ЗАПРАВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И СПОСОБ ДОЗАПРАВКИ БАКОВ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО СУДНА Российский патент 2015 года по МПК B64D37/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в основном относится к средствам для дозаправки воздушного судна. В частности, оно относится к заправочному оборудованию на борту воздушного судна, в частности, воздушного судна, на борту которого имеется заправочное оборудование, содержащее топливные клапаны. Также изобретение относится к способу дозаправки воздушного судна.

Уровень техники

Обычные системы дозаправки на борту воздушных судов содержат ограничители топливного потока, рассчитанные в соответствии с максимальным давлением топлива, равным около 55 фунтов на кв. дюйм (0,4 МПа). Это может соответствовать максимальной скорости для трубопровода дозаправки воздушного судна, равной 7 м/с. Так как фактическое давление подачи обычно значительно меньше, чем максимальное, то время дозаправки увеличивается, поскольку скорость потока неоправданно ограничивают посредством ограничителей топливного потока.

В US 2008/0173762 А1 описана система дозаправки воздушных судов, позволяющая увеличить скорость дозаправки, в которой в трубопровод дозаправки воздушного судна устанавливают ограничители топливного потока, ограничивающие его скорость в топливные баки. Также предложены топливные клапаны для отсоединения каждого топливного бака от трубопровода дозаправки. Общее регулирование осуществляют посредством регулятора давления топлива на борту воздушного судна, так чтобы определить максимальное давление в трубопроводе дозаправки.

Тем не менее, система дозаправки, имеющая такой тип общего регулирования, не может использоваться, когда имеется потребность дозаправить отдельный топливный бак. Бортовой топливный контур воздушного судна, таким образом, не всегда может быть оптимизирован в соответствии с конкретными нуждами.

Поэтому, имеется потребность в улучшении способа дозаправки соответствующих топливных баков воздушного судна.

Сущность изобретения

В вариантах осуществления настоящего изобретения предложено оборудование для дозаправки воздушного судна, оборудование, содержащее:

- систему трубопроводов, содержащих трубопровод подачи топлива, соединенный с множеством трубопроводов подачи топлива в баки;

- топливные баки, соединенные с трубопроводами подачи топлива в баки и предназначенные для дозаправки через трубопровод подачи топлива;

- первые клапаны, расположенные в упомянутом трубопроводе и предназначенные для того, чтобы позволить отсоединять каждый топливный бак от трубопровода подачи топлива;

- по меньшей мере, один датчик, позволяющий для каждого из упомянутых первых клапанов оценить параметр потока первого клапана, упомянутый, по меньшей мере, один датчик располагают в трубопроводе для получения, по меньшей мере, одного сигнала, показывающего давление или скорость потока; и

отличающееся тем, что оно дополнительно содержит:

- по меньшей мере, один привод, связанный с каждым из упомянутых первых клапанов в соответствующем узле привод-первый клапан и позволяющий регулировать канал связанного с ним первого клапана;

- электронный управляющий блок, соединенный с соответствующими узлами привод-первый клапан и предназначенный для регулирования каналов первых клапанов с использованием соответствующих данных о параметре потока первого клапана.

Соответственно, каждый из первых клапанов является клапаном-регулятором потока. При таком расположении можно оптимизировать время дозаправки топливных баков. При регулировании открытого положения (с заданным коэффициентом открытия) первых клапанов допускается управление распределением скоростей потоков в реальном времени. Такое динамическое управление может предотвратить возмущения, которые могут возникнуть в конце дозаправки. В частности, эффективно со сбалансированным перераспределением топлива может осуществляться дозаправка крыльевых топливных баков коммерческих самолетов.

Более того, регулирование соответствующих каналов позволяет минимизировать влияние случайных флуктуации температуры, которые изменяют плотность топлива.

В соответствии с отдельным вариантом, заправочное оборудование дополнительно содержит, по меньшей мере, одну установку для измерения, связанную, по меньшей мере, с одним из упомянутых топливных баков, а предпочтительно с каждым из топливных баков, предназначенную для измерения уровня топлива и для выдачи, по меньшей мере, одного сигнала, показывающего измеренный уровень топлива для соответствующего топливного бака, при этом электронный управляющий блок предназначен для того, чтобы регулировать упомянутый канал с использованием данных о параметре потока первого клапана и данных об уровне топлива. Соответственно, оптимизацию скорости дозаправки осуществляют для одного или нескольких топливных баков, а предпочтительно для всех топливных баков, путем принятия в расчет соответствующего начального количества топлива.

Одной из объектов настоящего изобретения является способ дозаправки системы топливных баков.

В соответствии с изобретением предлагается способ дозаправки системы топливных баков, которая содержит трубопровод подачи топлива, трубопровод, топливные баки и первые клапаны, предназначенные для того, чтобы позволить отсоединять каждый топливный бак от трубопровода подачи топлива, способ содержащий следующее:

- в трубопровод с заданной скоростью потока подают топливо через упомянутый трубопровод подачи топлива;

- распределяют заданную скорость потока между топливными баками; и

- оценивают параметр потока первого клапана для каждого из упомянутых первых клапанов с использованием, по меньшей мере, одного датчика, предназначенного для того, чтобы предоставлять, по меньшей мере, один сигнал, показывающий давление или скорость потока;

отличающийся тем, что он дополнительно содержит следующие этапы:

- регулируют каналы соответствующих первых клапанов посредством связанных с ними приводов, так чтобы осуществить распределение упомянутой заданной скорости потока; и

- регулируют каналы соответствующих первых клапанов посредством электронного управляющего блока, образующего часть баковой системы воздушного судна, с использованием параметра потока первого клапана.

