چنانچه موتور برای شرایط گاز سوز طراحی شود، قدرت بیشتری از موتورهای بنزینی دارند. راندمان سوخت گاز حدود 15% بیشتر از بنزین است و همچنین ارزش حرارتی آن نیز حدود 13% بیشتر از سوخت بنزین است. قیمت گاز طبیعی در مقایسه با بنزین برای انرژی سوخت یكسان حدود یك سوم بنزین معادل می‌باشد. گاز طبیعی آلودگی منواكسیدكربن را تا 90%، اكسید نیتروژن را حدود 30% و هیدروكربن ها را تا 50% كاهش داده و تقریباً عاری از مواد سرطان زا می باشند. این مزیت ها مهمتریت عواملی هستند كه مشوق انتخاب گاز طبیعی به عنوان سوخت خودرو است ولی به این نكته كمتر توجه می‌شود كه آمار ایمنی خودروهای گازسوز (NGV) نسبت به تقریباً همه سوختهای متداول یا جایگزین امروز، مطلوب ترین وضعیت را دارد. بطوریكه گاز طبیعی را به صورت سوختی با ایمنی برابر یا حتی ایمنی تر از سایر سوختهای نفتی معرفی می‌كند.

دلایل این ایمنی بیشتر عبارتند از:

• گاز طبیعی دارای دانسیته حدود 6/0 نسبت به هوا است در نتیه به محض نشت‌كردن، سریعاً در هوا پخش می‌گردد و تجمع نمی یابد.
• گاز طبیعی در یك دامنه بسیار محدود (نسبت گاز به هوای 4 تا 15 درصد ) محترق می‌گردد، درغیر اینصورت صورت احترافی رخ نمی دهد.
• از سویی لزومی ندارد صاحب جایگاه با خطر نشت از مخزن زیرزمینی است و پنجه نرم كند در حالیكه این یك نكته قابل ملاحظه و مهم در مورد سوختهای مایع است.

بنابراین درخصوص خودرو گاز طبیعی سوز نكته ایمنی مهم متوجه مخزن و متعلقات آن است و آن هم بیشتر به سبب فشار كاری بالایی است كه با آن كار می‌گردد.

این مقاله سعی دارد به معرفی اجمالی مخازن CNG و ازمونهای مرتبط با آنها بپردازند، استانداردهای مربوط به آنها را بیان كند و مختصری به تكنولوژی ساخت آنها اشاره داشته باشد.

سعی شده اس مطالب تا حد امكان مختصر، اما مفید و منسجم باشند تا خواننده در فرصتی كوتاه بتواند اطلاعات قابل توجه و مفیدی راجع به مخازن تحت فشار در خودروهای گازسوز بدست آورد.

بخش اول

انواع مخازن CNG

مخازن CNG برحسب ساختار می توانند بر چهار نوع باشند:

مخازن نوع اول ـ مخازن تمام فلزی (CNG-1)

این مخازن از جنس فولاد یا آلومینیوم هستند و شرایط تركیب شیمیائی آنها در استاندارد مربوطه ذكر گردیده است.

مخازن نوع دوم ـ مخازن كمرپیچ (CNG-2)

این نوع مخازن دارای یك لایه داخلی (Liner) از جنس فولاد یا آلومینیوم بدون دز است و قسمت استوانه ای این لایه داخلی توسط الیاف شیشه، آرامید، یا مخلوطی از آنها كه آغشته به رزین است پیچیده شده و این ساختار كامپوزیتی كه به مخزن داده شده این امكان را بوجود می آورد كه بتوان از ضخامت قسمت فلزی كاست و در نتیجه مخزن سبكتری را بدست آورد.

رزینی كه در ساختار مخزن كامپوزیتی استفاده می‌شود می تواند از نوع گرما نرم (Thermoplastic) یا گرما سخت(Thermo-setting) باشند.

مخازن نوع سوم ـ مخازن تمام پیچ (CNG-3)

این نوع مخازن دارای یك لایة داخلی از جنس فولاد یا آلومینیوم بدون درز است و تمام این لایه داخلی توسط الیاف شیشه، آرامید، كربن یا مخلوطی از آنها كه آغشته به رزین است پیچیده است و این ساختار كامپوزیتی كه به مخزن داده شده این امكان را بوجود می آورد كه بتوان از ضخامت قسمت فلزی كاست و در نتیجه مخزن سبك تری را نسبت به دو نوع اول بدست آورد.

