Zbiornik paliwa - Fuel tank

Zbiornik paliwa (zwany również zbiornik na benzynę lub zbiornik gazu ) jest bezpieczny kontener dla palnych płynów. Chociaż każdy zbiornik na paliwo może być tak zwany, termin ten jest zwykle stosowany do części układu silnika, w którym paliwo jest przechowywane i napędzane ( pompa paliwowa ) lub uwalniane (gaz pod ciśnieniem) do silnika . Zbiorniki paliwa różnią się wielkością i złożonością, od małego plastikowego zbiornika zapalniczki butanowej po wielokomorowy kriogeniczny zewnętrzny zbiornik wahadłowca kosmicznego .

Zbiorniki paliwa do bombowców B-25
Korek wlewu paliwa w samochodzie BMW do zbiorników paliwa z wodorem (po lewej) i benzyną (po prawej)

Zastosowania

Zazwyczaj zbiornik paliwa musi umożliwiać lub zapewniać:

  • Przechowywanie paliwa: system musi zawierać określoną ilość paliwa i musi zapobiegać wyciekom oraz ograniczać emisje par.
  • Napełnianie: zbiornik paliwa musi być napełniony w bezpieczny sposób, bez iskier.
  • Podaj metodę określania poziomu paliwa w zbiorniku, kalibrowanie (należy zmierzyć lub ocenić pozostałą ilość paliwa w zbiorniku).
  • Odpowietrzanie (jeśli nadciśnienie nie jest dozwolone, opary paliwa muszą być odprowadzane przez zawory).
  • Zasilanie silnika (poprzez pompę).
  • Przewiduj potencjalne uszkodzenia i zapewnij bezpieczny potencjał przetrwania.

Tworzywo sztuczne ( polietylen o dużej gęstości HDPE) jako materiał konstrukcyjny zbiornika paliwa, choć funkcjonalnie opłacalny w krótkim okresie, ma długoterminowy potencjał nasycenia, ponieważ paliwa, takie jak olej napędowy i benzyna, przenikają przez materiał HDPE.

Biorąc pod uwagę bezwładność i energię kinetyczną paliwa znajdującego się w plastikowym zbiorniku transportowanym przez pojazd, pękanie naprężeniowe jest niewątpliwym potencjałem. Palność paliwa sprawia, że ​​pękanie naprężeniowe jest możliwą przyczyną katastrofalnej awarii. Pomijając sytuacje awaryjne, tworzywo HDPE nadaje się do krótkotrwałego przechowywania oleju napędowego i benzyny. W USA zbiorniki zatwierdzone przez Underwriters Laboratories (UL 142) byłyby minimalnym wymogiem projektowym.

Budowa zbiornika paliwa

Zbiornik paliwa do modułu księżycowego Apollo , lata 60.

Podczas gdy większość zbiorników jest produkowana, niektóre zbiorniki paliwa są nadal wytwarzane przez metalowych rzemieślników lub ręcznie robione w przypadku zbiorników typu pęcherzowego. Należą do nich niestandardowe i renowacyjne zbiorniki do samochodów, samolotów, motocykli, łodzi, a nawet traktorów. Budowa zbiorników na paliwo obejmuje szereg określonych kroków. Rzemieślnik zazwyczaj tworzy makietę, aby określić dokładny rozmiar i kształt zbiornika, zwykle z płyty piankowej. Następnie rozwiązywane są problemy projektowe, które mają wpływ na konstrukcję zbiornika – takie jak położenie wylotu, odpływu, wskaźnika poziomu płynu, szwów i przegród. Następnie rzemieślnicy muszą określić grubość, stan i stop blachy, z której zrobi czołg. Po przycięciu arkusza do wymaganych kształtów, różne kawałki są wyginane, aby utworzyć podstawową powłokę i/lub zakończenia i przegrody dla zbiornika. Wiele przegród zbiorników paliwa (szczególnie w samolotach i samochodach wyścigowych) zawiera otwory odgromowe . Te kołnierzowe otwory służą dwóm celom, zmniejszają wagę zbiornika, jednocześnie wzmacniając przegrody. Pod koniec budowy dodawane są otwory na szyjkę wlewu, wlew paliwa, spust i jednostkę wysyłającą poziom paliwa. Czasami te otwory są tworzone na płaskiej powłoce, innym razem są dodawane pod koniec procesu produkcyjnego. Przegrody i końcówki można przynitować. Łby nitów są często lutowane lub lutowane, aby zapobiec wyciekom ze zbiornika. Końce mogą być następnie obszyte i przylutowane lub zagięte i lutowane (i/lub uszczelnione szczeliwem typu epoksydowego) lub końce mogą być zagięte, a następnie zgrzane. Po zakończeniu lutowania, lutowania twardego lub spawania, zbiornik paliwa jest sprawdzany pod kątem szczelności.

