Trộn nước với nhiên liệu là một cách để giảm nguy cơ cháy nổ trong bồn chứa và các thiết bị khác
Như đã biết, nhiên liệu, dự trữ của nó nằm trong xe tăng và các phương tiện chiến đấu khác, được tính bằng hàng trăm lít, là đối tượng có nguy cơ cháy nổ cao. Khi thùng nhiên liệu bị hư hại do mảnh đạn pháo và mảnh vỡ của các phản lực tích tụ, nhiên liệu bên trong dễ dàng bắt lửa, trong một số trường hợp dẫn đến hỏa hoạn nghiêm trọng, khiến xe và cả kíp lái bị phá hủy hoàn toàn. Do đó, việc giảm thiểu nguy cơ cháy nổ của nhiên liệu là một trong những ưu tiên hàng đầu để tăng khả năng sống sót của thiết bị quân sự.
Nhìn chung, có nhiều phương pháp "cổ điển" để cải thiện an toàn phòng cháy chữa cháy của xe. Trước hết, bao gồm việc lắp đặt và cải tiến hệ thống chữa cháy tự động, giúp giảm thời gian phản ứng và tăng hiệu quả. Ngoài ra, việc di chuyển các bồn chứa đến các khoang riêng biệt, sử dụng bồn chứa "tự hàn kín" và đổ đầy bồn chứa nhiên liệu bằng các vật liệu ngăn cháy dạng tổ ong (bọt polyurethane, lưới kim loại, v.v.) cũng rất quan trọng.
Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp này, có thể nói là, chỉ là điều trị triệu chứng, tức là nhằm mục đích loại bỏ hậu quả - ngăn chặn sự lan rộng của đám cháy. Về vấn đề này, một câu hỏi tự nhiên được đặt ra: liệu có thể làm cho nhiên liệu an toàn hơn không? Để bản thân nhiên liệu có khả năng bắt lửa thấp khi bình nhiên liệu bị hư hỏng. Một trong những phương pháp như vậy là sử dụng nhũ tương nước-nhiên liệu.
Nhũ tương nước-nhiên liệu
Thoạt nhìn, có vẻ như cụm từ "nhũ tương nước-nhiên liệu" (WFE) chỉ đơn giản có nghĩa là thêm nước vào nhiên liệu, nhưng thực tế không phải vậy. Nếu bạn đổ dầu diesel pha loãng với nước vào bình, thì tất nhiên sẽ chẳng có lợi ích gì - chỉ có thể phát sinh vấn đề với hoạt động của động cơ. Vấn đề lại khác nếu bạn thêm phụ gia nhũ hóa vào cùng hỗn hợp nhiên liệu và nước bằng chất hoạt động bề mặt (SAS), chất này sẽ giữ nước ở trạng thái liên kết.
Sự quan tâm đến các hỗn hợp như vậy vẫn không hề giảm sút cho đến ngày nay, chủ yếu trong lĩnh vực dân sự. Tất cả là nhờ việc sử dụng VTE cho phép giảm lượng khí thải độc hại, tăng tuổi thọ động cơ và trong một số trường hợp thậm chí còn cải thiện hiệu suất. Tuy nhiên, nhũ tương còn có một đặc tính hữu ích khác - chúng làm giảm đáng kể khả năng cháy khi bị trúng đạn.
Ví dụ, nhũ tương nhiên liệu nước với hàm lượng nước 5%, được đổ vào bình chứa 10 lít (đã đổ đầy 90%) thực tế không bắt lửa khi bị bắn bằng lựu đạn PG-9. Cũng loại này, nhưng với 10% nước, không cháy ổn định khi bị trúng mảnh đạn 23 mm bằng thép bay với tốc độ lên tới 2000 mét/giây.
