带有内部支撑结构的箱的制作方法

1.公开了的实施例大体涉及储箱，特别是液态甲烷的低温储存，以及其作为燃料的输送，例如输送到诸如发动机的动力产生系统。


背景技术：

2.与传统的非低温液态燃料(例如柴油、汽油和丁烷)相比，低温材料(例如液态甲烷)的储存以及其作为燃料到发动机和其他动力产生系统的输送可能会带来若干技术挑战。
3.例如，在储存方面，为了最小化甲烷气体通过排放的损失，图1中示出了典型的储箱100。通常，这种箱能够通过将甲烷储存在高压真空绝热容器中来延长甲烷可保持液态所持续的时间，并且可以包括外部真空夹套102、内部容器104、超绝热件106、和疏散口108。
4.因为在外部容器和内部容器之间通常存在真空，和/或进一步因为内部容器通常被加压，所以可能需要额外的支撑结构。例如，低温箱可能需要围堤(bunding)。外部结构支撑可能会浪费宝贵的占地面积空间，从而限制存储容积并增加重量。此外，为了适应压力，现有设计可能会使用较重或较厚的材料，这会增加成本，导致不必要的热传递，并限制应用。因此，仍然存在对于改进的储箱布置(包括用于运载工具中的储箱布置)的需要。
5.此外，鉴于现有系统的压力限制，储存容器的横截面通常必须是圆柱形的，具有用于输出的位于中心的短管。mann等人在名称为“liquid methane storage and fuel delivery system(液态甲烷储存和燃料输送系统)”的wo2019/102357中提供了一种非圆柱形箱设计方法，其中实施例使用绳索悬挂系统。然而，仍然存在对于例如具有替代支撑结构的非圆柱形箱布置的需要。


技术实现要素：

6.根据实施例，结构支撑设置在储箱的内部容器和外部容器之间。例如，杆可以安装在两者之间。在某些方面，内部容器具有向外推动的压力，而外部容器具有向内拉动的真空。在这种布置中，箱可以相互支撑。例如，这可以消除对低温容器在内箱上具有大的内部围堤和/或用于外箱的额外结构支撑的需要。
7.根据实施例，提供一种储箱，其包括外部容器、布置在外部容器内的内部容器、以及将内部容器连接到外部容器的至少第一支撑系统。该第一支撑系统可以包括例如多个杆，其中多个杆中的每一个附连至内部容器的表面并且附连至外部容器的表面。在某些方面，该附连可以是固定的或非固定的布置。在一些实施例中，多个杆中的每一个可以是部分或完全中空的，例如，呈管的形式。在一些实施例中，箱还具有至少部分地位于内部容器内的第二支撑系统，其中第二支撑系统包括织带(webbing)。例如，其可以是棒和/或绳索的格栅。在一些实施例中，储箱可以具有非圆柱形横截面，并且可以是运载工具的操作构件，其用于除了仅燃料输送或燃料储存之外的目的。例如，它可以是机翼、运载工具的结构壁或其他构件。
8.根据实施例，提供一种储箱，其包括具有第一侧表面和第二侧表面的外部容器，以及布置在外部容器内并具有第一开口和第二开口的内部容器。外部容器可以包括在第一侧表面和第二侧表面之间延伸的第一杆，而内部容器包括在第一和第二开口之间的第一中空管。第一杆可以在第一中空管内。在一些实施例中，箱还包括在外部容器的第三侧表面和第四侧表面之间延伸的第二杆，其中内部容器包括布置在第三和第四开口之间的第二中空管，并且第二杆位于第二中空管内。此外，箱还可包括在外部容器的第五侧表面和第六侧表面之间延伸的第三杆，其中内部容器包括布置在第五和第六开口之间的第三中空管，并且第三杆位于第三中空管内。在一些实施例中，第一、第二和第三管中的各个相交，并且是正交的。此外，开口、管和杆中的一个或多个可以具有变化的宽度(例如，朝向箱的中心变窄)。例如，在一些实施例中，内部容器的每个开口具有喇叭状的形状。
9.根据实施例，以上所述的箱中的至少一个安装在运载工具上并连接到发动机，使得箱布置成将甲烷输送到发动机。在一些实施例中，该箱是飞机的机翼。在一些实施例中，箱是燃料输送系统的一部分。在一些实施例中，箱是运载工具的结构壁。
10.根据一些实施例，提供了一种方法。该方法可以从准备储箱的内部容器开始。该方法可以进一步包括准备储箱的外部容器，在内部容器和外部容器之间附连支撑杆，以及连接内部支撑结构，其中内部支撑结构包括内部容器内的织带。织带可以包括例如杆或绳索格栅。在一些实施例中，连接内部支撑结构包括张紧织带。
11.根据一些实施例，提供了一种方法。该方法可以从准备具有一个或多个中空管的储箱的内部容器开始。该方法还可以包括准备储箱的外部容器，使用绳索悬挂系统将内部容器悬挂在外部容器内，以及将一个或多个杆穿过内部容器的中空管插入以将内部容器和外部容器固定在一起。在一些实施例中，内部容器和外部容器各自包括一个或多个喇叭形开口。
12.根据一些实施例，本文描述的一种或多种设计可缩放到任何期望的容积，例如，通过调整支撑元件的数量和间距。
13.根据一些实施例，内部容器中的压力用于通过薄壁复合管将外部容器壁推出，该薄壁复合管通过例如经由凹部进入内箱可以是长的，并且因此具有最小的热负荷。
