监测和控制内部空间内泄漏氢的氢积聚控制系统和飞行器技术方案

一种用于监测和控制内部空间内、特别是飞行器的内部空间内泄漏的氢的氢积聚控制系统，该氢积聚控制系统包括：氢检测系统，该氢检测系统安装在内部空间内并且被配置为检测内部空间内气态氢的存在并提供内部空间内检测到的氢的出现数据；系统控制件，该系统控制件被配置为评估出现数据并且确定和启动补救程序以减少内部空间内检测到的氢；以及通风系统，该通风系统被配置为根据补救程序对内部空间进行通风以排出检测到的氢。还公开了一种包括该氢积聚控制系统的飞行器。该氢积聚控制系统的飞行器。该氢积聚控制系统的飞行器。

【技术实现步骤摘要】
监测和控制内部空间内泄漏氢的氢积聚控制系统和飞行器


[0001]本专利技术涉及一种用于监测和控制内部空间内泄漏的氢的氢积聚控制系统。本专利技术特别涉及这种系统在交通工具、尤其是飞行器中的使用。

技术介绍

[0002]尽管本专利技术可以用于许多应用中，但本专利技术及其背后的问题将结合载客飞行器进行更详细的解释。然而，所描述的方法和装置同样可以在不同的交通工具中以及运输行业的所有部门中使用，例如用于道路交通工具、轨道交通工具、水运工具或通用飞行器。本专利技术可以特别适用于运输氢或使用氢作为能源(例如，用于在发动机中直接推进或经由燃料电池发电)的交通工具，因此，这些交通工具配备有用于加氢、卸氢、储存氢和/或分布氢的部分(例如，管、阀、罐等)。此外，该系统也可以用于其他应用中，例如，用在包含用于氢的装置、管系和/或储存项等的建筑物中，例如用作具有氢罐的飞行器或其他交通工具的停放位的建筑物，例如飞行器的机库。
[0003]一种减少二氧化碳排放的飞行器驱动途径是使用氢，例如用于在发动机和/或涡轮机中直接推进或者例如在为电动发动机供电的燃料电池中发电。这需要将氢带上飞行器并且在飞行器上处理氢，包括用于加氢、卸氢、储存氢、加工氢、用管输送氢和/或分布氢(气态或液态)的必要装置。在环境压力下，氢在
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253℃以上处于气态。在环境条件下，液态氢会在很短的时间内汽化。由于氢是非常轻的气体，在泄漏或通风的情况下会快速向上攀升(氢气可以在环境温度下以1米/秒与9米/秒之间的速度上升)。然而，由于潜在的点燃风险，应避免空气中泄漏的氢的浓度范围非常高。
[0004]如果氢排放发生在开放的空气中，氢就会急升并且快速扩散到环境空气中，从而使必要的浓度低于其点燃极限。然而，在例如飞行器中的封闭的房间里，情况就不同了，因为损失的氢气可能会积聚在顶棚下方的房间顶部区域中，或者可能被限制和保持在飞行器结构中的不通风区域或空气交换率低或其顶部没有开口的区域中。典型的飞行器结构设计具有框架和桁条，创建了从顶棚向下的用墙围住的区域，这可能会允许氢在这些向上封闭体积的顶部处积聚。在飞行器内部氢损失量较高或者氢损失持续和/或未停止的情况下，氢可能会积聚，并且空气中氢浓度较高的区域可能会增长，从顶部区域、例如上部壳体的顶部区域开始，然后可能会竖直向下填充飞行器或其一个封闭区域。这种氢积聚应被检测出来，并且因此快速去除。

