Способ хранения водорода для летательного аппарата и устройство для его осуществления



Способ хранения водорода для летательного аппарата и устройство для его осуществления
Способ хранения водорода для летательного аппарата и устройство для его осуществления
Способ хранения водорода для летательного аппарата и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2462654:

ЭЙРБАС ОПЕРЕЙШНС ГМБХ (DE)

Изобретение имеет отношение к созданию резервуара для хранения водорода для летательного аппарата. Резервуар содержит внешний резервуар (1) и внутренний резервуар (7). Внутренний резервуар (7) удерживается во внешнем резервуаре (1). Внешний резервуар (1) выполнен с возможностью хранения водорода с первыми физическими характеристиками. Внутренний резервуар (7) выполнен с возможностью хранения водорода со вторыми физическими характеристиками. Внешний резервуар (1) соединен с внутренним резервуаром (7) так, что водород может быть подан во внутренний резервуар (7) из внешнего резервуара (1). Внутренний резервуар (7) выполнен так, что водород с первыми физическими характеристиками может быть преобразован в водород со вторыми физическими характеристиками. Внутренний резервуар (7) выполнен так, что водород со вторыми физическими характеристиками может быть подан потребителю. Использование изобретения позволит повысить безопасность, снизить вес изоляции, повысить эффективность выдачи водорода потребителю. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область применения изобретения

Изобретение имеет отношение к созданию резервуара для хранения водорода для летательного аппарата, к способу хранения водорода для летательного аппарата, к использованию резервуара для хранения водорода на летательном аппарате и к летательному аппарату, который содержит резервуар для хранения водорода.

Предпосылки к созданию изобретения

В современных летательных аппаратах водород становится все более привлекательным в качестве энергоносителя. В частности, особый интерес представляет использование на летательном аппарате имеющей высокую степень интеграции вспомогательной силовой установки (ВСУ) с топливными элементами. Для этого становится необходимым использование на летательном аппарате резервуара для хранения водорода, который отвечает жестким критериям безопасности летательного аппарата.

Сущность изобретения

В системах с резервуарами для хранения водорода используют резервуары высокого давления с высокой степенью изоляции. Для быстрого динамического удаления (выпуска) больших количеств водорода резервуар высокого давления необходимо нагревать. Однако большие резервуары высокого давления с высокой степенью изоляции реагируют достаточно пассивно в ходе удаления водорода, поэтому используют дополнительный резервуар, который содержит некоторое количество водорода и может выпускать его динамическим образом. Однако использование различных резервуаров повышает габаритные размеры и требуемый объем.

Существует необходимость в создании эффективной системы с резервуарами для хранения водорода.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается резервуар (резервуарное устройство) для хранения водорода для летательного аппарата. Резервуар содержит внешний резервуар и внутренний резервуар. Внутренний резервуар удерживается внутри внешнего резервуара. Более того, внешний резервуар устроен так, что в нем может хранится водород с первыми физическими характеристиками. Внутренний резервуар устроен так, что в нем может хранится водород со вторыми физическими характеристиками. Внешний резервуар соединен с внутренним резервуаром таким образом, что водород может быть подан (из него) во внутренний резервуар. Более того, внутренний резервуар устроен так, что водород с первыми физическими характеристиками может быть преобразован (в нем) в водород со вторыми физическими характеристиками. Более того, внутренний резервуар устроен так, что водород со вторыми физическими характеристиками может быть подан (из него) потребителю.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ хранения водорода для летательного аппарата. Прежде всего, водород с первыми физическими характеристиками хранят во внешнем резервуаре. Водород с первыми физическими характеристиками подают из внешнего резервуара во внутренний резервуар. В этой схеме построения водород с первыми физическими характеристиками преобразуют в водород со вторыми физическими характеристиками. Водород со вторыми физическими характеристиками затем подают потребителю. В этой схеме построения внутренний резервуар удерживается (закреплен) внутри внешнего резервуара.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложен летательный аппарат, который содержит описанный здесь выше резервуар для хранения водорода.

В дальнейшем изложении используют термин "физические характеристики водорода", который относится, например, к температуре, давлению, агрегатному состоянию и к концентрации водорода.

Более того, водород может присутствовать в виде чистого водорода или в виде соединений водорода, например в виде гидридов металла.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается концепция использования одного резервуара внутри другого резервуара («резервуар в резервуаре»), когда часть объема образована во втором, внутреннем резервуаре, причем внутренний резервуар пространственно встроен в большой внешний резервуар. В этой схеме построения большой внешний резервуар содержит водород с первыми физическими характеристиками, причем этот водород может быть подан при помощи насоса или через клапан во внутренний резервуар. Водород со вторыми физическими характеристиками, который хранят во внутреннем резервуаре, может быть подан потребителю.