14.根据一些实施例，内部结构可以通过在内部结合系紧的索具来支持比外部更高的压力。其可以由例如由对位芳纶合成纤维(诸如kevlar)制成的绳索制成。在某些方面，在内箱和外箱之间的复合管和外部不锈钢管之间的内部接合处添加环，并且其在将内箱焊接关闭之前被拉紧。然后可以使壁厚变薄，因为内箱的压力用于将外箱推出，直到绳索索具被拉紧。根据实施例，诸如kevlar的材料在其变冷时强度将会显着增加，因且此可以容纳更高的压力，且甚至可以使用更薄的壁。在一些实施例中，这可以允许通过压制不锈钢薄片来形成箱。
15.根据实施例，提供了一种运载工具。该运载工具可以是例如汽车、货车/卡车或拖拉机。其他示例可以包括海上或空中运载工具，例如船和飞机。该运载工具包括根据前述实施例中任一项的发动机和箱，其中该箱构造成将燃料输送到发动机。在某些实施例中，燃料是甲烷。在一些实施例中，发动机是燃烧发动机。可以使用其他发动机，包括使用例如甲烷运行的无焰热力发动机。
16.根据一些实施例，所公开的设计可以允许构造任意形状，并且箱在相对高的压力
下操作。箱中拉动索具的压力提供了反作用力，这使其具有额外的强度，这意味着箱可以用作结构支撑。一个例子可为飞机机翼。另一个可能是太空火箭机身。另一个例子是用于汽车、货车/卡车或拖拉机的复杂油箱。举例来说，应用可以涉及使用内皮和外皮的任何布置。
17.根据实施例，提供了一种燃料输送系统，包括：根据前述任一项所述的储箱；一个或多个压缩机，其连接到储箱并构造为对来自储箱的甲烷加压；与压缩机中的至少一个连接的动力单元。该动力单元被构造为使用来自至少一个压缩机的加压甲烷来操作。动力单元可以是发动机。
18.根据实施例，提供了一种操作运载工具的方法，其中运载工具具有根据前述任一项的储箱。该方法可以包括，例如，用甲烷填充储存器并且用由甲烷提供动力的发动机来操作运载工具。在一些实施例中，储箱具有正方形或圆角矩形形状的横截面，并且至少有6个侧面。
19.根据实施例，提供了一种操作运载工具的方法，其中运载工具具有根据前述任一项的储箱。例如，该箱可以是低压箱。该方法可以包括：从箱中提取甲烷；通过压缩提取的甲烷产生加压甲烷以及；使用加压甲烷操作运载工具的动力单元。在一些实施例中，储箱的横截面具有正方形或圆角矩形形状。在一些实施例中，该方法包括用热交换器处理提取的甲烷。此外，该方法可以包括将提取的甲烷和加压的甲烷其中一种或多种输送到缓冲器，并将储存在缓冲器中的甲烷输送到储箱。这种输送可以包括使用增压器和第二压缩机。在一些实施例中，该方法包括使用来自储箱的甲烷利用辅助动力单元产生能量，以及使用来自辅助动力单元的产生的能量执行加热运载工具乘客区域、操作热交换器和启动运载工具中的一项或多项。此外，在某些方面，提取、处理、产生加压甲烷、输送、传递、产生能量和执行中的一个或多个可以响应于对气态甲烷的需求。来自储箱的甲烷可以是储存在缓冲器中的甲烷和由热交换器处理的甲烷中的一种或多种。
附图说明
20.结合到本文中并形成说明书的一部分的附图示出了各种实施例。
21.图1示出了储箱。
22.图2示出了根据一些实施例的储箱的外部容器。
23.图3示出了根据一些实施例的储箱的内部容器。
24.图4a示出了根据一些实施例的储箱。
25.图4b是根据一些实施例的储箱的横截面。
26.图5a和5b示出了根据一些实施例的储箱。
27.图6a、6b和6c示出了根据一些实施例的储箱的横截面。
28.图7a示出了根据一些实施例的储箱的外部容器。
29.图7b示出了根据一些实施例的储箱的内部容器。
30.图7c示出了根据一些实施例的储箱。
31.图7d是根据一些实施例的储箱的横截面。
32.图7e示出了根据一些实施例的储箱。
33.图7f示出了根据一些实施例的组装过程。
34.图8a和8b是示出根据一些实施例的方法的流程图。
35.图9a-9d示出了根据一些实施例的组装过程。
36.图10示出了根据一些实施例的储箱。
37.图11a-11h示出了根据一些实施例的连接。
38.图12a-12d示出了根据一些实施例的储箱。
39.图13示出了根据一些实施例的用于储存和输送燃料的系统。
40.与说明书一起，附图进一步用于解释本公开的原理，并使相关领域的技术人员能够制作和使用本文公开的实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的功能。
具体实施方式
41.现在参考图2，根据一些实施例示出了外部容器200。例如，外部容器200可以是箱(例如低温储箱)的最外构件。在该示例中，外部容器200在容器的内表面206上具有一个或多个销202、204。销202、204可以用作定位器和连接点，用于与内部容器或其他结构元件接合。例如，销202、204的尺寸可以设计成便于装配在杆内，如关于图4b所示。因此，定位销202、204可以间隔开以与内部容器的定位器对齐。虽然在该示例中使用了销，但在一些实施例中可以使用其他对齐和连接元件。
