Смешать воду с топливом — один из способов уменьшения пожароопасности в танках и другой технике
Как известно, топливо, запас которого в танке и других боевых машинах исчисляется многими сотнями литров, является объектом повышенной опасности. При поражении топливных баков осколками снарядов и фрагментами кумулятивных струй их содержимое может легко воспламениться, что в ряде ситуаций приводит к серьёзным пожарам, оканчивающимся полным уничтожением машины и даже её экипажа. Поэтому снижение пожароопасности топлива является одним из приоритетных направлений в деле повышения живучести боевой техники.
Если говорить в целом, то существует немало «классических» методов улучшения пожаробезопасности машины. В их число, в первую очередь, входит установка и совершенствование автоматических систем пожаротушения с сокращением их времени срабатывания и повышения эффективности. Помимо этого, немаловажное значение имеет вынос баков в изолированные отсеки, применение «самозатягивающихся» баков и заполнение топливных ёмкостей ячеистыми пламяпреграждающими элементами (пенополиуретан, металлическая сетка и проч.).
Однако большинство этих методов являются, скажем так, симптоматическим лечением, то есть нацелены на ликвидацию последствий — противодействию распространения пожара. В связи с чем возникает закономерный вопрос: можно ли сделать само топливо более безопасным? Чтобы оно само по себе имело низкий потенциал к возгоранию при поражении топливных баков. Один из таких способов заключается в использовании водотопливной эмульсии.
Водотопливная эмульсия
С первого взгляда может показаться, что словосочетание «водотопливная эмульсия» (ВТЭ) подразумевает под собой просто добавление воды в топливо, но на самом деле это далеко не так. Если залить в бак разбавленную водой солярку, то ничего путного, разумеется, не выйдет — только проблемы с работой двигателя могут возникнуть с большой вероятностью. Другое дело, если в эту же смесь топлива и воды добавить присадку-эмульгатор с использованием поверхностно активного вещества (ПАВ), которое будет удерживать воду в связанном состоянии.
Интерес к таким смесям не угасает до сих пор в первую очередь в гражданской сфере. Всё благодаря тому, что применение ВТЭ позволяет сократить выбросы вредных веществ с отработавшими газами, увеличить ресурс двигателя и в ряде случаев даже повысить его экономичность. Но есть у эмульсий и другое полезное свойство — они существенно снижают вероятность пожара при попадании снарядов.
Например, водотопливная эмульсия с 5-процентным содержанием воды, залитая в 10-литровые баки (с заполнением на 90%) практически не воспламеняется при обстреле кумулятивными гранатами ПГ-9. Она же, но уже с 10% воды, устойчиво не горит при попадании осколков стального ударника калибра 23-мм, летящего со скоростью до 2000 метров в секунду.
Одним из примечательных видов таких водотопливных смесей является микроэмульсия (есть и макроэмульсии, где вода обволакивает топливо), в которой микроскопические капли воды, связанные присадкой, распределяются по всему объёму топлива равномерно. При правильном составе и смешивании микроэмульсия негативно на характеристики двигателя сильно не влияет, а вот пожаробезопасность даёт неплохую, поскольку микрокапли воды серьёзно замедляют процесс воспламенения и горения. Да и сама присадка тоже может выступать флегматизатором горения.
Пример внешнего вида топливной эмульсии (слева) в сравнении с дизельным топливом (справа). Источник: А.С. Иванов. «Водотопливная эмульсия для двигателей внутреннего сгорания». ФГОУ ВПО «Тюменская государственная сельскохозяйственная академия»
Эксперименты с водотопливными эмульсиями на бронетехнике проводились в разных странах, но одним из наиболее показательных можно считать советские исследования, опубликованные в конце 1980-х годов. Они примечательны тем, что включают в себя полигонную практику с натурными обстрелами, потому взглянуть на эти изыскания, дабы оценить эффективность эмульсий, было бы интересно. Это мы и сделаем.