Для снабжения пользователя или потребителя водородом могут быть заданы определенные физические характеристики водорода, так чтобы потребитель мог эффективно преобразовывать (использовать) водород. Однако для эффективного хранения водорода в резервуаре требуются другие физические характеристики. В соответствии с настоящим изобретением водород может иметь эффективные физические характеристики при его подаче потребителю, а также эффективные физические характеристики для его хранения в резервуаре. Таким образом, водород, имеющий первые физические характеристики, хранится во внешнем резервуаре, причем эти первые физические характеристики являются эффективными для хранения водорода. Во внутреннем резервуаре хранится водород, имеющий вторые физические характеристики, причем эти характеристики могут быть доведены до физических характеристик, позволяющих эффективно обслуживать потребителя. Например, водород может хранится во внешнем резервуаре при высоком давлении и низкой температуре, в то время как во внутреннем резервуаре водород может хранится при низком давлении и более высокой температуре, например в соответствии с требованиями потребителя.

Кроме того, за счет использования конструкции «резервуар в резервуаре» в соответствии с настоящим изобретением можно, в частности, лучше использовать имеющееся пространство при меньших затратах на изоляцию. Более того, в этом случае внутренний резервуар очень хорошо защищен от внешних воздействий, так как его защита обеспечивается при помощи внешнего резервуара. За счет использования во внутреннем резервуаре водорода, который имеет вторые физические характеристики, дополнительно можно улучшить динамические характеристики, так как, благодаря коротким переходам между внешним резервуаром и внутренним резервуарам, можно очень быстро и непрерывно создать водород, имеющий вторые физические характеристики. Более того, при этом аспекты безопасности не ухудшаются, а улучшаются за счет того, что внутренний резервуар имеет лучшую защиту.

Кроме того, за счет того, что внутренний резервуар образован во внешнем резервуаре, испаренный из внутреннего резервуара водород может автоматически накапливаться во внешнем резервуаре, поэтому больше нет необходимости создавать два резервуара с изоляцией, имеющей большой вес. В системе «резервуар в резервуаре» дополнительно обеспечивается резервирование, например, в случае повреждения внутреннего резервуара. В этой схеме построения, в случае повреждения, внешний резервуар позволяет накапливать воду, которая содержалась во внутреннем резервуаре. Более того, в случае аварийного слива в полете водород, содержащийся во внешнем резервуаре, может быть выпущен заданным образом в окружающую среду, при этом небольшое заданное количество водорода со вторыми физическими характеристиками может продолжать храниться во внутреннем резервуаре, так что по меньшей мере небольшая порция водорода может оставаться в наличии на случай крайней необходимости для обеспечения аварийных рабочих характеристик. Более того, за счет этого может быть повышена аварийная безопасность.

Водород, имеющий вторые физические характеристики, который может быть эффективно преобразован (использован) потребителем, очень трудно хранить в резервуаре с этими вторыми физическими характеристиками. За счет характеристик испарения водорода при низком давлении и высокой температуре часто требуются устройства с изоляцией, имеющей большой вес, причем эти устройства едва способны собирать водород, имеющий вторые физические характеристики до (ранее) испарения. В предлагаемой конструкции «резервуар в резервуаре» испарения водорода, имеющего вторые физические характеристики, из внутреннего резервуара могут быть собраны с использованием внешнего резервуара, без необходимости обеспечения дополнительных изоляционных характеристик. Таким образом, могут быть снижены потери водорода за счет испарения, причем характеристики безопасности могут быть улучшены без использования дорогих и тяжелых средств изоляции.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения внешний резервуар содержит первый изоляционный слой. Этот первый изоляционный слой выполнен так, чтобы исключить выпуск водорода, имеющего первые физические характеристики. Водород является летучим и стремится испариться из резервуара. За счет построения прочного первого изоляционного слоя такое испарение может быть снижено. Более того, водород может, например, сохранять первые физические характеристики. Следовательно, могут быть созданы первые физические характеристики водорода, которые подходят для хранения водорода. Например, за счет использования первого изоляционного слоя водород может храниться при заданных низкой температуре и высоком давлении или при заданном агрегатном состоянии.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения внутренний резервуар содержит второй изоляционный слой, причем второй изоляционный слой отличается от первого изоляционного слоя. Во внутреннем резервуаре может храниться водород, имеющий вторые физические характеристики, причем вторые физические характеристики выбраны так, что они могут быть эффективно преобразованы пользователем. Эти вторые физические характеристики позволяют обеспечивать худшие условия хранения, например, потому, что имеется более высокое испарение за счет более высокой температуры или более низкого давления. Тем не менее, конструкция «резервуар в резервуаре» позволяет проектировать второй изоляционный слой внутреннего резервуара тоньше, чем первый изоляционный слой внешнего резервуара, или отличающимся от него. Несмотря на то что при этом водород, имеющий вторые физические характеристики, может легче испаряться из внутреннего резервуара, тем не менее, этот водород собирают за счет внешнего резервуара.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения второй изоляционный слой отличается от первого изоляционного слоя тем, что второй изоляционный слой является более тонким и слабым, чем первый изоляционный слой, который является более толстым и прочным. За счет прочного первого изоляционного слоя внешнего резервуара может быть предотвращено испарение в окружающую среду водорода, который испарился из внутреннего резервуара. Во внешнем резервуаре испаренный водород вновь может быть доведен до первых физических характеристик. Следовательно, может быть снижен вес изоляционных слоев, так как нет необходимости в использовании двух изоляционных слоев, которые являются одинаково прочными и толстыми, и, следовательно, имеющими большой вес.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения дополнительно используют приспособление для преобразования водорода.

