкость топливного бака автомобиля составляет 50–60 л (12–16 галлонов США). ^[3]

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

Некоторые автомобили оснащены резервным баком меньшего размера , который можно использовать, когда основной топливный бак пуст. Некоторые другие транспортные средства, обычно полноприводные , имеют большой дополнительный бак (или «дополнительный бак») для увеличения запаса хода автомобиля.

Гоночный топливный элемент

Гоночный топливный элемент имеет жесткую внешнюю оболочку и гибкую внутреннюю обшивку, что сводит к минимуму вероятность проколов в случае столкновения или другой аварии, приводящей к серьезному повреждению автомобиля. Он заполнен пенопластовым сердечником с открытыми порами, чтобы предотвратить взрыв паров в пустой части бака и свести к минимуму выплескивание топлива во время соревнований, которое может привести к дисбалансу транспортного средства или вызвать неадекватную подачу топлива в двигатель ( топливное голодание ). ^[4]

Самолет

Схема основных топливных баков современного авиалайнера.

Двигатель самолета может получать топливо двумя способами: система самотековой подачи, при которой не требуется никакого топливного насоса, кроме капсюля , и система топливного насоса.

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

• Встроенные баки — это области внутри конструкции самолета, которые были герметизированы 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, позволяющие осуществлять внутренний осмотр, ремонт и общее обслуживание резервуара. Большинство крупных транспортных самолетов используют эту систему, храня топливо в крыльях, брюхе, а иногда и в хвосте самолета.
• Жесткие съемные баки установлены в отсеке, предназначенном для размещения бака. Обычно они имеют металлическую конструкцию и могут сниматься для проверки, замены или ремонта. Структурная целостность самолета не зависит от танка. Эти баки обычно встречаются в небольших самолетах авиации общего назначения, таких как Cessna 172 .
• Баллонные баки, или топливные элементы, ^[5] представляют собой армированные прорезиненные мешки, установленные в секции конструкции самолета, предназначенной для размещения веса топлива. Баллон свертывается и устанавливается в отсек через горловину топливного бака или панель доступа и фиксируется с помощью металлических кнопок или защелок внутри отсека. Многие высокопроизводительные легкие самолеты, вертолеты и некоторые турбовинтовые двигатели меньшего размера используют баки-дозаторы. Одним из основных недостатков резервуаров этого типа является склонность материалов к затвердеванию в результате интенсивного использования, что делает их хрупкими и приводит к появлению трещин. ^{[ нужна цитата ]} Одним из главных плюсов 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 , являясь причиной аварии или усугубляя ее ( взрыв топливного бака ). ^{[6] [ не удалось проверить ]} Например:

• Официальной «вероятной причиной» взрыва и последующей катастрофы рейса 800 TWA является наличие взрывоопасной топливно-воздушной смеси в одном из топливных баков самолета. Неисправная проводка привела к возникновению источника возгорания внутри бака, что привело к разрушению авиалайнера. Хотя точность официальных выводов в этом случае до сих пор подвергается сомнению, аналогичные взрывы происходили и на других самолетах. Снизить вероятность взрыва топливных баков можно с помощью системы инертизации топливных баков или огнетушащей пены в баках. ^[7]
• Горящее топливо может взорвать или поджечь сам самолет или находящиеся рядом предметы и людей. Во время крушения Convair 340 в Мюнхене в 1960 году транспорт врезался в главную улицу. Горящее топливо подожгло трамвай. Все 20 человек, находившиеся на борту самолета, и 32 пассажира трамвая погибли. ^[8]

В некоторых регионах топливный бак самолета также называют авиационным топливным элементом .

Водоснабжение

Системы водоснабжения могут иметь основное или резервное электропитание, подаваемое дизельными генераторами, питаемыми от небольшого «дневного резервуара» и гораздо большего резервуара для хранения топлива. ^{[9] [10]}

Безопасность

Правильная конструкция топливного бака играет важную роль в безопасности системы, частью которой является бак. В большинстве случаев неповрежденные топливные баки очень безопасны, поскольку бак наполнен смесью паров топлива и воздуха, уровень воспламеняемости которой значительно превышает пределы воспламеняемости , и поэтому не может гореть, даже если бы присутствовал источник воспламенения (что случается редко).

