短期的自主供電系統的製作方法

2023-09-13 17:54:20 2

短期的自主供電系統的製作方法
【專利摘要】短期的自主供電系統，尤其是緊急的短期自主供電系統，所述系統包括致動器、發電機(15)、渦輪機(13)、可燃流體能量的發生器(7)、流體管線(10)、控制單元(5)以及點火器(9)，該致動器具有電動機(14)，該發電機用於驅動所述致動器的電動機(14)，該渦輪機與所述發電機(15)驅動配合，流體管線從所述發生器(7)通至所述渦輪機(13)，而該點火器設置在所述發生器(7)內部並且由所述控制單元(5)控制。上述自主供電系統能用於受益於獨立能源的帶有電子系統的任何交通工具，即飛行器的客艙門、艙門以及艙口以在緊急情形下打開。
【專利說明】短期的自主供電系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種短期的自主供電系統，尤其是涉及一種具有權利要求1所述特徵的、用於在緊急情形下自動地打開飛行器客艙門的短期自主供電系統。

【背景技術】
[0002]為了安全起見，飛行器的客艙門還有緊急出口門須能夠在例如緊急著陸的情形下、以極高的可靠性並且快速地打開，使得乘客能快速地離開飛行器。
[0003]文獻EP2305560A披露了一種用於在緊急情形下將飛行器的客艙門打開的裝置。所述客艙門可經由鉸鏈和/或支承臂構造而在飛行器的機身上由人工樞轉。通過輔助能量操作的緊急打開驅動器驅動器設置在機身和客艙門之間，該緊急打開驅動器驅動器根據緊急控制單元而將客艙門自動地打開。用於緊急打開驅動器的輔助能量是煙火能量，在被緊急控制單元觸發之後，在膨脹腔室內氣體膨脹而將客艙門打開。緊急打開驅動器包括渦輪機，該渦輪機藉由煙火能量而產生轉動運動。該渦輪機與下遊的減速齒輪一起工作以打開客艙門。針對運行幾秒的應用而言，在極短時間(毫秒)內產生的能量轉換會在重量、成本、空間方面產生某些作用。
[0004]文獻EP1418121披露了一種用在航空航天交通工具上的緊急出口打開設備。該設備包括泵缸和活塞以及氣體供源，該泵缸和活塞可操作地連接於門和交通工具，而該氣體供源產生化學物，這些化學物在被點燃之後可操作以快速地產生充足量的氣體並且將該充足量的氣體供給至泵缸，以使得泵缸和活塞運動來實現將門打開。該設備會導致客艙門發生不受控的猛烈樞轉。
[0005]電動的飛行器艙門需要大量的、昂貴且不可靠的蓄電。帶有緊急蓄電器的當前系統會使得每個客艙門增加大約8kg的額外重量。


