NL2020113B1 - Mobiel platform en werkwijze voor het aanbrengen van een samenstelling aan een huid van een mobiel platform - Google Patents

Abstract

Het onderhavige octrooidocument toont een werkwijze voor het aanbrengen van een samenstelling aan een huid van een mobiel platform en een mobiel platform, waarbij het mobiele platform een huid omvat, waarbij de huid is voorzien van een veelvoud aan openingen, waarbij het mobiele platform een scheidingsinrichting omvat die is geconfigureerd om een of meer componenten uit een buiten het mobiel platform omringend fluïdum te scheiden, en waarbij het mobiele platform is geconfigureerd om een samenstelling te vormen van de gescheiden componenten en de samenstelling via de openingen aan een buitenzijde van de huid aan te brengen, waarbij de aan te brengen samenstelling anders is dan een samenstelling van het het mobiele platform omringend fluïdum.

Description

Mobiel platform en werkwijze voor het aanbrengen van een samenstelling aan een huid van een mobiel platform

De onderhavige octrooiaanvraag heeft betrekking op een mobiel platform en werkwijze voor het aanbrengen van een samenstelling aan een huid van een mobiel platform.

De beweging van objecten door lucht, water, of een ander fluïdum, resulteert in wrijvingskrachten op de buitenzijde of huid van het object. Om de snelheid van het object te behouden, dienen deze wrijvingskrachten te worden opgeheven door het voortstuwend vermogen van het object.

Het is een doel van de onderhavige octrooiaanvraag om een mobiel platform te verschaffen dat de wrijvingskrachten als gevolg van het bewegen door het fluïdum verlaagt.

Volgens een eerste aspect verschaft de onderhavige octrooiaanvraag een mobiel platform, waarbij het mobiele platform een huid omvat, waarbij de huid is voorzien van een veelvoud aan openingen, waarbij het mobiele platform een scheidingsinrichting omvat die is geconfigureerd om één of meer componenten uit een buiten het mobiel platform omringend fluïdum te scheiden, en waarbij het mobiele platform is geconfigureerd om een samenstelling te vormen van de gescheiden componenten en de samenstelling via de openingen aan een buitenzijde van de huid aan te brengen, waarbij de aan te brengen samenstelling anders is dan een samenstelling van het het mobiele platform omringend fluïdum.

Het mobiele platform brengt via het veelvoud aan openingen in de huid een laag aan rondom de huid, waarbij de laag een samenstelling heeft die anders is dan het fluïdum dat het mobiele platform omringt. Hierdoor zijn de eigenschappen zoals de druk, temperatuur, dichtheid, relatieve snelheid en/of samenstelling van een laag fluïdum die zich nabij de huid van het mobiele platform bevindt anders dan de eigenschappen van het fluïdum. De relatieve snelheid is de snelheid waarmee het fluïdum tegen de huid van het mobiele platform aankomt.

De wrijvingskrachten worden onder andere beïnvloed door de eigenschappen van het fluïdum, bijv, een druk, temperatuur, dichtheid, relatieve snelheid en/of samenstelling van het fluïdum. Het mobiele platform volgens het eerste aspect heeft verder het voordeel, dat door toepassing van de scheidingsinrichting de eigenschappen van de laag die het mobiele platform omringt kunnen worden aangepast met een samenstelling die anders is dan het fluïdum, zonder dat daar gasflessen of andere houders van componenten voor nodig zijn in het mobiele platform.

Het mobiele platform, kan een vliegtuig, helikopter of ander luchtvaartuig zijn, maar ook een vaartuig of onderwatervaartuig. Bij voorkeur is het mobiele platform een luchtvaartuig of een onderwatervaartuig, meest voorkeur een luchtvaartuig. Wanneer het mobiele platform wordt omringd door het fluïdum, is er “lift” of drijvend vermogen nodig, om het mobiele platform een stabiele positie ten opzichte van een referentievlak te laten behouden. Het referentie vlak kan bijv. het maaiveld of de zeespiegel zijn. Ook dit drijvend vermogen kan beïnvloed worden door eigenschappen van het omringende fluïdum, bijv, een druk, temperatuur, dichtheid, relatieve snelheid en/of samenstelling van het fluïdum. Het aanbrengen van een laag rondom het mobiele platform met andere eigenschappen dan die van het fluïdum, zal derhalve ook de lift of het drijvend vermogen veranderen, wat kan resulteren in stijgen of dalen van het mobiele platform. In het bijzonder bij luchtvaartuigen lean een dergelijk stijgen geschieden zonder dat daar extra vermogen van bijv, (straal)motoren nodig is.