Обвалованные масляные резервуары используются для безопасного хранения бытового печного топлива и других опасных материалов. Страховые компании часто требуют обвалования , а не однослойных резервуаров для хранения нефти.

Несколько систем, таких как BattleJacket и резиновые баллоны, были разработаны и развернуты для защиты (от взрыва, вызванного огнем противника) топливных баков военной техники в зонах конфликтов. ^[11]

Для стационарных топливных баков экономичным способом защитить их от таких опасностей, как экстремальные температуры и аварии транспортных средств, является их захоронение. Однако в закопанных резервуарах трудно контролировать утечки. Это привело к обеспокоенности по поводу экологической опасности подземных резервуаров для хранения .

Смотрите также

• Электрификация
• Взрыв
• Быстрая топливная система
• Топливный контейнер
• Топливный фильтр
• Утечка топлива
• Топливопровод
• Топливный насос
• Запас топлива
• Выброс
• Топливный пузырь
• Список автозапчастей

Рекомендации

1. Уайт, Кент (ноябрь – декабрь 2010 г.). «Много танков - методы разработки и изготовления металлических топливных баков». Машинист домашнего цеха . 29 (6): 12–23.
2. «Герметик WS-8020 класса B — высокотемпературный герметик топливного бака | NSL Aerospace» . 16 ноября 2016 года . Проверено 13 марта 2020 г.
3. «Каков средний размер автомобильного бензобака?» www.mechanicbase.com . 19 сентября 2022 г. Проверено 4 января 2023 г.
4. Факты о безопасных топливных элементах, Fulesafe.com, получено 26 мая 2019 г.
5. «Авиационные топливные элементы». Floats and Fuel Cells, Inc. (FFC). Архивировано из оригинала 8 ноября 2014 года . Проверено 5 ноября 2014 г.
6. "Адвокат Коннектикута по травмам" . Закон Трантоло. Архивировано из оригинала 9 мая 2008 года . Проверено 24 декабря 2012 г.
7. «Консультативный комитет по разработке авиационных правил - Заключительный отчет рабочей группы по гармонизации топливных баков» (PDF) . АИА, АЭКМА, АТА, АЛПА, ИАТА, ФАА, JAA, ГАМА, API. Июль 1998 г. Архивировано (PDF) из оригинала 20 февраля 2013 г. Проверено 24 декабря 2012 г.
8. «Ведущий сайт по управлению чрезвычайными ситуациями в сети» . Emergency-management.net. Архивировано из оригинала 10 июня 2010 года . Проверено 24 декабря 2012 г.
9. Макиаг, Майк (7 июня 2007 г.). «Резервное оборудование для электроснабжения водопроводных сооружений во время отключений». Эри Таймс-Новости . п. 5Б. Водоочистный завод Эри должен иметь резервуар для хранения на 20 000 галлонов и дневной резервуар на 5 000 галлонов, установленный для поддержки двух дизельных генераторов, служащих резервными для водоочистной станции Зоммерхайм в Эри, штат Пенсильвания.
10. Комплексный план восстановления Эверглейдс, раздел 8, стр. 8-3, 8-4, гласит, что насосные станции малого и среднего размера должны быть оборудованы резервуарами для хранения топлива, рассчитанными на семидневный запас, а также «напольной комплектной системой». дневные танки» «Раздел 8» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2007 года . Проверено 8 июня 2007 г.
11. [1] Монитор: Взрыв, но без бума

Внешние ссылки

• Снижение воспламеняемости топливных баков самолетов транспортной категории ( Агентство по охране окружающей среды США ).
• Согласование топливных баков (Консультативный комитет по разработке авиационных правил)
• США представляет новые правила в отношении топливных баков самолетов, разработанные Министерством транспорта США .
• 2005 Форд GT Трансмиссия