Приспособление для преобразования выполнено так, что водород с первыми физическими характеристиками может быть преобразован в водород со вторыми физическими характеристиками. Приспособление для преобразования может иметь по меньшей мере один нагревательный элемент, один элемент охлаждения и один элемент регулировки (контроля) давления. Устройство преобразования может быть дополнительно образовано в виде группы, которая содержит нагревательные элементы, элементы охлаждения и элементы регулировки давления. Например, если водород, имеющий первые физические характеристики, перемещают из внешнего резервуара во внутренний резервуар, то затем при помощи приспособления для преобразования водорода он может быть преобразован в водород, имеющий вторые физические характеристики. Если водород, например, хранят во внешнем резервуаре при очень высоком давлении и низкой температуре, то тогда при помощи нагревательных элементов или элементов регулировки давления водород может быть нагрет и его давление может быть снижено, чтобы можно было иметь во внутреннем резервуаре водород, имеющий вторые физические характеристики. За счет приспособления для преобразования водород, имеющий вторые физические характеристики, может постоянно иметься в наличии и может восполняться, так что водород с эффективными физическими характеристиками может быть подан потребителю.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения резервуар дополнительно содержит устройство управления внешним резервуаром. Устройство управления внешним резервуаром выполнено так, чтобы во внешнем резервуаре имелся водород, имеющий первые физические характеристики. Устройство управления внешним резервуаром может иметь по меньшей мере один нагревательный элемент, один элемент охлаждения и один элемент регулировки давления. Более того, устройство управления внешним резервуаром может быть выбрано из группы, в которую входят нагревательные элементы, элементы охлаждения и элементы регулировки давления. При помощи устройства управления внешним резервуаром появляется возможность задания первых физических характеристик водорода, причем эти физические характеристики подходят для хранения водорода. Таким образом, при помощи устройства управления внешним резервуаром возможно, например, понизить или повысить температуру водорода или задать специфическое давление. Следовательно, испарение водорода может быть снижено за счет задания первых физических характеристик водорода, причем эти физические характеристики обеспечивают пониженное испарение водорода.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения резервуар дополнительно содержит компрессор. Компрессор позволяет перемещать водород из внешнего резервуара во внутренний резервуар таким образом, что, за счет первого давления водорода во внешнем резервуаре и другого второго давления водорода во внутреннем резервуаре, заполнение внутреннего резервуара водородом из внешнего резервуара может быть осуществлено более быстро. Другими словами, с одной стороны, водород можно перемещать за счет перепада давления между внутренним резервуаром и внешним резервуаром, а с другой стороны, компрессор может быть использован для более быстрого заполнения внутреннего резервуара. Следовательно, водород может быть быстро направлен во внутренний резервуар, так что в случае быстрого потребления водорода потребителем из внутреннего резервуара может быть обеспечено непрерывное поступление адекватного количества водорода.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения резервуар дополнительно содержит предохранительный клапан внутреннего резервуара. Предохранительный клапан внутреннего резервуара может быть выполнен с возможностью выпуска водорода из внутреннего резервуара во внешний резервуар. В том случае, когда физические характеристики водорода во внутреннем резервуаре доходят до критического состояния, предохранительный клапан внутреннего резервуара позволяет выпускать водород во внешний резервуар. Следовательно, это позволяет предотвратить разрушение внутреннего резервуара в случае возникновения таких критических физических характеристик водорода.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения резервуар дополнительно содержит предохранительный клапан внешнего резервуара. Предохранительный клапан внешнего резервуара может быть выполнен с возможностью выпуска водорода из внешнего резервуара заданным образом в окружающую среду. В том случае, когда возникают критические характеристики водорода, предохранительный клапан внешнего резервуара позволяет выпускать водород заданным образом. Более того, предохранительный клапан внешнего резервуара позволяет выпускать водород в заданном местоположении, например, из летательного аппарата в окружающую среду. Следовательно, может быть повышена безопасность летательного аппарата.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения резервуар дополнительно содержит подающее (питающее) устройство. Подающее устройство установлено на внешнем резервуаре таким образом, что с ним может быть соединено устройство для заполнения водородом внешнего резервуара. Устройство заполнения может быть, например, установлено на внешнем резервуаре таким образом, что создается соединение с фюзеляжем летательного аппарата, так что снаружи может быть подключено резервуарное оборудование. Более того, это подающее устройство может иметь стандартизованные элементы соединения, так что может быть подключено множество различных устройств для заполнения резервуара водородом. Следовательно, внешний резервуар легко может быть заполнен водородом.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения подающее устройство содержит стандартизованный и взаимозаменяемый элемент соединения. Элемент соединения выполнен с возможностью подключения множества различных устройств заполнения. Следовательно, резервуар может быть соединен с различным резервуарным оборудованием без необходимости его серьезного переоснащения (модернизации). При помощи стандартизованного элемента соединения водород может быть получен из множества различных устройство заполнения. Следовательно, может быть снижено время переоснащения и время дозаправки.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения внешний резервуар содержит элемент с разрывным диском. Элемент с разрывным диском выполнен так, что когда имеется водород с критическими физическими характеристиками, тогда элемент с разрывным диском может деформироваться и водород с критическими физическими характеристиками может быть выпущен в окружающую среду заданным образом. Следовательно, при возникновении аварийных ситуаций элементы с разрывным диском могут деформироваться заданным образом таким образом, что в заданном местоположении водород может быть выпущен в окружающую среду. Окружающей средой может быть салон летательного аппарата или окружающая среда самого летательного аппарата. Следовательно, за счет этого может быть усовершенствована система безопасности резервуара. Более того, в соответствии с дополнительным примерным вариантом внутренний резервуар может иметь элементы с разрывным диском, которые позволяют водороду втекать во внешний резервуар.

