CN115367126A - 包括底盘、二氢储罐和将储罐附接到底盘的装置的储罐系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的储罐系统，包括储罐(160)、底盘和附接装置(300)，储罐(160)包括内封壳和外封壳(186)，内封壳包括意在储存二氢的内蒙皮，外封壳(186)包括环绕内封壳的外蒙皮；底盘包括处于储罐(160)的前端处的前框架(180)；附接装置(300)将外封壳(186)的外蒙皮附接到前框架(180)。这种系统使得能够通过外蒙皮对力进行反作用，从而降低底盘的复杂性。

Description

包括底盘、二氢储罐和将储罐附接到底盘的装置的储罐系统
技术领域
本发明涉及一种用于飞机的储罐系统，该储罐系统包括底盘、二氢储罐和用以将储罐附接到底盘的附接装置。本发明还涉及具有至少一个这种储罐系统的飞行器。
背景技术
为了运动，飞行器包括推进系统，该推进系统包括马达和螺旋桨。马达产生旋转运动并将其传递至螺旋桨。
已知可使用电动马达来使螺旋桨运动，还已知可使用燃料电池来为电动马达供电。
为了给燃料电池供电，飞行器具有附接到飞行器结构的机载储氢罐。该结构是支柱组件，多个支柱彼此附接，且罩围绕支柱组件附接而形成空气动力整流罩。储罐附接到该结构，但需要找到替代的附接方法，除其他考虑外，该附接方法尤其可以减少支柱的数量以节省重量。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种储罐系统，其包括底盘、二氢储罐和附接装置，并且其具有优化的布置。
为此，提出了一种用于飞行器的储罐系统，所述储罐系统具有：
－储罐，该储罐包括内封壳和外封壳，内封壳由意在储存二氢的封闭内蒙皮组成，外封壳由围绕内封壳的外蒙皮组成，储罐采用绕纵向轴线X的回转缸的形式；
－底盘，该底盘包括在储罐的一端处的框架；以及
－附接装置，该附接装置将外封壳的外蒙皮附接到框架，并包括三个第一类附接装置和多个第二类附接装置，沿纵向轴线X观察，第一类附接装置围绕外封壳分布在3点钟、12点钟和9点钟位置处，第二类附接装置布置在第一类附接装置之间，其中每个第二类附接装置都包括双联结点连杆，一个联结点提供与框架的附接，另一联结点提供与外封壳的外蒙皮的附接，并且其中，给定连杆的两个联结点平行于纵向轴线X对齐。
这种系统使得能够通过外蒙皮对力进行反作用，从而降低底盘的复杂性。
有利地，在12点钟位置处的第一类附接装置包括三联结点连杆，这些联结点中的两个附接到框架，第三联结点附接到外封壳的外蒙皮。
有利地，连杆与框架之间的每个联结点采用以下形式：连杆的阳夹头件(clevis)、固定到框架且阳夹头件装配入其中的阴夹头件以及穿过阴夹头件和阳夹头件的销，并且销的轴线在相对于纵向轴线X成大致径向的方向上对齐。
有利地，连杆与外封壳的外蒙皮之间的第三联结点采用球形接头的形式，该球形接头由连杆的销钉实施，销钉的轴线与纵向轴线X平行，并装配入固定到外蒙皮的球形件中。
根据一个具体实施例，在3点钟和9点钟位置处的第一类附接装置与在12点钟位置处的第一类附接装置相同。
根据一个具体实施例，在3点钟和9点钟位置处的每个第一类附接装置包括两组成对连杆，每个连杆都是双联结点连杆，其中一个联结点提供与框架的附接，另一联结点提供与外封壳的外蒙皮的附接，给定的第一类附接装置的两组成对连杆布置在穿过纵向轴线X的中间平面的两侧上，两组成对连杆在与外蒙皮的联结点处更靠近在一起，而两组成对连杆在其与框架的联结点处更远地间隔开。
有利地，连杆的每个联结点采用以下形式：连杆的阴夹头件、分别固定到框架和外封壳的外蒙皮且阴U件夹装配到其上的阳夹头件以及穿过阴夹头件和阳夹头件的销，并且销的轴线在相对于纵向轴线X大致相切的方向上对齐。
有利地，外蒙皮包括加强件，加强件平行于纵向轴线X延伸，并且固定到外封壳的外蒙皮且连杆的阴夹头件装配到其上的每个阳夹头件都是这些加强件中的一个。
本发明还提出了一种飞行器，其具有至少一个根据前述变型之一的储罐系统。
附图说明
通过阅读以下对一个示例性实施例的描述，本发明的上述特征以及其他特征将变得更加清楚，所述描述参考附图给出，附图中：
图1是根据本发明的具有多个螺旋桨推进系统的飞行器的立体图；
图2是根据本发明的具有机载储罐系统的螺旋桨推进系统的示意性剖视图；
图3是根据本发明的储罐系统的前端的立体图；
图4是根据本发明第一实施例以及依据图3中的细节IV的三点式连杆的放大图；