Bij voorkeur omvat het mobiele platform een pomp voor het pompen van de gescheiden samenstelling naar en door en door openingen van de huid. De samenstelling is gasvormig of vloeibaar.

Bij voorkeur hebben de openingen een diameter in een bereik van 30 pm tot en met 10 mm, meer voorkeur 60 pm tot en met 500 pm.

Bij voorkeur wordt de huid van het mobiele platform vervaardigd met behulp van additieve productie (additive manufacturing), ofwel 3D-printen. Hierdoor kunnen de openingen en kanalen voor het aanvoeren van de samenstelling naar de openingen integraal worden aangebracht in de huid, waardoor gewicht kan worden bespaard.

Bij voorkeur is de scheidingsinrichting een membraanscheidingsinrichting. Meer voorkeur omvat de membraanscheidingsinrichting holle membraanvezels. Bij toepassingen waarbij het fluïdum lucht is, kan de membraan een stikstofmembraan of een zuurstofmembraan zijn, waardoor het retentaat resp. een verhoogde concentratie zuurstof of een verhoogde concentratie stikstof omvat.

Bij voorkeur omvat het mobiele platform een inlaat voor het inlaten van het fluïdum en bij voorkeur een compressor voor het verhogen van de druk van het ingelaten fluïdum, waarbij het mobiele platform is in gericht om het fluïdum met de verhoogde druk aan de scheidingsinrichting toe te voeren. Een inrichting zonder compressor is mogelijk, wanneer de inlaat zodanig gevormd is, dat door de relatieve snelheid van het fluïdum dat de inlaat binnenkomt, een verhoogde druk van het fluïdum wordt bewerkstelligd dat naar de scheidingsinrichting wordt gevoerd. De compressor is bijv, geschikt voor het verhogen van de druk naar 5, 7 of 10 bar. Dergelijke drukken zijn ook in het bijzonder geschikt voor toepassing met een membraanscheidingsinrichting.

Bij voorkeur is het mobiele platform een luchtvaartuig, waarbij de compressor een axiale compressor is. In het bijzonder bij luchtvaartuigen, kan het aanbrengen van de laag via de openingen zowel de wrijvingsweerstand verlagen, als voor een aanpassing van de “lift” of het drijvend vermogen teweeg brengen. T.a.v. de wrijvingsweerstand, kan bijv, het stromingsprofiel van het fluïdum rondom het luchtvaartuig worden aangepast. Ook kan door toepassing van componenten met een andere dichtheid dan die van lucht, de dichtheid lokaal, nabij de huid, worden aangepast waardoor ook de wrijvingsweerstand zal veranderen.

Bij voorkeur is, wanneer het mobiele platform een luchtvaartuig is, het fluïdum lucht is en de lucht stikstof en zuurstof omvat, de scheidingsinrichting geconfigureerd om de zuurstof en stikstof te scheiden.

Bij voorkeur omvat de samenstelling die wordt gevormd door de één of meer gescheiden componenten meer stikstof dan de het vliegtuig omringende lucht. Meer voorkeur omvat de samenstelling in hoofdzaak stikstof. Verder kunnen (onvermijdbare) onzuiverheden voorkomen in deze samenstelling. Toepassing van in hoofdzaak stikstof vergemakkelijkt de inrichting van de scheidingsinrichting, aangezien er geen menging meer plaats hoeft te vinden. De stikstof, als retentaat of als permeaat, afhankelijk van de toegepaste membraan, kan direct uit de scheidingsinrichting naar de openingen in de huid worden gebracht.

In een alternatieve uitvoering is het mobiele platform een vaartuig, waarbij het fluïdum water is, waarbij de scheidingsinrichting is ingericht om het fluïdum te scheiden in water met een verhoogd zoutgehalte en water met een verlaagd zoutgehalte ten opzichte van het fluïdum, waarbij de samenstelling wordt gevormd door het water met een verhoogd zoutgehalte of hel water met een verlaagd zoutgehalte.

