WO2010060595A2 - Bodenstartgerät zum starten von turbinen von flugzeugen - Google Patents
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- B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
- B64F1/34—Ground or aircraft-carrier-deck installations for starting propulsion plant
Definitions
- the innovation relates to a ground starting device for starting jet engines of aircraft and other aircraft with a compressor for generating compressed air and an electrical power supply device for operating the compressor.
- the energy supply of the respective compressed air generating compressor is carried out by means of a diesel engine or by means of a gas turbine.
- a diesel engine or by means of a gas turbine.
- Such operated with diesel or kerosene engines but lead in the combustion process to a high environmental impact in the area of the corresponding airport.
- the ground-starting device according to the invention since the chemical reaction of the continuously supplied fuel and an oxidizing agent within the fuel cell is silent, the ground-starting device according to the invention has the great advantage that a significantly quieter operation is possible than with ground-starting devices which require a diesel drive or a gas turbine as the power generator.
- the fuel cell both hydrogen and reformed hydrocarbons, such as kerosene, diesel or methanol can be supplied.
- the oxidizing agent is usually oxygen.
- 1 indicates a renewal ground starting device for starting jet engines of an aircraft, not shown.
- the ground launch device which may for example be mounted on a mobile frame (eg a trailer), consists essentially of a compressor 2 for generating compressed air, a fuel cell 3 for generating the electrical power supply of the compressor 2 and a controller 4.
- the controller serves to control the compressor 2, the fuel cell 3 and for controlling valves (not shown) in the supply lines of the fuel cell 3.
- the corresponding electrical control lines are indicated in the figure by reference numerals 5-8 and shown in dashed lines.
- the per se known fuel cell 3 comprises a plate-shaped cathode 9 and also a plate-shaped anode 10, which are separated by a membrane 11 from each other.
- the anode 10 is continuously supplied with hydrogen via a first pipe 12 and oxygen continuously supplied as an oxidant via a second pipe 13 to the cathode 9.
- the reaction of oxygen with the fuel (2 H 2 + O 2 ⁇ 2 H 2 O) then supplies the electrical energy.
- valves which control the inflow of the fuel and of the oxidant can be actuated via the control lines 7 and 8.
- the hydrogen after flowing through the fuel cell 3, is fed back to it via a recirculation line 14 on the input side (i.e., via the anode 10).
- the spent oxidant is removed via an outlet conduit 15.
- the electric current generated by means of the fuel cell 3 is supplied to the compressor 2 via electrical lines 16, 17.
- the compressor 2 is also connected to a pipe 18, via which the air to be compressed is supplied, and a compressed air hose 19, via which the compressed air reaches the jet engine (not shown) to be approached.
- the fuel cell can also be designed so that as fuel instead of pure hydrogen, reformed hydrocarbons, such as kerosene, diesel or methanol, can be used.
- reformed hydrocarbons such as kerosene, diesel or methanol
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Abstract
Die Neuerung betrifft ein Bodenstartgerät (1) zum Starten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten mit einem Kompressor (2) zur Erzeugung von Druckluft und einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung (3) zum Betrieb des Kompressors (2). Um zu erreichen, dass das Bodenstartgerät (1) gegenüber bekannten vergleichbaren Bodenstartgeräten zu wesentlich geringeren Umweltbelastungen des entsprechenden Flughafens führt, schlägt die Neuerung vor, als elektrische Energieversorgungseinrichtung (3) eine Brennstoffzelle zu verwenden.
Description
Rheinmetall Landsysteme GmbH, Kiel 24.11.2009
BESCHREIBUNG
Bodenstartgerät zum Starten von Turbinen von Flugzeugen
Die Neuerung betrifft ein Bodenstartgerät zum Starten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten mit einem Kompressor zur Erzeugung von Druckluft und einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung zum Betrieb des Kompressors.
Zum Starten (Anfahren) von Strahltriebwerken müssen die Turbinen bereits auf eine Drehzahl von etwa 15 bis 20 % der maximalen Drehzahl beschleunigt werden, bevor der Treibstoff dem Strahltriebwerk zugeschaltet werden darf. Dieses geschieht normalerweise mit Hilfe einer bordeigenen Anfahreinrichtung (engl.: Auxiliary Power Unit; APU). Falls jedoch diese Anfahreinrichtung ausfällt, stellt entweder der Flughafenbetreiber oder die entsprechende Fluggesellschaft ein sogenanntes Bodenstartgerät (engl.: Air start unit; ASU) bereit (siehe auch: http://www.rheinmetall-detec.de/index.php?lang=2&fid=3302).
Eine andere ASU beschreibt die US 2,185,964 A.
Bei bekannten Bodenstartgeräten erfolgt die Energieversorgung des jeweiligen die Druckluft erzeugenden Kompressors mit Hilfe eines Dieselantriebes oder mittels einer Gasturbine. Derartige mit Diesel oder Kerosin betriebene Antriebe führen aber bei dem Verbrennungsvorgang zu einer hohen Umweltbelastung im Bereich des entsprechenden Flughafens.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bodenstartgerät zu offenbaren, welches gegenüber bekannten Geräten zu wesentlich geringeren Umweltbelastungen des entsprechenden Flughafens führt.
Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung offenbaren die Unteransprüche.
BESTATIGUNGSKOPIE
Die Neuerung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, als elektrische Energieversorgungseinrichtung statt eines Dieselantriebes oder einer Gasturbine eine Brennstoffzelle zu verwenden.
Da die chemische Reaktion des kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxida- tionsmittels innerhalb der Brennstoffzelle lautlos ist, weist das neuerungsgemäße Bodenstartgerät überdies den großen Vorteil auf, dass ein wesentlich leiserer Betrieb möglich ist als bei Bodenstartgeräten, die einen Dieselantrieb oder eine Gasturbine als Stromgenerator benötigen.
Als Brennstoff kann der Brennstoffzelle sowohl Wasserstoff als auch reformierte Kohlenwasserstoffe, wie Kerosin, Diesel oder Methanol zugeführt werden. Bei dem Oxidations- mittel handelt es sich üblicherweise um Sauerstoff.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Neuerung ergeben sich aus dem folgenden, anhand einer Figur erläuterten Ausführungsbeispiel.
In der Figur ist mit 1 ein neuerungsgemäßes Bodenstartgerät zum Starten von Strahltriebwerken eines nicht dargestellten Flugzeuges bezeichnet. Das Bodenstartgerät 1, welches beispielsweise auf einem fahrbaren Gestell (z.B. einem Anhänger) montiert sein kann, besteht im Wesentlichen aus einem Kompressor 2 zur Erzeugung von Druckluft, einer Brennstoffzelle 3 zur Erzeugung der elektrischen Energieversorgung des Kompressors 2 und einem Controller 4. Der Controller 4 dient dabei zur Steuerung des Kompressors 2, der Brennstoffzelle 3 sowie zur Steuerung von Ventilen (nicht dargestellt) in den Versorgungsleitungen der Brennstoffzelle 3. Die entsprechenden elektrischen Steuerleitungen sind in der Figur mit den Bezugszeichen 5-8 bezeichnet und gestrichelt dargestellt.
Die an sich bekannte Brennstoffzelle 3 umfasst eine plattenförmige Kathode 9 und eine ebenfalls plattenförmige Anode 10, die durch eine Membran 11 voneinander getrennt sind. Als Brennstoff wird der Anode 10 über eine erste Rohrleitung 12 kontinuierlich Wasserstoff und der Kathode 9 über eine zweite Rohrleitung 13 kontinuierlich Sauerstoff als Oxidationsmittel zugeführt. Die Reaktion von Sauerstoff mit dem Brennstoff (2 H2 + O2 → 2 H2O) liefert dann die elektrische Energie.
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Mit Hilfe des Controllers 4 können über die Steuerleitungen 7 und 8 Ventile (nicht dargestellt) angesteuert werden, die den Zufluss des Brennstoffes und des Oxidationsmittels regeln.
Wie der Figur ebenfalls zu entnehmen ist, wird der Wasserstoff nach Durchströmung der Brennstoffzelle 3 dieser über eine Rezirkulationsleitung 14 eingangsseitig (d.h. über die Anode 10) wieder zugeführt. Das verbrauchte Oxidationsmittel wird über eine Auslassleitung 15 abgeführt.
Der mittels der Brennstoffzelle 3 erzeugte elektrische Strom wird über elektrische Leitungen 16, 17 dem Kompressor 2 zugeführt.
Der Kompressor 2 ist außerdem mit einer Rohrleitung 18, über welche die zu komprimierende Luft zugeführt wird, und einem Druckluftschlauch 19 verbunden, über den die Druckluft zu dem anzufahrenden Strahltriebwerk (nicht dargestellt) gelangt.
Die Neuerung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die Brennstoffzelle auch derart ausgelegt sein, dass als Brennstoff statt reinem Wasserstoff reformierte Kohlenwasserstoffe, wie Kerosin, Diesel oder Methanol, verwendet werden können.
Bezugszeichenliste
Bodenstartgerät
Kompressor
Brennstoffzelle, Energieversorgungseinrichtung
Controller -8 Steuerleitungen
Kathode
Anode
Membran erste Rohrleitung zweite Rohrleitung
Rezirkulationsleitung
Auslassleitung ,17 elektrische Leitungen
Rohrleitung
Druckluftschlauch
Claims
1. Bodenstartgerät zum Starten von Strahltriebwerken von Flugzeugen und anderen Fluggeräten mit einem Kompressor (2) zur Erzeugung von Druckluft und einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung (3) zum Betrieb des Kompressors (2), dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der elektrischen Energieversorgungseinrichtung (3) um eine Brennstoffzelle handelt.
2. Bodenstartgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Brennstoffzelle (3) um eine solche handelt, die als Treibstoff Wasserstoff oder reformierte Kohlenwasserstoffe, wie Kerosin, Diesel oder Methanol, verwendet.
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