42.现在参考图3，根据一些实施例示出了内部容器300。例如，内部容器300可以是箱(诸如低温储箱)的内部构件。内部容器300可以构造成在低温下储存液体或气体，例如甲烷。在该示例中，内部容器300具有一个或多个销302、304。根据实施例，销302、304可位于内部容器的外壁307的凹部308、310内。然而，在一些实施例中，销302、304可以位于内部容器300的平坦的外表面上307。在一些情况下，例如为了连接到内部结构支撑，销也可以在内部容器300的内表面306上延伸。销302、304可以用作定位器和连接点，以用于与诸如外部容器200的外部容器或其他结构元件接合。例如，销302、304的尺寸可以设计成便于装配在杆内，如关于图4b所示。因此，定位销302、304可以间隔开以与外部容器的定位器对齐。虽然在图2和图3的示例中使用了销，但在一些实施例中可以使用其他对齐和/或连接元件，例如垫圈和粘合剂。
43.根据实施例，凹部308、310是具有端板312的管形区域。可以使用其他凹部形状。在图3的布置中，定位销302、304位于内部容器300的外侧，并且管形区域(例如，凹部308、310)大到足以在内部具有杆而不与容器表面的其余部分接触。例如，如关于图4b所示，杆可以安置在定位销上。在一些实施例中，杆和销被构造成使得每个杆布置在内部容器和外部容器的销上，例如覆盖或缠绕在销周围，以接合和对齐两个容器。
44.根据一些实施例，例如取决于杆材料，可能不需要凹部。即，销可以定位在容器300的外表面307上而没有凹部。在一些实施例中，销可以由与相应容器相同的材料制成。例如，销202、204可由钢制成，并焊接到外部容器200的表面。
45.现在参考图4a，根据一些实施例示出了诸如低温储箱的箱400。例如，箱400可以用于储存和输送甲烷或液氮。在该图示中，箱400被显示为具有围绕内部容器300的外部容器200。在该示例中，在两个容器之间存在空间420。例如，这可以最小化两个容器之间的热传导。该空间420可以是真空的，并且可以至少部分地填充有例如另一种材料，例如水。可以使用其他材料，例如膨胀泡沫。根据实施例，真空空间420中的材料可以包裹在内部容器300周围，在凹部308、310的位置处具有开口。例如，可以使用多层绝缘材料片、通过将其附连到内
部容器300的外表面307来限制热传导和辐射热负荷。在某些方面，该材料具有与内部容器的一个或多个凹部共同定位的开口。在一些实施例中，绝缘材料可以施加到外部容器200的内表面206。
46.现在参考图4b，示出了根据一些实施例的具有支撑系统的箱400的横截面。如图4b中所示，可以使用一个或多个杆430、440将内部容器300和外部容器200互连并固定在适当位置。例如，杆430、440可以在任一纵向端打开，并接合在内部销302、304和外部销202、204两者之上。在某些方面，杆430、440可以是沿它们的整个长度中空的(例如，管)。在一些实施例中，外部容器的定位销与内部容器的定位销对齐，从而可以将杆保持在两者之间，如图4b中所示。杆可以以固定布置(例如，焊接或胶粘)附连或以其他方式连接，或以足以维持箱的结构的非固定布置附连，例如接触或接近接触。
47.根据实施例，可以将不同的材料用于箱，包括用于内部容器、外部容器和支撑结构。例如，内部容器和外部容器可由复合材料、不锈钢、铝和铜中的一种或多种制成。连接销可由类似材料制成，并且在一些实施例中，由焊接到内部和/或外部容器的表面的不锈钢制成。杆可以由类似的材料制成，并且在一些实施例中，杆由或类似的对位芳纶合成材料制成，包括中空的管。在一些实施例中，外部容器由金属或复合材料制成，并且销由与容器相同的材料制成。
48.现在参考图5a和5b，根据一些实施例示出了诸如箱400的箱的示例。图5b示出了图5a所示的箱510的内部视图520。这些图进一步示出了本文描述的(例如关于图2、3、4a、4b、6a、6b和10)容器和箱可以缩放。因此，虽然给定的示例可使用一定数量的行或列的支撑元件，例如销和/或杆，但本公开不受此限制。例如，箱可有6个侧面，第一侧面上n1个支撑元件，第二侧面上n2个支撑元件，第三侧面上n3个支撑元件，第四侧面上n4个支撑元件，第五侧面上n5个支撑元件,第六侧面上n6个支撑元件。示例可以包括如图4b中所示的1x1x4x4x4x4，或如图5a和5b中所示的2x2x8x8x4x4。根据实施例，通过包括额外的支撑元件，例如杆和销，可以减小内部容器的厚度(或增加压力)而不损失稳定性。例如，在一些实施例中，如果压力保持相同但面积加倍，则支撑件在间距相同的情况下数量加倍。作为另一个示例，如果压力加倍并且面积保持不变，则间距可以减半。根据实施例，箱400可以具有非圆柱形横截面，例如圆角正方形或矩形。在一些实施例中也可以使用“l”形。
49.现在参考图6a、6b和6c，根据一些实施例示出了具有第二支撑系统的诸如箱400的箱的横截面。在该实施例中，箱还包括至少部分地位于内部容器内的内部支撑结构602。内部支撑结构602可以采用如图6a所示的织带的形式，例如，呈其中支撑元件交叉的格栅布置。根据实施例，织带格栅可以由多个杆和/或绳索组成。然而，在一些实施例中，例如取决于容积和压力限制，单个杆或绳索可用于内部支撑结构。