مخازن نوع چهارم ـ مخازن تمام كامپوزیت (CNG-4)

این نوع مخازن دارای یك لایه داخلی (Liner) از جنس پلیمر بدون درز است. و تمام این لایه داخلی توسط الیاف شیشه، آرامید، كربن یا مخلوطی از آنها كه آغشته به رزین است. پیچیده شده و این ساختار تمام كامپوزیت یكی از سبكترین انواع را در مخازن CNG تأمین می نماید. در ساخت این نوع مخازن از تكنولوژی بالایی استفاده شده است و تعداد سازندگاانی كه از این نوع مخازن تولید می كنند، بسیار معدود است و قیمت آنها نیز بالاتر از سایر انواع می باشند.

استفاده از مخازن CNG در جهان

خودروهای گازسوز طبیعی بیش از پنجاه سال است كه در جهان مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از این خودروها از سال 1970 به دلیل مزایای زیست محیطی و اقتصادی روبه افزایش و به خصوص استفاده از كامپوزیت ها از سال 1980 توسعه یافته است. در حال حاضر بیش از دو میلیون خودرو در جهان برای استفاده از CNG ساخته و یا تبدیل شده اند.

این خودروها و مخازن آنها سابقة عمومی عالی از خودشان داده اند در حالیكه مخزن فولادی در دنیا متداول ترند، بازار آمریكای شمالی توسط مخازن كامپوزیت اشغال شده‌اند. بسیاری از كارخانه های سازنده مخازن CNG  دارای سابقه طولانی تولید تسلیحات بوده اند و بعداً به تولید این مخزن روی آورده اند.

بخش دوم

آزمونهای مخازن

به منظور اطمینان از ساخت صحیح و مطابق با استاندارد مخازن CNG ، آنها را تحت آزمونها و شرایط مختلفی قرار می دهند. یك مخزن وقتی مورد تأیید قرار می‌گیرد و گواهی استاندارد مربوطه را دریافت می‌كند كه آزمونهای آن استاندارد را با موفقیت پشت سر بگذارد.

تعداد این آزمونها بسته به نوع مخزن متفاوت است. در مورد مخازن كامپوزیت (بخصوص نوع چهارم) آزمونها مفصل و سختگیرانه تر است و چون آزمونهای خاص مرتبط با مواد پلیمری را هم شامل می شود، تعداد آزمونها بیشتر است.

این آزمونها را می‌توان براساس هدف آنها در سه نوع رده بندی نمود. هریك از آزمونها در یكی از این سه رده قرار می گیرند:

1. آزمونهای تحمل آسیب
2. آزمونهای محیطی
3. آزمونهای چرخة عمر

در این‌جا به اختصار به شرح این آزمونها می پردازیم:

1. آزمونهای تحمل آسیب

آزمون نفوذ گلوله

پس از این آزمون مخزن نباید به ذرات خرد تقسیم شود. استفاده از الیاف شیشه و كربن تحمل این آسیب را افزایش می‌دهد. هرچه ضخامت دیوارة كامپوزیت افزایش یابد، كه این معمولاً با افزایش قطر و فشار همراه است، مقاومت آن در برابر تأثیر آسیب افزایش می یابد. در این آزمون مخزن با یك گلوله جنگی به قطر 62/7 میلی متر طوری مورد اصابت قرار می‌گیرد كه حداقل یك سمت آزمون سوراخ شود. مخزن باید تا فشار 200 برابر پر شده باشد.

آزمون سقوط

در این آزمون یك یا چند مخزن تكمیل شده بدون اعمال فشار داخلی و شیر،‌ در دمای محیط تحت آزمون قرار می گیرند. یك مخزن بصورت افقی از فاصله 8/1 متری از سطح زمین انداخته می‌شود. یك مخزن بصورت عمودی به صورت انداخته می‌شود كه انرژی پتانسیل آن 488 ژول باشد، ولی در هیچ حالتی ارتفاع عدسی پایینی مخزن نباید از 8/1 متر بیشتر باشد.

یك مخزن نیز باید تحت زاویة 45 درجه از ارتفاعی روی عدسی انداخته شود كه فاصله مركز گرازش آن از زمین 8/1 متر باشد.