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带有悬挂式氢罐的飞行器制造技术

技术编号:40944780 阅读:2 留言:0更新日期:2024-04-18 15:02
一种带有悬挂式氢罐的飞行器,该飞行器包括氢消耗器(12)和用于向氢消耗器(12)供应氢的氢供应装置(14),氢供应装置(12)具有用于存储液态氢的低温氢罐(16)。为了降低重量同时提高氢罐(16)在不同飞行条件下的性能,飞行器的实施方式还包括具有悬挂元件(44、44‑1、44‑2)的悬挂装置(34),悬挂装置用于将氢罐(16)悬挂在飞行器(10)的结构(36)上,其中,氢罐(16)包括由纤维增强复合材料制成的罐壁(30),并且其中,悬挂装置(34)包括多个第一拉伸加载的干纤维悬挂元件(44‑1),其固定至氢罐(16)上的载荷引入区域(46),使得悬挂元件(46)在相关联的载荷引入区域(46)处相对于氢罐(16)的表面大致切向地延伸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行器、特别是飞机或直升机,飞行器包括氢消耗器和用于向氢消耗器供应氢的氢供应装置,其中,氢供应装置具有用于储存液态氢的低温氢罐。这样的飞行器在参考文献[1]-[3]中是已知的。


技术介绍

1、对于技术背景和现有技术,参照以下引文:

2、[1]ep 3 066 711 b1

3、[2]ep 3 498 664 b1

4、[3]ep 2 878 795 b1

5、[4]us 2022 0 089 021 a1

6、[5]us 3 659 817 a1

7、[6]us 2018 0 072 436 a1

8、[7]de 196 25 492 c1

9、[8]us 9 938 025 a

10、[9]de 102 55 876 a1

11、[10]us 10 774 990 a1

12、[11]us 2015 0 102 040 a1

13、[12]us 9 868 544 a

14、[13]us 6 019 316 a

15、[4]涉及一种汽车,该汽车带有通过刚性安装件和包括线缆的安全锁扣安装的气罐。[5]涉及一种用于运输液体货物的船,该船具有由镍钢制成的用线缆或链条悬挂的巨大容器。[6]涉及一种具有低温罐的航天器,该罐内部具有ptfe网。[7]涉及一种科学卫星,在该科学卫星中,罐通过由在纤维层中有中断的纤维增强复合材料制成的杆安装。[8]涉及一种火箭,其中,低温罐通过连杆安装。[9]涉及一种用于车辆的气罐,其中,气罐由具有金属衬里的织造纺织物或非织造纺织物制成。[10]涉及通过倾斜刚性杆或板安装的低温固定罐。[11]至[12]涉及至少部分由橡胶制成的挠性罐在直升机内的安装。


技术实现思路

1、本专利技术的优选实施方式涉及h2动力飞行器、特别是民用固定翼飞行器、直升机或其他旋翼飞行器以及无人驾驶飞机。

2、本专利技术的目的是提供h2动力飞行器,该h2动力飞行器具有更轻的重量和在不同的飞行条件下更好的储存lh2的性能。

3、为了实现这种目的,本专利技术提供了根据权利要求1所述的飞行器。

4、有利的实施方式是从属权利要求的主题。

5、本专利技术提供了飞行器,该飞行器包括:氢消耗器;氢供应装置,该氢供应装置用于向氢消耗器供应氢,该氢供应装置具有用于存储液态氢的低温氢罐;以及悬挂装置,该悬挂装置具有悬挂元件,悬挂装置用于将氢罐悬挂在飞行器的结构上,其中,氢罐包括由纤维增强复合材料制成的罐壁,其中,悬挂装置包括多个第一拉伸加载的干纤维悬挂元件,所述多个第一拉伸加载的干纤维悬挂元件固定至氢罐上的载荷引入区域,使得纤维悬挂元件在相关联的载荷引入区域相对于氢罐的表面大致切向地延伸。

6、优选地,悬挂装置包括在相对于氢罐的中间轴线而言的径向方向和轴向方向上延伸的第二拉伸加载的干纤维悬挂元件。

7、优选地,悬挂元件至少部分地仅由纤维制成,优选地由选自包括kevlar纤维、碳纤维、玻璃纤维、蜘蛛丝纤维和pe纤维的组的纤维制成。

8、优选地,载荷引入区域被局部加强。

9、优选地,载荷引入区域包括比氢罐的其他部分更高的纤维密度。

10、优选地,载荷引入区域包括环状纤维粗纱、优选地围绕罐壁延伸的环状纤维粗纱。

11、优选地,载荷引入区域布置在围绕罐壁的至少一个载荷分布带上。

12、优选地,悬挂元件通过结合、粘合剂、焊接和/或共固化接合至载荷引入区域。

13、优选地,悬挂元件中的至少一些悬挂元件具有弹性和/或阻尼特性。

14、优选地,悬挂元件中的至少一些悬挂元件包括至少一个弹性部段。

15、优选地,悬挂元件中的至少一些悬挂元件包括预成型为螺旋弹簧的至少一个部段。

16、优选地,悬挂元件中的至少一些悬挂元件具有用于稳定的共用交叉点。

17、优选地,氢罐具有由纤维增强复合材料制成的内罐壁和围绕内罐壁的热绝缘件,其中,载荷引入区域布置在热绝缘件上。

18、优选地,氢罐具有筒形罐区域和在氢罐的端部处的圆顶区域。

19、轻质储能是下一代飞行器的关键课题。氢提供高能量密度,而储存技术(低温、压缩、固态/吸收)是关键问题。氢可以被压缩和/或冷却至低温,以增加体积和重量能量密度。压缩氢和低温氢是当今汽车或飞机等交通工具的首选技术。低温罐可以实现最低的附加重量,其中,每千克储存的h2需要约0.2kg至0.5kg的罐重量。常规的罐在施加内部压力的情况下工作,以避免气体从外部进入。