Door het aanbrengen van een dergelijke samenstelling nabij de huid van een vaartuig, kan het drijvend vermogen van het vaartuig aangepast worden door het aanpassen van de lokale zoutconcentratie. Verder veroorzaakt het naar de buitenzijde van de huid spuiten van de samenstelling ook hier een verandering van het stromingsprofiel langs de huid van het vaartuig, waardoor een verkleining in de wrijvingsweerstand kan worden verkregen.

Volgens een tweede aspect verschaft de onderhavige octrooiaanvraag een werkwijze voor het aanbrengen van een samenstelling aan een huid van een mobiel platform, waarbij het mobiele platform beweegt door een het mobiel platform omringend fluïdum, de werkwijze omvattende: - het uit het fluïdum scheiden van één of meer componenten van het fluïdum; - het vormen van een samenstelling van de gescheiden componenten; en - het aan een buitenzijde van de huid aanbrengen van de samenstelling via een veelvoud van openingen in de huid, waarbij de samenstelling anders is dan een samenstelling van het het mobiele platform omringend fluïdum.

Voordelen en uitvoeringsvormen van de werkwijze zullen direct duidelijk worden op basis van de uitvoeringsvormen van het mobiele platform volgens het eerste aspect, de navolgende beschrijving van figuren en/of de conclusies.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt aan de hand van de navolgende beschrijving van figuren die betrekking hebben op een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan, waarin tonen:

Fig. 1 een schematisch zijaanzicht van een vliegtuig met een veelvoud aan openingen en een scheidingsinrichting volgens een voorkeursuitvoeringsvorm;

Fig. 2 een schematisch zijaanzicht van het vliegtuig van Fig. 1 met de scheidingsinrichting in bedrijfstoestand;

Fig. 3 een schematische weergeving van een luchtlaag aan een huid van een luchtvaartuig waarbij er geen laag wordt aangebracht aan de huid;

Fig. 4 een schematische weergeving van een luchtlaag aan een huid van een luchtvaartuig waarbij er een laag van een samenstelling met in hoofdzaak stikstof wordt aangebracht aan de huid; en

Fig. 5 een schematisch overzicht van een vliegtuig met een veelvoud aan openingen en een scheidingsinrichting volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm.

Een vliegtuig 1, die zich voortbeweegt in de lucht 2, ervaart wrijvingsweerstand van de relatieve snelheid van het vliegtuig 1 t.o.v. de lucht 2. Vliegtuig 1 omvat een huid 4 met daarin een veelvoud aan openingen 5. Het vliegtuig 1 omvat een membraanscheidingsinrichting 3. De membraanscheidingsinrichting 3 is in gascommunicatieve verbinding met de inlaat 7. Uit de membraanscheidingsinrichting 3 komt een gasvormig mengsel of samenstelling met een compositie die anders is dan die van lucht. Deze samenstelling wordt aan de openingen 5 gevoerd om een laag 9 van de samenstelling aan te brengen aan de huid 4 van het vliegtuig 1.

Zoals te zien in Fig. 2, ontstaat in bedrijfstoestand een laag 9 van de samenstelling rondom het vliegtuig 1. De dikte van de laag is overdreven weergeven en zal in een daadwerkelijke uitvoering vele malen dunner zijn.

De toepassing van de laag wordt verder verduidelijkt aan de hand van Figuren 3 en 4. In fig. 3 is een situatie weergegeven, waarin geen laag van de samenstelling is aangebracht aan de huid 4. De relatieve beweging ten opzichte van de huid 4 van de lucht is aangeduid met de pijlen A. Schematisch is een samenstelling van zuurstof en stikstof getoond, waarin de zuurstof is weergegeven als een bol met een grotere diameter dan een bol die stikstof aanduidt. Met de kruizen R is aangeduid waar zich een grenslaag bevindt tussen de huid en de omringende lucht.

In Fig. 4 is een laag 9 aangebracht via opening 50 van het veelvoud aan openingen 5 rondom de huid 4 van het vliegtuig. Een diameter van de opening 50 is aangeduid met de pijl d, en is bijvoorbeeld 100 pm. De grenslaag zoals aangeduid met de kruizen R bevindt zich nu verder weg van de huid. De stromingssnelheid van de laag 9 zal anders zijn dan die van de oorspronkelijk de huid omgevende lucht. Hoewel ook de laag 9 zal gaan meestromen, neemt de wrijvingsweerstand af. In dit voorbeeld omvat de laag 9 in hoofdzaak zuurstof. In een ander voorbeeld omvat de laag 9 in hoofdzaak stikstof.