В соответствии с отдельным признаком, способ дополнительно содержит следующее:

- программируют желаемое количество топлива для каждого из топливных баков, которые надо дозаправить;

- для каждого из топливных баков, которые надо дозаправить, измеряют уровень топлива и, по меньшей мере, посредством одной установки для измерения предоставляют сигнал, показывающий уровень топлива в топливном баке; и

- регулируют упомянутый канал посредством электронного управляющего блока, используя данные о параметре потока первого клапана и данные об уровне топлива.

Как вариант, способ включает следующие этапы:

- по меньшей мере, для одного из топливных баков, которые надо дозаправить, посредством электронного управляющего блока обрабатывают сигнал, показывающий уровень топлива в топливном баке, и сигнал, показывающий давление в трубопроводе, и получают, по меньшей мере, один параметр дозаправки, позволяющий для упомянутого топливного бака определить время, оставшееся до завершения дозаправки; и

- управляют упомянутыми приводами посредством электронного управляющего блока так, чтобы в ответ, по меньшей мере, на один управляющий сигнал от электронного управляющего блока увеличить коэффициент распределения для одного из топливных баков, время дозаправки которого самое большое.

В соответствии с отдельным вариантом, способ содержит следующие этапы: от трубопровода подачи топлива постепенно отсоединяют топливный бак, чтобы в ответ, по меньшей мере, на один управляющий сигнал прерывания от электронного управляющего блока упредить завершение дозаправки топливного бака, который надо отсоединить, управляющий сигнал прерывания вырабатывают после сравнения параметра дозаправки с пороговым значением.

В соответствии с другим вариантом, один из первых клапанов, связанный с топливным баком, для которого требуется самое большое количество топлива, устанавливают в начальное открытое положение, которое может быть увеличено, и при этом управляющий сигнал, предназначенный для того, чтобы увеличивать упомянутое начальное открытое положение, вырабатывается электронным управляющим блоком, как только определено, что выполнено, по меньшей мере, одно из следующих условий для одного из других топливных баков:

- время, оставшееся до завершения дозаправки, меньше, чем заданный период, который предпочтительно, но при этом не ограничивая, не превосходит 60 секунд;

- оставшееся количество топлива, которое надо подать в топливный бак, меньшее, чем заданное значение, которое предпочтительно, но при этом не ограничивая, не превосходит 1 т;

Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидны специалистам в области техники из последующего описания, данного в виде неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана известная система дозаправки воздушных судов;

на фиг.2 схематически показано оборудование дозаправки воздушного судна в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг.3 схематически показано оборудование дозаправки воздушного судна в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг.4 схематически показано расположение клапанов в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг.5 схематически показана часть заправочного интерфейса, отображающая желаемое и фактическое количество топлива;

на фиг.6А и 6В показаны соответствующие виды шарового клапана, предназначенного для использования в качестве клапана-регулятора потока заправочного оборудования воздушного судна в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

на фиг.7 приведена диаграмма, иллюстрирующая способ управления дозаправкой, содержащий несколько этапов, реализованных в изобретении.

Подробное описание вариантов осуществления

На различных чертежах одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одних и тех же элементов.

На фиг.1 приведена схема системы 10 дозаправки воздушного судна, обычно используемая для дозаправки коммерческих самолетов, таких как А320. Система 10 дозаправки воздушного судна снабжена соленоидными клапанами 11, соединенными по схеме звезда с дозаправочной муфтой 12, которая имеет подвод 12а для подачи топлива в трубопровод 13. В этом примере емкость центрального топливного бака 14 равна 8250 литров, а каждый крыльевой топливный бак 15, 16 имеет емкость 6925 литров (внутренние топливные баки). Также может быть установлен дополнительный топливный бак, например, дополнительный центральный топливный бак ACT (не показан).

Как показано на фиг.2-4, в вариантах осуществления изобретения предложено оборудование 20 для динамичной дозаправки баковой системы 21 воздушного судна, чтобы минимизировать время дозаправки. Такое оборудование 20 может должным образом использоваться для самолетов, имеющих множество топливных баков, например, три топливных бака 14, 15, 16, как в примере на фиг.1.

В первом варианте осуществления, показанном на фиг.2, оборудование 20 содержит трубопровод 13 подачи топлива, три трубопровода подачи топлива в баки и три топливных бака 14, 15, 16. Трубопровод дозаправки, здесь и далее называемый трубопроводом 22, имеет соответствующие трубки, соединенные с каждым из топливных баков 14, 15, 16. Соединение по схеме звезда сформировано посредством соединения J трубопровода 22. Здесь, один клапан, например, соленоидный клапан 23 расположен между подводом 13 подачи топлива и соединением J и функционирует в качестве главного клапана по отношению к множеству управляемых клапанов 24, 25, 26. В этом первом варианте осуществления клапан 24 соединен с топливным баком 14, клапан 25 соединен с топливным баком 15, а клапан 26 соединен с топливным баком 16. Соответственно, каждый из этих клапанов 24, 25, 26 позволяет отсоединить каждый топливный бак от трубопровода 13, так что топливо может быть направлено в заданном направлении. Конечно, может использоваться любое другое число топливных баков, а соленоидный клапан 23, непосредственно соединенный с трубопроводом 13 подачи топлива, может быть заменен на любой подходящий клапан. Также, такой главный клапан может быть оборудован нажимной кнопкой или аналогичным приводимым в действие вручную элементом для открытия главного клапана.

