DE4436747C1

DE4436747C1 - Method for storing fuel in aircraft tank

Info

Publication number: DE4436747C1
Application number: DE19944436747
Authority: DE
Inventors: Hartmut Schulz
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2014-10-15

Abstract

The aircraft tank fuel storage process, the gas-form medium is distributed evenly within in the fuel (5). A closed circulating system is provided for the gas which is fed from a compressor (7). The gas is fed in fine bubbles into the fuel and comprises nitrogen.The fuel tank (1) in its inner space (2) is provided with an emission device (3) for the gaseous medium in the area of its lower expansion in a vertical direction . The emission device is formed as a diffusor for even distributed issue of the gas. The diffusor takes the form of a tube in which is a number of holes (4). The emission device connected to a compressor via a connecting conduit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbewahrung von Treibstoff, bei dem der Treibstoff innerhalb eines Tanks eines Flugzeuges bevorratet wird und bei dem während mindestens eines Teiles eines Zeitraumes der Aufbewahrung des Treibstoffes ein gasförmiges Medium in den flüssigen Treibstoff eingeleitet wird.The invention relates to a storage method of fuel where the fuel is within a Tanks of an aircraft is stored and at which during at least part of a period of time Storage of the fuel in a gaseous medium the liquid fuel is introduced.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Aufbewahrung von Treibstoff im Bereich eines Flug zeuges, das einen Tank zur Bevorratung des Treibstoffes aufweist. The invention also relates to a device for storing fuel in the area of a flight stuff that has a tank to store the fuel having.

Flugzeuge sind verbreitet mit dünnwandigen tragenden Tankstrukturen versehen, um ein geringes Baugewicht zu gewährleisten. Derartige Tankstrukturen werden als Integraltanks bezeichnet. Derartige Tankstrukturen er weisen sich als relativ instabil bei einem Eindringen von Geschossen oder Splittern mit hoher kinetischer Energie. Die unmittelbare Beschädigung der Tankstruktur durch das Eindringen des Geschosses beziehungsweise das Austreten des Geschosses ist relativ gering. Hier führt die dünnwandige Tankstruktur dazu, daß nur relativ gering dimensionierte Beschädigungen auftreten. Weitaus größere Beschädigungen resultieren aus Sekundär effekten.Airplanes are common with thin-walled planes Tank structures provided to a low weight guarantee. Such tank structures are called Integral tanks called. Such tank structures he prove to be relatively unstable upon entry of bullets or fragments with high kinetic Energy. The immediate damage to the tank structure through the penetration of the projectile or the The projectile is relatively small. Here leads the thin-walled tank structure means that only relative minor damage occurs. A lot major damage results from secondary effects.

Bei einem Eindringen der Geschoßpartikel mit hoher kinetischer Energie in die Tankflüssigkeit erfolgt eine starke Abbremsung. Die kinetische Energie wird dabei in Schockwellen umgesetzt, die sich innerhalb der Tank flüssigkeit ausbreiten. Die Schockwellen können bei einem Auftreffen auf die Tankwände großflächige Zer störungen verursachen. Die schädigende Wirkung kann noch vervielfacht werden, wenn sich Schockwellen durch Reflexionen an den Tankwänden überlagern und hierdurch lokal resultierende Wellen mit großer Amplitude auf treten. Bislang sind keine Maßnahmen bekannt geworden, die dafür geeignet sind, die Sicherheit des Flugzeuges bei einem Eindringen von Geschoßpartikeln oder Splittern in den Tankbereich zu erhöhen, da sich die theoretisch denkbare Möglichkeit einer verstärkten Konstruktion der Tankwandungen aufgrund der Anforde rungen an das Baugewicht nicht realisieren läßt.If the bullet particles penetrate with high There is a kinetic energy in the tank liquid heavy braking. The kinetic energy is in Shock waves implemented within the tank spread liquid. The shock waves can be at an impact on the tank walls cause interference. The harmful effects can can still be multiplied when shockwaves go through Superimpose reflections on the tank walls and thereby locally resulting waves with large amplitude to step. No measures have become known so far which are suitable for the safety of the aircraft in the event of penetration of projectile particles or Splinters in the tank area increase as the theoretically conceivable possibility of an enhanced Construction of the tank walls based on the requirements can not realize the construction weight.

