[发明专利]用于飞行器的氢罐

说明书

本发明提供了一种用于飞行器的氢罐(100)，该氢罐(100)包括：适于容纳氢的内部容器(110)；具有半球形形状和第一L形端部(125)的第一外护套圆顶(120a)和第二外护套圆顶(120b)；第一筒形外护套(130a)，该第一筒形外护套(130a)建立在第一外护套圆顶(120a)和第二外护套圆顶(120b)的顶部上；第二筒形外护套(130b)，该第二筒形外护套(130b)建立在第一外护套圆顶(120a)和第二外护套圆顶(120b)的底部中，第一筒形外护套(130a)和第二筒形外护套(130b)包括第二L形端部(135)，并且第一L形端部(125)和第二L形端部(135)形成L形接合部(400)，以将第一外护套圆顶(120a)和第二外护套圆顶(120b)附接至第一筒形外护套(130a)和第二筒形外护套(130b)。

技术领域

本发明涉及用于飞行器的氢罐，该氢罐包括由复合材料或金属制成的护套，以抵抗由压缩载荷或压力载荷产生的屈曲。

背景技术

当前的氢容器不是为飞行器飞行条件设计的，并且氢容器分为两组，气态氢和液态氢(GH2和LH2)：

罐容器GH2：罐容器GH2是为储存气态氢而建造的并且设计成具有高的厚度以承受很大的压力(约700巴)，主要用于容器重量不是关键的行业。

罐容器LH2：罐容器LH2是为储存液态氢而建造的，并且由于罐容器LH2不承受很大的压力(约5巴)而设计成具有小的厚度。罐容器LH2主要在其中重量是关键的航空航天领域中用于运载火箭。

在飞行器应用中，由于重量条件，LH2罐解决方案是最合适的，但是除了LH2罐解决的运载火箭的许多挑战之外，还必须解决将LH2罐集成在飞行器系统中的附加要求。特别地：

飞行操纵：飞行器与运载火箭相比具有更大的操纵范围，运载火箭主要具有沿Z轴的加速度，这些加速度可以被运载火箭环反作用。对于飞行器应用，需要对LH2容器进行附加保护，以将罐附接至飞行器并承受飞行载荷。

隔离：由于不同的任务条件，飞行器应用的休眠时间与运载火箭相比更长。这意味着，与其中不需要真空的空间应用相比，罐隔离需要包括在附加保护与内部容器之间的真空的附加的复杂性。

压力载荷：作为罐容器的集成元件使用的平坦面板会经受压力载荷，这将在面板中产生压缩载荷，从而呈现出屈曲条件的最差情况中的一种情况。因此，需要对平坦面板进行附加增强。

发明内容

本申请解决了在用于飞行器的罐容器中提到的挑战。

本申请提出了一种新型的罐，该罐由承受正压载荷(张力)的容器和由复合材料或金属制成的外护套组成，该外护套提供了承受真空压力和飞行载荷的较轻的解决方案。该外护套包括筒形区域和两个半球。

特别地，该罐包括具有半球形形状和第一L形端部的第一外护套圆顶和第二外护套圆顶。第一筒形外护套和第二筒形外护套包括第二L形端部。第一L形端部和第二L形端部形成将第一外护套圆顶和第二外护套圆顶附接至第一筒形外护套和第二筒形外护套的L形接合部。

第一外护套圆顶和第二外护套圆顶以及第一筒形外护套和第二筒形外护套由复合材料或金属制成。

本发明的主要优点是：

与弯曲面板及其集成的常规设计相比，所提出的氢罐提高了机械性能。所提出的外护套接合部呈现了外护套的模块化组成，这有助于正确的触及以用于系统安装并且有助于隔离层组装以及真空产生。所提出的模块化构思允许对外护套进行适当的拆卸过程，以用于罐结构或系统检查和修复。

由于需要加强件并且面板厚度减少，所提出的罐解决方案有助于简化飞行器应用的复合材料LH2罐设计，与金属罐设计相比具有以下优势：

-重量减轻：与金属构思相比，复合材料解决方案允许更轻的解决方案，这有助于在同等LH2量的情况下使用更轻的罐。