В рамках данных исследований была изготовлена водотопливная микроэмульсия с распределением микроскопических капель по всему объёму топлива в баке, основанная на топливно-эмульсионной присадке ТЭП-101. Состав эмульсии был подобран таким образом, чтобы минимально влиять на мощность двигателя, и не менялся на протяжении всего эксперимента — 77% летнего дизельного топлива, 15% воды и 8% присадки ТЭП-101.
В качестве «жертвы» для последующих экзекуций был взят танк Т-80, в чьи баки и была залита эта водотопливная эмульсия — с заполнением 90% объема каждой топливной ёмкости. Помимо этого, из танка был извлечён газотурбинный двигатель, а на его место в освободившемся моторно-трансмиссионном отсеке были установлены дополнительные баки, чтобы, так сказать, забить мишень под завязку. Ну а стреляли по этому танку из Т-64А кумулятивными (БК14М) и оперёнными подкалиберными снарядами (БМ22) с дистанции 100 метров под разными углами.
В отличие от обычного летнего дизельного топлива, которое без труда вспыхивало при попадании кумулятивных и подкалиберных снарядов, эмульсия показала исключительную стойкость к воспламенению. Баки с ней, как и положено, разрушались от гидроудара, но горения в ходе обстрела танка добиться не удалось. Только в ходе первого эксперимента (№1), когда стреляли подкалиберным снарядом в зону среднего правого бака, произошла вспышка, но тоже без дальнейшего горения.
Результаты обстрелов сведены в таблицу, которая приведена ниже. Там указаны и углы обстрела, и температура чистого топлива и водотопливной (МВТЭ в таблице) микроэмульсии, и последствия попадания. Как можно заметить, водотопливная эмульсия вполне доказала свою эффективность — горючее в таком виде становится намного более безопасным в плане устойчивости к возгоранию.
Выводы
Резюмируя всё вышесказанное, можно сделать вывод, что применение современных смесей в виде микроэмульсии топлива и воды, особенно в сочетании с другими методами (системы пожаротушения, заполнение баков полиуретаном, их изоляция и т.д.), потенциально может серьёзно повысить пожаробезопасность. А это, в свою очередь, приведёт к ощутимому снижению безвозвратных потерь бронетехники и её экипажей. Но есть несколько проблем.
Изготовить качественную водотопливную эмульсию можно только на специальном оборудовании, с соблюдением всех аспектов технологического процесса — принцип «просто добавь воды» здесь не работает. Нужна и полностью чистая, в идеале дистиллированная вода, и идеальное смешение компонентов. И это далеко не всё.
Как известно, бронетанковая техника должна успешно выполнять боевые задачи в любых климатических условиях. Однако водотопливные эмульсии довольно чувствительны к температуре воздуха, особенно когда она сильно отрицательная — наличие воды вносит свои коррективы. А это уже приводит к ухудшению пусковых свойств горючего или вообще невозможности его использования по назначению. Поэтому поиск и сочетание компонентов, которые позволили бы создать эмульсию с низкой пожароопасностью, «безотказную» и стабильную в любых климатических условиях, потребует больших финансовых затрат.
Кроме того, не стоит забывать, что водотопливные эмульсии не могут храниться очень долго — впрок их на годы вперёд не запасёшь. При этом смешивать воду и топливо непосредственно перед впрыском, как это предлагается в некоторых патентах для транспортных средств и стационарных силовых установок, не имеет смысла. Исходя из чего, опять же, придётся думать о создании более стабильных смесей, либо переходить к практике изготовления ВТЭ на пунктах хранения топлива или прямо в поле на мобильных установках непосредственно перед заправкой.
В любом случае всё это будет явно дороже использования обычного топлива и в итоге может теоретически вылезти в логистику «с коротким поводком». Так что вроде бы и польза есть большая, но и головной боли много, поэтому, несмотря на то, что в разных странах эмульсиями активно интересовались и интересуются до сих пор, повсеместного применения в рамках БТТ они не получили.
Источник информации:
«Исследование пожароопасности топлива на основе водотопливной эмульсии». В.П. Антоновский, Б.М. Гинзбург, В.Д. Ребриков и др. Журнал «Вестник бронетанковой техники» №3 за 1989 год.
Информация