Fig. 5 toont een uitvoeringsvorm van een systeem 10 met een huid 4 en membraanscheidingsinrichting 3. Hel systeem omvat een inlaat 7, waarin het vliegtuig omringende lucht naar binnen stroomt, zoals aangeduid met pijl C. De ingelaten lucht wordt optioneel gecomprimeerd in compressor 11, bijv, lot een druk in een bereik van 4 t/m 10 bar, bijv. 5, 7 of 8 bar. De compressor 11 kan een axiale compressor zijn.

De ingelaten en gecomprimeerde lucht wordt in de membraanscheidingsinrichting 3 geleid. De membraanscheidingsinrichting 3 omvat in deze uitvoeringsvorm een veelvoud van als enkel membraan 12 weergegeven holle membraanvezels, waarbinnen aan een ingang 13 van de membraanscheidingsinrichting 3 de druk van bijv. 7 bar heerst. Aan een buitenzijde 14 van de holle membraanvezels heerst een lagere druk. Door het drukverschil tussen binnen- 13 en buitenzijde 14 van de membraanvezels wordt een drijvende kracht verschaft voor het scheiden van de componenten van lucht.

De componenten van de ingelaten lucht omvatten zuurstof en stikstof, in concentraties van resp. ongeveer 21% en 78%. De holle membraanvezels kunnen zuurstofmembranen als wand hebben, of stikstofmembranen. Wanneer stikstofmembranen worden toegepast, zal stikstof het permeaat zijn en worden uitgevoerd via uitvoer 16. Wanneer zuurstofmembranen worden toegepast, zoals in Fig. 5 getoond, zal zuurstof het permeaat zijn en stikstof als retentaat worden uitgevoerd uit de membraanscheidingsinrichting 3. Stikstof zal als retentaat worden uitgevoerd uit de membraanscheidingsinrichting 3 via de uitvoer 18. De uitvoer van de stikstof kan regelbaar worden gedaan met behulp van een klep 20, bijvoorbeeld een aanstuurbare solenoïdeklep.

Met de zuurstof of de stikstof, en/of andere componenten van lucht, zoals argon of water, wordt een samenstelling gemaakt die via leidingen 22 wordt uitgevoerd naar de openingen 5. De samenstelling heeft een compositie die anders is dan die van lucht. Er kan bijv, een samenstelling met een verhoogde concentratie van zuurstof naar de openingen 50 van het veelvoud aan openingen 5 worden gebracht, bijvoorbeeld 80% zuurstof en 19-20% stikstof. Daartoe kan bijv, een menginrichting worden toegepast. Een andere optie is om de scheidingsinrichting zodanig inrichten, dat bijv, het retentaat 80% zuurstof omvat, waarin ruwweg 19-20% stikstof is overgebleven. Ook kan gedacht worden aan een samenstelling van in hoofdzaak zuurstof of in hoofdzaak stikstof, waarbij geen menginrichting hoeft worden toegepast.

In een andere uitvoeringsvorm is het mobiele platform een onderwatervaartuig. In deze uitvoeringsvorm is het fluïdum water en is de scheidingsinrichting ingericht om het fluïdum te scheiden in water met een verhoogd zoutgehalte en water met een verlaagd zoutgehalte ten opzichte van hel fluïdum, waarbij de samenstelling wordt gevormd door het water met een verhoogd zoutgehalte of het water met een verlaagd zoutgehalte.

Door het aanbrengen van een dergelijke samenstelling nabij de huid van een onderwatervaartuig, kan het drijvend vermogen van het vaartuig aangepast worden door het aanpassen van de lokale zoutconcentratie. Verder veroorzaakt het via de openingen naar de buitenzijde van de huid spuiten van de samenstelling ook hier een verandering van het stromingsprofiel langs de huid van het onderwatervaartuig, waardoor een verkleining in de wrijvingsweerstand kan worden verkregen.

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de boven beschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan; de gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.