W przemyśle lotniczym stosowanie uszczelniaczy do zbiorników paliwa jest powszechnym zastosowaniem w integralnych zbiornikach paliwa o wysokiej temperaturze. Zapewnia to doskonałą odporność na płyny takie jak woda, alkohole, oleje syntetyczne i płyny hydrauliczne na bazie ropy naftowej.

Samochodowe zbiorniki paliwa

Maksymalna odległość, jaką może pokonać samochód z silnikiem spalinowym z pełnym bakiem, jest iloczynem pojemności baku i jego zużycia paliwa (w milach na galon). Podczas gdy większe zbiorniki zwiększają maksymalny dystans, zajmują również więcej miejsca i (zwłaszcza gdy są pełne) zwiększają masę całkowitą, wymagając większego zużycia paliwa przy tych samych osiągach. Pojemność zbiornika paliwa jest zatem wynikiem kompromisu w kwestiach projektowych. W przypadku większości samochodów kompaktowych pojemność mieści się w zakresie 45–65 litrów (12–17 galonów amerykańskich); oryginalny model Tata Nano jest wyjątkowy dzięki zbiornikowi paliwa o pojemności 15 litrów. SUV - y i ciężarówki mają zwykle znacznie większe zbiorniki paliwa.

Dla każdego nowego pojazdu opracowywany jest specyficzny układ paliwowy, aby zoptymalizować wykorzystanie dostępnej przestrzeni. Ponadto dla jednego modelu samochodu opracowywane są różne architektury układu paliwowego, w zależności od typu samochodu, rodzaju paliwa (benzyna lub olej napędowy), modeli dysz i regionu.

Do produkcji zbiorników paliwa do samochodów wykorzystywane są dwie technologie:

  • Metalowe ( stalowe lub aluminiowe ) zbiorniki paliwa spawane z tłoczonych blach. Chociaż technologia ta jest bardzo dobra w ograniczaniu emisji paliwa, wydaje się być mniej konkurencyjna, a tym samym mniej dostępna na rynku, chociaż do niedawna samochodowe zbiorniki paliwa były prawie wyłącznie wykonane z blachy.
  • Plastikowe zbiorniki paliwa z polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) wykonane metodą rozdmuchu . HDPE formowany przez rozdmuchiwanie może przybierać skomplikowane kształty, na przykład umożliwiając montaż zbiornika bezpośrednio nad tylną osią, oszczędzając miejsce i poprawiając bezpieczeństwo zderzeniowe. Początkowo pojawiły się obawy dotyczące niskiej odporności na pękanie HDPE w porównaniu ze stalą lub aluminium. Należy rozważyć i monitorować troskę o bezpieczeństwo i długoterminową zdolność do funkcjonowania.

W nowoczesnych samochodach często występuje zdalne otwieranie klapki wlewu paliwa w zbiorniku paliwa za pomocą silnika elektrycznego lub zwalniaka linkowego. Ze względu na wygodę i bezpieczeństwo wielu nowoczesnych zbiorników paliwa nie można otworzyć ręcznie lub w inny sposób z zewnątrz samochodu.

