خزان الوقود

خزان الوقود (ويُسمى أيضًا خزان البنزين أو خزان الغاز ) هو وعاء آمن للسوائل القابلة للاشتعال ، وغالبًا ما يكون بنزينًا أو ديزل . مع أن أي خزان لتخزين الوقود قد يُطلق عليه هذا الاسم، إلا أن المصطلح يُستخدم عادةً للإشارة إلى جزء من نظام المحرك حيث يُخزن الوقود ويُضخ ( بواسطة مضخة الوقود ) أو يُطلق (غاز مضغوط) إلى المحرك . تتفاوت أحجام خزانات الوقود من الخزان البلاستيكي الصغير لولاعة البوتان إلى الخزان الخارجي متعدد الحجرات المستخدم في مكوك الفضاء .

عادةً، يجب أن يسمح خزان الوقود أو يوفر ما يلي:

• تخزين الوقود: يجب أن يحتوي النظام على كمية معينة من الوقود ويجب أن يتجنب التسرب ويحد من الانبعاثات التبخرية.
• التعبئة: يجب تعبئة خزان الوقود بطريقة آمنة، دون حدوث شرارات.
• قم بتوفير طريقة لتحديد مستوى الوقود في الخزان، عن طريق القياس (يجب قياس أو تقييم الكمية المتبقية من الوقود في الخزان).
• التهوية (إذا لم يُسمح بزيادة الضغط، فيجب التحكم في أبخرة الوقود من خلال الصمامات).
• تغذية المحرك ( عبر مضخة).

بينما تُصنّع معظم خزانات الوقود، لا يزال بعضها يُصنع يدويًا على يد حرفيين متخصصين في المعادن، أو يُصنع يدويًا في حالة الخزانات ذات الغشاء المطاطي. تشمل هذه الخزانات خزانات مخصصة وخزانات ترميم للسيارات والطائرات والدراجات النارية والقوارب وحتى الجرارات. يتبع تصنيع خزانات الوقود سلسلة من الخطوات المحددة. يبدأ الحرفي عادةً بإنشاء نموذج أولي لتحديد الحجم والشكل الدقيقين للخزان، وعادةً ما يكون ذلك باستخدام ألواح الفوم. بعد ذلك، تُعالج مسائل التصميم التي تؤثر على هيكل الخزان، مثل مواقع فتحة التصريف، ومؤشر مستوى السائل، والدرزات، والحواجز. ثم يحدد الحرفي سُمك وقوام وسبائك الصفيحة المعدنية التي سيستخدمها في صنع الخزان. بعد قص الصفيحة إلى الأشكال المطلوبة، تُثنى أجزاء مختلفة منها لتشكيل الهيكل الأساسي و/أو الأطراف والحواجز. تحتوي العديد من حواجز خزانات الوقود (خاصةً في الطائرات وسيارات السباق) على فتحات تخفيف الوزن . تخدم هذه الفتحات ذات الحواف غرضين: تقليل وزن الخزان وزيادة متانة الحواجز. مع اقتراب نهاية عملية التصنيع، تُضاف فتحات لعنق التعبئة، ومأخذ الوقود، ومصرف الوقود، ووحدة قياس مستوى الوقود. أحيانًا تُصنع هذه الفتحات في الغلاف المسطح، وأحيانًا أخرى تُضاف في نهاية عملية التصنيع. يمكن تثبيت الحواجز والأطراف بالمسامير. غالبًا ما تُلحم رؤوس المسامير بالنحاس أو اللحام لمنع تسرب الخزان. بعد ذلك، يمكن ثني الأطراف ولحامها، أو تثبيت حوافها ولحامها بالنحاس (أو إحكام إغلاقها بمادة مانعة للتسرب من نوع الإيبوكسي)، أو تثبيت حوافها ثم لحامها. بمجرد اكتمال اللحام، يُجرى اختبار تسرب لخزان الوقود. ^{[ 1 ]}