【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供一種短期的自主供電系統，尤其是用於打開客艙門的、緊急的短期自主供電系統。
[0007]通過具有本發明權利要求1所述特徵的短期自主供電系統、尤其是緊急的短期自主供電系統來提供該方案。通過從屬權利要求的各個主題來提供本發明的較佳實施例。
[0008]根據本發明，短期的自主供電系統、尤其是緊急的短期自主供電系統包括致動器、發電機以及渦輪機，該發電機用於驅動所述致動器，而該渦輪機與所述發電機機械地驅動配合。來自於可燃流體能量或來自諸如推進劑之類氣體產生化合物的氣態流體的發生器、也被稱為「氣體發生器」與從所述發生器至所述渦輪機的流體管線連接。控制單元致動設置在所述氣體發生器內部的點火器，以通過燃燒來使所述可燃流體能量膨脹，使衝出所述氣體發生器的膨脹物通過所述流體管線至渦輪機。隨著氣態流體從所述氣體發生器通過所述流體管線而膨脹的所述流體能量撞擊在所述渦輪機上，以使得所述渦輪機轉動，並且隨後使得渦輪機安裝在其上的發電機轉動。轉動式發電機將電能供給至致動器的電動機，以例如在緊急情形下將飛行器的客艙門打開。本發明的短期自主供電系統的轉動式發電機是基於氣態流體能量所驅動的機電感應的。氣態流體所含有的能量足以在轉換成電力之後實現將艙門打開。將諸如推進劑之類氣體產生化合物點燃，以供給流體能量、即氣態流體。本發明允許根據需求、尤其是在緊急情形下產生電能，其中，根據需求提供電能比消耗已存儲電能更為有效。本發明可避免使用昂貴且重型的長期電能存儲裝置。本發明的短期自主供電系統僅僅需要較小的空間，這是因為無需任何長期或短期的能量存儲裝置。由於不存在此類能量存儲裝置，因而使得本發明的短期自主供電系統無需進行維護。基於渦輪機的物理形式，能量轉換純粹是動力學的或熱力學的或者是其兩者的組合。本發明的短期自主供電系統利用渦輪機在完全消耗階段根據短期需求而提供電能，而無需額外的裝置來存儲電能，這是由於渦輪機的動能可用作緩衝器來延長能量供應階段。
[0009]因此，本發明的短期自主供電系統可實現:
[0010]a)通過渦輪機驅動的發電機將氣態流體中的能量轉換成電能，即不存在密封問題；不存在熱損壞的風險；節約成本、重量以及空間；
[0011]b)直接提供電氣裝置，即無需電池；
[0012]c)根據緊急控制單元將客艙門自動地打開；
[0013]d)無需任何齒輪，這是因為本發明系統的發電機能夠在較寬的轉速範圍內工作；
[0014]e)拓寬了應用範圍，這是因為能以許多方式來使用和適用輸出的電能，以及
[0015]f)通過較少勞力並且利用可靠的技術將能量快速地傳遞至渦輪機以被發電機所使用。
[0016]根據本發明的又一較佳實施例，致動器包括支承臂，用以將艙門打開，較佳地用於將緊急出口打開，更佳地用於將飛行器的緊急出口打開。
[0017]根據本發明的又一較佳實施例，渦輪機結合在發電機中或者藉由渦輪機適配件或附加件直接同軸地安裝在發電機上。渦輪機適用於對所使用流體的動力學或熱力學能量進行轉換。
[0018]根據本發明的又一較佳實施例，可燃的流體能量是通過化學過程、即推進劑的點燃而產生的氣態能量。
[0019]根據本發明的又一較佳實施例，氣體發生器是插塞型氣體發生器芯筒，例如含有氣體產生化合物、即推進劑，以實現減少維護、簡化替換並提高可靠性。
[0020]根據本發明的又一較佳實施例，氣體產生化合物存儲在位於膨脹腔室中的單獨腔室中。
[0021]根據本發明的又一較佳實施例，從所述氣體發生器至所述渦輪機的流體管線包括控制裝置，該控制裝置可以是文丘裡管。
[0022]根據本發明的又一較佳實施例，點火器是由緊急控制單元電致動的電爆炸點火器。
[0023]根據本發明的又一較佳實施例，設有電連接，且藉由電連接從發電機向致動器的電動機供電，以允許所述電動機與發電機分開布置。
[0024]根據本發明的又一較佳實施例，設有電緩衝器，且藉由電連接經由電緩衝器來從發電機向致動器的電動機供電。發電機或蓄電器可與本發明系統的緩衝器或致動器或任何其它構件分開。
[0025]根據本發明的又一較佳實施例，緊急致動器允許人工操作艙門，並且由此允許取消緊急致動器和飛行器艙門之間的聯接，以進一步簡化本發明的系統。緊急致動系統需設計成允許對在任何情形下打開的飛行器艙門進行人工操作和閉合，並且防止一旦到達飛行器艙門的終端位置由於致動而受損。
[0026]在EP2305560A中披露的用於飛行器艙門的、通過煙火產生動力的致動器由於具有自抑制高齒數比的減速齒輪，因而需要聯接件或壓力釋放裝置來確保人工操作和重新閉合。此外，需要聯接件來防止致動器在動力超限的情形下意外地停在終端位置處。採用本發明的致動器，則無需聯接件來將飛行器艙門從緊急致動器釋放，這是因為可將飛行器艙門人工打開和重新閉合。根據本發明，任何動力超限能較佳地通過使用簡單的終端位置開關來進行補償。
[0027]本發明能用於受益於獨立能源的、帶有電系統的任何交通工具，即飛行器的客艙門、艙門以及艙口以在緊急情形下打開。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]藉由參照附圖的描述來示出本發明的較佳實施例。
[0029]圖1示出了根據本發明的短期、自主供電系統的示意圖。