Claims (15)

1. Mobiel platform, waarbij het mobiele platform een huid omvat, waarbij de huid is voorzien van een veelvoud aan openingen, waarbij het mobiele platform een scheidingsinrichting omvat die is geconfigureerd om één of meer componenten uit een buiten het mobiel platform omringend fluïdum te scheiden, en waarbij het mobiele platform is geconfigureerd om een samenstelling te vormen van de gescheiden componenten en de samenstelling via de openingen aan een buitenzijde van de huid aan te brengen, waarbij de aan te brengen samenstelling anders is dan een samenstelling van het het mobiele platform omringend fluïdum.

2. Mobiel platform volgens conclusie 1, waarbij de scheidingsinrichting een membraanscheidingsmrichting is omvattende holle membraanvezels.

3. Mobiel platform volgens conclusie 1 of 2, verder omvattende een inlaat voor het inlaten van het fluïdum en een compressor voor het verhogen van de druk van het ingelaten fluïdum, waarbij het mobiele platform is ingericht om het fluïdum met de verhoogde druk aan de scheidingsinrichting toe te voeren.

4. Mobiel platform volgens conclusie 3, waarbij het mobiele platform een luchtvaartuig is, waarbij de compressor een axiale compressor is.

5. Mobiel platform volgens een van conclusies 1 tot en met 4, waarbij het mobiele platform een luchtvaartuig is, waarbij het fluïdum lucht is, waarbij de lucht stikstof en zuurstof omvat, waarbij de scheidingsinrichting is geconfigureerd om de zuurstof en stikstof te scheiden.

6. Mobiel platform volgens conclusie 5, waarbij de samenstelling die wordt gevormd door de één of meer gescheiden componenten meer stikstof omvat dan de het vliegtuig omringende lucht.

7. Mobiel platform volgens conclusie 6, waarbij de samenstelling in hoofdzaak stikstof omvat.

8. Mobiel platform volgens een van conclusies 1 tot en met 3, waarbij het mobiele platform een vaartuig is, waarbij het fluïdum water is, waarbij de scheidingsinrichting is ingericht om het fluïdum te scheiden in water met een verhoogd zoutgehalte en water met een verlaagd zoutgehalte ten opzichte van het fluïdum, waarbij de samenstelling wordt gevormd door het water met een verhoogd zoutgehalte of hel water met een verlaagd zoutgehalte,

9. Werkwijze voor het aanbrengen van een samenstelling aan een huid van een mobiel platform, waarbij het mobiele platform beweegt door een het mobiel platform omringend fluïdum, de werkwijze omvattende: - het uit het fluïdum scheiden van één of meer componenten van het fluïdum; - het vormen van een samenstelling van de gescheiden componenten; en - het aan een buitenzijde van de huid aanbrengen van de samenstelling via een veelvoud van openingen in de huid, waarbij de samenstelling anders is dan een samenstelling van het het mobiele platform omringend fluïdum.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij het scheiden wordt gedaan met een membraanscheidingsinrichting omvattende holle membraanvezels.

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, verder omvattende het inlaten van het het mobiele platform omringende fluïdum, het comprimeren van het ingelaten fluïdum en het toevoeren van het gecomprimeerde fluïdum aan een scheidingsinrichting die is geconfigureerd voor het uitvoeren van de stap van het scheiden.

12. Werkwijze volgens een van conclusies 9 tot en met 11, waarbij het mobiele platform een luchtvaartuig is, waarbij het fluïdum lucht is, waarbij de lucht stikstof en zuurstof omvat, waarbij de scheidingsinrichting is geconfigureerd om de zuurstof en stikstof te scheiden.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de samenstelling die wordt gevormd door de één of meer gescheiden componenten meer stikstof omvat dan de het vliegtuig omringende lucht.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij de samenstelling in hoofdzaak stikstof omvat.

15. Werkwijze volgens een van conclusies 9 tot en met 11, waarbij het mobiele platform een vaartuig is, waarbij het fluïdum water is, waarbi j de scheidingsinrichting is ingericht om het fluïdum te scheiden in water met een verhoogd zoutgehalte en water met een verlaagd zoutgehalte ten opzichte van het fluïdum, waarbij de samenstelling wordt gevormd door het water met een verhoogd zoutgehalte of het water met een verlaagd zoutgehalte.