50.支撑结构可以为内部容器(例如内部容器300)提供额外的支撑，使得例如能够实现更高的压力、复杂的容器形状和/或容器的更薄的侧壁。在一些实施例中，例如，在内部容器和外部容器通过多个杆连接的情况下，内部支撑结构类似地支撑外部容器200。这可以例如能够实现外部容器壁的减少、围堤的消除或减少、改进的占地面积和材料成本的节省。内部支撑结构602可由对位芳纶合成材料制成，例如然而，也可以使用其他材料，诸如不锈钢或其他复合材料。在一些实施例中，支撑结构602的构件604、606、608是绳索，例如绳索或另一种材料的绳索。在一些实施例中，内部支撑结构602的构件604、
606、608是杆。例如，根据实施例，可以实施不将任何绳索元件用于内部或外部支撑系统的箱。在一些实施例中，内部支撑系统的杆可以是中空管。
51.根据实施例，内部支撑结构602由至少水平和竖直构件606、608组成。构件606、608可以彼此正交，使得它们形成90度角。然而，其他实施例可以使用处于不同角度的构件606、608。也可以使用纵向构件604，并且其还可以与构件606、608正交。在某些方面，外部支撑系统包括连接到销的凹部中的n x m x o杆阵列，并且内部支撑系统包括a x b x c杆阵列或具有正交排列的绳索。在一些实施例中，可以分别使用n x m和a x b阵列。此外，在一些实施例中，一个或多个支撑系统可以在单一方向上应用。例如，在一些示例中，内部支撑结构可以仅包括构件604或606或608。
52.例如，如图6b所示，内部支撑结构602可以终止于内部容器的壁，例如在板312处终止于内部容器300。在一些实施例中，内部支撑结构可以通过内部容器的定位销终止，或以其他方式连接至内部容器的定位销，例如图3的示例中的销302、304。此外，且在一些实施例中，内部支撑结构602的一个或多个构件可以延伸穿过内部容器的壁，例如穿过支撑杆，例如图4b的示例中的杆430。在一些实施例中，内部支撑结构602的一个或多个构件延伸至外部容器，例如外部容器200。在该示例中，内部支撑结构602可连接至外部容器200的一个或多个内表面206、定位销202、张紧元件或外部连接器。例如，支撑结构602的一个或多个元件可以具有用于张紧支撑结构的环。内部支撑结构602的构件604、606、608的数量可以与箱的尺寸成比例。在一些示例中，该数量与定位销、凹部和/或支撑杆或管的数量成比例。
53.图6a和6b中所示的组件的另一个视图在图6c中示出。在该图示中，第一方面示出了外部支撑系统620，第二方面示出了内部支撑系统610。尽管在该示例中杆用作外部支撑系统620的示例，但在一些实施例中，绳索悬挂系统可用于将内部容器300从外部容器200悬挂。例如，容器可以具有多个连接点718、728，如关于图7a-7e所示，其可用于附连绳索悬挂件。绳索悬挂系统可以限制内部容器300在外部容器200内在所有维度上的运动，包括竖直、横向和纵向方向以及旋转轴线。内部支撑系统610，例如织带或部分织带602，可用于该实施例的悬挂的内部容器300的内部支撑。在一些实施例中，内部支撑系统610可以是局部的，如图10中所示。
54.图7a-7e示出了根据一些实施例的具有支撑结构的箱700的一个或多个方面。
55.现在参考图7a，显示了根据一些实施例的外部容器710。外部容器710具有支撑件712。在该示例中，支撑件的形状在容器710的外表面处呈喇叭状，使得支撑件延续至一点，并具有杆714，该杆714在相对面上发展至喇叭。根据实施例，杆714可以是中空的。在一些实施例中，支撑件712和杆714是相同的构件。在容器的内表面716上有一个或多个连接点718a-n。例如，这些连接点可以是绳索附连点，例如用于将内部容器保持在适当位置的绞盘。连接点可以位于容器710的一个或多个，包括所有的内表面上。根据实施例，箱700可以使用悬挂技术，其中，使用附连到连接点718a-n的绳索来悬挂内部容器(诸如图7b的内部容器720—)。例如，这可以使用绳索或另一种合成或复合材料的绳索进行悬挂。基于连接点718a-n的位置，绳索悬挂系统可以限制内部容器720在外部容器710内的所有维度上的运动，包括竖直、横向和纵向方向以及旋转轴线。这可以帮助防止内部容器与外部容器发生接触。在一些实施例中，并且类似地，箱400也可以具有一个或多个连接点，如图7a-7c中所示，以用于与绳索悬挂系统一起使用。然而，箱400和700可以在内部容器和外部容器之
间没有绳索悬挂系统的情况下实施。在一些实施例中，箱400和700根本不使用绳索。与箱400一样，箱700可以使用非圆柱形形状。
56.尽管在图7a-7e中显示为具有喇叭形状，箱700的实施例可不受此限制。例如，可以省略容器710的喇叭形部分及其支撑系统并使用圆柱形(或近圆柱形)交接部。