【具體實施方式】
[0030]參見圖1，該短期的、自主供電系統設置成用於飛行器的客艙門I的緊急致動。客艙門I經由可樞轉的支承臂2固定於飛行器的機身3。支承臂2經由鉸鏈裝置承載客艙門I的整個載荷，使得客艙門I可人工地打開和閉合。密閉裝置(未示出)設置在機身3和客艙門I之間，以在飛行期間使客艙門I保持牢牢閉合且壓力密閉。
[0031]該短期的、自主供電系統在客艙門I處的機身3內部設有緊急致動器4。該緊急致動器4包括發電機15，該發電機由同軸地安裝的渦輪機13驅動。渦輪機13藉由流體管線10連接於氣體發生器7，該氣體發生器在內部具有膨脹腔室6。可燃氣態流體和諸如推進劑之類氣體產生化學物存儲在膨脹腔室6中。電子爆炸點火器9、即壓電點火器安裝在氣體發生器7上，用以對膨脹腔室6中的氣體產生化學物進行點火。由被點火的氣體產生化學物中產生的氣體膨脹到膨脹腔室中，以產生膨脹所需的壓力以驅動渦輪機13。
[0032]點火器9由緊急控制單元5所控制。該點火器9可替換地插在膨脹腔室6的壁中。如果氣體產生化學物存儲在位於膨脹腔室6中的單獨腔室8中，則點火器9可替換地插在該單獨腔室8的壁中。
[0033]發電機15和電動機14位於一個殼體(未示出)中，或者由於空間限制而分開。如果發電機15和電動機14分開，則諸如電纜之類的電連接16設置在發電機15和電動機14之間。
[0034]設有用於由發電機產生的電能的緩衝器17，並且從所述緩衝器17至電動機14設有導電裝置16。
[0035]下文描述一種操作該短期的、自主發電系統的方法。
[0036]在緊急情形下，電爆炸點火器9由緊急控制單元5電子致動。膨脹腔室6內部的易爆氣態流體的點火經由電爆炸點火器9來執行，而該電爆炸點火器通過機載電網(未示出)供電。
[0037]裝備有諸如文丘裡管之類控制裝置(未示出)的、從所述發電機7至所述渦輪機13的流體管線10置於膨脹腔室6和渦輪機13之間，以控制膨脹腔室6中產生的脈衝煙火能量，用以使得能更容易地控制對渦輪機13的壓力衝擊。來自氣態流體的壓力衝擊使得渦輪機13轉動。發電機15由渦輪機13可轉動地驅動，用以將煙火能量轉換成電能。
[0038]然後，由發電機15產生的電能經由電氣連接件16從發電機15供給至電動機14，或者電能首先存儲在緩衝器17中，然後經由電連接16輸送至致動器的電動機14，以致動經鉸接的支承臂2來將客艙門I打開。
[0039]附圖標記列表
[0040]I 客艙門
[0041]2 支承臂
[0042]3 機身
[0043]4 緊急致動器
[0044]5 緊急控制單元
[0045]6 膨脹腔室
[0046]7 氣體發生器
[0047]8 單獨腔室
[0048]9 點火器
[0049]10 流體管線
[0050]13 渦輪機
[0051]14 電動機
[0052]15 發電機
[0053]16 電連接
[0054]17 緩衝器
【權利要求】
1.一種短期的自主供電系統、尤其是緊急的短期自主供電系統，所述系統包括: -緊急致動器(4),所述緊急致動器具有電動機(14), -發電機(15),所述發電機用於驅動所述緊急致動器⑷的所述電動機(14), -渦輪機(13),所述渦輪機與所述發電機(15)驅動配合， -可燃的流體能量和/或氣體發生化合物的氣體發生器(7)， -流體管線(10),所述流體管線從所述氣體發生器(7)至所述渦輪機(13), -緊急控制單元(5)，以及 點火器(9),所述點火器設置在所述氣體發生器(7)內部並且可由所述緊急控制單元(5)控制， 其特徵在於，所述緊急致動器(4)經由支承臂(2)連接於艙門(1),較佳地連接於緊急出口並且更佳地連接於飛行器的緊急出口。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述渦輪機(13)與所述發電機(15)是一體化的。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，設有渦輪機適配器或附加件，且所述渦輪機(13)藉由所述渦輪機適配器或附加件直接同軸地安裝在所述發電機(15)上。
4.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，能量通過可燃的氣態流體獲得。
5.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述氣體發生器(7)是插塞型氣體發生器芯筒。
6.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，從所述氣體發生器(7)至所述渦輪機(13)的流體管線(10)包括控制裝置。
7.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述點火器(9)是電子爆炸式的，並且由所述緊急控制單元(5)電致動。
8.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述點火器(9)可替換地插在所述膨脹腔室(6)的壁中。
9.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述點火器(9)可替換地插在包含氣體發生化合物的單獨腔室(8)的壁中，且所述單獨腔室(8)位於所述膨脹腔室￠)中。
10.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，設有電連接(16),且所述發電機(15)經由所述電連接(16)向所述致動器的電動機(14)供電。
11.如權利要求8所述的系統，其特徵在於，設有電緩衝器(17),且所述發電機(15)藉由所述電連接(16)經由所述電緩衝器(17)向所述致動器的電動機(14)供電。
12.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述電動機(14)和所述發電機(15)位於一個殼體中。
13.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述緊急致動器(4)允許人工操作艙門。
14.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，設有終端位置開關來用於所述緊急致動器⑷。
【文檔編號】B64C1/14GK104417746SQ201410431598
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】C·哈布納, U·倫納 申請人:空客直升機德國有限公司