CN104417746B - 短期的自主供电系统 - Google Patents

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Abstract

短期的自主供电系统，尤其是紧急的短期自主供电系统，所述系统包括致动器、发电机(15)、涡轮机(13)、可燃流体能量的发生器(7)、流体管线(10)、控制单元(5)以及点火器(9)，该致动器具有电动机(14)，该发电机用于驱动所述致动器的电动机(14)，该涡轮机与所述发电机(15)驱动配合，流体管线从所述发生器(7)通至所述涡轮机(13)，而该点火器设置在所述发生器(7)内部并且由所述控制单元(5)控制。上述自主供电系统能用于受益于独立能源的带有电子系统的任何交通工具，即飞行器的客舱门、舱门以及舱口以在紧急情形下打开。

Description

短期的自主供电系统
技术领域
本发明涉及一种短期的自主供电系统，用于在紧急情形下自动地打开飞行器客舱门的短期自主供电系统。
背景技术
为了安全起见，飞行器的客舱门还有紧急出口门须能够在例如紧急着陆的情形下、以极高的可靠性并且快速地打开，使得乘客能快速地离开飞行器。
文献EP 2305560 A披露了一种用于在紧急情形下将飞行器的客舱门打开的装置。所述客舱门可经由铰链和/或支承臂构造而在飞行器的机身上由人工枢转。通过辅助能量操作的紧急打开驱动器驱动器设置在机身和客舱门之间，该紧急打开驱动器驱动器根据紧急控制单元而将客舱门自动地打开。用于紧急打开驱动器的辅助能量是烟火能量，在被紧急控制单元触发之后，在膨胀腔室内气体膨胀而将客舱门打开。紧急打开驱动器包括涡轮机，该涡轮机藉由烟火能量而产生转动运动。该涡轮机与下游的减速齿轮一起工作以打开客舱门。针对运行几秒的应用而言，在极短时间(毫秒)内产生的能量转换会在重量、成本、空间方面产生某些作用。
文献EP1418121披露了一种用在航空航天交通工具上的紧急出口打开设备。该设备包括泵缸和活塞以及气体供源，该泵缸和活塞可操作地连接于门和交通工具，而该气体供源产生化学物，这些化学物在被点燃之后可操作以快速地产生充足量的气体并且将该充足量的气体供给至泵缸，以使得泵缸和活塞运动来实现将门打开。该设备会导致客舱门发生不受控的猛烈枢转。
电动的飞行器舱门需要大量的、昂贵且不可靠的蓄电。带有紧急蓄电器的当前系统会使得每个客舱门增加大约8kg的额外重量。
发明内容
本发明的目的是提供一种短期的自主供电系统，尤其是用于打开客舱门的、紧急的短期自主供电系统。
根据本发明的短期的自主供电系统包括：紧急致动器，所述紧急致动器具有电动机；发电机，所述发电机用于驱动所述紧急致动器的所述电动机；涡轮机，所述涡轮机与所述发电机驱动配合；可燃的流体能量和/或气体发生化合物的气体发生器；流体管线，所述流体管线从所述气体发生器至所述涡轮机；紧急控制单元；以及点火器，所述点火器设置在所述气体发生器内部并且可由所述紧急控制单元控制；根据本发明的短期的自主供电系统的特征在于，所述紧急致动器连接于飞行器的紧急出口。
根据本发明，短期的自主供电系统、尤其是紧急的短期自主供电系统包括致动器、发电机以及涡轮机，该发电机用于驱动所述致动器，而该涡轮机与所述发电机机械地驱动配合。来自于可燃流体能量或来自诸如推进剂之类气体产生化合物的气态流体的发生器、也被称为“气体发生器”与从所述发生器至所述涡轮机的流体管线连接。控制单元致动设置在所述气体发生器内部的点火器，以通过燃烧来使所述可燃流体能量膨胀，使冲出所述气体发生器的膨胀物通过所述流体管线至涡轮机。随着气态流体从所述气体发生器通过所述流体管线而膨胀的所述流体能量撞击在所述涡轮机上，以使得所述涡轮机转动，并且随后使得涡轮机安装在其上的发电机转动。转动式发电机将电能供给至致动器的电动机，以例如在紧急情形下将飞行器的客舱门打开。本发明的短期自主供电系统的转动式发电机是基于气态流体能量所驱动的机电感应的。气态流体所含有的能量足以在转换成电力之后实现将舱门打开。将诸如推进剂之类气体产生化合物点燃，以供给流体能量、即气态流体。本发明允许根据需求、尤其是在紧急情形下产生电能，其中，根据需求提供电能比消耗已存储电能更为有效。本发明可避免使用昂贵且重型的长期电能存储装置。本发明的短期自主供电系统仅仅需要较小的空间，这是因为无需任何长期或短期的能量存储装置。由于不存在此类能量存储装置，因而使得本发明的短期自主供电系统无需进行维护。基于涡轮机的物理形式，能量转换纯粹是动力学的或热力学的或者是其两者的组合。本发明的短期自主供电系统利用涡轮机在完全消耗阶段根据短期需求而提供电能，而无需额外的装置来存储电能，这是由于涡轮机的动能可用作缓冲器来延长能量供应阶段。
因此，本发明的短期自主供电系统可实现：
a)通过涡轮机驱动的发电机将气态流体中的能量转换成电能，即不存在密封问题；不存在热损坏的风险；节约成本、重量以及空间；
b)直接提供电气装置，即无需电池；
c)根据紧急控制单元将客舱门自动地打开；
d)无需任何齿轮，这是因为本发明系统的发电机能够在较宽的转速范围内工作；