На фиг.3 показана схема для передачи физического параметра, показывающего характеристики потока в трубопроводе 22 и предусмотрен один или несколько датчиков 30. Здесь, датчик 30 представляет собой датчик давления, расположенный между соединением J и соленоидным клапаном 23 или любым аналогичным главным клапаном, непосредственно соединенным с трубопроводом 13 подачи топлива. В варианте осуществления, показанном на фиг.2, датчик давления или аналогичный датчик 30 соединен с электронным управляющим блоком ECU. Этот датчик 30 в сочетании с соответствующим приводом клапана в сборе, также соединенным с электронным управляющим блоком ECU, позволяет осуществлять регулирование соответствующей скорости потока при дозаправке. Датчик 30 также может быть заменен одним или несколькими измерителями скорости потока, расположенными надлежащим образом в трубопроводе 22, при этом каждый выдает сигналы, показывающие скорость потока.

В примере, показанном на фиг.2, данные о давлении измеряют датчиком 30 в трубопроводе 22, а данные об открытии первых клапанов 24, 25, 26 получают с помощью приемного модуля М электронного управляющего блока. Этот модуль М выполнен так, чтобы оценивать соответствующие параметры потока первого клапана, используя данные о давлении и данные о положении.

Все клапаны 24, 25, 26 могут быть оснащены приводами и устройствами позиционирования для осуществления управления потоком топлива. На фиг.6А и 6В схематически показан пример конструкции клапана-регулятора потока, корпус В клапана может представлять собой шар, вращаемый обычным устройством позиционирования (не показано), приводимым в действие серводвигателем 31 или аналогичным сервомеханизмом. Здесь, датчик 32 положения выдает сигнал, указывающий на положение корпуса В клапана. Если использован серводвигатель 31 поворотного типа, то датчик 32 положения определяет угловое положение корпуса В клапана или другого элемента, связанного с корпусом В клапана. Канал клапанов 24, 25, 26 может быть по выбору установлен в заданное открытое положение между полностью открытым положением, как показано на фиг.6А, и закрытым положением, как показано на фиг.6В. В результате, может быть установлена определенная скорость потока между двумя клапанными каналами шарового клапана. Привод позволяет в реальном времени регулировать канал соответствующего первого клапана. Угловое положение поворотного механизма D может точно задавать коэффициент открытия корпуса В клапана. Тип привода клапана может быть таким, как описано в заявке РСТ/ЕР2010/057656.

В то время как здесь представлен проходной шаровой клапан, отличающийся быстрым срабатыванием и долговечностью, понятно, что первые клапаны 24, 25, 26 не обязательно являются шаровыми клапанами или аналогичными клапанами на четверть оборота. В общем случае каждый клапан 24, 25, 26 содержит корпус клапана с множеством регулируемых положений между полностью открытым положением и закрытым положением для регулирования потока или давления топлива или аналогичной жидкости, которую необходимо хранить в соответствующих топливных баках 14, 15, 16.

Устройствами позиционирования (обычно называемыми интеллектуальными устройствами позиционирования) или аналогичными управляющими элементами клапанов 24, 25, 26 управляют в функции сигналов, вырабатываемых датчиком 30. Управление положением соответствующих корпусов клапанов может также принимать в расчет данные о параметре потока и данные об уровне топлива. Здесь, данные об уровне топлива могут быть получены путем измерения уровня в каждом топливном баке 14, 15, 16, который необходимо дозаправить. Одна, а предпочтительно несколько установок 34, 35, 36 для измерения могут быть связаны с каждым топливным баком 14, 15, 16 для подачи электронному управляющему блоку ECU сигнала, показывающего измеренный уровень топлива. В процессе дозаправки электронный управляющий блок обрабатывает сигналы датчика 30 и установок 34, 35, 36 для измерения, чтобы динамически регулировать каналы соответствующих первых клапанов 24, 25, 26. Сигналы датчика 30 или любых аналогичных датчиков, таким образом, преобразуют в данные о параметрах потока через первый клапан, в то время как сигналы установок 34, 35, 36 для измерения преобразуют в данные об уровне топлива. Эти данные или любые аналогичные данные, полученные электронным управляющим блоком ECU, используют, чтобы определить индивидуальные потребности соответствующих топливных баков 24, 25, 26.

На фиг.5, данные о желаемом количестве топлива для каждого из топливных баков могут быть отображены на специальной заправочной панели 28 и/или на навигационном экране. Эти данные известным способом вводятся оператором, когда выбран режим дозаправки. Переключатель 29 делает возможным осуществление выбора такого режима, позволяя программировать операцию дозаправки. Соответствующий интерфейс, который может быть обычным интерфейсом, содержит первые области 28а отображения, предназначенные для отображения запрограммированного количества топлива в соответствующих топливных баках 14, 15, 16, и вторые области 28b отображения, предназначенные для отображения количества топлива, измеренного в соответствующих топливных баках 14, 15, 16. Электронный управляющий блок ECU подключен к заправочной панели 28 такого типа и преимущественно может принять в расчет входные данные, показывающие желаемое количество топлива для каждого из топливных баков 14, 15, 16.

В одном варианте осуществления электронный управляющий блок ECU, показанный на фиг.2, позволяет осуществить обработку сигнала упомянутого датчика, сигнала установок для измерения и дополнительных входных данных, таких как данные, показывающие желаемое количество топлива, чтобы оценить время, оставшееся до завершения дозаправки соответствующего топливного бака. Электронный управляющий блок ECU может содержать алгоритм, использующий информацию, получаемую после обработки упомянутых сигналов и входных данных, чтобы получить параметры дозаправки. Например, каждый из параметров дозаправки показывает потребность в дозаправке одного из топливных баков 14, 15, 16. Так как время, оставшееся до завершения дозаправки соответствующих топливных баков 14, 15, 16 может быть вычислено с такими параметрами дозаправки, то алгоритм может быть дополнительно предназначен, чтобы определять оптимизированное перераспределение скоростей потоков.