Weitere Möglichkeiten, beispielsweise eine räumliche Trennung der Tankflüssigkeit von der tragenden Tank struktur durch elastische Verkleidungen, reduzieren das nutzbare Tankvolumen. Other options, such as a spatial one Separation of the tank liquid from the carrying tank structure through elastic cladding, reduce that usable tank volume.

Aus der DE 32 46 190 A1 ist bereits ein Verfahren zur Aufbewahrung von Treibstoff bekannt, bei dem innerhalb des Tanks eines Flugzeuges ein gasförmiges Medium aus tritt. Das gasförmige Medium wird in einem Zwischenraum geführt, der zwischen einer Außenwandung des Tanks und einer Innenabtrennung angeordnet ist. Aus diesem Be reich kann das gasförmige Medium im Bereich einer Ausströmöffnung austreten. Zusätzlich sind die Wände des Tanks mit elastischen Elementen zur Schockabsorption verkleidet.DE 32 46 190 A1 already describes a method for Storage of fuel known to be within of the tank of an aircraft from a gaseous medium occurs. The gaseous medium is in a space performed, which is between an outer wall of the tank and an internal partition is arranged. For this Be The gaseous medium can be rich in the range of one Exit the outlet opening. In addition, the walls of the Tanks with elastic elements for shock absorption disguised.

In der US 45 56 180 wird eine weitere Vorrichtung be schrieben, um Gas in einen Kraftstofftank einzuleiten. Es wird ein innertes Gas in den Tank eingeleitet, um sauerstoffreiche Abgase zu verdrängen und hierdurch die Explosionsgefahr zu reduzieren.In US 45 56 180 another device be wrote to introduce gas into a fuel tank. An internal gas is introduced into the tank in order to to displace oxygen-rich exhaust gases and thereby the To reduce the risk of explosion.

In der DE-OS 22 24 072 wird ebenfalls ein System zur Herabsetzung der Explosionsgefahr bei Kraftstofftanks beschrieben. Auch hier wird im Bereich von Flugzeugen eine sauerstoffhaltige Gasmischung mindestens zu einem solchen Anteil aus dem Tank verdrängt, daß keine Ver brennung mehr möglich ist.In DE-OS 22 24 072 a system for is also Reduction of the risk of explosion in fuel tanks described. Here, too, is in the area of aircraft an oxygen-containing gas mixture to at least one displaced from the tank such that no ver burning is more possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ver fahren der einleitend genannten Art derart anzugeben, daß eine vergrößerte Beständigkeit des Tanks bei einer Geschoßeinwirkung gewährleistet ist.The object of the invention is a Ver driving of the type mentioned in the introduction to indicate that an increased durability of the tank at a Projectile impact is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das gasförmige Medium räumlich verteilt in den Treib stoff eingeleitet wird.This object is achieved in that the gaseous medium is spatially distributed in the blowing agent substance is introduced.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine Dämpfung sich innerhalb des Treibstoffes ausbreitender Schockwellen gewährleistet ist.Another object of the present invention is a Device of the type mentioned in the introduction construct that a damping within the Fuel spreading shock waves guaranteed is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tank in seinem Innenraum im Bereich seiner in lot rechter Richtung unteren Ausdehnung mit einer Abgabe einrichtung für ein gasförmiges Medium ausgestattet ist und daß die Abgabeeinrichtung als ein Diffusor zur räumliche verteilten Abgabe des gasförmigen Mediums ausgebildet ist.This object is achieved in that the tank in its interior in the area of its in lot right towards the lower extent with a levy is equipped for a gaseous medium and that the dispenser as a diffuser for spatial distribution of the gaseous medium is trained.