Окружающей средой может быть салон летательного аппарата или окружающая среда самого летательного аппарата. Это означает, что при помощи элементов с разрывным диском или клапанов водород может быть выпущен из резервуара в салон летательного аппарата или в окружающую среду снаружи от салона летательного аппарата.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения внутренний резервуар содержит дополнительный элемент с разрывным диском. Дополнительный элемент с разрывным диском выполнен так, что при наличии водорода с критическими физическими характеристиками дополнительный элемент с разрывным диском может деформироваться и водород с критическими физическими характеристиками может быть выпущен во внешний резервуар заданным образом. Следовательно, водород с критическими физическими характеристиками может быть быстро и без перерыва выпущен во внешний резервуар. Следовательно, это позволяет, например, предотвратить разрушение (взрыв) внутреннего резервуара. Кроме того, водород с критическими физическими характеристиками может быть преобразован во внешнем резервуаре в водород с первыми физическими характеристиками.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения резервуар дополнительно содержит устройство управления и датчик внутреннего резервуара. Датчик внутреннего резервуара может быть установлен во внутреннем резервуаре так, чтобы можно было измерить вторые физические характеристики водорода. Устройство управления выполнено с возможностью управления приспособлением для преобразования в зависимости от данных, полученных от датчика внутреннего резервуара. Датчик внутреннего резервуара позволяет измерять физические значения, например температуру или давление водорода, и передавать эти значения в устройство управления. На основании предварительно заданных значений или входных данных указанное устройство управления может автоматически управлять приспособлением для преобразования и за счет этого уменьшать или повышать температуру или повышать или снижать давление. Следовательно, обеспечивается постоянный контроль вторых физических характеристик водорода во внутреннем резервуаре. Это же может быть сделано и во внешнем резервуаре за счет использования датчика внешнего резервуара.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, внутренний резервуар выполнен в виде единого целого с внешним резервуаром. Следовательно, внешний резервуар и внутренний резервуар могут быть выполнены в виде одного узла, за счет чего повышается прочность. Более того, за счет единой конструкции может быть снижен вес.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения резервуар дополнительно содержит крепежное приспособление. Крепежное приспособление позволяет удерживать внутренний резервуар таким образом, чтобы он был смещен (расположен с промежутком) от внешнего резервуара. Следовательно, за счет крепежного приспособления, внутренний резервуар может удерживаться со смещением от внешнего резервуара, так что исключен контакт между внутренним резервуаром и внешним резервуаром. Более того, крепежное приспособление может иметь амортизирующие элементы, которые предотвращают воздействие вибрации и ударов на внутренний резервуар. За счет промежутка между внутренним резервуаром и внешним резервуаром, могут быть обеспечены улучшенные изоляционные характеристики, так как внутренний резервуар удерживается без контакта с внешним резервуаром.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения крепежное приспособление содержит амортизирующие элементы. Амортизирующие элементы выполнены с возможностью поглощения вибрации и ударов между внутренним резервуаром и внешним резервуаром. Амортизирующие элементы могут быть изготовлены из амортизационного материала и представляют собой гидравлические или пневматические амортизаторы. Следовательно, может быть исключена вибрация внутреннего резервуара, что является важным, так как водород со вторыми физическими характеристиками является легко воспламеняемым.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения резервуар (резервуарное устройство) содержит множество внутренних резервуаров. Множество внутренних резервуаров также могут удерживаться во внешнем резервуаре и могут иметь такие же характеристики, как и описанный здесь выше внутренний резервуар. Следовательно, каждый внутренний резервуар может содержать водород со вторыми физическими характеристиками. За счет этого резервуар может подавать водород пользователю более динамичным образом, так как в том случае, когда один внутренний резервуар стал пустым, водород может быстро и непрерывно отобран из дополнительного внутреннего резервуара. В это же время может происходить новое заполнение водородом пустого внутреннего резервуара. Кроме того, в разных внутренних резервуарах может находиться водород с различными физическими характеристиками, причем эти резервуары подают водород различным потребителям. Следовательно, физические характеристики водорода в любом из внутренних резервуаров могут быть подстроены в соответствии с требованиями специфического потребителя. За счет этого может быть повышена эффективность системы.