На фиг.2, электронный управляющий блок ECU содержит управляющий модуль 33, предназначенный для того, чтобы в качестве функции параметров дозаправки вырабатывать множество управляющих сигналов, каждый из которых предназначен для управления приводом одного из упомянутых первых клапанов 24, 25, 26. Эти управляющие сигналы получают в соответствии с оптимизированным перераспределением, определенным алгоритмом. Конечно, такая оптимизация зависит от специфической конфигурации воздушного судна. Управляющий модуль 33 может быть предназначен для того, чтобы вырабатывать, по меньшей мере, один управляющий сигнал прерывания, если сравнение параметра дозаправки с пороговым значением показывает надвигающееся завершение дозаправки одного из топливных баков 14, 15, 16. Привод в ответ на управляющий сигнал прерывания приводит в действие связанный с ним первый клапан для постепенного отсоединения соответствующего топливного бака от трубопровода 13 подачи топлива.

В обычном случае, когда общая скорость потока (здесь скорость потока, проходящего через соленоидный клапан 23) постоянна, скорости потока топливных баков 14, 15, 16 в начале дозаправки могут быть одинаковыми и могут быть индивидуально отрегулированы посредством различных коэффициентов открытия первых клапанов 24, 25, 26, когда множество установок 34, 35, 36 для измерения показывают, что, по меньшей мере, первый из топливных баков 14, 15, 16 дозаправлен до уровня, близкого к желаемому.

Например, на первом этапе может быть завершена дозаправка крыльевых баков 15, 16. Как только уровень топлива одного крыльевого бака 15 из крыльевых баков 15, 16 достиг заданного уровня, близкого к желаемому уровню, то канал соответствующего первого клапана 25 может быть плавно уменьшен до более низкого коэффициента открытия. В неограничивающем примерном варианте осуществления заданный уровень может соответствовать такому уровню, для которого время, оставшееся до завершения дозаправки, меньше, чем 30 или 60 секунд (исходя из вычислений, проведенных электронным управляющим блоком ECU с постоянной скоростью потока до уменьшения канала первого клапана). Для инициации уменьшения канала первого клапана непосредственно перед окончанием дозаправки крыльевого бака 15 могут использоваться другие подходящие пороговые значения.

В то время как первый клапан 25 постепенно закрывается с соответствующим увеличением коэффициента открытия, на втором этапе, по меньшей мере, один из оставшихся клапанов 24, 26 приводят в действие посредством связанного с ним привода так, чтобы осуществлять дозаправку, по меньшей мере, одного из оставшихся топливных баков 14, 16 с более высокой скоростью. Другими словами, скорость потока может быть автоматически перераспределена, чтобы ускорить процесс дозаправки. Например, если один из крыльевых баков 15, 16 достиг желаемого количества топлива или, для этого бака не требуется столько же топлива, как для других баков, то может быть увеличена только скорость потока, имеющего отношение к центральному баку 14. Как вариант, каждый привод первых клапанов 24, 25, 26 допускает осуществление постепенного отсоединения в течение короткого заданного периода, предпочтительно не менее 10 секунд, например, 30 секунд.

Понятно, что регулирование канала первых клапанов 24, 25, 26 можно осуществлять различными способами так, чтобы оптимизировать время дозаправки, и не ограничивается приведенным выше примером. Например, на первой стадии могут быть дозаправлены только крыльевые баки 15, 16, а на второй стадии начинается выполнение дозаправки центрального бака 14. В общем случае, для минимизации времени дозаправки может использоваться любое автоматическое интеллектуальное управление.

На фиг.2, электронный управляющий блок ECU может передавать сигналы для управления соленоидным клапаном 23 и приводами первых клапанов 24, 25, 26 через обычные линии управления и может осуществлять связь с центральным компьютером или аналогичным терминалом посредством, по меньшей мере, одной шины 38. Может быть доступно множество опций дозаправки, и оператор с помощью терминала может выбрать желаемую опцию при выборе желаемого количества топлива в соответствующих баках 14, 15, 16. Также имеется соединение 39 с источником питания (не показан) для подачи низкого напряжения на электронный управляющий блок ECU. Как вариант, может быть предложен дополнительный электронный управляющий блок или любой подходящий контроллер, чтобы позволить осуществлять дозаправку даже в случае сбоя или поломки в электронном управляющем блоке ECU.

На фиг.2 и 7 показано осуществление способа дозаправки баковой системы 21 воздушного судна с множеством топливных баков 14, 15, 16 может быть начато с программирования на этапе Р1 желаемого количества топлива. Затем, электронный управляющий блок ECU инициирует дозаправку путем подачи S1 топлива в трубопровод 22 с заданной скоростью потока. Эту подачу осуществляют путем открытия S10 соленоидного клапана 23 или любого аналогичного главного клапана, а множество первых клапанов 24, 25, 26 приводят в действие, чтобы надлежащим образом распределить S11 заданную скорость потока между топливными баками 14, 15, 16. Как вариант, сначала посредством электронного управляющего блока ECU выполняют вычисление соответствующих скоростей потоков, связанных с топливными баками 14, 15, 16, используя данные, показывающие начальное количество топлива для каждого из топливных баков 14, 15, 16, и данные, показывающие желаемое количество топлива. Начальные управляющие сигналы от электронного управляющего блока ECU позволяют приводам пропорционально открыть соответствующие первые клапаны 24, 25, 26 в соответствии с упомянутым вычислением.