في صناعة الطيران، يُعد استخدام مواد منع التسرب لخزانات الوقود تطبيقًا شائعًا لخزانات الوقود المتكاملة عالية الحرارة. يوفر هذا مقاومة ممتازة للسوائل مثل الماء والكحول والزيوت الاصطناعية وسوائل الهيدروليك المشتقة من البترول. ^{[ 2 ]}

يُعدّ البلاستيك ( البولي إيثيلين عالي الكثافة HDPE) مادةً مناسبةً لتصنيع خزانات الوقود، ورغم جدواه الوظيفية على المدى القصير، إلا أنه مُعرّضٌ للتشبّع على المدى الطويل مع تسرّب أنواع الوقود، كالديزل والبنزين، إلى داخله. ونظرًا لقصور الوقود وطاقته الحركية داخل الخزان البلاستيكي أثناء نقله بواسطة مركبة، فإنّ احتمالية حدوث تشققات ناتجة عن الإجهاد البيئي واردةٌ جدًا. كما أنّ قابلية الوقود للاشتعال تجعل هذه التشققات سببًا محتملاً لانهيار كارثي. وبغض النظر عن حالات الطوارئ، يُعدّ بلاستيك HDPE مناسبًا للتخزين قصير الأجل للديزل والبنزين. وفي الولايات المتحدة، يُعتبر استخدام خزانات معتمدة من مختبرات Underwriters Laboratories (UL 142) شرطًا أساسيًا في التصميم.

تستخدم الطائرات عادةً ثلاثة أنواع من خزانات الوقود: الخزانات المتكاملة، والخزانات الصلبة القابلة للإزالة، والخزانات المرنة.

• الخزانات المدمجة هي مناطق داخل هيكل الطائرة مُحكمة الإغلاق لتخزين الوقود. ومن أمثلة هذا النوع " الجناح الرطب " الشائع استخدامه في الطائرات الكبيرة. ولأن هذه الخزانات جزء لا يتجزأ من هيكل الطائرة، فلا يمكن إزالتها للصيانة أو الفحص. لذا، يجب توفير لوحات فحص لإجراء الفحص الداخلي والإصلاح والصيانة الشاملة للخزان. وتستخدم معظم طائرات النقل الكبيرة هذا النظام، حيث تُخزن الوقود في الأجنحة وأسفل الطائرة، وأحيانًا في ذيلها.
• تُركّب خزانات الوقود الصلبة القابلة للإزالة في حجرة مُصممة خصيصًا لها. وهي عادةً ما تكون مصنوعة من المعدن، ويمكن إزالتها للفحص أو الاستبدال أو الإصلاح. ولا تعتمد الطائرة على هذا الخزان لضمان سلامتها الهيكلية. وتُستخدم هذه الخزانات عادةً في طائرات الطيران العام الصغيرة، مثل طائرة سيسنا 172 .
• خزانات الوقود المرنة، أو خلايا الوقود، ^{[ 9 ]} عبارة عن أكياس مطاطية مُقوّاة تُركّب في جزء من هيكل الطائرة مُصمّم لتحمّل وزن الوقود. تُلفّ الكيس وتُركّب في الحجرة عبر فتحة تعبئة الوقود أو لوحة الوصول، وتُثبّت بواسطة أزرار معدنية أو مشابك داخل الحجرة. تستخدم العديد من الطائرات الخفيفة عالية الأداء والمروحيات وبعض الطائرات التوربينية الصغيرة خزانات الوقود المرنة. من أبرز عيوب هذا النوع من الخزانات ميل المواد إلى التصلّب نتيجة الاستخدام المُكثّف، مما يجعلها هشة وعرضة للتشقق. أما من أبرز مزاياها، فهي إمكانية استخدام أكبر مساحة ممكنة من الطائرة لتخزين الوقود.
• تستخدم الطائرات المقاتلة والمروحيات عموماً خزانات وقود ذاتية الإغلاق .