技术实现思路

[0005]在此背景下，本专利技术的目标是找到用于监测和控制内部空间中泄漏的氢的积聚的解决方案。
[0006]根据本专利技术的一个方面，一种用于监测和控制内部空间内、特别是飞行器的内部空间内泄漏的氢的氢积聚控制系统包括：氢检测系统，该氢检测系统安装在内部空间内并且被配置为检测内部空间内气态氢的存在并提供内部空间内检测到的氢的出现数据；系统
控制件，该系统控制件被配置为评估出现数据并且确定和启动补救程序以减少内部空间内检测到的氢；以及通风系统，该通风系统被配置为根据补救程序对内部空间进行通风以排出检测到的氢。
[0007]根据本专利技术的另一个方面，一种飞行器包括根据本专利技术的氢积聚控制系统。
[0008]因此，本专利技术的一个理念是监测飞行器中可能出现氢(例如，由于泄漏)的专用区域。在检测到氢的情况下，该系统对情况进行评估，并且得出并启动应对措施，并且开始适当的物理程序。这些动作主要是旨在降低点燃的风险，将氢浓度降低到低于其点燃极限，并且将任何泄漏的氢从(例如飞行器的)封闭内部清除掉，以确保乘客、机组人员和维修人员的安全和健康。
[0009]本系统可以通过直接和/或间接测量来检测氢，并且收集关于氢例如在飞行器上的位置和浓度的数据。该系统及其元件可以在飞行器中的非加压区域和加压区域两者中采用。该系统可以包括多个特定的传感器元件。系统控制件可以包括分析和处理单元，该分析和处理单元评估数据并且确定如何处理特定氢事件的策略。该系统可以分析物理测量值并且启动适当的动作。此外，该系统还可以与飞行器中的其他系统及其元件接口连接。
[0010]该系统可以命令其他系统使用其能力来减轻氢泄漏风险。这方面的示例可以是使用或影响数据及其传输，启动、调整和发布命令，触发和操纵来自其他系统的物理装置。该系统内部和其他飞行器系统中的所有测量和活动都遵循的目标是降低由飞行器中氢积聚引起的风险和影响。该系统可以连续监测来自其传感器和其他系统的数据，以反馈到该系统的相应数据库中。该系统可以连续分析数据，以标识氢泄漏和风险，从而利用其数据库的优势。这也可以涵盖其他系统中可用的数据。该系统还可以基于几何数据(即三维隔间信息)、传感器位置和其他系统元件(例如路线、管、电气和机械系统的元件)来计算氢的运动和积聚。通过也考虑(多个)数据库中的可用信息，此信息可以用于评估和预测风险水平。数据库的应用和使用可以是静态的，但也可以扩展到动态自学习系统，该动态自学习系统基于人工智能的方法(例如基于知识的系统、模式分析和神经元网络的识别)应用并且改进其评估程序、数据解释和测量计算。
[0011]本专利技术提供了各种优势，包括提高安全性，特别是对于像载有氢的飞行器一样的交通工具(降低火灾、爆燃、爆炸的风险)。氢泄漏和由此产生的氢积聚可以得到更快、更自动化的处理，并且为机组人员、维修人员等提供关于临界氢浓度的位置和风险水平的明确状态。基于数据库和自动学习，检测到的氢的风险水平可以被快速和更精确地评估。在氢泄漏少的情况下，可以继续运行(即由于泄漏造成的氢浓度可以保持在控制之下)。同时，本专利技术降低了因维护而意外点燃的风险。此外，减少了在飞行器上氢损失的情况下在地面上的等待时间。任何氢积聚的当前状态都可以提供给人员。例如，可以限制和/或禁止进入具有氢痕迹的区域。因此，由于了解了可用氢浓度，该氢浓度可能会减少用于呼吸的可用氧气，从而如果需要的话，可以提供氧，确保人员的安全和健康。该系统允许快速启动适当的动作。特别是，载有氢的载人和无人飞行器可以使用本专利技术的元件来确保安全运行和飞行。本专利技术的元件可以应用于飞行器中的非加压区域和加压区域。
[0012]本专利技术的氢积聚控制系统(HACS)包括以下主要部分：氢检测系统、系统控制件和通风系统。这些部分可以通过通信网络(例如有线或无线，经由光纤等)彼此通信联接，并且可以由适当的动力网络(例如电气、液压和/或气动)提供动力。此外，该系统可以包括指示
系统，该指示系统具有若干集成和/或独立的指示单元，例如显示器、警告灯、指示器、扬声器、触觉发射器等。这种指示系统可以与其他系统连接，并且经由通信网络或通过直接连接从其他系统接收适当的数据和命令。
[0013]氢检测系统：
[0014]该系统可以包括用于氢气检测的一个或多个传感器单元。每个单元可以包含氢气传感器和处理单元。存在用于检测的不同氢传感器类型，例如电子、电化学、化学或光学效应。在传感器检测到氢气的情况下，处理单元评估数据并且向HACS系统控制件给出适当的指示和消息。
[0015]HACS系统控制件：
[0016]HACS系统控制件可以包括数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于监测和控制内部空间(5)内、特别是飞行器(100)的内部空间内泄漏的氢(4)的氢积聚控制系统(10)，所述氢积聚控制系统包括：氢检测系统(1)，所述氢检测系统安装在所述内部空间(5)内并且被配置为检测所述内部空间(5)内气态氢(4)的存在并提供所述内部空间(5)内检测到的氢(4)的出现数据；系统控制件(2)，所述系统控制件被配置为评估所述出现数据并且确定和启动补救程序以减少所述内部空间(5)内检测到的氢(4)；以及通风系统(3)，所述通风系统被配置为根据所述补救程序对所述内部空间(5)进行通风以排出所述检测到的氢(4)。2.根据权利要求1所述的控制系统(10)，其中，所述出现数据表征了所述检测到的氢(4)的分布和/或浓度中的至少一个。3.根据权利要求1或2所述的控制系统(10)，其中，所述通风系统(3)包括至少一个通风器(6)，所述至少一个通风器被配置为诱导定向空气流动以实现以下各项中的至少一项：所述氢(4)在所述内部空间(5)内的分布、降低所述内部空间(5)内的氢浓度以及将所述氢(4)从所述内部空间(5)排放，其中，所述至少一个通风器(6)被特别配置为操纵所述定向空气流动，使得所述氢(4)通过与用所述定向空气流动来运输的空气分离而积聚在所述内部空间(5)的上部部分中，所述氢能够从所述上部部分排放。4.根据权利要求1至3之一所述的控制系统(10)，其中，所述通风系统(3)包括来自下组的至少一个通风元件，所述组包括氢入口(3a)、传输管道(3b)、流量控制阀(3c)、氢出口(3d)以及氢回火防止器(3e)。5.根据权利要求1至4之一所述的控制系统(10)，其中，所述内部空间(5)包括积聚部分(5a)、特别是天花板部分，所述积聚部分被布置和配置为用于氢积聚。6.根据权利要求5所述的控制系统(10)，其中，所述积聚部分(5a)被配置为所述通风系统(3)的氢入口(3a)。7.根据权利要求5或6所述的控制系统(10)，其中，所述积聚部分(5a)通过单向隔膜(7)、特别是分子筛与所述内部空间(5)的其余部分隔开，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯腾，
申请(专利权)人：空中客车德国运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：