В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления способа первый водород имеет первое давление и первую температуру, а второй водород имеет второе давление и вторую температуру. Первое давление выше чем второе давление, а первая температура ниже чем вторая температура. Следовательно, водород во внешнем резервуаре имеет первые физические характеристики, которые подходят для хранения водорода в резервуаре. Водород может храниться, например, при высоком давлении и низкой температуре в газообразном или жидком агрегатном состоянии, за счет чего одновременно снижается испарение водорода из внешнего резервуара. Водород во внутреннем резервуаре может иметь более низкое давление и более высокую температуру, причем этот водород, который имеет вторые физические характеристики, может быть преобразован пользователей с более высокой степенью эффективности. Несмотря на то, что при этом повышается испарение водорода, имеющего вторые физические характеристики, это не страшно, так как любой испаренный водород собирается при помощи внешнего резервуара. Следовательно, первые и вторые физические характеристики водорода всегда могут быть выбраны в соответствии с видом использования, то есть для хранения или для преобразования потребителем, при этом повышается эффективность всего резервуара в том, что касается снижения веса и расхода водорода.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, приведенные не в реальном масштабе, на которых аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематично поясняется базовый принцип построения резервуара в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

На фиг.2 схематично показан резервуар с дополнительными компонентами в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

На фиг.3 схематично показано, как внутренний резервуар удерживается во внешнем резервуаре в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 показан первый примерный вариант осуществления настоящего изобретения, а именно, показан резервуар для хранения водорода для летательного аппарата. Резервуар содержит внешний резервуар 1 и внутренний резервуар 7. В этой схеме построения внутренний резервуар 7 удерживается во внешнем резервуаре 1. В этой схеме построения внешний резервуар 1 выполнен так, что в нем может храниться водород с первыми физическими характеристиками. Внутренний резервуар 7 выполнен так, что в нем может храниться водород, имеющий вторые физические характеристики. Внешний резервуар соединен с внутренним резервуаром 7 так, что (из него) водород может быть подан во внутренний резервуар 7. Внутренний резервуар 7 выполнен так, что водород с первыми физическими характеристиками может быть преобразован в водород со вторыми физическими характеристиками. Внутренний резервуар 7 выполнен так, что водород со вторыми физическими характеристиками может быть подан потребителю.

Внешний резервуар 1 или криогенный резервуар содержит толстую изоляцию 15, а внутренний резервуар 7 может иметь легкую изоляцию 16. В этой схеме построения внешний резервуар служит для хранения водорода с первыми физическими характеристиками, например, при давлении Р1 и температуре Т1. Этот водород может быть подан во внутренний резервуар, при этом водород с первыми физическими характеристиками может быть преобразован в водород со вторыми физическими характеристиками. Эти вторые физические характеристики представляют собой, например, более низкое давление Р2 или более высокую температуру Т2. Из этого внутреннего резервуара 7 при помощи устройства 11 для удаления (выпуска) водород со вторыми физическими характеристиками может быть подан потребителю.

Первые физические характеристики предусматривают создание первой температуры Т1 и первого давления Р1. Вторые физические характеристики предусматривают создание второй температуры Т2 и второго давления Р2.

На фиг.2 схематично показан резервуар в соответствии с настоящим изобретением с возможными дополнительными компонентами в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения. В этой схеме построения внешний резервуар 1 имеет толстую наружную изоляцию 15. Первые физические характеристики водорода во внешнем резервуаре 1 могут быть заданы, например, при помощи устройства 18 управления внешним резервуаром, например, при помощи нагревательного устройства, компрессора внешнего резервуара или клапана 4. При помощи подающего устройства 3 водород может быть подан во внешний резервуар 1. Другой возможностью является создание специфического давления Р1 и специфической температуры Т1 при помощи нагревателя 2.