لطالما ارتبطت خزانات الوقود بكوارث الطيران ، إما لكونها سبب الحادث أو لتفاقمه ( انفجار خزان الوقود ). ^{[ 10 ]} على سبيل المثال:

• السبب "المحتمل" الرسمي لانفجار وتحطم طائرة TWA الرحلة 800 هو وجود خليط وقود/هواء قابل للاشتعال في أحد خزانات وقود الطائرة. وقد وفرت الأسلاك المعيبة مصدر اشتعال داخل الخزان، مما أدى إلى تدمير الطائرة. وبينما لا تزال دقة النتائج الرسمية موضع شك في هذه الحالة، فقد وقعت انفجارات مماثلة في طائرات أخرى. ومن الممكن تقليل احتمالية انفجار خزانات الوقود عن طريق نظام تخميل الوقود أو رغوة إطفاء الحرائق داخل الخزانات. ^{[ 11 ]}
• قد يتسبب احتراق الوقود في انفجار الطائرة نفسها أو اشتعال النيران فيها أو في الأجسام والأشخاص المجاورين. ففي حادث تحطم طائرة كونفير 340 في ميونخ عام 1960 ، اصطدمت الطائرة بشارع رئيسي، مما أدى إلى اشتعال النيران في عربة الترام. ولقي جميع ركاب الطائرة العشرين، بالإضافة إلى 32 راكباً في الترام، حتفهم. ^{[ 12 ]}

في بعض المناطق، يُشار إلى خزان وقود الطائرة أيضًا باسم خلية وقود الطائرة .

يمكن أن تعتمد أنظمة إمداد المياه على مولدات تعمل بالديزل، سواءً كمصدر طاقة أساسي أو احتياطي، وتتغذى هذه المولدات من خزان وقود صغير للاستخدام اليومي وخزان وقود كبير لتخزين الوقود بكميات كبيرة. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

يلعب التصميم والبناء السليمان لخزان الوقود دورًا رئيسيًا في سلامة النظام الذي يُعد الخزان جزءًا منه. في معظم الحالات، تكون خزانات الوقود السليمة آمنة للغاية، لأنها مملوءة بمزيج من بخار الوقود والهواء بنسبة أعلى بكثير من حدود الاشتعال ، وبالتالي لا يمكن أن تحترق حتى في حال وجود مصدر اشتعال (وهو أمر نادر الحدوث).

تُستخدم خزانات النفط ذات الجدران المزدوجة لتخزين زيت التدفئة المنزلية والمواد الخطرة الأخرى بأمان. وغالبًا ما تشترط شركات التأمين استخدام هذه الخزانات بدلاً من خزانات النفط ذات الجدار الواحد.

تم تطوير ونشر العديد من الأنظمة، مثل نظام BattleJacket والأكياس المطاطية، لاستخدامها في حماية خزانات الوقود للمركبات العسكرية في مناطق النزاع من الانفجارات الناجمة عن نيران العدو. ^{[ 15 ]}

بالنسبة لخزانات الوقود الثابتة، يُعد دفنها طريقة اقتصادية لحمايتها من مخاطر مثل درجات الحرارة القصوى وحوادث المركبات. مع ذلك، يصعب مراقبة الخزانات المدفونة للكشف عن أي تسريبات، مما أثار مخاوف بشأن المخاطر البيئية لخزانات التخزين تحت الأرض .

قد تتسبب التفريغات الكهروستاتيكية بالقرب من خزان الوقود أثناء تعبئته في نشوب حريق أو حتى انفجار. ويمكن الحد من هذا الخطر باستخدام نظام استعادة الأبخرة الذي يقلل من تركيز الأبخرة القابلة للاشتعال المنبعثة أثناء التزود بالوقود. كما يمكن الحد منه أيضًا بتقليل خطر التفريغ الكهروستاتيكي في محطة التزود بالوقود. ^{[ 16 ]}

• الحد من قابلية اشتعال خزانات الوقود في طائرات فئة النقل ( وكالة حماية البيئة الأمريكية ).
• تنسيق خزانات الوقود (اللجنة الاستشارية لوضع قواعد الطيران)
• الولايات المتحدة تكشف عن قاعدة جديدة بشأن خزانات وقود الطائرات ، من قبل وزارة النقل الأمريكية .
• محرك فورد جي تي 2005 ( أرشيف أرشيف الإنترنت) - 4 أبريل 2023