Затем, модуль М электронного управляющего блока ECU в соединении с датчиком 30 и приводами первых клапанов 24, 25, 26 оценивает S2 параметр потока первого клапана для каждого из упомянутых первых клапанов 24, 25, 26. Этап S3 измерения может быть осуществлен посредством установок 34, 35, 36 для измерения одновременно, до или после оценивания S2, чтобы определить соответствующие уровни топлива.

После того, как электронный управляющий блок ECU соберет данные о параметре потока первого клапана и данные об уровне топлива, может быть осуществлен следующий этап, может быть применен алгоритм. Таким образом, осуществляют обработку S4 упомянутых данных, чтобы в реальном времени оценить скорости потоков и соответственные потребности в дозаправке (оставшееся количество топлива). Алгоритм предназначен, чтобы получать S5 параметры дозаправки, позволяющие для каждого из топливных баков 14, 15, 16 определить время, оставшееся до завершения дозаправки. Как вариант, может быть вычислен любой параметр, показывающий адекватность соответствующих скоростей потока и связанных с ними потребностей в дозаправке. После этого, алгоритм может сравнить соответственные потребности так, чтобы установить иерархию топливных баков 14, 15, 16. Если по итогам сравнения С1 определено, что одну из скоростей потока в одном из первых клапанов 24, 25, 26 необходимо изменить, то необходимо изменить конфигурацию приводов. Другими словами, при определении во время сравнения С1 необходимости изменения конфигурации приводов может быть достигнуто точное регулирование каналов.

Соответственно, как показано на фиг.7, электронный управляющий блок ECU отправляет управляющий сигнал, который принимают приводы S6 первых клапанов 24, 25, 26. Затем на этапе S7 управления осуществляется активное управление регулированием потока для каждого топливного бака. Канал, по меньшей мере, одного из первых клапанов 24, 25, 26 регулируют как функцию изменения потребности в более высокой скорости потока. Благодаря управлению, увеличивают коэффициент распределения для того топливного бака из баков 14, 15, 16, для дозаправки которого требуется наибольшее время.

Сравнение С1 также может быть выполнено, чтобы инициировать постепенное отсоединение одного из топливных баков 14, 15, 16 от трубопровода 13 подачи топлива, чтобы упредить завершение дозаправки топливного бака, который надо отсоединить. Например, выполнено сравнение параметра дозаправки и порогового значения, показывающего, что топливный бак близок к достижению желаемого уровня. В неограничивающем примере признак или пороговые значения для инициирования постепенного закрытия могут показывать вычисленное время, оставшееся до завершения дозаправки, которое меньше, чем заданный период, или могут показывать оставшееся количество топлива, которое необходимо подать в топливный бак и которое меньше, чем заданное значение.

При упреждении завершения дозаправки топливных баков 14, 15, 16 можно получить несколько преимуществ:

- поскольку скорость потока существенна, в топливных баках 14, 15, 16 образуются волны, и это явление приводит к трудностям при считывании реального количества топлива;

- конечное количество также может быть очень близко к желаемому количеству, в то время как в обычных системах дозаправки, как в показанной на фиг.1, при закрытии соленоидного клапана 11 не может быть точно предсказана скорость потока.

Заправочное оборудование, как показано на фиг.2, позволяет достичь плавной дозаправки, а время дозаправки может быть снижено путем управления каналами, выполняемым электронным управляющим блоком ECU как функцией потребностей соответствующих топливных баков 24, 25, 26. Это заправочное оборудование 20 может быть выполнено в качестве "заправочного центра" воздушного судна или в виде любой другой конфигурации. Первые клапаны 24, 25, 26 могут быть расположены близко к соленоидному клапану, чтобы минимизировать длину каналов, присоединенных к соединению J. Более того, заправочное оборудование 20 может быть связано более чем с тремя топливными баками 14, 15, 16. С использованием дополнительных каналов и дополнительных первых клапанов могут быть дозаправлены два дополнительных центральных бака ACT (не показаны). Также могут использоваться перепускные каналы или подобное. Первые клапаны 24, 25, 26 также могут быть связаны с перепускным средством, чтобы добиться отказоустойчивой архитектуры. Топливо также может подаваться на один или несколько топливных баков 14, 15, 16 одним или несколькими упомянутыми первыми клапанами 24, 25,2 26, что обеспечивается двумя отдельными приводами. Если возникает сбой, который мешает расположить корпус В клапана в открытое положение, то может использоваться такое перепускное средство или вторичные приводы. Отдельные датчики могут выдавать сигналы, указывающие электронному управляющему блоку ECU на такие сбои.

Второй вариант осуществления показан со ссылкой на фиг.3, на которой показано управление скоростями потоков, направленных к соответствующим топливным бакам 14, 15, 16, как на фиг.2, с использованием первых клапанов 24, 25, 26. В этом втором варианте осуществления параллельно предложены соответствующие вторые клапаны 44, 45, 46, дающие возможность дозаправки топливных баков 14, 15, 16 в случае сбоя при открытии первого клапана. Каждый из вторых клапанов 44, 45, 46 может быть оснащен двухпозиционным приводом, в то время как первые клапаны 24, 25, 26 могут рассматриваться как интеллектуальные клапаны. Как вариант, по меньшей мере, один из вторых клапанов 44, 45, 46 может управляться отдельным приводом, получающим управляющие сигналы от центрального управляющего блока ECU.

Как вариант, дозаправка может осуществляться со вторыми клапанами 44, 45, 46, установленными в открытое состояние, параллельно с первыми клапанами 24, 25, 26, которые также активно используют. При таком варианте размер различных клапанов может быть преимущественно снижен, потому что скорость потока для каждого из топливных баков 14, 15, 16 распределяют посредством двух клапанов 24, 44; 25, 45; 26, 46.

Третий вариант осуществления приведен на фиг.4, на которой главный клапан удален, а селекторные клапаны 54, 55, 56, имеющие два или три положения, подключены между первыми клапанами 24, 25, 26 и соответствующими топливными клапанами 14, 15, 16. Датчик 30 может быть расположен в начале трубопровода 13 подачи топлива. Система 21 топливных баков аналогична системе, описанной на фиг.2, но является отказоустойчивой, потому что:

- если в одном из первых клапанов 24, 25, 26 возникает сбой и блокирует первый клапан в закрытом положении, то регулирование положений селекторных клапанов может обеспечить перепускной канал, чтобы предотвратить какое-либо прерывание дозаправки; и

селекторные клапаны 54, 55, 56 могут остановить дозаправку одного из топливных баков 14, 15, 16, когда связанный с ним один из первых клапанов 24, 25, 26 заблокирован в открытом положении.

Здесь, селекторные клапаны 54, 55, 56 представляют собой четырехпозиционные клапаны, управляемые электронным управляющим блоком ECU. Конечно, число селекторных клапанов 54, 55, 56 может быть различным в зависимости от конфигурации системы 21 топливных баков. Положение по умолчанию, которое представляет собой открытое положение селекторных клапанов 54, 55, 56, может быть выбрано так, чтобы при возникновении сбоя одного из селекторных клапанов 54, 55, 56 разрешалось осуществлять нормальную дозаправку. Для первого клапана 24 между селекторным клапаном 54, соединенным с центральным баком 14, и вторым из оставшихся первых клапанов 25, 26, обеспечен перепускной канал, включающий в себя трубку 60, соединяющую два селекторных клапана 54, 55. Для обхода этого первого клапана 24 селекторный клапан 54 может быть переключен в такое положение, в котором центральный бак 14 получает топливо, поступающее от одного из двух других селекторных клапанов 55, 56. Аналогично может быть обойден каждый из двух других первых клапанов 25, 26.

По меньшей мере, одна трубка 60 и, по меньшей мере, один из первых клапанов 25, 26 также может быть использован, чтобы ускорить дозаправку центрального бака 14. Этот отдельный режим дозаправки является опциональным и может быть активирован оператором.

В одном варианте трубопровод 22 обеспечивает возможность распределения скорости потока, подаваемого трубопроводом 13 подачи топлива, между N1 из топливных баков 14, 15, 16 с использованием меньшего или равного числа N2 (N2≤N1) первых клапанов 24, 25, 26, расположенных в соединении по схеме звезда относительно трубопровода 13 подачи топлива. Число первых клапанов 24, 25, 26 может быть уменьшено с использованием одного или нескольких многоканальных распределительных клапанов, непосредственно соединенных с топливными баками 14, 15, 16. Например, первый клапан 25, показанный на фиг.4, мог бы быть удален, и в этом случае дозаправку топливного бака 15 осуществляют с использованием двух селекторных клапанов 54, 55 и промежуточной трубки 60. Как вариант, число первых клапанов 24, 25, 26 может быть сохранено, а число топливных баков 14, 15, 16 - увеличено, например, чтобы добавить дополнительные топливные баки ACT.

На фиг.2-4, предпочтительно, чтобы среднее расстояние между трубопроводом 13 подачи топлива и соответствующими первыми клапанами 24, 25, 26 и среднее расстояние между электронным управляющим блоком ECU и трубопроводом 13 подачи топлива было намного меньше, чем среднее расстояние между соответствующими первыми клапанами 24, 25, 26 и соответствующими топливными баками 14, 15, 16. При такой конфигурации реализация заправочного оборудования 20 воздушного судна может быть выполнена с минимальным изменением обычного трубопровода.

Настоящее изобретение было описано применительно к предпочтительным вариантам осуществления. Эти варианты осуществления приведены лишь для примера и изобретение ими не ограничено. Специалистам в области техники будет понятно, что в рамках объема изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения, могут быть внесены изменения и модификации, таким образом, подразумевается только, что настоящее изобретение ограничено только нижеследующей формулой изобретения.

В отдельных вариантах осуществления трубопровод 22 дозаправки, упоминаемый выше в описании варианта осуществления изобретения, также может быть использован, чтобы подавать топливо из топливных баков 14, 15, 16 в двигатели воздушного судна или чтобы перемещать топливо из одного топливного бака в другой топливный бак. Более того, понятно, что параметры дозаправки также могут использоваться, чтобы определить оставшееся количество топлива, которое надо подать в топливный бак. Также очевидно, что первые клапаны 24, 25, 26 могут приводиться в действие для выполнения слива топлива.

В контексте настоящего изобретения термин "топливо" не должен интерпретироваться так, чтобы ограничиваться обычными видами авиационного топлива, такого как, например, керосин. Вместо этого термин "топливо" в смысле настоящего изобретения также должен включать в себя используемые вместо этого жидкости, точка воспламенения которых предпочтительно >100°С.