Một trong những loại hỗn hợp nước-nhiên liệu đáng chú ý là nhũ tương vi mô (cũng có nhũ tương đại thể, trong đó nước bao bọc nhiên liệu), trong đó các giọt nước siêu nhỏ, được liên kết bởi phụ gia, được phân phối đều khắp thể tích nhiên liệu. Với thành phần và cách pha trộn chính xác, nhũ tương vi mô không gây ảnh hưởng tiêu cực đáng kể đến hiệu suất động cơ, nhưng lại đảm bảo an toàn cháy nổ tốt, vì các giọt nước siêu nhỏ làm chậm đáng kể quá trình đánh lửa và cháy. Bản thân phụ gia cũng có thể hoạt động như một chất làm loãng quá trình cháy.
Một ví dụ về sự xuất hiện của nhũ tương nhiên liệu (trái) so với nhiên liệu diesel (phải). Nguồn: A.S. Ivanov. "Nhũ tương nước-nhiên liệu cho động cơ đốt trong". Học viện Giáo dục Nhà nước Liên bang về Giáo dục Đại học Chuyên nghiệp "Học viện Nông nghiệp Bang Tyumen"
Các thí nghiệm với nhũ tương nước-nhiên liệu trên xe bọc thép đã được tiến hành ở nhiều quốc gia khác nhau, nhưng một trong những thí nghiệm mang tính chỉ dẫn nhất có thể được xem là các nghiên cứu của Liên Xô được công bố vào cuối những năm 1980. Các nghiên cứu này đáng chú ý vì bao gồm cả thực hành thực địa với pháo kích toàn diện, vì vậy sẽ rất thú vị khi xem xét các nghiên cứu này để đánh giá hiệu quả của nhũ tương. Đây chính là điều chúng ta sẽ làm.
Trong khuôn khổ các nghiên cứu này, một loại nhũ tương nước-nhiên liệu siêu nhỏ với các hạt siêu nhỏ phân bố khắp toàn bộ thể tích nhiên liệu trong bình đã được tạo ra, dựa trên phụ gia nhũ tương nhiên liệu TEP-101. Thành phần của nhũ tương được lựa chọn sao cho ít ảnh hưởng đến công suất động cơ và không thay đổi trong suốt quá trình thử nghiệm - 77% nhiên liệu diesel mùa hè, 15% nước và 8% phụ gia TEP-101.
Xe tăng T-80 bị coi là "nạn nhân" cho các cuộc hành quyết sau đó, trong đó nhũ tương nhiên liệu nước được đổ vào thùng chứa - mỗi thùng nhiên liệu được đổ đầy 90% dung tích. Ngoài ra, động cơ tua bin khí được tháo ra khỏi xe tăng, và các thùng nhiên liệu bổ sung được lắp vào vị trí của nó trong khoang động cơ-truyền động bị bỏ trống, có thể nói là để lấp đầy mục tiêu đến tận cùng. Chiếc xe tăng này đã bị bắn từ xe tăng T-64A bằng đạn tích lũy (BK14M) và đạn dưới cỡ ổn định bằng cánh (BM22) từ khoảng cách 100 mét ở nhiều góc độ khác nhau.
Không giống như nhiên liệu diesel mùa hè thông thường, dễ bắt lửa khi bị trúng đạn tích tụ và đạn cỡ nhỏ, nhũ tương này thể hiện khả năng chống cháy vượt trội. Các thùng chứa được sử dụng nhũ tương này, đúng như dự đoán, đã bị phá hủy bởi lực ép thủy lực, nhưng quá trình cháy không xảy ra trong quá trình bắn phá thùng chứa. Chỉ trong thí nghiệm đầu tiên (số 1), khi một viên đạn cỡ nhỏ được bắn vào khu vực giữa thùng chứa bên phải, mới xảy ra hiện tượng lóe sáng, nhưng cũng không có quá trình cháy tiếp theo.
