Về polyurethane dạng tổ ong trong bình nhiên liệu để ngăn ngừa hỏa hoạn
Có nhiều lý do khiến thiết bị, thường là cùng với kíp lái, có thể bị mất vĩnh viễn do hư hại trong chiến đấu. Tuy nhiên, một trong những lý do chính là hỏa hoạn xảy ra sau khi đạn pháo bắn trúng và xuyên thủng lớp giáp. Các mảnh đạn pháo có khả năng đốt cháy cả thuốc phóng và nhiên liệu, vốn thường lên tới hàng trăm lít.
Tiếc thay, hiện nay vẫn chưa có phương tiện nào có khả năng dập tắt hiệu quả thuốc súng đang cháy, chứ đừng nói đến việc ngăn chặn đạn pháo phát nổ, nên cách duy nhất để thoát khỏi tình trạng này chỉ có thể là cách ly hoàn toàn kho đạn khỏi khoang lái. Nhưng về nhiên liệu, nhìn chung có khá nhiều giải pháp - chúng không chỉ liên quan đến việc cải thiện hệ thống chữa cháy tự động và sản xuất nhũ tương nhiên liệu nước (chúng tôi đã viết về vấn đề này ở đây), mà còn cả việc sử dụng polyurethane dạng lỗ hở.
Phương pháp thứ hai này không hề mới - bằng cách này hay cách khác, nó đã được sử dụng nhiều lần trên nhiều loại thiết bị, không chỉ trên đất liền. Do đó, sẽ rất thú vị nếu nói về nó, ngay cả khi không đề cập đến các loại máy móc cụ thể, bao gồm cả hiệu quả và những hạn chế của nó. Đây là những gì chúng ta sẽ làm.
Bọt polyurethane dạng tổ ong
Các loại nhiên liệu thông thường có một đặc điểm rất khó chịu về mặt nguy cơ cháy nổ, đó là sự hình thành hơi. Chúng xuất hiện do nhiên liệu tiêu thụ dần dần (hết nhiên liệu trong bình), và nồng độ của chúng phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ - nhiệt độ càng cao, quá trình bay hơi càng mạnh. Hiện tượng này đặc biệt nghiêm trọng nếu bình nằm trong khoang động cơ-hộp số, nơi nhiệt độ thường có thể lên tới hàng trăm độ C hoặc hơn.
Khi trộn lẫn với không khí, hơi nhiên liệu (xăng và dầu hỏa là những chất nguy hiểm nhất trong quá trình bay hơi, nhưng dầu diesel cũng không phải là loại không bắt lửa) tạo thành hỗn hợp dễ cháy và đôi khi thậm chí nổ, có thể bốc cháy khi bình nhiên liệu bị đạn và mảnh đạn xuyên thủng, bao gồm cả những mảnh đạn lớn. Vấn đề này có thể được giải quyết bằng nhiều cách, bao gồm nạp đầy khí trơ vào các bình rỗng, cũng như thổi khí và thậm chí cả khí thải đã được làm mát để giảm nồng độ hỗn hợp.
Cấu trúc ô mở của polyurethane
Tuy nhiên, cách đơn giản nhất là sử dụng bọt polyurethane ô mở, có bề ngoài trông giống bọt biển hoặc cao su xốp. Đây là vật liệu nhẹ, xốp với cấu trúc dạng lưới, trong đó 95-98% thể tích được tạo thành từ các lỗ rỗng nhỏ. Loại bọt này, được chế tạo dưới dạng khối hoặc tấm, lấp đầy gần như toàn bộ thể tích bên trong bình chứa, thấm nhiên liệu mà không làm gián đoạn quá trình lưu thông và làm giảm lượng nhiên liệu cung cấp không quá 5-7%. Nhờ các chất phụ gia ổn định, bọt polyurethane có khả năng chống chịu được môi trường nhiên liệu khắc nghiệt, rung động và nhiệt độ cao.
Thành phần của bọt polyurethane này rất đa dạng, cũng như độ xốp hay "độ xốp" của nó. Nhưng ngay cả "cao su xốp" dưới dạng polyurethane PPU-EO-100, hiện đang được sản xuất tích cực ở nước ta để sản xuất bộ lọc không khí, cũng như bộ lọc nhiên liệu và nước thải, cũng đã cho thấy kết quả khá tốt. Chỉ cần "đổ" 75% bình nhiên liệu là đủ, và trong hầu hết các trường hợp, bạn có thể quên đi việc đánh lửa hỗn hợp hơi-không khí. Và tại sao?
Tác dụng quan trọng đầu tiên của polyurethane là giảm thể tích hơi nhiên liệu tự do. Xét cho cùng, thể tích rỗng trong bình càng lớn thì khả năng tích tụ hơi ở nồng độ tới hạn càng cao. Bọt polyurethane, lấp đầy không gian bên trong bằng các tế bào của nó, để lại ít không gian hơn đáng kể cho sự hình thành của chúng. Do đó, khả năng xảy ra môi trường dễ cháy có khả năng bắt lửa do va chạm của các mảnh vỡ và các vật thể tấn công khác được giảm thiểu đến mức tối thiểu.
Chức năng bảo vệ thứ hai liên quan đến sự lan truyền ngọn lửa. Trong một bể chứa thông thường, lửa có thể lan truyền ngay lập tức. Tuy nhiên, polyurethane chia thể tích bên trong thành nhiều khoang nhỏ, và bất kỳ ngọn lửa nào cũng buộc phải va chạm với các lớp chắn polyurethane. Về bản chất, quá trình truyền nhiệt của các sản phẩm cháy bị gián đoạn, và quá trình đánh lửa bị gián đoạn. Hiệu ứng này biến một đám cháy tiềm ẩn thành một đám cháy cục bộ, chết hẳn.