Ссылочные позиции в нижеследующей формуле изобретения не должны истолковываться, как ограничение формулы.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам дозаправки летательного аппарата. Заправочное оборудование воздушного судна содержит систему трубопроводов, топливные баки, первые клапаны, датчик, показывающий давление или скорость потока, привод первых клапанов и электронный управляющий блок. Трубопровод подачи соединен с множеством трубопроводов подачи топлива в баки через первые клапаны. Первые клапаны позволяют отсоединять каждый топливный бак от трубопровода подачи топлива и регулировать параметры потока, проходящего через канал клапана, посредством привода. Первые клапаны содержат корпус, который может быть по выбору установлен в нескольких положениях между полностью открытым и полностью закрытым положением. Электронный управляющий блок приспособлен для регулирования канала первых клапанов с использованием данных с датчиков давления или скорости потока. Способ дозаправки баковой системы, включающий этапы подачи в трубопровод потока топлива с заданной скоростью, распределение заданной скорости потока между топливными баками, оценку параметра потока датчиком скорости или давления потока и регулировку каналов первых клапанов посредством электронного управляющего блока. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Заправочное оборудование (20) воздушного судна, содержащее
- систему трубопроводов (22), включающую трубопровод (13) подачи топлива, соединенный с множеством трубопроводов подачи топлива в баки,
- топливные баки (14, 15, 16), соединенные с трубопроводами подачи топлива и предназначенные для их дозаправки через трубопровод (13) подачи топлива,
- первые клапаны (24, 25, 26), расположенные в трубопроводе (22) и предназначенные для отсоединения каждого топливного бака (14, 15, 16) от трубопровода (13) подачи топлива,
- по меньшей мере, один датчик (30), обеспечивающий для каждого из первых клапанов (24, 25, 26) оценку параметров потока и установленный в трубопроводе (22) для получения, по меньшей мере, одного сигнала, характеризующего давление или скорость потока, при этом упомянутый датчик (30) содержит, по меньшей мере, один датчик давления в трубопроводе (22) и для выдачи, по меньшей мере, одного сигнала, показывающего давление,
отличающееся тем, что
- первые клапаны (24, 25, 26) содержат корпус, который может быть по выбору установлен в нескольких заданных положениях между полностью открытым положением и закрытым положением,
- содержит, по меньшей мере, один привод, связанный с каждым из упомянутых первых клапанов (24, 25, 26) в соответствующем узле их привода и обеспечивающий регулировку канала связанного с ним первого клапана в полностью открытое положение, закрытое положение и регулируемое положение между ними,
- электронный управляющий блок (ECU), соединенный с соответствующими узлами привода первых клапанов, содержащий модуль (М), предназначенный для определения положения первых клапанов (24, 25, 26) и для оценки соответствующих параметров потока первого клапана, используя данные о давлении и о положении, и управляющий модуль (33), предназначенный для регулирования каналов первых клапанов с использованием соответствующих данных о параметре потока через первый клапан.

2. Заправочное оборудование по п.1, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, одну установку (34, 35, 36) для измерения, связанную, по меньшей мере, с одним из топливных баков (14, 15, 16), для измерения уровня топлива и для выдачи, по меньшей мере, одного сигнала, показывающего измеренный уровень топлива в соответствующем топливном баке, при этом электронный управляющий блок (ECU) выполнен с возможностью регулировки упомянутого канала с использованием данных о параметре потока первого клапана и данных об уровне топлива.

3. Заправочное оборудование по п.2, отличающееся тем, что электронный управляющий блок (ECU) выполнен с возможностью обработки сигнала упомянутого датчика (30) и сигнала упомянутых измерительных установок (34, 35, 36), а также входных данных, показывающих желаемое количество топлива для каждого из топливных баков, и содержит:
- алгоритм, использующий информацию, получаемую после обработки упомянутых сигналов и входных данных, чтобы получить параметр дозаправки, позволяющий определить время, оставшееся до завершения дозаправки соответствующего топливного бака, и
- управляющий модуль (33) выполнен с возможностью вырабатывания в качестве функции параметров дозаправки множества управляющих сигналов, каждый из которых предназначен для управления упомянутым приводом одного из упомянутых первых клапанов (24, 25, 26).

4. Заправочное оборудование по п.3, отличающееся тем, что управляющий модуль (33) электронного управляющего блока (ECU) выполнен с возможностью вырабатывать, по меньшей мере, один управляющий сигнал прерывания, если сравнение параметра дозаправки с пороговым значением показывает предстоящее завершение дозаправки топливного бака, а соответствующий привод выполнен с возможностью в ответ на упомянутый управляющий сигнал прерывания приводить в действие связанный с ним первый клапан для постепенного отсоединения упомянутого топливного бака от трубопровода (13) подачи топлива.

5. Заправочное оборудование по п.4, отличающееся тем, что упомянутый соответствующий привод выполнен с возможностью допускать осуществление постепенного отсоединения в течение периода времени, не меньше заданного периода, предпочтительно не менее 10 секунд.

6. Заправочное оборудование по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутые первые клапаны (24, 25, 26) представляют собой шаровые клапаны, оборудованные приводом, выполненным с возможностью в реальном времени регулировать канал первого клапана.

7. Заправочное оборудование по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, один дополнительный клапан, непосредственно соединенный с трубопроводом (13) подачи топлива и подающий топливо в трубопровод (22) через упомянутый трубопровод (13) подачи топлива.

8. Заправочное оборудование по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из упомянутых топливных баков (14, 15, 16) соединен, с одной стороны, с упомянутыми первыми клапанами (24, 25, 26), приводимыми в действие упомянутым приводом, и, с другой стороны, со вторыми клапанами (44, 45, 46).