57.现在参考图7b，显示了根据一些实施例的内部容器720。在该示例中，内部容器720具有喇叭状开口722，其延续至管724。根据实施例，管724是中空的。喇叭722和管724具有适合外部容器的支撑件(例如杆714)的直径，并且在一些实施例中，具有提供与外部容器的隔离的间隙。管724在容器的相对侧延伸到喇叭。在内部容器720的外表面726上是连接点728a-n，以将容器保持在适当位置。这些连接点与外部容器710的连接点718a-n对接。在一些实施例中，它们是用于绳索悬挂连接的连接点，例如绞盘。连接点可以在容器的一个或多个(包括所有)外表面上。与外部容器710一样，可以省略喇叭形，并使用圆柱形(或近圆柱形)交接部。
58.现在参考图7c，根据一些实施例示出了组装好的箱700，例如低温储箱。在该示例中，在内部容器720和外部容器710之间存在空间730，例如真空空间，其保持两个容器之间的热传导较低，如图7d中所示，图7d是箱700的剖视图。在该示例中，根据一些实施例，外部容器的杆穿过内部容器的管围堤而没有任何形式的接触。在内部容器和外部容器两者中，并且根据实施例，管和杆在水平方向和竖直方向两者上延伸，并且彼此正交，如图7a-7e的示例中所示。然而，可以使用其他布置，包括仅在单个方向上或成角度的杆和管。
59.如图7e的图示中所示，箱700是可缩放的。这类似于关于箱400和图5a和5b描述的可缩放性。
60.现在参考图7f，示出了根据一些实施例的组装方法。例如，该方法可用于组装箱700。在该示例中，首先安装主中心杆751。杆752穿过杆751中的一个或多个孔。然后，杆753被拧入杆751的螺纹。备选方案可以包括，例如，将710的杆焊接在一起，同时添加内部容器720所需的管材。在完成后，在此示例中，杆751、752和753全部正交。在一些实施例中，可以改变组装顺序。
61.根据实施例，内部容器710和外部容器720可以由复合材料、不锈钢、铝和铜中的一种或多种制成。喇叭、杆和/或管可以由类似材料制成，并且在一些实施例中，由焊接到内部或外部容器表面的不锈钢制成。它们也可以由类似的材料制成，并且在一些实施例中，由制成，包括中空的管或杆。
62.现在参考8a，根据一些实施例提供了制造和/或组装诸如低温储箱400的箱的方法800。例如，该方法可以用于关于至少图2-6、10和12所讨论的箱。
63.在步骤810中，准备内部容器。这可包括制造或以其他方式获得内部容器，例如容器300。此类制造可包括例如轧钢、成型一个或多个凹部及其端板、焊接或以其他方式附连销，或施加绝缘或真空包裹物。
64.在步骤820中，准备外部容器。这可以包括制造或以其他方式获得外部容器，例如容器200。这种制造可以包括例如轧钢和附连导销。与步骤810一样，可以施加绝缘包裹物。
65.在一些实施例中，提供了步骤825，其中管或杆至少附连到内部容器。这可以包括例如将一个或多个杆或管430放置在连接销302、304上。
66.在步骤830中，内部容器被外部容器包围。
67.在步骤840中，支撑结构被附连到外部容器。这可以包括例如将杆或管430的一端和定位/连接销202、204焊接到外部容器。杆或管430的端部可放置在销202、204上。根据实施例，一个或多个垫圈或粘合剂可用于附连。在某些方面，附连是固定的或非固定的布置。
68.在一些实施例中，提供了步骤845，其中连接了具有织带或绳索格栅的内部支撑结构，例如支撑结构602。这可以包括以下中的的一种或多种：张紧支撑结构和将支撑结构例如紧固到内部或外部容器中。根据实施例，步骤845可以在步骤840之后执行。然而，步骤845可以在其他时间执行，包括作为准备内部容器810或包围步骤830的一部分执行。支撑结构602可以包括一个或多个杆。
69.现在参考图8b，根据一些实施例提供了制造和/或组装诸如低温储箱700的箱的方法850。例如，该方法可以用于如关于7a-7e、10和12中的任何一个所讨论的箱。
70.在步骤860中，准备内部容器。这可以包括制造或以其他方式获得内部容器，例如容器720。例如，内部容器可以具有一个或多个喇叭和管支撑元件。
71.在步骤870中，准备外部容器。这可以包括制造或以其他方式获得外部容器，例如容器710。例如，外部容器可以具有用于喇叭和杆支撑元件的一个或多个开口。
72.在一些实施例中，提供了步骤875，其中内部容器被悬挂在外部容器内。这可以包括，例如，使用绳索附连点718、728将容器720悬挂在容器710内。
73.在步骤880中，内部容器被外部容器包围。
74.在步骤890中，附连支撑结构，例如杆。这可以包括，例如，将一个或多个杆714插入通过组件，且然后将一个或多个喇叭712与杆714一起在外部容器710上焊接到适当位置。
75.根据实施例，步骤890可以作为不同步骤的一部分执行，或者在过程850中的不同时间执行。