Die Ausbreitung von Schockwellen innerhalb einer Flüssigkeit wird dadurch unterstützt, daß die Flüssig keit ein Medium gleichmäßiger Konsistenz darstellt, das optimale Randbedingungen für die Ausbreitung von Druck wellen bereitstellt. Durch die Einleitung eines gas förmigen Mediums in den flüssige Treibstoff wird diese gleichmäßige Materialkonsistenz aufgehoben. Sich inner halb des Treibstoffes ausbreitende Druckwellen erfahren an den Gasblasen zum einen eine Vielzahl diffuser Reflexionen, die eine starke Dämpfung der Druckwellen hervorrufen. Darüber hinaus treten die Druckwellen teilweise im Bereich der Grenzflächen der Tankflüssig keit und der Gasblasen aus der Tankflüssigkeit aus und bereiten sich im eingeschlossenen Gasvolumen bis zum Erreichen der gegenüberliegenden Grenzfläche aus, um hier wieder in die Tankflüssigkeit überzutreten. Durch diese Übergänge vom flüssigen zum gasförmigen und vom gasförmigen zum flüssigen Medium werden ebenfalls Dämpfungen der Schallwellen hervor gerufen.The propagation of shock waves within one Liquid is supported in that the liquid represents a medium of uniform consistency that optimal boundary conditions for the spread of pressure provides waves. By introducing a gas shaped medium in the liquid fuel becomes this uniform material consistency eliminated. Yourself inside experience pressure waves propagating half of the fuel on the one hand, a large number of diffuses on the gas bubbles Reflections that strongly attenuate the pressure waves cause. In addition, the pressure waves occur partly in the area of the interfaces of the tank liquid speed and the gas bubbles from the tank liquid and prepare in the enclosed gas volume by Reaching the opposite interface to here again in the tank liquid to transgress. Through these transitions from the liquid to the gaseous and from gaseous to liquid medium attenuation of the sound waves are also produced called.

Diese wirkungsvolle Dämpfung der Schallwellen ver hindert eine großflächige Zerstörung des Treibstoff tanks, die entweder eine unmittelbare Explosion des Flugzeuges zur Folge hätte oder mittelbar durch den vollständigen Treibstoffverlust einen Absturz des Flug zeuges verursachen würde.This effective attenuation of the sound waves ver prevents large-scale destruction of the fuel tanks that are either an immediate explosion of the Aircraft would result or indirectly through the complete fuel loss a flight crash would cause stuff.

Ein minimaler Gasverbrauch wird dadurch gewährleistet, daß für das Gas ein geschlossenes Umlaufsystem vorge sehen ist und das Gas von einem Kompressor gefördert wird. Darüber hinaus resultiert hieraus der Vorteil, daß ein Treibstoffverlust durch Verdunstung vermieden wird.Minimal gas consumption is guaranteed that for the gas a closed circulation system is featured is seen and the gas is conveyed by a compressor becomes. In addition, this has the advantage that avoiding fuel loss through evaporation becomes.

Eine besonders zweckmäßige Einleitung des Gases erfolgt dadurch, daß das Gas feinperlig in den Treibstoff ein geleitet wird.The gas is introduced particularly expediently in that the gas is a fine bubble in the fuel is directed.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit wird vorgeschlagen, daß ein innertes Gas in den Treibstoff eingeleitet wird.To increase operational safety, it is proposed that an internal gas is introduced into the fuel becomes.

Ein preiswertes Gas wird dadurch bereitgestellt, daß Stickstoff in den Treibstoff eingeleitet wird.An inexpensive gas is provided in that Nitrogen is introduced into the fuel.

Zur Ermöglichung einer feinperligen Einbringung des Gases wird vorgeschlagen, daß die Abgabeeinrichtung als ein Diffusor ausgebildet ist.To enable a fine pearling of the Gases is proposed that the dispenser as a diffuser is formed.

Ein konstruktiv einfacher und preiswert zur fertigender Aufbau wird dadurch bereitgestellt, daß die Abgabe einrichtung aus einem Rohr ausgebildet ist, das eine Vielzahl von Bohrungen aufweist. A structurally simple and inexpensive to manufacture Construction is provided by the levy device is formed from a tube, the one Has a variety of holes.