图5是对于本发明第二实施例的类似于图4的视图；
图6是依据图3中的细节VI的拉杆的放大图；以及
图7是根据本发明的储罐系统不带后框架的后视示意图。
具体实施方式
在以下描述中，与位置相关的术语相对于处于前进运动位置中的飞行器而考虑，即，如图1中所示，其中，箭头F示出飞行器的前进运动的方向。
图1示出了飞行器100，其具有两侧上均附接有机翼104的机身102。每个机翼104的下方附接有至少一个螺旋桨推进系统150。在图1中所示的本发明的实施例中，每个所述机翼104具有三个推进系统150。
图2示出了推进系统150，其包括底盘152，底盘152周围附接有罩154，该罩154构成推进系统150的空气动力整流罩。
底盘152通过任何适当的紧固装置附接到机翼104，图中未示出这些紧固装置；这些紧固装置可例如是配件、连杆、螺母等。
在图2中所示的本发明实施例中，推进系统150包括附接至底盘152的储罐160、燃料电池162、供气系统164、电动马达166、螺旋桨168、冷却系统170和电气管理系统172。
在以下描述中，按照惯例，X方向是储罐160的纵向方向，其中，在飞行器100的前进方向上的是正定向；Y方向是储器160的横向轴线，当飞行器在地面上时该方向是水平的；而Z方向是当飞行器在地面上时的竖直轴线或竖直高度，这三个轴线X、Y和Z相互正交。在这种情况下，螺旋桨的旋转轴线与纵向轴线X平行。
供气系统164例如借助罩154中的集气口采集环境空气，并在对其进行过滤后通过供气管道将其输送到燃料电池162。
储罐160含有二氢，二氢穿过二氢供应管道输送至燃料电池162。
燃料电池162是一种电池，其中，借助在一个电极上还原燃料的氧化并结合在另一个电极上氧化剂的还原而产生电压。在这种情况下，还原性燃料是二氢，氧化剂是来自空气的氧气。
由燃料电池162所产生的电流通过电缆被带到电气管理系统172。电气管理系统172包括例如带有电气转换器的控制器，该电气转换器将由燃料电池162产生的直流电转换为直流电或交流电，并将其输送至电动马达166。转换为直流或交流电取决于所使用的电动马达的类型。
在电气管理系统172的输出部处，电流通过电缆输送到电动马达166，且螺旋桨168可能地穿过齿轮箱而附接到电动马达166的输出轴。
冷却系统170为推进系统150中的元件提供热管理。
本发明更具体地涉及储罐160与底盘152的附接。
底盘152包括沿纵向轴线X分布的多个框架和将框架相互连接的托梁，从而形成骨架，罩154和推进系统150的各种元件附接在该骨架上。
底盘152主要包括前框架180和后框架182，前框架180处于储罐160的前端的高度处，后框架182位于储罐160的后端的高度处。在这种情况下，前框架180和后框架182均采用围绕储罐160的相应端部布置的冠状件的形式。虽然在这种情况下，两个冠状件都是圆形的，但它们可具有不同的形状。
图3至图7示出了前框架180和储罐160，以及将储罐160附接至前框架180的附接装置300，但储罐160与后框架182之间也可以实施相同的安装，一般而言，这种安装可以在框架180、框架182中的一个和/或另一个与储罐160之间进行。
储罐160包括内封壳184和外封壳186，内封壳184包括封闭的内蒙皮，其中储存有二氢，外封壳186包括包围内封壳184的外蒙皮。
在本文示出的实施例中，内封壳184采用回转缸的形式，其在端部处闭合，且其轴线为纵向轴线X。
相似地，外封壳186采用回转缸的形式，其轴线为纵向轴线X，并且也在其端部处闭合以提供更好的刚度。
内封壳184通过任何适当装置保持在外封壳186内，例如，附接在内蒙皮与外蒙皮之间的间隔件。
外封壳186是结构元件，也即，其尺寸使得能够在不变形的情况下传递相对大的力，而内封壳184仅用作二氢的容器。
为了加强外封壳186的结构，外蒙皮包括加强件310和加强件312，尤其是平行于纵向轴线X延伸的第一加强件310和围绕外蒙皮呈冠状的第二加强件312。
附接装置300附接在前框架180与外封壳186的外蒙皮之间，并且如上文所述，附接装置300可附接在后框架182与外封壳186的外蒙皮之间，一般而言，附接装置300将外封壳186的外蒙皮附接到框架180、框架182中的一个和/或另一个。
因此，作用在推进系统150上的外力被传递至底盘152，尤其是传递至前框架180或后框架182，随后通过附接装置300和外封壳186传递至另一框架182或180，最后通过紧固装置传递至机翼104。