Rezerwowy zbiornik

Czasami nazywany zbiornikiem rezerwowym jest dodatkowym zbiornikiem paliwa (w wielu samochodach/rowerach zawiera około 15% pojemności zbiornika podstawowego) częściej spotyka się je w rowerach, starszych samochodach (niektóre bez wskaźnika poziomu paliwa) i pojazdach przeznaczonych do na duże odległości lub specjalne zastosowanie. Lampka na desce rozdzielczej wskazuje, kiedy poziom paliwa w zbiorniku spada poniżej określonego punktu. Nie ma aktualnego standardu, chociaż podejmuje się pewne wysiłki, aby zebrać te dane dla wszystkich samochodów.

W pojazdach zmodyfikowanych pod kątem wytrzymałości zbiornik podstawowy (dołączony do samochodu) jest przerabiany na zbiornik rezerwowy i montowany jest większy. Niektóre pojazdy 4x4 mogą być wyposażone w dodatkowy (lub dodatkowy zbiornik) przez dealera.

Wysyłka w butelce

Statek w butelce zbiornika paliwa jest projekt produkcyjny opracowany przez TI Automotive w Rastatt, Niemcy , w którym wszystkie elementy dostawy paliwa, w tym pompy, elektroniki sterującej i najbardziej słodką są zamknięte w plastikowym zbiornikiem paliwa blow-formowane, a nazwa pochodzi od tradycyjnego statku układanka mechaniczna w butelce . Technikę opracowano w celu zmniejszenia emisji oparów paliwa w odpowiedzi na wymagania dotyczące częściowo bezemisyjnych pojazdów (PZEV). Pierwsza aplikacja dotyczyła Forda GT z 2005 roku .

Wyścigowe ogniwo paliwowe

Bezpieczny pęcherz paliwowy FIA FT3 w samochodzie wyścigowym Porsche GT3 Cup

Ogniw paliwowych wyścigowych ma sztywną powłokę zewnętrzną i wewnętrzną okładzinę elastyczną, aby zminimalizować ryzyko przebicia w przypadku kolizji lub innego nieszczęśliwego powodując poważne uszkodzenie pojazdu. Jest on wypełniony piankowym rdzeniem o otwartych komórkach, aby zapobiec wybuchowi oparów w pustej części zbiornika i zminimalizować przelewanie się paliwa podczas zawodów, które może wytrącić pojazd z równowagi lub spowodować nieodpowiednie dostarczanie paliwa do silnika ( głód paliwa ).

Samolot

Układ głównych zbiorników paliwowych nowoczesnego samolotu

Samoloty zwykle używają trzech rodzajów zbiorników paliwa: integralnych, sztywnych, wyjmowanych i pęcherzowych.

  • Zintegrowane zbiorniki to obszary wewnątrz konstrukcji samolotu, które zostały uszczelnione, aby umożliwić przechowywanie paliwa. Przykładem tego typu jest „ mokre skrzydło ” powszechnie stosowane w większych samolotach. Ponieważ zbiorniki te są częścią konstrukcji samolotu, nie można ich usunąć do serwisu lub inspekcji. Należy zapewnić panele inspekcyjne w celu umożliwienia kontroli wewnętrznej, naprawy i ogólnego serwisowania zbiornika. Większość dużych samolotów transportowych korzysta z tego systemu, przechowując paliwo w skrzydłach, brzuchu, a czasem w ogonie samolotu.
  • Sztywne wyjmowane zbiorniki są instalowane w komorze zaprojektowanej tak, aby pomieścić zbiornik. Mają one zazwyczaj konstrukcję metalową i można je zdjąć w celu sprawdzenia, wymiany lub naprawy. Samolot nie polega na zbiorniku pod względem integralności strukturalnej. Czołgi te są powszechnie spotykane w mniejszych samolotach lotnictwa ogólnego, takich jak Cessna 172 .
  • Zbiorniki pęcherzowe lub ogniwa paliwowe to wzmocnione gumowane worki instalowane w części konstrukcji samolotu zaprojektowanej tak, aby pomieścić ciężar paliwa. Pęcherz jest zwijany i instalowany w komorze przez szyjkę wlewu paliwa lub panel dostępu i jest mocowany za pomocą metalowych guzików lub zatrzasków wewnątrz komory. Wiele lekkich samolotów o wysokich osiągach, helikopterów i kilka mniejszych turbośmigłowych używa zbiorników pęcherzowych. Jedną z głównych wad tego typu zbiorników jest tendencja do utwardzania materiałów w wyniku intensywnego użytkowania, przez co stają się kruche i powodują pęknięcia. Jedną z głównych zalet jest możliwość wykorzystania jak największej ilości samolotu do przechowywania paliwa.
  • Samoloty bojowe i śmigłowce zazwyczaj wykorzystują samouszczelniające się zbiorniki paliwa .