Zur Bereitstellung einer ausreichenden Fördermenge an Gas wird vorgeschlagen, daß die Abgabeeinrichtung über eine Verbindungsleitung an einen Kompressor ange schlossen ist.To provide sufficient funding Gas is proposed that the dispenser over a connecting line to a compressor is closed.

Eine Mehrfachnutzung des eingesetzten gasförmigen Mediums wird dadurch unterstützt, daß der Kompressor über eine Rückführleitung an einen in lotrechter Richtung oberen Bereich des Tanks angeschlossen ist.Multiple use of the gaseous used Medium is supported in that the compressor via a return line to a vertical Towards the top of the tank.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin dung schematisch dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown schematically. Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Flugzeugtank mit einer Gasabgabeeinrichtung und Fig. 1 shows a cross section through an aircraft tank with a gas delivery device and

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung der Dämpfung einer sich ausbreitenden Druckwelle bei einem sequentiellen Auftreffen auf eine Mehrzahl von Gasblasen. Fig. 2 is a simplified representation of the damping of a propagating pressure wave in a sequential impact on a plurality of gas bubbles.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 ist ein Tank (1) eines Flugzeuges im Bereich seines Innenraumes (2) mit einer Abgabeeinrichtung (3) für ein gasförmiges Medium versehen. Insbesondere ist daran gedacht, die Abgabe einrichtung (3) als einen Diffuser zur feinperligen Abgabe des Gases auszubilden. Eine konstruktiv einfache Realisierung der Abgabeeinrichtung (3) kann dadurch erfolgen, daß ein Rohr mit einer Vielzahl von Bohrungen (4) versehen wird, aus denen das Gas austritt. Die Abgabeeinrichtung (3) ist in einem in lotrechter Rich tung unteren Bereich des Tanks (1) angeordnet. Dies gewährleistet eine großräumige Ausbreitung der Gas blasen innerhalb von Treibstoff (5), der innerhalb des Tanks (1) bevorratet wird. According to the embodiment in FIG. 1, a tank ( 1 ) of an aircraft is provided in the area of its interior ( 2 ) with a delivery device ( 3 ) for a gaseous medium. In particular, it is contemplated to design the delivery device ( 3 ) as a diffuser for fine-bead delivery of the gas. The delivery device ( 3 ) can be implemented in a structurally simple manner by providing a tube with a large number of bores ( 4 ) from which the gas emerges. The dispensing device ( 3 ) is arranged in a lower region of the tank ( 1 ) in a vertical direction. This ensures a large-scale spread of the gas bubbles within the fuel ( 5 ), which is stored inside the tank ( 1 ).

Ein geschlossenes System kann dadurch bereitgestellt werden, daß die Abgabeeinrichtung (3) über eine Ver bindungsleitung (6) an einen Kompressor (7) ange schlossen ist. Der Kompressor (7) ist über eine Rück führleitung (8) mit dem Tank (1) verbunden. Die Rück führleitung (8) mündet in einem in lotrechter Richtung oberen Bereich in den Tank ein.A closed system can be provided in that the delivery device ( 3 ) is connected via a connecting line ( 6 ) to a compressor ( 7 ). The compressor ( 7 ) is connected to the tank ( 1 ) via a return line ( 8 ). The return line ( 8 ) opens into the top of the tank in a vertical direction.

Als Gas wird aufgrund der vorliegenden Explosionsgefahr ein innertes Gas verwendet. Beispielsweise kann Stick stoff eingesetzt werden.As a gas there is an explosion hazard an inner gas is used. For example, stick fabric are used.