76.根据一些实施例，可以在运载工具上实施储箱。如本文所用，术语运载工具包括但不限于地面运载工具，例如汽车、卡车、摩托车和拖拉机；海基运载工具，例如船；和空基交通工具，例如飞机或无人机。
77.根据实施例，用于运载工具的燃料输送系统可以实施为具有或多个箱，例如箱400、700，或容器200、300、710、720。在实施例中，箱400、700中的一个或多个和它们各自的容器都有用于液态或气态燃料的入口和出口。例如，来自箱400、700的一个或多个面的管道可用于接近或倾泄。该管道不需要在给定面上居中定位。例如，燃料可能会在边缘附近进入或离开箱。
78.尽管关于描述了一些示例，但可以使用其他纤维材料，包括合成纤维，例如其他对位芳纶合成纤维。例如，可以使用在宽温度范围上(包括低至低温温度)保持强度和弹性的其他材料。根据一些实施例，用于内箱的支撑系统的绳索材料可以历经许多年都具有高强度、非常低的导热率和低弹性的特定属性。对于一些运载工具应用，unr110法规要求箱必须能够承受在任何轴上9g的冲击减速或加速。测试过程还包括9米跌落而60分钟不释放液体，这可能会产生更大的力，以使支撑系统能够依旧工作，且依然不会让热量快速进入。因此，在某些实施例中，该材料不仅在正常条件下，而且在量级更大时，能够支撑箱和压力。此外，必须保持真空绝缘的完整性以避免热量进入，以及储存的液体或气体(例如甲烷)的质量，且因此在一些实施例中材料具有低漏气特性。根据实施例，箱被设计成在水平方向上承受5g。
79.根据实施例，描述了一种组装方法。在某些方面，组装可包括准备内部容器(例如，具有支撑织带)、连接销和管材、准备围绕内部容器的外部容器、将支撑件附连至内部容器以及将支撑件附连至外部容器。这可以包括张紧或以其他方式固定支撑织带。在一些实施例中，这可以是过程800的一部分。根据一些实施例，可以使用内部或外部容器的表面上的一个或多个连接点来附连支撑元件。
80.现在参考图9a-9d，描述了根据一些实施例的组装方法。在某些方面，组装可以包括准备支撑管材和杆，准备围绕支撑件的内部容器，准备外部容器，将内部容器包围在外部容器内，附连支撑悬挂系统和杆，以及密封外部容器和最后杆的支撑件。例如，如图9a中所示，管材被焊接在杆周围。如图9b中所示，在该示例中，内部容器被焊接到管材上。如图9c中所示，外部容器放置在内部容器上并附连。内部容器可以通过使用绳索和多个连接点的绳索悬挂系统902从外部容器悬挂。如图9d中所示，添加底座并密封。在一些实施例中，这可以是过程850的一部分。根据实施例，外部容器可以使用一个或多个绳索连接来悬挂内部容器。
81.现在参考图10，根据一些实施例示出了箱。例如，这可以是如图2-6、7a-7e或12中所示的箱。在该示例中，一个或多个支撑系统并未在箱的所有区域中使用。例如，在一些实施例中，内部支撑杆并非用于箱的每个区域。也就是说，箱的某些壁不由内部支撑结构支撑，而其他壁则由内部支撑结构支撑。例如，在具有薄壁的箱区域中，可以使用支撑结构。在一些实施例中，箱的区域可以具有更厚的壁并且不需要额外的支撑。作为示例，可以为按容积或表面积计50％或更少的储箱提供内部支撑系统。在图10的示例中，内杆只用在箱的一段中。这可能是因为该区域的容积太小，无法允许厚壁，因此杆用于减少壁厚。根据实施例，箱可具有第一区域和第二区域，其中第一区域由内部支撑结构支撑并且第二区域不由内部支撑结构支撑。第一区域可以使用比第二区域更薄的壁(一个或多个)。第一区域可以大于第二区域，或者第二区域大于第一区域。根据一些实施例，壁的厚度可以指内部容器或外部容器。根据一些实施例，尽管内部支撑结构被部分使用，但外部支撑结构(图10中未示出)仍可用于箱的所有区域。在一些实施例中，绳索悬挂系统可用于在不使用基于杆的外部支撑系统的情况下将内部容器从外部容器悬挂，而内部支撑系统仍然例如与一个或多个内部杆或织带一起使用。
82.现在参考图11a-11h，根据实施例描述了连接。例如，这种连接可用于附连内部和外部容器。连接可用于将内部容器悬挂在外部容器内，例如，如关于图2-6所图示的。在一些实施例中，连接可以是用于在外部容器的交接部处的杆，例如部分或完全中空的杆，诸如杆430、440。连接可以用belleville垫圈进行，其中垫圈弯曲产生的张力或力足以将内部容器固定在外部容器内。这种垫圈布置的示例在图11a-11h中提供。
83.如图11a的示例中所示，中空杆或管(例如，复合管)1106可用于将内部容器1104固定到外部容器1102。在内部容器处可以有固定连接1110，例如胶，以产生良好的热联接。根据实施例，管变冷并减少辐射热负荷(例如，经由通过胶的传导)。垫圈1108，例如belleville垫圈(例如，由复合材料制成)可用于在附连点处提供顺应性和支撑。这也可在与外部容器的接触点处产生较小的表面积，这可能意味着热联接不良。通过与内箱的良好热联接和与外箱的不良热联接，可以实现沿管的有益热梯度。在一些实施例中，管是冷的。虽然用垫圈说明，但也可以使用其他顺应性支撑结构。在一些实施例中，可以在杆1106的内