因此，根据本发明的储罐系统包括储罐160、底盘152和附接装置300，底盘152带有框架180、框架182，附接装置300将外封壳186的外蒙皮附接到框架180、框架182。
因此，这种安装方式不需要沿着外蒙皮的托梁，也即，在这种情况下，在前框架180与后框架182之间不需要托梁，从而节省空间和重量。
对于附接装置300的描述是相对于前框架180给出的，但其也可同样适用于后框架182。
附接装置300包括成套第一类附接装置304和成套第二类附接装置302。
在图3和图4的实施例中，第一类附接装置304中的每一个都包括三联结点连杆308，这些联结点中的两个附接到前框架180，第三联结点附接到外封壳186的外蒙皮。
如图4中所示，连杆308与前框架180之间的每个联结点都采用以下形式：连杆的阳夹头件404a－b，固定到前框架180且阳夹头件404a－b装配入其中的阴夹头件402a－b以及穿过阴夹头件402a－b和阳夹头件404a－b的销。销的轴线在相对于纵向轴线X大致成径向的方向上对齐。优选地，阴夹头件402a－b和相关联的阳夹头件404a－b之间的连接呈球形接头的形式。
在本文示出的本发明的实施例中，固定到前框架180的每个阴夹头件402a－b采用配件的形式，其例如通过焊接附接到前框架180。
如图4中所示，连杆308与外封壳186的外蒙皮之间基于球形接头的形式的第三联结点，在这种情况下由连杆308的销钉(peg)(也称为“栓(spigot)”)进行实施，该销钉的轴线平行于纵向轴线X，并装配入固定到外蒙皮的球形件中；在这种情况下，球形件插入外蒙皮的膜件(隔膜)408中，该膜件相对于纵向轴线X径向地延伸。
有三个第一类附接装置304，沿纵向轴线X观察，它们分布在外封壳186周围的3点钟、12点钟和9点钟位置。
在3点钟和9点钟位置处的两个第一类附接装置304用以沿竖直轴线Z对力进行反作用，在12点钟位置处的第一类附接装置304用以沿横向轴线Y对力进行反作用。
在图3的发明实施例中，在3点钟和9点钟位置处的第一类附接装置304与在12点钟位置处的第一类附接装置304相同。
图5的附接装置502是用于沿竖直轴线Z对力进行反作用的第一类附接装置的变型，也即，是布置在3点钟和9点钟位置处的第一类附接装置的变型。
第一类附接装置502包括两对连杆506，其中，每个连杆506都是双联结点连杆，一个联结点附接到前框架180，另一个联结点附接到外封壳186的外蒙皮。
给定的第一类附接装置502的两对连杆506布置在穿过纵向轴线X的中间平面的两侧上，该两对连杆在其与外蒙皮的联结点处更靠近在一起，而该两对连杆在其与前框架180的联结点处更远地间隔开。每个连杆506相对于中间平面的倾斜角度都例如约为45°。
如图5中所示，给定的第一类附接装置502的两个连杆506在其两端处形成阴夹头件，阳夹头件504a－b装配入其中，这些阴夹头件分别固定到前框架180和外蒙皮，其轴线垂直于连杆506的方向。
在本文示出的本发明的实施例中，每个固定到前框架180的阳夹头件504a采用配件的形式，其例如通过焊接附接到前框架180。
在本文示出的本发明实施例中，固定到蒙皮的每个阳夹头件504b采用第二加强件312的延伸部的形式。
每个第二类附接装置302都包括双联结点连杆306，一个联结点附接到前框架180，另一联结点附接到外封壳186的外蒙皮。给定连杆306的两个附接点平行于纵向轴线X对齐，这使得能够沿所述纵向轴线X对力进行反作用。
如图6中所示，在这种情况下，连杆306的每个联结点都采用以下形式：连杆306的阴夹头件602a－b、分别固定到前框架180和外封壳186的外蒙皮且阴夹头件602a－b装配到其上的阳夹头件604a－b以及穿过阴夹头件602a－b和阳夹头件604a－b的销。销的轴线在相对于纵向轴线X大致相切的方向上对齐。优选地，阴夹头件602a－b和相关联的阳夹头件604a－b之间的连接采用球形接头的形式。
为了能够根据前框架180和外封壳186的位置调整每个连杆306的长度，每个连杆306都是长度可调的连杆。
在本文示出的本发明实施例中，固定到前框架180的每个阳夹头件604a采用配件的形式，其例如通过焊接附接到前框架180。
在本文示出的本发明实施例中，固定到外封壳186的外蒙皮且连杆306的阴夹头件602a－b装配到其上每个阳夹头件604b都是第一加强件310之一。
在本文示出的本发明的实施例中，有十二个第二类附接装置302，也即，有十二个连杆306，它们围绕纵向轴线X分布，但当然也可以考虑不同的数量，这取决于储器160的尺寸。第二类附接装置302布置在第一类附接装置304、第一类附接装置502之间。