Более того, на фиг.2 дополнительно показан внутренний резервуар 7, который имеет тонкую внутреннюю изоляцию 16. Во внутреннем резервуаре 7 содержится водород, имеющий вторые физические характеристики, например водород с давлением Р2 и с температурой Т2. При помощи приспособления 10 для преобразования, которое, например, содержит нагревательные элементы 10' или элементы 8 регулировки давления, могут быть заданы вторая температура Т2 или второе внутреннее давление Р2. В этой схеме построения вторая температура Т2 и второе давление Р2 заданы так, чтобы получить водород с такими физическими характеристиками, которые позволяют потребителю обеспечить высокую эффективность (эффективность преобразования водорода). При помощи линии 11 подачи водород из внутреннего резервуара 7 может быть подан потребителю.

Более того, внутренний резервуар 7 содержит предохранительный клапан 9 внутреннего резервуара, при помощи которого водород, имеющий критические физические характеристики, например повышенное давление или чрезмерно повышенную температуру, может быть выпущен во внешний резервуар 1.

Для быстрого заполнения внутреннего резервуара 7 водородом из внешнего резервуара 1 может быть использован компрессор 8, обеспечивающий быстрое перемещение водорода во внутренний резервуар 7.

Внешний резервуар 1 дополнительно содержит разрывные диски 5, 6, которые деформируются в случае критических физических характеристик водорода и позволяют быстро и непрерывно перемещать водород из внешнего резервуара 1 в окружающую среду летательного аппарата с давлением Ра окружающей среды. Аналогично, внутренний резервуар 7 может иметь элементы с 12, 13 разрывными дисками, которые могут деформироваться в случае критических физических характеристик водорода и позволяют выпускать водород во внешний резервуар 1.

Внешний резервуар 1 может дополнительно содержать устройство 18 управления внешним резервуаром, которое управляет нагревателем 2 или вакуумным клапаном 14 заданным образом, чтобы задавать первые физические характеристики водорода, например первое давление Р1 и первую температуру Т1.

Внутренний резервуар 7 может дополнительно содержать датчик 20 внутреннего резервуара, который непрерывно измеряет вторые физические характеристики водорода и может передавать их, например, в устройство управления. На основании измеренных датчиком данных устройство управления может управлять приспособлением 10 для преобразования заданным образом, так чтобы постоянно присутствовал водород, имеющий заданные вторые физические характеристики.

На фиг.3 показан примерный вариант приспособления для удержания внутреннего резервуара 7 во внешнем резервуаре 1. В этой схеме построения внешний резервуар 1 имеет толстую и прочную внешнюю изоляцию 15. В этой схеме построения внутренний резервуар 7 удерживается при помощи крепежного приспособления 21 с промежутком (зазором) от внешнего резервуара. Кроме того, внутренний резервуар 7 может иметь тонкий и легкий второй изоляционный слой 16 или может вообще не иметь изоляции. Крепежное приспособление 21 позволяет удерживать внутренний резервуар 7 с промежутком от внешнего резервуара, например, при помощи системы тяг. Более того, амортизирующие элементы 19 могут быть предусмотрены на таких системах тяг, так чтобы внутренний резервуар 7 подвергался меньшему воздействию ударов и вибрации от внешнего резервуара 1. Это позволяет повысить безопасность, так как во внутреннем резервуаре 7 часто имеется предназначенный для потребителя водород с хорошими характеристиками возгорания, который необходимо хранить с очень большой осторожностью.

Внутренний резервуар 7 дополнительно содержит устройство 11 удаления (выпуска), при помощи которого водород со вторыми физическими характеристиками может быть подан потребителю. Для заполнения внутреннего резервуара 7 водородом из внешнего резервуара 1 может быть использован компрессор 8, чтобы повысить скорость заполнения.

1. Резервуар для хранения водорода для летательного аппарата, содержащий внешний резервуар (1); внутренний резервуар (7), который удерживается во внешнем резервуаре (1);
причем внешний резервуар (1) выполнен так, что в нем может храниться водород с первыми физическими характеристиками, а внутренний резервуар (7) выполнен так, что в нем может храниться водород со вторыми физическими характеристиками; и внешний резервуар (1) соединен с внутренним резервуаром (7) таким образом, что водород может быть подан во внутренний резервуар (7) из внешнего резервуара;
при этом внутренний резервуар (7) выполнен так, что в нем водород с первыми физическими характеристиками может быть преобразован в водород со вторыми физическими характеристиками, и водород со вторыми физическими характеристиками может быть получен из второго резервуара и подан потребителю;
при этом внешний резервуар (1) содержит первый изоляционный слой (15), а внутренний резервуар (7) содержит второй изоляционный слой (16).

2. Резервуар по п.1, в котором второй изоляционный слой (16) отличается от первого изоляционного слоя (15).

3. Резервуар по п.2, в котором второй изоляционный слой (16) отличается от первого изоляционного слоя (15) тем, что второй изоляционный слой (16) тоньше и слабее, чем первый изоляционный слой (15).

4. Резервуар по п.1, который дополнительно содержит приспособление (10) для преобразования водорода, выполненное так, что водород с первыми физическими характеристиками может быть преобразован в водород со вторыми физическими характеристиками.

5. Резервуар по п.4, в котором приспособление (10) для преобразования водорода содержит по меньшей мере один нагревательный элемент (10'), один элемент охлаждения и один элемент регулировки давления.

6. Резервуар по п.4, в котором приспособление (10) для преобразования водорода выбрано из группы, в которую входят нагревательные элементы, элементы охлаждения и элементы регулировки давления.

7. Резервуар по п.1, который дополнительно содержит устройство (18) управления внешним резервуаром, выполненное с возможностью задания первых физических характеристик водорода во внешнем резервуаре (1), и выбранное из группы, в которую входят нагревательные элементы, элементы охлаждения и элементы регулировки давления.

8. Резервуар по п.7, в котором устройство (18) управления внешним резервуаром содержит по меньшей мере один нагревательный элемент (2), один элемент охлаждения и один элемент регулировки давления.

9. Резервуар по п.1, который дополнительно содержит компрессор (8), предназначенный для перемещения водорода из внешнего резервуара (1) во внутренний резервуар (7), так чтобы за счет первого давления (Р1) водорода во внешнем резервуаре (1), и второго давления (Р2) водорода во внутреннем резервуаре (7), можно было более быстро заполнять внутренний резервуар (7) водородом из внешнего резервуара (1).

10. Резервуар по п.1, который дополнительно содержит предохранительный клапан (9) внутреннего резервуара, предназначенный для выпуска водорода из внутреннего резервуара (7) во внешний резервуар (1).

11. Резервуар по п.1, который дополнительно содержит предохранительный клапан (4) внешнего резервуара, предназначенный для выпуска водорода из внешнего резервуара (1) в окружающую среду.

12. Резервуар по п.1, который дополнительно содержит подающее устройство (3), которое установлено на внешнем резервуаре (1) таким образом, что может быть подключено устройство для заполнения водородом внешнего резервуара (1).

13. Резервуар по п.12, в котором подающее устройство (3) содержит стандартизованный и взаимозаменяемый элемент соединения, выполненный с возможностью соединения с ним множества различных устройств заполнения.

14. Резервуар по п.1, в котором внешний резервуар (1) содержит элемент (5, 6) с разрывным диском, который выполнен так, что, когда имеется водород с критическими физическими характеристиками, элемент (5, 6) с разрывным диском может деформироваться и водород с критическими физическими характеристиками может быть выпущен в окружающую среду.

15. Резервуар по п.1, в котором внутренний резервуар (1) содержит дополнительный элемент (12, 13) с разрывным диском, который выполнен так, что когда имеется водород с критическими физическими характеристиками, элемент (12, 13) с разрывным диском может деформироваться, и водород с критическими физическими характеристиками может быть выпущен во внешний резервуар (1).

16. Резервуар по одному из пп.4-15, который дополнительно содержит:
устройство управления; и
датчик (20) внутреннего резервуара;
причем датчик (20) внутреннего резервуара расположен во внутреннем резервуаре (7) с возможностью измерения вторых физических характеристик водорода;
при этом устройство управления выполнено с возможностью управления устройством преобразования в зависимости от данных измерения, полученных от датчика (20) внутреннего резервуара.

17. Резервуар по п.1, в котором внутренний резервуар (7) выполнен в виде единого целого с внешним резервуаром (1).

18. Резервуар по п.1, который дополнительно содержит крепежное приспособление (21), выполненное с возможностью удержания внутреннего резервуара (7), чтобы он был расположен с промежутком от внешнего резервуара (1).

19. Резервуар по п.18, в котором крепежное приспособление содержит амортизирующие элементы (19), выполненные с возможностью поглощения ударов и вибрации между внутренним резервуаром (7) и внешним резервуаром (1).

20. Резервуар по п.1, который дополнительно содержит множество внутренних резервуаров (7), которые находятся во внешнем резервуаре (1).

21. Способ хранения водорода для летательного аппарата, который включает в себя следующие операции:
хранение водорода с первыми физическими характеристиками во внешнем резервуаре (1);
подача водорода с первыми физическими характеристиками из внешнего резервуара (1) во внутренний резервуар (7), причем внутренний резервуар (7) удерживается во внешнем резервуаре (1), при этом внешний резервуар (1) содержит первый изоляционный слой (15), а внутренний резервуар (7) содержит второй изоляционный слой (16);
преобразование водорода с первыми физическими характеристиками в водород со вторыми физическими характеристиками;
получение водорода со вторыми физическими характеристиками из внутреннего резервуара (7);
подача водорода со вторыми физическими характеристиками потребителю.

22. Способ по п.21, в котором водород с первыми физическими характеристиками имеет первое давление (Р1) и первую температуру (Т1), водород со вторыми физическими характеристиками имеет второе давление (Р2) и вторую температуру (Т2), причем первое давление (Р1) выше, чем второе давление (Р2) и первая температура (Т1) ниже, чем вторая температура (Т2).