20、因此,轻质但生态高效的lh2罐系统是实现零排放空中机动例如民用固定翼飞行器、直升机、无人驾驶飞机等的关键领域之一。

21、传统的lh2罐的壁通常由金属制成。用铝制造罐壁将产生相对较厚的罐壁,以便在不同的飞行条件下承受内部压力。然而,这种厚的罐壁产生整体固有刚度,从而引起较少数量的载荷引入,使得局部固有刚度产生更好的载荷引入性能。

22、减重方法的目标是复合材料罐。由于高绝对和特定的飞机内机械性能水平,这样的材料可以更好地承受内部压力,并且导致非常薄的罐壁。然而,当引入整体和局部外部载荷时,存在这样的趋势:这种“膜状”罐壁可能容易变形。因此,一种方法是为这样的罐提供许多具有许多局部载荷引入加强件的载荷引入件。这不仅会导致额外的重量,还会导致许多热桥,从而危及这样的构型作为lh2罐(-253℃)工作的能力。本专利技术的实施方式提供了另一种用于在飞行器内安装薄壁复合罐的方法,其中,载荷引入元件尽可能温和,特别是在载荷分布、载荷情况和热吞吐量方面。

23、一种想法是使用大致切向(相对于罐壁表面)拉伸加载的干纤维悬挂元件。大致切向在此意味着围绕相对于引入载荷的表面切向的方向从-10°至+10°的范围。优选地,第一悬挂元件精确地切向延伸,或者与切向方向有最大5°的偏差。

24、优选实施方式包括罐护套,该罐护套通过至少一个悬挂元件连接至该结构,其中,至少一个悬挂元件在罐护套上,(更确切地说)相对于护套表面切向地布置。

25、根据优选实施方式,通过使用具有若干悬挂元件的悬挂装置将罐安装至飞行器的结构。

26、根据优选实施方式,一个或更多个悬挂元件被拉伸加载。

27、本专利技术优选实施方式的悬挂装置的另一优点是能够补偿整个罐相对于周围结构的热伸长和/或收缩。例如,根据优选实施方式,热伸长或收缩仅导致悬挂元件的角度的微小变化。

28、根据优选实施方式,悬挂元件至少部分仅由纤维(kevlar、cf、gf、蜘蛛丝、pe……)制成。特别地,悬挂元件具有仅由纤维构成的至少一个长度部段。

29、根据优选实施方式,悬挂元件是拉伸加载的干纤维悬挂元件。虽然通常的复合材料由纤维和基质材料制成,但是干纤维没有或没有大量的基质材料。由于通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种飞行器(10),包括:

2.根据权利要求1所述的飞行器(10),其特征在于,所述悬挂装置(34)包括在相对于所述氢罐(16)的中间轴线而言的径向方向和轴向方向上延伸的第二拉伸加载的干纤维悬挂元件(44-2)。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器(10),其特征在于,所述悬挂元件(44、44-1、44-2)至少部分仅由纤维制成,优选地由选自包括Kevlar纤维、碳纤维、玻璃纤维、蜘蛛丝纤维和PE纤维的组的纤维制成。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器(10),其特征在于,所述载荷引入区域(46):

5.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器(10),其特征在于,所述悬挂元件(44、44-1、44-2)通过结合、粘合剂、焊接和/或共固化接合至所述载荷引入区域(46)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器(10),其特征在于,至少若干悬挂元件(44、44-1、44-2):

7.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器(10),其特征在于,所述悬挂元件(44、44-1、44-2)中的至少一些悬挂元件具有用于稳定的共用交叉点。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器(10),其特征在于,所述氢罐(16):

...

【技术特征摘要】

1.一种飞行器(10),包括:

2.根据权利要求1所述的飞行器(10),其特征在于,所述悬挂装置(34)包括在相对于所述氢罐(16)的中间轴线而言的径向方向和轴向方向上延伸的第二拉伸加载的干纤维悬挂元件(44-2)。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器(10),其特征在于,所述悬挂元件(44、44-1、44-2)至少部分仅由纤维制成,优选地由选自包括kevlar纤维、碳纤维、玻璃纤维、蜘蛛丝纤维和pe纤维的组的纤维制成。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器(10),其特征在于,所述载荷引入区域(46):

【专利技术属性】
技术研发人员:克里斯蒂安·梅茨纳乌韦·拜尔克里斯蒂安·齐默尔曼
申请(专利权)人:空中客车简化股份公司
类型:发明
国别省市:

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