部容器侧使用垫圈。图11b示出了图11a中所示的结构的示例性渲染。在图11c中，垫圈是双垫圈1112。另外，来自外部容器1102的突出部1114可用于防止垫圈1108、1112移动。在一些情况下，它们也可用于对齐，并且可对应于图2-6的一个或多个销。在另一个实施例中，使用从杆1106而不是外部容器1102延伸的突出部1116。在一些实施例中，使用突出部1114、1116两者。图11d、11e、11g和11h是附连结构的另外的渲染。
84.现在参考图12a-12d，提供了根据实施例的箱的横截面。在该示例中，横截面具有圆形(例如，椭圆形或近椭圆形)形状。例如，其可能是机翼。根据实施例，如本文所述的箱是飞机的机翼或机翼的一部分。如图12a-12d中所示，该实施例的机翼箱可以使用内部支撑结构，例如关于其他实施例描述的杆和销布置，其在一些情况下可以使用织带。在图12a和12b中，杆1210延伸穿过管1212作为支撑系统。根据实施例，这可以如结合图7a-7e所描述的那样来实现。在图12c和12d中，内部容器1204悬挂在外部容器1202内。在一些实施例中，杆1206可用于外部支撑系统，而织带或部分织带1208用于内部支撑系统。例如，这可以如关于图2-6和10所描述的那样来实现。在一些实施例中，内部容器1204可以利用具有多个连接点的绳索悬挂系统从外部容器1202悬挂，而内部支撑系统1208在内部使用。
85.根据实施例，包括关于箱400、图6a-6c和图12d讨论的那些实施例，内部支撑结构可用于将内部容器的壁向内拉。例如，这可能是由于用于形成内部支撑结构的材料的冷却或内部支撑结构元件的张紧。这可以抵消由于其内容物(例如甲烷)的压力而施加在内部容器上的力。内部织带提供的张力可以为整体结构提供额外的强度，这可能是对现有设计的改进，在现有设计中，容器的内容物对其未受支撑的壁施加压力。在这方面，当外部容器被支撑结构对抗正作用在其上的大气压力(由于内部容器和外部容器之间的间隙(例如真空)而有效地将其壁向内推)而向外推时，外部容器也被加强。根据实施例，支撑结构实现了这一点，同时保持内部容器和外部容器之间的间隙，其对于保持两个容器之间的热绝缘可能是必要的。在某些方面，内部容器的强度通过支撑结构有效地传递到外部容器，并且外部结构的强度通过支撑结构有效地传递到内部结构。内部织带因此有效地增加了整个结构的整体强度，否则传统的真空绝热低温箱中不会存在这种强度。例如，当使用箱执行诸如飞机机翼、运载工具中的支撑部件或任何其他结构部件的功能时，这可能是有益的。这种方法提供的额外自由度意味着内箱、外箱、支撑结构和织带可以作为一个整体进行调整，从而使整个结构在形状、重量、刚度、灵活性等方面对于意图的应用而言都被优化。
86.现在参考图13，根据一些实施例提供了用于存储和输送燃料，例如甲烷，的系统1300。该系统可以包括低压燃料储箱1302。在一些实施例中，箱1302具有非圆柱形横截面，例如正方形或圆角矩形横截面。尽管在此示例中使用了正方形和圆角矩形形状，但也可以使用其他非圆柱形横截面。另外，箱1302可以具有复杂的形状，例如“l”形，或用作运载工具的操作构件，例如机翼或壁。根据实施例，箱1302是结合图2-7、10和12示出和讨论的任何箱。
87.系统还可以包括热交换器1306、辅助动力单元1308、液化/制冷回路1316、气体压缩机1310以及高压缓冲器和增压器1314和1312。系统可以被构造为使得液态甲烷保持在尽可能低的温度，从而将能量密度提高到其最大值。
88.在一些实施例中，在接收到对气态甲烷的需求时，压缩机1310被加电，迫使气体进入发动机1304。根据实施例，发动机可以是燃烧或非燃烧发动机。在一些实施例中，使用无
焰热力发动机，其中催化剂用于在将气体传递到燃气轮机之前加热气体。气体也可以通过调节器被强制回到箱中，对箱加压以迫使更多液态甲烷通过热交换器1306排出，在热交换器1306中它被汽化，然后被压缩并被强制进入发动机以继续循环。也就是说，气体可以通过调节器1313从压缩机1310(或1311)传送到箱1302。这样，系统1300的构件可以结合使用以同时将必要的燃料输送到单元1304，例如发动机，同时确保额外的燃料将从箱1302中排出以供持续输送和使用。
89.根据一些实施例，可以使用第二压缩机1311。第二压缩机可以联接到箱1302。在一些实施例中，第二压缩机1311与第一压缩机1310并联放置。它可以用于例如在高需求下输送甲烷气体。在一些实施例中，第二压缩机1311可布置成独立于第一压缩机1310而工作以将甲烷气体供应到增压器，例如增压器1312。这例如可以是为了实现高压以储存在高压缓冲器1314中，或为了驱动冷却单元，例如制冷回路1316。如图13中所示，并且在一些情况下，调节器1313可以进一步连接到压缩机1311并用于将气体引导到缓冲器1314和箱1302中的一个或多个。虽然被描绘为单个构件，但在一些情况下，调节器1313可以包括多个调节构件，包括一个或多个阀。根据一些实施例，第一和第二压缩机1310、1311可以位于由必要的管道、控制器和电力电缆服务的运载工具上的任何地方。在一些情况下，压缩机中的一个或多个在低压—例如3bar—下吸入气体，并以更高的压力(例如10bar)将其输送到发动机。在一些实施例中，这可以是每秒16克的组合输出速率。