Zbiorniki paliwa zostały uwikłane w katastrofy lotnicze , będące przyczyną wypadku lub jego pogorszenia ( wybuch zbiornika paliwa ). Na przykład:

  • Oficjalną „prawdopodobną przyczyną” eksplozji i późniejszej katastrofy TWA Flight 800 jest to, że w jednym ze zbiorników paliwa samolotu znajdowała się wybuchowa mieszanka paliwowo-powietrzna. Wadliwe okablowanie zapewniło następnie źródło zapłonu w zbiorniku, niszcząc samolot. Chociaż dokładność oficjalnych ustaleń jest nadal kwestionowana w tym przypadku, podobne eksplozje miały miejsce w innych samolotach. Możliwe jest zmniejszenie ryzyka wybuchu zbiornika paliwa poprzez system inertyzacji zbiornika paliwa lub pianę gaśniczą w zbiornikach.
  • Płonące paliwo może eksplodować lub podpalić ten sam samolot lub sąsiednie przedmioty i ludzi. W 1960 roku w Monachium Convair 340 zderzył się transportowiec na główną ulicę. Płonące paliwo podpaliło tramwaj. Wszystkich 20 osób na pokładzie samolotu i 32 pasażerów tramwaju zginęło.

W niektórych obszarach zbiornik paliwa samolotu jest również określany jako ogniwo paliwowe samolotu .

Zaopatrzenie w wodę

Systemy zaopatrzenia w wodę mogą mieć zasilanie podstawowe lub rezerwowe dostarczane przez generatory zasilane olejem napędowym, zasilane przez mały „zbiornik dzienny” i znacznie większy zbiornik magazynowy paliwa.

Bezpieczeństwo

Właściwe zaprojektowanie i wykonanie zbiornika paliwa ma duże znaczenie dla bezpieczeństwa systemu, którego zbiornik jest częścią. W większości przypadków nienaruszone zbiorniki paliwa są bardzo bezpieczne, ponieważ zbiornik jest wypełniony mieszanką parowo-powietrzną paliwa, która jest znacznie powyżej granic palności , a zatem nie może się palić, nawet jeśli obecne jest źródło zapłonu (co jest rzadkie).

Zasobnikowe zbiorniki oleju służą do bezpiecznego przechowywania domowego oleju opałowego i innych materiałów niebezpiecznych. Podklejanie jest często wymagane przez firmy ubezpieczeniowe, a nie jednowarstwowe zbiorniki do przechowywania oleju.

Kilka systemów, takich jak BattleJacket i gumowe pęcherze, zostało opracowanych i wdrożonych do ochrony (przed eksplozją wywołaną ogniem wroga) zbiorników paliwa pojazdów wojskowych w strefach konfliktu.

W przypadku stacjonarnych zbiorników paliwa, ekonomicznym sposobem ochrony przed zagrożeniami, takimi jak skrajne temperatury i wypadki pojazdów, jest ich zakopanie. Jednak zakopane zbiorniki są trudne do monitorowania pod kątem wycieków. Doprowadziło to do zaniepokojenia zagrożeniami środowiskowymi podziemnych zbiorników magazynowych .

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne