Способ обеспечения энергией и блок для снабжения энергией

Изобретение относится к способу электроснабжения для пассажирского самолета в случае аварии. Для электроснабжения пассажирского самолета подключают заменяемые блоки, выполненные в виде тележки бортовой кухни, багажного или грузового контейнера в местную сеть электроснабжения потребителей или в сеть аварийного электроснабжения при необходимости. Обеспечивается возможность резервного энергоснабжения потребителей пассажирского самолета. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу и блоку для снабжения энергией согласно соответствующей ограничительной части обоих независимых пунктов формулы изобретения.

Описание таких мер приведено в DE 102005054883 А1 для блоков снабжения энергией с топливными элементами. Они служат в известном решении для подзарядки накопителей тока и воды в перемещаемых автоматах для напитков для использования в салоне пассажирского самолета. В ходе зарядки электрического аккумулятора в автоматах для напитков для их работы образующаяся в топливном элементе в качестве продукта реакции горячая вода подается в автоматы для напитков для растворения, соответственно заваривания напитков. Несколько таких блоков снабжения энергией установлены в различных зонах самолета, в частности в передней и задней бортовых кухнях и в средней зоне пассажирского салона, с целью перемещения в ходе обслуживания пассажиров для подзарядки автоматов для напитков. Однако проблематичной с точки зрения больших затрат труда и с учетом жидкого водорода, критичного с точки зрения безопасности, является доставка топлива для установленных с распределением по салону топливных элементов. Это должно осуществляться после приземления машины параллельно уборке салона специально подготовленным персоналом. Поэтому до настоящего времени в воздушных сообщениях фактически не используются топливные элементы.

С учетом этого в основу изобретения положена техническая задача обеспечения возможности использования такого блока снабжения энергией с меньшими затратами на работу и обслуживание и при этом функционально более надежно и универсально.

Эта задача решена с помощью указанных в соответствующем независимом пункте формулы изобретения признаков. В соответствии с этим блок снабжения энергией со своим в данном случае генератором, а именно аккумулятором или предпочтительно топливным элементом вместе с баками для топлива, больше не установлен неподвижно в салоне, а выполнен с возможностью перемещения в виде энергетически автономного и полностью работоспособного модуля в качестве заменяемого блока; а именно встроен в резервуар в виде стандартной кухонной тележки (тележки) для бортовой кухни или в виде стандартизованного для различных моделей самолетов багажного или грузового контейнера для размещения в грузовом отсеке самолета. Также как перемещаемые резервуары, эти блоки снабжения энергией после посадки просто освобождаются из своей фиксации в приемном углублении и переводятся наружу. Затем такие использованные блоки снабжения энергией можно накапливать снаружи и заряжать в специальном, в частности пригодном для обращения с водородом для работы топливных элементов, предприятии. В то же время заряженные блоки со склада поставляются к самолету, где их с помощью обычных тележек, соответственно контейнеров помещают на кухне, соответственно в грузовом отсеке на борту самолета. При фиксации заряженного блока снабжения энергией в заданном положении соединяют разъем подключения блока снабжения энергией с местной сетью электроснабжения.

Решение имеет особое преимущество возможности использования имеющейся инфраструктуры, а именно сети обеспечения питания на борту с ее гидравлическими подъемниками для разгрузки и загрузки бортовых кухней, соответственно перемещаемых рольгангов для загрузки и разгрузки грузовых отсеков, также для замены блоков снабжения энергией. Поэтому нет необходимости в дополнительной логистике с ее связанными с безопасностью проблемами доступа на летное поле.

Одно определенное узкое углубление для кухонных тележек в бортовой кухне, соответственно одно из мест в грузовом отсеке выполняется и резервируется для подключения стандартного блока снабжения энергией. Здесь предусматриваются местные электрические кабели для подключения с фиксацией для мобильного разъема, в частности для снабжения потребителей электрической энергии в бортовой кухне, соответственно в других предпочтительно смежных с кухней местах салона для минимизации длины кабелей. Эти потребители электрической энергии снабжаются затем энергией из мобильного автономного блока снабжения энергией, и обеспечивается значительная разгрузка соединенной с генератором двигателя бортовой сети.

Согласно одной модификации изобретения может быть также предусмотрено подключение при необходимости потребителей аварийного тока к сменному блоку снабжения энергией с использованием обычной сети аварийного тока, однако это целесообразно при отключении нагрузок, от которых можно отказаться. Во время нормальной работы проверяется готовность к работе этого автономного снабжения аварийным током, которое тем самым постоянно находится в непосредственной готовности. Оно обеспечивает определенную избыточность, когда в случае аварии работающие сами по себе независимо друг от друга блоки снабжения энергией различных бортовых кухонь и/или грузовых контейнеров подключаются совместно к сети аварийного тока.

В частности, при полетах на дальние расстояния на борту может иметься запас готовых к работе блоков снабжения энергией, размещенных до замены израсходованных блоков с целью экономии места с помощью внутренних лифтов над или под бортовой кухней или вместо первого ряда сидений позади бортовой кухни.

В аэропорту назначения, соответственно при промежуточных посадках при полетах на дальние расстояния, в ходе замены кухонных тележек, соответственно разгрузки багажных или грузовых контейнеров заменяются также соответствующие тем же стандартам обращения блоки снабжения энергией на блоки с заряженными генераторами (топливными элементами, соответственно аккумуляторами).

Выполняемая вдали от места заправки самолета топливом централизованная зарядка снятых после посадки самолета мобильных блоков снабжения энергией, то есть отдельно по месту и времени от обычного технического обслуживания самолетов и за счет этого оптимальна с точки зрения как безопасности, так и стоимости обеспечивает наивысшую безопасность и требует меньше обученного персонала, чем децентрализованное обслуживание приборов в каждом приземлившемся самолете.

Поскольку снабжение потребителей из сменного блока снабжения энергией в интересах более коротких кабелей ограничивается непосредственным окружением места подключения, в котором энергетическая тележка согласно изобретению фиксирована как обычная кухонная тележка с помощью зажимов, то решение согласно изобретению открывает также возможность более свободного выполнения больших пассажирских салонов, в частности относительно места размещения средней кухни. Поскольку бортовая кухня работает с помощью сменных блоков снабжения энергией по существу автономно, то требуются лишь небольшие изменения в прокладке бортовых кабелей, когда такую кухню в ходе часто выполняемых изменений конфигурации, например для временного увеличения определенной зоны салона, необходимо сместить на несколько рядов сидений. Освещение отдельных мест целенаправленно осуществляется из сменных блоков снабжения энергией в стационарных передней и задней кухнях, чтобы минимизировать изменения в кабелях вследствие смещения средней бортовой кухни; в этом случае ее блок снабжения энергией питает по существу лишь собственных потребителей этой бортовой кухни и возможно устройство обеспечения комфорта мест сидения в непосредственном окружении.

В случае использования генераторов в виде топливных элементов можно в ходе дозаправки криогенных баков для жидкостей топливом одновременно удалять при необходимости накопившуюся в блоке снабжения энергией образуемую при реакции воду, если она заранее, то есть перед удалением блока снабжения энергией из фюзеляжа самолета, не перекачивается в бак салона для использования в качестве дополнительной полезной воды для душа или после обработки для приготовления пищи.

Решение согласно изобретению открывает также возможность индивидуальной оптимизации выполняемого больше не от бортовой сети снабжения энергией. Так, например, зарядку блока снабжения энергией для полетов на короткие расстояния можно выполнять с помощью меньших или менее заполняемых баков для топлива для топливного элемента, соответственно с меньшим аккумулятором, поскольку не предлагаются подогреваемые блюда, при этом связанное с этим уменьшение веса приводит к меньшему расходу топлива в полете.

Для более подробной иллюстрации на единственной фигуре показан мобильный, сменный блок снабжения энергией согласно изобретению, в виде роликовой тележки со стандартными размерами тележки бортовой кухни (кухонной тележки) для кухонных мест подключения (приемных углублений), в предпочтительном выполнении с генератором в виде топливного элемента, упрощенно и без соблюдения масштаба с изображением лишь существенных для работы компонентов.

Передвижной контейнер, в данном случае называемый тележкой 1, выполнен как обычная роликовая тележка бортовой кухни с запасами пищи или с подлежащими после полета удалению отходами, для размещения в одном из узких углублений в бортовой кухне, однако с системой топливного элемента по меньшей мере из одного топливного или генераторного элемента 2 и с баками для запасов топлива для его работы. Баки включают в себя, в частности, бак 3 для жидкого водорода и меньший по объему бак 4 для жидкого кислорода. Поставляемая элементом 2 электрическая энергия преобразуется в преобразователе 5 в номинальное напряжение.

Энергия для запуска и выключения элемента 2, а также для работы блока 6 регулирования и контроля, который служит, прежде всего, для обеспечения работы системы топливных элементов, хранится в заряжаемом в ходе дозаправки топлива или заменяемом накопителе 7 электрической энергии.

Создаваемая элементом 2 электрическая энергия подается под управлением блока 6 регулирования и контроля через разъем 8 подключения в сеть потребления в окружении тележки 1 с возможностью замены места установки. Разъем 8 содержит не только электрические выходы, такие как, в частности, для переменного напряжения 115 В или постоянного напряжения 28 В, в частности 24 В, но также для подачи и отвода воды для отвода возникающей в топливном элементе 2 энергии, например, в виде горячей воды или водяного пара. Подключения осуществляются с помощью фиксации в ходе вдвигания и блокирования тележки в ее приемном углублении (месте подключения).

В показанной лишь схематично на фигуре служебной зоне 9 тележки 1 распределены технологические компоненты для работы элемента 2, такие как датчики, клапаны и теплообменники.

Питаемые из такого сменного, автономного блока снабжения энергией потребители являются в случае выполненной в виде кухонного контейнера тележки 1 прежде всего нагревательными и охлаждающими агрегатами для хранящихся в бортовой кухне блюд и напитков, а также освещением кухни. За счет использования указанного автономного блока снабжения энергией возможно питание потребителей в бортовой кухне даже при условии невозможности снабжения бортовой кухни от бортовой сети самолета, соединенной с генератором двигателя, например во время стоянки самолета с выключенным двигателем.

В случае снабжения стандартного багажного или грузового контейнера системой топливных элементов, которая может быть соответственно больше, из нее снабжаются для разгрузки бортовой сети также нагревательные и охлаждающие агрегаты в других, подключенных к грузовому отсеку, к его сети контейнерах, и дополнительно не только потребители в бортовой кухне, но предпочтительно также потребители снаряжения салона, которые после приземления, то есть во время замены блока снабжения энергией не должны совсем или не должны обязательно работать, такие как серводвигатели для устройств обеспечения комфортности сидений и вентиляции или розетки для подключения переносных компьютеров или других рабочих или развлекательных приборов.

В принципе, в рамках данного изобретения сменный блок снабжения энергией может быть снабжен также вместо генератора в виде топливного элемента также пакетом новых мощных аккумуляторов, которые, однако, в настоящее время еще имеют больший вес, чем работоспособный топливный элемент.

В любом случае бортовая сеть пассажирских самолетов освобождается от существенного потребителя, а именно бортовой кухни с ее нагревательными и охлаждающими агрегатами, когда по меньшей мере один автономный, простой в обращении блок снабжения энергией, предпочтительно снабженный топливным элементом вместе с его баками для топлива и преобразователями напряжения, встроен в кухонную тележку со стандартными размерами с целью одновременной замены в ходе загрузки и разгрузки кухни с помощью подъемных устройств для подачи бортового питания. Вместо этого или дополнительно такой автономный мобильный блок снабжения энергией может быть также установлен в стандартном багажном или грузовом контейнере для размещения в грузовом отсеке самолета и затем питать, в частности, также нагревательные или охлаждающие агрегаты в других контейнерах. Для выполненной с избыточностью сети аварийного электроснабжения могут работать с одновременным включением несколько таких блоков снабжения энергией.

1. Способ энергоснабжения в случае аварии для пассажирского самолета, имеющего по меньшей мере одну местную сеть электроснабжения потребителя и сеть аварийного энергоснабжения, включающий:

а) подключение по меньшей мере одного заменяемого блока снабжения энергией, выполненного в виде тележки бортовой кухни или багажного или грузового контейнера, посредством разъемов (8) подключения в местную сеть электроснабжения потребителя,

б) запуск упомянутого блока снабжения энергией, и

в) при необходимости, включение работающего блока снабжения энергией в сеть аварийного энергоснабжения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе в) осуществляют отключение нагрузок, от которых можно отказаться.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе в) блок снабжения энергией подключают к сети аварийного энергоснабжения совместно с по меньшей мере еще одним таким блоком снабжения энергией.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый блок снабжения энергией содержит топливный элемент вместе с баками для топлива и технологическими компонентами для работы топливного элемента.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что упомянутый блок снабжения энергией снабжен баками для жидкого водорода и жидкого кислорода для работы топливного элемента.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый блок снабжения энергией снабжен накопителем и блоком регулирования и

контроля, а также технологическими компонентами для автономной работы топливного элемента.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разъемы (8) подключения содержат электрические выходы для переменного напряжения 115 В или постоянного напряжения 28 В.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе б) блок снабжения энергией запускают для энергоснабжения потребителей в бортовой кухне.