9. Заправочное оборудование по п.8, отличающееся тем, что вторые клапаны (44, 45, 46) связаны с отдельным приводом их в действие, управление которым осуществляется посредством центрального управляющего блока.

10. Заправочное оборудование по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из упомянутых топливных баков (14, 15, 16) выполнен с возможностью подачи в него топлива одним или несколькими упомянутыми первыми клапанами (24, 25, 26) с помощью двух отдельных приводов.

11. Заправочное оборудование по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что содержит селекторный клапан, расположенный между одним из упомянутых топливных баков (14, 15, 16) и одним из упомянутых первых клапанов (24, 25, 26), при этом между упомянутым селекторным клапаном и вторым из упомянутых первых клапанов расположен перепускной канал, при этом селекторный клапан выполнен с возможностью выбора, по меньшей мере, одного из множества положений, которое позволяет обойти первый из упомянутых первых клапанов.

12. Заправочное оборудование по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что трубопровод (22) выполнен с возможностью распределения скорости потока, подаваемого трубопроводом (13) подачи топлива, между N1 из топливных баков с использованием N2 (N2≤N1) первых клапанов, расположенных в соединении по схеме звезда относительно трубопровода подачи топлива, и с использованием, по меньшей мере, одного многоканального распределительного клапана, непосредственно соединенного с топливными баками (14, 15, 16).

13. Способ дозаправки баковой системы (21) воздушного судна, содержащей трубопровод (13) подачи топлива, систему трубопроводов (22), топливные баки (14, 15, 16) и первые клапаны (24, 25, 26), предназначенные для того, чтобы позволить отсоединять каждый топливный бак от трубопровода подачи топлива, включающий следующие этапы
- подачу (S1) в трубопровод потока топлива с заданной скоростью через упомянутый трубопровод подачи топлива;
- распределение (S11) заданной скорости потока между топливными баками; и
- оценку (S2) параметра потока первого клапана для каждого из упомянутых первых клапанов с использованием, по меньшей мере, одного датчика, предназначенного для выдачи, по меньшей мере, одного сигнала, показывающего давление или скорость потока, при этом упомянутый датчик (30) содержит, по меньшей мере, один датчик для контроля давления в трубопроводе (22) и для выдачи, по меньшей мере, одного сигнала, показывающего давление,
отличающийся тем, что содержит следующие этапы
- регулировку каналов соответствующих первых клапанов (24, 25, 26) посредством связанных с ними приводов для осуществления распределения упомянутой заданной скорости потока, при этом первые клапаны (24, 25, 26) содержат корпус, который может быть по выбору установлен в нескольких заданных положениях между полностью открытым положением и закрытым положением так, что регулировку канала, связанного с клапаном, осуществляют в полностью открытое положение, закрытое положение и регулируемое положение между ними,
- определение положения первых клапанов (24, 25,26) и оценка соответствующих параметров потока посредством модуля (М) электронного управляющего блока (ECU), образующего часть баковой системы (21) воздушного судна, используя данные о давлении и о положении, и
- регулировку каналов соответствующих первых клапанов (24, 25, 26) посредством управляющего модуля (33), с использованием параметра потока первого клапана.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что
- программируют (Р1) желаемое количество топлива для каждого из топливных баков, которые надо дозаправить,
- измеряют (S3) для каждого из топливных баков (14, 15, 16), которые надо дозаправить, уровень топлива и выдают сигнал, по меньшей мере, посредством одной установки (34, 35, 36) для измерения, показывающий уровень топлива в топливном баке, и
- регулируют упомянутый канал посредством электронного управляющего блока (ECU), используя данные о параметре потока первого клапана и данные об уровне топлива.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что
- обрабатывают (S4), по меньшей мере, для одного из топливных баков (14, 15, 16), которые надо дозаправить, посредством электронного управляющего блока (ECU) сигнал, показывающий уровень топлива в топливном баке, и сигнал, показывающий давление в трубопроводе (22), и получают (S5), по меньшей мере, один параметр дозаправки, позволяющий для упомянутого топливного бака определить время, оставшееся до завершения дозаправки, и
- управляют (S7) упомянутыми приводами посредством электронного управляющего блока (ECU) так, чтобы в ответ, по меньшей мере, на один управляющий сигнал от электронного управляющего блока (ECU) увеличить коэффициент распределения для одного из топливных баков (14, 15, 16), время дозаправки которого самое большое.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что
- постепенно отсоединяют топливный бак от трубопровода подачи топлива в ответ, по меньшей мере, на один управляющий сигнал прерывания от электронного управляющего блока для упреждения завершения дозаправки топливного бака, который надо отсоединить, при этом управляющий сигнал прерывания вырабатывают после сравнения параметра дозаправки с пороговым значением.

17. Способ по любому из пп.14-16, отличающийся тем, что один из первых клапанов (24, 25, 26), связанный с топливным баком, для которого требуется самое большое количество топлива, устанавливают в начальное открытое положение, которое может быть увеличено, и при этом управляющий сигнал, предназначенный для того, чтобы увеличивать упомянутое начальное открытое положение, вырабатывается электронным управляющим блоком, как только определено, что выполнено, по меньшей мере, одно из следующих условий для одного другого топливного бака (14, 15, 16)
- время, оставшееся до завершения дозаправки, меньше заданной величины, которая предпочтительно не превосходит 60 секунд;
- оставшееся количество топлива, которое надо подать в топливный бак, меньше, чем заданное значение, которое предпочтительно не превосходит 1 т.