Một trong những biến thể của chất độn bình nhiên liệu "bọt" dưới dạng bọt polyme dạng lưới
Một điều quan trọng không kém là polyurethane làm giảm rung động nhiên liệu bên trong. Khi bình chứa bị thủng, một cú sốc thủy lực có thể gây ra sự hình thành khí dung mạnh mẽ - những giọt nhỏ dễ bắt lửa. Bọt polyurethane hoạt động như một miếng bọt biển: nó giữ nhiên liệu trong các ô của nó, ngăn chặn nhiên liệu phun ra ngoài bình chứa và do đó làm giảm khả năng xảy ra "ngọn đuốc nhiên liệu". Hơn nữa, bản thân bọt polyurethane còn làm giảm năng lượng sóng xung kích, giúp giảm nguy cơ phá hủy bình chứa nhiên liệu.
Thêm vào đó là một tính năng khác: định vị một phần các lỗ hổng. Tất nhiên, polyurethane dạng tổ ong không thể "bịt kín" lỗ hổng do đạn hoặc mảnh đạn để lại, nhưng nó làm giảm đáng kể tốc độ rò rỉ nhiên liệu.
Hiệu quả và nhược điểm
Các thử nghiệm được tiến hành cả ở thời Liên Xô và nước Nga hiện đại đã chứng minh rõ ràng rằng các thùng nhiên liệu chứa polyurethane dạng tổ ong không dễ bắt lửa hoặc nổ, ngay cả khi bị bắn trúng trực tiếp. Trong khi trong điều kiện bình thường, chỉ cần một tia lửa là đủ để bắt lửa và gây ra hỏa hoạn lớn, thì bên trong một thùng nhiên liệu như vậy lại không có điều kiện để cháy ổn định.
Điều này áp dụng cho nhiều cỡ nòng. Xe tăng bị bắn bằng súng máy cỡ lớn, bao gồm cả súng máy bắn đạn xuyên giáp gây cháy, và các loại "vũ khí nhỏ" như súng máy 5,45 và 7,62 mm. Hơn nữa, độ ổn định của lớp đệm polyurethane cũng được chứng minh khi bị trúng đạn xuyên giáp từ pháo 30 mm. Trong điều kiện như vậy, thiệt hại cho thân xe tăng khá nghiêm trọng, nhưng "hiệu ứng nổ" hay cháy không bao giờ xảy ra. Kết quả tương tự cũng xảy ra khi lựu đạn phát nổ ngay gần bình nhiên liệu - các mảnh vỡ không bắt lửa.
Bình nhiên liệu polyurethane này có thể được sử dụng trên bất kỳ thiết bị chiến đấu nào, bất kể chúng chạy bằng xăng, dầu diesel hay dầu hỏa. Hơn nữa, do động cơ của các phương tiện chiến đấu hiện đại thường là đa nhiên liệu, nên tính linh hoạt của lớp bảo vệ này đặc biệt quan trọng. Về cơ bản, polyurethane làm giảm đáng kể khả năng xảy ra hỏa hoạn trong trường hợp hư hỏng chiến đấu.
Tất nhiên, bọt polyurethane dạng tổ ong cũng có những điểm yếu. Điểm yếu chính là hiệu quả hạn chế trong trường hợp xe tăng bị hư hại nhiều lần. Ví dụ, nếu nó "không nhận thấy" một cú đánh, dập tắt nguy cơ cháy, thì trong trường hợp có hàng loạt lỗ thủng do mảnh đạn, đạn hoặc đạn pháo, rò rỉ nhiên liệu trong mọi trường hợp đều trở thành nguyên nhân gây cháy. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng trong trường hợp bị bắn nhiều lần, lớp bảo vệ sẽ mất hoàn toàn hiệu quả.
Do đó, bản thân nó không thể được coi là một giải pháp vạn năng. Trên thực tế, việc sử dụng bọt polyurethane luôn được bổ sung bằng các giải pháp khác. Thông thường, chúng ta đang nói về lớp phủ tự phục hồi dựa trên polyurethane hoặc các thành phần đa thành phần giúp bịt kín các lỗ hổng và giảm tỷ lệ rò rỉ hoặc loại bỏ hoàn toàn. Trong trường hợp này, bọt đóng vai trò là lớp rào cản bên trong, và lớp ngoài đóng vai trò là lớp vỏ bịt kín.
Sự kết hợp này chắc chắn làm tăng hiệu quả, nhưng cũng có nhược điểm - thiết kế phức tạp hơn và chi phí sản xuất cao hơn. Trong khi một bình nhiên liệu kim loại đơn giản có thể được chế tạo tương đối dễ dàng, thì một bình nhiên liệu với lớp bọt polyurethane bên trong và lớp phủ bên ngoài lại trở nên phức tạp và tốn kém hơn. Tuy nhiên, chính sự phức tạp này lại cho phép tăng đáng kể khả năng sống sót của xe sau va chạm.
Có một yếu tố khác không thể bỏ qua: polyurethane không phải là vật liệu vĩnh cửu. Trong môi trường nhiên liệu khắc nghiệt, nó sẽ dần xuống cấp sau nhiều năm, do đó cần được thay thế định kỳ. Các nhà thiết kế phải tính đến điều này ngay từ giai đoạn thiết kế, bao gồm cả khả năng bảo dưỡng và nâng cấp bộ phận nạp. Đúng là tất cả những điều này đều tốn kém và làm tăng giá thành, nhưng kết quả thì rõ ràng - khả năng hoạt động của thiết bị, và quan trọng nhất là số lượng thủy thủ đoàn, sẽ tăng lên gấp nhiều lần.
tin tức