Eine besondere Verfahrensvariante besteht darin, die Erzeugung der Gasblasen innerhalb des Tanks (1) nicht unmittelbar nach einer Betankung des Flugzeuges, sondern mit einer gewissen Zeitverzögerung erst nach einer Durchführung des Startvorganges zu beginnen. Hierdurch wird gewährleistet, daß das gesamte Tank volumen für die Betankung zur Verfügung steht und nicht ein Teil des Volumens durch die Gasblasen eingenommen wird. Erfahrungsgemäß ist die Gefährdung des Flugzeuges unmittelbar nach dem Start relativ gering, während der Durchführung des Startvorganges wird jedoch bereits ein nennenswerter Teil des Treibstoffes (5) verbraucht. Es ist ebenfalls denkbar, einen Füllstandssensor innerhalb des Tanks (1) anzuordnen und die jeweilige Menge der erzeugten Gasblasen in Abhängigkeit vom Füllstand zu steuern. So wird beispielsweise bei einem relativ stark gefüllten Tank kurz nach der Durchführung des Start vorganges zunächst eine geringere Menge an Gasblasen erzeugt und der optimale Volumenstrom für die Begasung wird erst nach einer ausreichenden Entleerung des Tankes (1) vorgegeben. Es kann somit trotz optimaler Ausnutzung des Tankvolumens die Flugsicherheit er heblich gesteigert werden. A special variant of the method consists in not starting the generation of the gas bubbles inside the tank ( 1 ) immediately after the aircraft has been refueled, but with a certain time delay only after the take-off process has been carried out. This ensures that the entire tank volume is available for refueling and not part of the volume is taken up by the gas bubbles. Experience has shown that the risk to the aircraft immediately after take-off is relatively low, but a significant portion of the fuel ( 5 ) is already consumed during the take-off process. It is also conceivable to arrange a level sensor inside the tank ( 1 ) and to control the respective quantity of gas bubbles generated depending on the level. For example, in the case of a relatively heavily filled tank, shortly after the start process has been carried out, a smaller amount of gas bubbles is initially generated and the optimum volume flow for the gassing is only specified after the tank ( 1 ) has been sufficiently emptied. Despite optimal use of the tank volume, flight safety can thus be increased considerably.

Fig. 2 zeigt einen möglichen Dämpfungsverlauf (9) für sich innerhalb des Treibstoffes (5) ausbreitende Druck wellen. Der Dämpfungsverlauf (9) ist in einem Ko ordinatenkreuz dargestellt, das aus einer Weg-Achse (10) und einer Amplituden-Achse (11) ausgebildet ist. Jeweils beim Auftreffen auf eine Gasblase ergibt sich eine näherungsweise treppenförmige Verminderung des Amplitudenwertes der Druckwelle. Fig. 2 shows a possible damping curve ( 9 ) for pressure within the fuel ( 5 ) propagating waves. The damping curve ( 9 ) is shown in a Ko ordinatenkreuz, which is formed from a path axis ( 10 ) and an amplitude axis ( 11 ). Each time an impact occurs on a gas bubble, there is an approximately step-like reduction in the amplitude value of the pressure wave.

Claims

1. A method for storing fuel, in which the fuel is stored inside a tank of an aircraft and in which a gaseous medium is introduced into the liquid fuel ( 5 ) for at least part of a period of storage of the fuel, characterized in that that the gaseous medium is introduced into the spatially distributed fuel (5).

2. The method according to claim 1, characterized in that for the gas a closed circulation system is seen before and the gas from a compressor ( 7 ) is promoted.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas is introduced into the fuel ( 5 ) with fine bubbles.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an inert gas is introduced into the propellant ( 5 ).

5. The method according to claim 4, characterized in that nitrogen is introduced into the fuel ( 5 ).

6. Device for storing fuel in the loading area of an aircraft, which has a tank for before advice of the fuel, characterized in that the tank ( 1 ) in its interior ( 2 ) in the area of its lower extent in the vertical direction with a dispenser ( 3 ) is equipped for a gaseous medium and that the delivery device ( 3 ) is designed as a diffuser for spatially distributed delivery of the gaseous medium.

7. The device according to claim 6, characterized in that the dispenser ( 3 ) is formed from a tube having a plurality of bores ( 4 ).

8. Device according to one of claims 6 to 7, characterized in that the delivery device ( 3 ) via a connecting line ( 6 ) is connected to a compressor ( 7 ).

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the compressor ( 7 ) via a return line ( 8 ) is connected to an upper region of the tank ( 1 ) in a vertical direction.