e)拓宽了应用范围，这是因为能以许多方式来使用和适用输出的电能，以及
f)通过较少劳力并且利用可靠的技术将能量快速地传递至涡轮机以被发电机所使用。
根据本发明的又一较佳实施例，致动器包括支承臂，用以将舱门打开，较佳地用于将紧急出口打开，更佳地用于将飞行器的紧急出口打开。
根据本发明的又一较佳实施例，涡轮机结合在发电机中或者藉由涡轮机适配件或附加件直接同轴地安装在发电机上。涡轮机适用于对所使用流体的动力学或热力学能量进行转换。
根据本发明的又一较佳实施例，可燃的流体能量是通过化学过程、即推进剂的点燃而产生的气态能量。
根据本发明的又一较佳实施例，气体发生器是插塞型气体发生器芯筒，例如含有气体产生化合物、即推进剂，以实现减少维护、简化替换并提高可靠性。
根据本发明的又一较佳实施例，气体产生化合物存储在位于膨胀腔室中的单独腔室中。
根据本发明的又一较佳实施例，从所述气体发生器至所述涡轮机的流体管线包括控制装置，该控制装置可以是文丘里管。
根据本发明的又一较佳实施例，点火器是由紧急控制单元电致动的电爆炸点火器。
根据本发明的又一较佳实施例，设有电连接，且藉由电连接从发电机向致动器的电动机供电，以允许所述电动机与发电机分开布置。
根据本发明的又一较佳实施例，设有电缓冲器，且藉由电连接经由电缓冲器来从发电机向致动器的电动机供电。发电机或蓄电器可与本发明系统的缓冲器或致动器或任何其它构件分开。
根据本发明的又一较佳实施例，紧急致动器允许人工操作舱门，并且由此允许取消紧急致动器和飞行器舱门之间的联接，以进一步简化本发明的系统。紧急致动系统需设计成允许对在任何情形下打开的飞行器舱门进行人工操作和闭合，并且防止一旦到达飞行器舱门的终端位置由于致动而受损。
在EP 2305560 A中披露的用于飞行器舱门的、通过烟火产生动力的致动器由于具有自抑制高齿数比的减速齿轮，因而需要联接件或压力释放装置来确保人工操作和重新闭合。此外，需要联接件来防止致动器在动力超限的情形下意外地停在终端位置处。采用本发明的致动器，则无需联接件来将飞行器舱门从紧急致动器释放，这是因为可将飞行器舱门人工打开和重新闭合。根据本发明，任何动力超限能较佳地通过使用简单的终端位置开关来进行补偿。
本发明能用于受益于独立能源的、带有电系统的任何交通工具，即飞行器的客舱门、舱门以及舱口以在紧急情形下打开。
附图说明
藉由参照附图的描述来示出本发明的较佳实施例。
图1示出了根据本发明的短期、自主供电系统的示意图。
具体实施方式
参见图1，该短期的、自主供电系统设置成用于飞行器的客舱门1的紧急致动。客舱门1经由可枢转的支承臂2固定于飞行器的机身3。支承臂2经由铰链装置承载客舱门1的整个载荷，使得客舱门1可人工地打开和闭合。密闭装置(未示出)设置在机身3和客舱门1之间，以在飞行期间使客舱门1保持牢牢闭合且压力密闭。
该短期的、自主供电系统在客舱门1处的机身3内部设有紧急致动器4。该紧急致动器4包括发电机15，该发电机由同轴地安装的涡轮机13驱动。涡轮机13藉由流体管线10连接于气体发生器7，该气体发生器在内部具有膨胀腔室6。可燃气态流体和诸如推进剂之类气体产生化学物存储在膨胀腔室6中。电子爆炸点火器9、即压电点火器安装在气体发生器7上，用以对膨胀腔室6中的气体产生化学物进行点火。由被点火的气体产生化学物中产生的气体膨胀到膨胀腔室中，以产生膨胀所需的压力以驱动涡轮机13。
点火器9由紧急控制单元5所控制。该点火器9可替换地插在膨胀腔室6的壁中。如果气体产生化学物存储在位于膨胀腔室6中的单独腔室8中，则点火器9可替换地插在该单独腔室8的壁中。
发电机15和电动机14位于一个壳体(未示出)中，或者由于空间限制而分开。如果发电机15和电动机14分开，则诸如电缆之类的电连接16设置在发电机15和电动机14之间。
设有用于由发电机产生的电能的缓冲器17，并且从所述缓冲器17至电动机14设有导电装置16。
下文描述一种操作该短期的、自主发电系统的方法。
在紧急情形下，电爆炸点火器9由紧急控制单元5电子致动。膨胀腔室6内部的易爆气态流体的点火经由电爆炸点火器9来执行，而该电爆炸点火器通过机载电网(未示出)供电。
装备有诸如文丘里管之类控制装置(未示出)的、从所述发电机7至所述涡轮机13的流体管线10置于膨胀腔室6和涡轮机13之间，以控制膨胀腔室6中产生的脉冲烟火能量，用以使得能更容易地控制对涡轮机13的压力冲击。来自气态流体的压力冲击使得涡轮机13转动。发电机15由涡轮机13可转动地驱动，用以将烟火能量转换成电能。
然后，由发电机15产生的电能经由电气连接件16从发电机15供给至电动机14，或者电能首先存储在缓冲器17中，然后经由电连接16输送至致动器的电动机14，以致动经铰接的支承臂2来将客舱门1打开。
附图标记列表
1 客舱门
2 支承臂
3 机身
4 紧急致动器
5 紧急控制单元
6 膨胀腔室
7 气体发生器
8 单独腔室
9 点火器
10 流体管线
13 涡轮机
14 电动机
15 发电机
16 电连接
17 缓冲器