在以上描述中，推进系统150形成了附接在机翼104下方的组件，底盘152是推进系统150的底盘，但其他布置也是可能的。例如，可以将推进系统150直接集成到机翼104中，底盘152成为机翼104的底盘的一部分。

Claims (9)

1.用于飞行器(100)的储罐系统，所述储罐系统包括：
－储罐(160)，所述储罐(160)包括内封壳(184)和外封壳(186)，所述内封壳(184)包括意在储存二氢的封闭内蒙皮，所述外封壳(186)包括围绕所述内封壳(184)的外蒙皮，采用绕纵向轴线(X)的回转缸的形式；
－底盘(152)，所述底盘(152)包括在所述储罐(160)的一端处的框架(180、182)；以及
－附接装置(300)，所述附接装置(300)将所述外封壳(186)的外蒙皮附接到所述框架(180、182)，并包括：三个第一类附接装置(304)，沿所述纵向轴线(X)观察，所述第一类附接装置(304)围绕所述外封壳(186)分布在3点钟、12点钟和9点钟位置处；多个第二类附接装置(302)，所述第二类附接装置(302)布置在各个所述第一类附接装置(304、502)之间，其中，每个第二类附接装置(302)都包括双联结点连杆(306)，一个联结点提供与所述框架(180、182)的附接，另一联结点提供与所述外封壳(186)的外蒙皮的附接，并且其中，给定连杆(306)的两个联结点平行于所述纵向轴线(X)对齐。
2.根据权利要求1所述的储罐系统，其特征在于，在12点钟位置处的第一类附接装置(304)包括三联结点连杆(308)，联结点中的两个附接到所述框架(180、182)，第三联结点附接到所述外封壳(186)的外蒙皮。
3.根据权利要求2所述的储罐系统，其特征在于，所述连杆(308)与所述框架(180、182)之间的每个联结点都采用以下形式：所述连杆(308)的阳夹头件(404a－b)、固定到所述框架(180、182)且所述阳夹头件(404a－b)装配入其中的阴夹头件(402a－b)以及穿过所述阴夹头件(402a－b)和所述阳夹头件(404a－b)的销，并且其中，所述销的轴线在相对于所述纵向轴线(X)成大致径向的方向上对齐。
4.根据权利要求3所述的储罐系统，其特征在于，所述连杆(308)与所述外封壳(186)的外蒙皮之间的所述第三联结点采用球形联结点的形式，所述球形联结点由所述连杆(308)的销钉(406)实施，所述销钉(406)的轴线与所述纵向轴线(X)平行，并装配入固定到所述外蒙皮的球形件中。
5.根据权利要求2所述的储罐系统，其特征在于，在3点钟和9点钟位置处的第一类附接装置(304)与在12点钟位置处的第一类附接装置(304)相同。
6.根据权利要求2所述的储罐系统，其特征在于，在3点钟和9点钟位置处的每个第一类附接装置(502)包括两组成对连杆(506)，其中，每个连杆(506)都是双联结点连杆，一个联结点提供与所述框架(180、182)的附接，另一联结点提供与所述外封壳(186)的外蒙皮的附接，其中，给定的第一类附接装置(502)的所述两组成对连杆(506)布置在穿过所述纵向轴线(X)的中间平面的两侧上，其中，所述两组成对连杆(506)与所述外蒙皮的联结点处更靠近在一起，且其中，所述两组成对连杆在(506)与所述框架(180、182)的联结点处更远地间隔开。
7.根据权利要求1所述的储罐系统，其特征在于，所述连杆(306)的每个联结点都采用以下形式：所述连杆(306)的阴夹头件(602a－b)、分别固定到所述框架(180、182)和所述外封壳(186)的外蒙皮的且所述阴夹头件(602a－b)装配到其上的阳夹头件(604a－b)以及穿过所述阴夹头件(602a－b)和所述阳夹头件(604a－b)的销，并且其中，所述销的轴线在相对于所述纵向轴线(X)大致相切的方向上对齐。
8.根据权利要求7所述的储罐系统，其特征在于，所述外蒙皮包括加强件(310)，所述加强件(310)平行于所述纵向轴线(X)延伸，并且其中，固定到所述外封壳(186)的外蒙皮且所述连杆(306)的阴夹头件(602a－b)装配到其上的每个阳夹头件(604b)都是所述加强件(310)中的一个。
9.一种飞行器(100)，所述飞行器具有至少一个根据权利要求1所述的储罐系统。
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