23. Применение резервуара для хранения водорода по одному из пп.1-20 в летательном аппарате.

24. Летательный аппарат, который содержит резервуар для хранения водорода по одному из пп.1-20.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к устройствам для внесения в почву аммиака в качестве удобрения, а также при обработке сельскохозяйственных материалов.

Изобретение относится к исполнительному устройству для быстродействующей соединительной муфты, служащей для переноса газообразных и/или жидких сред в соответствии с признаками, приведенными в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту сжиженных газов, в частности к транспортированию и подаче жидкой CO2 в емкость-накопитель. .

Изобретение относится к способу и устройству для регулирования давления в резервуаре, содержащем жидкость, поверх которого находится газ, создающий повышенное давление.

Изобретение относится к эксплуатации сосудов, применяемых в производстве, переработке, накоплении, транспортировании и использовании сжатых и сжиженных газов различного назначения, во всех отраслях промышленности, техники и хозяйства.

Изобретение относится к газовому машиностроению и более конкретно к способам и устройствам распределения расхода газа из емкости высокого давления по нескольким потребителям в условиях высокого стабилизированного общего расхода и с опорожнением емкости высокого давления в течение ограниченного времени.

Изобретение относится к криогенной технике, конкретно, к способу газификации сжиженного природного газа в бортовых криогенных системах автотранспортных средств. .

Изобретение относится к области хранения и заправки автотранспорта и бытовых баллонов сжиженными углеводородными газами (СУГ). .

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к области испытаний газоперекачивающих агрегатов на основе авиационных двигателей. Генератор для газификации сжиженного природного газа и подачи газообразного продукта потребителю содержит по меньшей мере два соединенных между собой газификатора высокого давления, полости которых соединены с устройствами отвода газообразного продукта и подвода к магистралям подачи газообразного продукта потребителю. Каждый газификатор снабжен нагревательным элементом и подключенным к нему задатчиком давления, работающим в соответствии с зависимостью давления природного газа в замкнутом объеме от температуры и степени заполнения газификатора сжиженным природным газом β. Техническим результатом является обеспечение постоянства давления при подаче газовой составляющей потребителю в течение определенного промежутка времени при упрощении конструкции. 2 ил.

Изобретение относится к ракетно-космической области и предназначено для захолаживания или поддержания заданной температуры объектов с криогенными компонентами топлива при проведении испытаний ракетных установок на стенде в условиях атмосферы Земли. Способ захолаживания бака с криогенным топливом при испытании ракетной установки заключается в удалении парогазовой смеси из бака через систему дренажа, имеющую установленную площадь проходного сечения на выходе, с одновременным измерением давления и температуры смеси в баке. Для реализации способа дополнительно измеряют давление смеси на выходе из системы дренажа, определяют состав парогазовой фазы в баке, по которому рассчитывают газовую постоянную и показатель адиабаты парогазовой смеси, сравнивают их с показателями, заранее определенными для реальных летных условий, и по сигналу рассогласования регулируют площадь выходного сечения системы дренажа. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности процесса захолаживания и существенный материальный выигрыш из-за введения операции регулирования по времени испытания площади проходного сечения магистрали дренажа.

Группа изобретений относится к регазификации сжиженного природного газа (СПГ), а именно к способам и системам, в которых используются циклы Брайтона для регазификации СПГ. Энергоустановка, включающая устройство для регазификации сжиженного природного газа, содержит: компрессор, предназначенный для сжатия рабочей текучей среды; систему рекуперации тепла, предназначенную для обеспечения тепла для рабочей текучей среды; турбину, предназначенную для производства работы с использованием рабочей текучей среды. Также один или более теплообменников, предназначенных для передачи тепла от рабочей текучей среды к сжиженному природному газу первой стадии, находящемуся при первом давлении, и к одному сжиженному природному газу второй стадии, находящемуся при втором давлении, а также к сжатой рабочей текучей среде. Также описаны способ для осуществления регазификации сжиженного природного газа и способ модификации устройства для регазификации сжиженного природного газа. Группа изобретений позволяет повысить эффективность процесса сжижения, а также общую эффективность цикла выработки электроэнергии с использованием сбрасываемого тепла. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области подготовки к транспортированию смеси газа и газового конденсата. Способ включает очистку природного газа, многоступенчатое охлаждение его до температуры от -30 до -50°С с добавлением охлажденного до температуры от -20 до -50°С конденсата в количестве от 3 до 10 вес. %. Полученную углеводородную смесь охлаждают до температуры от -40 до -50°С при давлении от 10 до 12 МПа до однофазного жидкого состояния. Обеспечивается возможность транспортирования смеси сжиженных углеводородных газов с газоконденсатных месторождений Севера по магистральным трубопроводам. 4 ил.
Наверх