90.举例来说，在正常运载工具巡航操作期间，一个压缩机，例如压缩机1310，可能足以以第一水平—例如以每秒8克—向发动机输送甲烷。在这种情况下，第二压缩器，例如压缩器1311，可以根据需要保留用于另外的任务。例如，第二压缩机可用于向调节器或增压器供应气体并填充高压缓冲器。根据一些实施例，当需要冷却储存在箱中的燃料，例如箱1302中的液态甲烷时，来自缓冲器或来自增压器输出的高压甲烷可以通过制冷元件，例如箱内的焦耳汤普森制冷回路，从而将甲烷重新冷凝成比主储料更冷的液体。这可能会增加甲烷需要排放之前所留下的停留时间，或者为新鲜燃料提供额外的可用空间，因为较冷的甲烷密度更大。
91.根据一些实施例，运载工具的初始启动(包括例如起动动力/运载工具单元1304)可以使用存储在高压缓冲器(例如缓冲器1314)中的燃料来实现，该缓冲器可以存储甲烷气体。例如，这可以允许第一压缩机1310独立于主箱1302中的压力而启动，根据一些实施例，该压力可能较低。在某些方面，一旦压缩机1310运行，调节器1313就可用于将一些气体排放到主箱中。在一些实施例中，气体在3bar下被排放到主箱1302。因此，在一些方面，主箱压力独立于液态甲烷蒸汽压力来设置。根据实施例，例如在需要高气体流量的情况下，可以结合升压回路。这可以使箱的压力能够通过汽化掉一些液体—例如通过附连到外部真空容器的内壁的热交换器—来增加。通过这种方式，可以在高使用时段期间保持箱中的压力。
92.在某些方面，辅助动力单元1308可以起到多种作用。根据实施例，它可以定位在运载工具上的任何地方，并通过必要的管道连接。它可用于从甲烷气体中提取能量，否则当甲烷箱中的压力上升但运载工具或发生器并未在使用时，这些能量需要被排放掉。电能可以由单元1308产生，例如，利用燃料电池装置和/或副发动机通过使用一些甲烷来产生。该电能可以存储在电池中。
93.根据一些实施例，辅助动力单元1308也可用于向运载工具的区域提供动力和/或
热量，包括例如当驾驶员过夜睡觉时的客舱或“旅馆”负载。例如，对于非常冷的启动，它可以专门从高压缓冲器运行，以便为热交换器—例如热交换器1306—产生热量，其在运载工具主发动机足够热之前汽化液态甲烷。
94.根据一些实施例，系统1300可以在箱处于增加的压力的状态下运行。例如，当储箱1302已经放置一段时间来允许热量使储存的燃料(例如液态甲烷)沸腾从而增加压力时，该系统可以运行。根据实施例，打开阀以将过量的甲烷气体馈送到辅助动力单元(例如燃烧发动机或燃料电池)，在该辅助动力单元中产生电能并将电能存储在电池中。例如，这可以是单元1308。然后可以使用来自电池的电力来驱动压缩机以从箱中取出多余的气体，并将其传送通过增压器(例如，增压器1312)和冷却单元(例如，制冷回路1316)以重新液化多余的气体并将其返回主储料。这可以有利地降低主储料的温度并延长其非通风储存时间。备选地，且根据一些实施例，压缩机和增压器可用于从主箱获取低压气体，并将其以高度压缩的气态存储在高压缓冲器中，例如缓冲器1314，其充当独立的储料，该储料可用于启动主发动机的起动序列，或根据需要为辅助动力单元进行供应。
95.尽管可以使用一个较大的低压压缩机，但是根据一些实施例，当在最大需求下向发动机供应足够的气体时，可以使用两个独立作用的较低流量的压缩机。在一些情况下，在正常运行情况下，一台压缩机可以满足足够的燃料输送，从而节约能源。此外，为了提供高压缓冲器容积，可以独立地使用第二压缩机。通过经由增压器泵送气体，可以填充高压储料。然后，其可用于在冷起动期间为发动机提供动力，或通过穿过位于内部液态甲烷箱内的焦耳汤普森制冷系统来保持液态储料低温。该系统可用于保持主储料低温，从而维持低压运行。
96.尽管使用甲烷作为示例，但本文所述的存储元件也可用于其他材料的存储，包括低温存储。例如，可以使用氢燃料，并且可以根据本文描述的实施例储存其他材料(例如，氧气、氦气、氩气和氮气)。类似地，根据实施例的燃料储存和输送系统也适用于非甲烷燃料。
97.尽管本文描述了本公开的各种实施例，但应理解它们仅以示例的方式而非限制的方式呈现。因此，本公开的广度和范围不应受到任何上述示例性实施例的限制。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则上述元件在其所有可能的变化形式中的任何组合都包含在本公开中。
98.此外，虽然上文所述以及附图中所示的过程被显示为一系列步骤，但这仅仅是为了说明而进行的。因此，构想到可以添加一些步骤，可以省略一些步骤，可以重新安排这些步骤的顺序，并且可以并行执行一些步骤。