Claims (15)

1.一种短期的自主供电系统，所述短期的自主供电系统包括：
-紧急致动器(4)，所述紧急致动器具有电动机(14)，
-发电机(15)，所述发电机用于驱动所述紧急致动器(4)的所述电动机(14)，
-涡轮机(13)，所述涡轮机与所述发电机(15)驱动配合，
-可燃的流体能量和/或气体发生化合物的气体发生器(7)，
-流体管线(10)，所述流体管线从所述气体发生器(7)至所述涡轮机(13)，
-紧急控制单元(5)，以及
点火器(9)，所述点火器设置在所述气体发生器(7)内部并且可由所述紧急控制单元(5)控制，
其特征在于，所述紧急致动器(4)连接于飞行器的紧急出口。
2.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，所述紧急致动器(4)经由支承臂(2)连接于舱门(1)。
3.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，所述涡轮机(13)与所述发电机(15)是一体化的。
4.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，设有涡轮机适配器或附加件，且所述涡轮机(13)藉由所述涡轮机适配器或附加件直接同轴地安装在所述发电机(15)上。
5.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，能量通过可燃的气态流体获得。
6.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，所述气体发生器(7)是插塞型气体发生器芯筒。
7.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，从所述气体发生器(7)至所述涡轮机(13)的流体管线(10)包括控制装置。
8.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，所述点火器(9)是电子爆炸式的，并且由所述紧急控制单元(5)电致动。
9.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，所述点火器(9)可替换地插在膨胀腔室(6)的壁中。
10.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，所述点火器(9)可替换地插在包含气体发生化合物的单独腔室(8)的壁中，且所述单独腔室(8)位于膨胀腔室(6)中。
11.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，设有电连接(16)，且所述发电机(15)经由所述电连接(16)向所述致动器的电动机(14)供电。
12.如权利要求9所述的短期的自主供电系统，其特征在于，设有电缓冲器(17)，且所述发电机(15)藉由电连接(16)经由所述电缓冲器(17)向所述致动器的电动机(14)供电。
13.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，所述电动机(14)和所述发电机(15)位于一个壳体中。
14.如权利要求2所述的短期的自主供电系统，其特征在于，所述紧急致动器(4)允许人工操作舱门。
15.如权利要求1所述的短期的自主供电系统，其特征在于，设有终端位置开关来用于所述紧急致动器(4)。
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