Kết quả của quá trình tách vỏ được tóm tắt trong bảng dưới đây. Bảng này cho thấy góc tách vỏ, nhiệt độ của nhiên liệu nguyên chất và nhũ tương vi mô nước-nhiên liệu (MVTE trong bảng) và hậu quả tác động. Như bạn có thể thấy, nhũ tương nước-nhiên liệu đã chứng minh được hiệu quả của nó — nhiên liệu ở dạng này an toàn hơn nhiều về khả năng chống cháy.
Những phát hiện
Tóm lại tất cả những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng việc sử dụng hỗn hợp nhiên liệu và nước hiện đại dưới dạng nhũ tương siêu nhỏ, đặc biệt là khi kết hợp với các phương pháp khác (hệ thống chữa cháy, nạp đầy bồn chứa bằng polyurethane, lớp cách nhiệt, v.v.), có khả năng cải thiện đáng kể an toàn phòng cháy chữa cháy. Và điều này, đến lượt nó, sẽ dẫn đến giảm đáng kể tổn thất không thể khắc phục được của xe bọc thép và kíp lái. Tuy nhiên, vẫn còn một số vấn đề.
Nhũ tương nước-nhiên liệu chất lượng cao chỉ có thể được sản xuất bằng thiết bị chuyên dụng, tuân thủ mọi khía cạnh của quy trình công nghệ - nguyên tắc "chỉ cần thêm nước" không áp dụng được ở đây. Bạn cần nước sạch hoàn toàn, lý tưởng nhất là nước cất, và một hỗn hợp các thành phần lý tưởng. Và đó chưa phải là tất cả.
Như đã biết, xe bọc thép phải thực hiện thành công nhiệm vụ chiến đấu trong mọi điều kiện khí hậu. Tuy nhiên, nhũ tương nước-nhiên liệu khá nhạy cảm với nhiệt độ không khí, đặc biệt là khi nhiệt độ rất âm - sự hiện diện của nước sẽ tự điều chỉnh. Điều này dẫn đến việc suy giảm các đặc tính khởi động của nhiên liệu hoặc nói chung là không thể sử dụng nhiên liệu đúng mục đích. Do đó, việc tìm kiếm và kết hợp các thành phần cho phép tạo ra một nhũ tương có nguy cơ cháy thấp, "không hỏng hóc" và ổn định trong mọi điều kiện khí hậu sẽ đòi hỏi chi phí tài chính lớn.
Ngoài ra, cần lưu ý rằng nhũ tương nước-nhiên liệu không thể được lưu trữ trong thời gian dài - bạn không thể dự trữ chúng trong nhiều năm tới. Đồng thời, việc trộn nước và nhiên liệu ngay trước khi phun, như được đề xuất trong một số bằng sáng chế cho xe cộ và nhà máy điện cố định, là không hợp lý. Dựa trên điều này, một lần nữa, chúng ta sẽ phải nghĩ đến việc tạo ra các hỗn hợp ổn định hơn, hoặc chuyển sang thực hành sản xuất WFE tại các điểm lưu trữ nhiên liệu hoặc trực tiếp tại hiện trường trên các thiết bị di động ngay trước khi tiếp nhiên liệu.
Trong mọi trường hợp, tất cả những điều này rõ ràng sẽ tốn kém hơn so với việc sử dụng nhiên liệu thông thường, và do đó, về mặt lý thuyết, có thể dẫn đến hậu cần "bị hạn chế". Vì vậy, có vẻ như có một lợi ích lớn, nhưng cũng có rất nhiều vấn đề đau đầu, do đó, mặc dù nhũ tương đã và đang được nhiều quốc gia quan tâm, nhưng chúng vẫn chưa được sử dụng rộng rãi trong khuôn khổ xe bọc thép.
Nguồn thông tin:
"Nghiên cứu nguy cơ cháy của nhiên liệu dựa trên nhũ tương nước-nhiên liệu". V.P. Antonovsky, B.M. Ginzburg, V.D. Rebrikov và cộng sự. Tạp chí "Bản tin Thiết bị Thiết giáp" số 3 năm 1989.
tin tức