用于机车和海洋应用的双燃料箱的制作方法

本申请要求2016年6月21日提交的美国专利申请no.15/188,603的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本发明总体上涉及用于诸如火车机车和船只的交通工具的燃料箱。

背景技术：

诸如柴油-电力机车的铁路机车在轨道上运输货物和人。柴油-电力机车由驱动发电机的柴油发动机提供能量，而发电机又驱动电动机，电动机驱动机车的车轮。在各种传统的柴油-电力机车中，柴油燃料箱在机车的底侧上的前轮和后轮之间安装到机车。

鉴于每单位能量基础上天然气和柴油燃料的相对价格，人们使用天然气为铁路机车提供能量的兴趣日益增加。铁路机车已被设计成便于使用柴油燃料和天然气的组合以使用柴油循环来驱动机车的发动机。用于机车的双燃料(例如，天然气和柴油燃料)配置的各种传统布置在机车携带传统的柴油燃料箱的同时要求单独的工具(其也被称为燃料供应装置或机车附属装置)，该单独的工具包含液态天然气(lng)形式或压缩天然气(cng)形式的天然气储存容器。燃料供应装置连接到机车以从供应装置向机车及其发动机供应天然气。

船舶(例如，大型船只)配置为燃烧多种不同的燃料，并且通常燃烧的是该船舶的位置中所允许的最便宜的燃料。更具体地，大型船只通常在不受管制的区域(例如，公海)中燃烧重质燃料(例如，no.6，其也被称为bunkerc、熔炉燃料油(furnacefueloil)、ffo或残余燃料油(residualfueloil))。大型船只在受管制的区域(例如，靠近海岸线)中切换到更清洁的燃料，例如低硫柴油。

为了穿过水域，大型船只包括配置成燃烧上述燃料的发动机(这些发动机被称为柴油发动机，尽管如上所述，这些发动机可配置为燃烧例如bunkerc)，上述燃料驱动发电机，发电机又为船只的螺旋桨提供能量以推动船只穿过水域。传统的船只将各种燃料(例如，bunkerc和低硫柴油)储存在分开的容器中。在某些情况下，大型船只的发动机经由机械传动装置驱动螺旋桨而不使用中间发电机。

技术实现要素：

一个或多个非限制性实施例提供了一种双燃料式铁路机车，其在机车自身上具有柴油储存隔室和天然气储存隔室。根据各种实施例，双燃料机车的发动机由柴油和天然气提供能量，所述柴油和天然气从安装到机车自身并由机车自身支撑的燃料隔室(与单独的供应装置不同)供应。以这种方式，根据各种实施例，双燃料机车可以在不具有额外的供应装置的情况下操作。

一个或多个非限制性实施例提供了一种双燃料式铁路机车，其包括：底盘；安装到底盘的多个前铁路车轮；安装到底盘的多个后铁路车轮；双燃料柴油发动机，其由底盘支撑并可操作地连接到前轮和后轮以驱动前轮和后轮，从而沿着铁轨推进机车；以及双燃料箱，其在前轮和后轮之间安装到底盘。双燃料箱包括将双燃料箱安装到底盘的框架、由框架支撑的至少一个液体燃料容器、以及由框架支撑的至少一个加压燃料容器。

根据一个或多个实施例，所述至少一个液体燃料容器至少部分地从所述至少一个加压燃料容器横向向外设置。

根据一个或多个实施例，所述至少一个液体燃料容器横向向外延伸得比所述至少一个加压燃料容器的任何部分更远。

根据一个或多个实施例，所述至少一个液体燃料容器定位成形成侧面碰撞缓冲，所述侧面碰撞缓冲保护所述至少一个加压燃料容器免受侧面碰撞。

根据一个或多个实施例，所述至少一个液体燃料容器包括至少一个柴油燃料容器。

根据一个或多个实施例，至少一个加压燃料容器包括至少一个压缩天然气容器。

根据一个或多个实施例，机车符合美国联邦铁路局和美国铁路协会的要求s-580和s-5506。

一个或多个非限制性实施例提供了一种将铁路机车转换成双燃料机车的方法，所述方法包括：从铁路机车移除单燃料箱；并且将双燃料箱代替单燃料箱安装到铁路机车。双燃料箱包括(1)将双燃料箱安装到底盘的框架，(2)由框架支撑的至少一个液体燃料容器，和(3)由框架支撑的至少一个加压燃料容器。

根据一个或多个实施例，所述方法还包括在所述安装之后，将第一隔室和第二隔室可操作地连接到铁路机车，使得机车可以由第一隔室和第二隔室中的燃料提供能量。

根据一个或多个实施例，第一类燃料包括柴油燃料，第一隔室包括柴油燃料隔室。

根据一个或多个实施例，第二类型燃料包括天然气，第二隔室包括天然气储存隔室。

根据一个或多个实施例，第二类燃料包括压缩天然气，天然气储存隔室包括压缩天然气储存容器。

根据一个或多个实施例，在所述安装之后，所述至少一个液体燃料容器至少部分地从所述至少一个加压燃料容器横向向外设置。

根据一个或多个实施例，在所述安装之后，所述至少一个液体燃料容器定位成形成侧面碰撞缓冲，所述侧面碰撞缓冲保护所述至少一个加压燃料容器免受侧面碰撞。

一个或多个非限制性实施例提供了一种双燃料式铁路机车，其包括：底盘；安装到底盘的多个铁路车轮；双燃料柴油循环发动机，其由底盘支撑并可操作地连接到车轮以驱动车轮，从而沿着铁轨推进机车；安装到底盘的双燃料箱，双燃料箱包括：至少一个液体燃料容器和至少一个加压燃料容器。

根据一个或多个实施例，所述至少一个液体燃料容器至少部分地从所述至少一个加压燃料容器横向向外设置。

根据一个或多个实施例，所述至少一个液体燃料容器定位成形成侧面碰撞缓冲，所述侧面碰撞缓冲保护所述至少一个加压燃料容器免受侧面碰撞。

根据一个或多个实施例，所述至少一个液体燃料容器横向向外延伸得比所述至少一个加压燃料容器的任何部分更远。

根据一个或多个实施例，至少一个液体燃料容器包括至少一个柴油燃料容器。

根据一个或多个实施例，至少一个加压燃料容器包括至少一个压缩天然气容器。

根据一个或多个实施例，所述至少一个液体燃料容器是至少部分地由底盘的框架限定的空间。

一个或多个非限制性实施例提供了一种将铁路机车转换成双燃料机车的方法，所述方法包括：从铁路机车移除单燃料箱；将双燃料箱代替单燃料箱安装到铁路机车，双燃料箱包括：至少一个液体燃料容器和至少一个加压燃料容器。

根据一个或多个实施例，所述方法包括在所述安装之后，将第一隔室和第二隔室可操作地连接到铁路机车，使得机车可以由第一隔室和第二隔室中的燃料提供能量。

根据一个或多个实施例，至少一个液体燃料容器包括柴油燃料。

根据一个或多个实施例，至少一个加压燃料容器包括天然气。

根据一个或多个实施例，在所述安装之后，所述至少一个液体燃料容器至少部分地从所述至少一个加压燃料容器横向向外设置。

根据一个或多个实施例，在所述安装之后，所述至少一个液体燃料容器定位成形成侧面碰撞缓冲，所述侧面碰撞缓冲保护所述至少一个加压燃料容器免受侧面碰撞。

一个或多个非限制性实施例提供了一种双燃料箱，其包括：框架，该框架容纳一个或多个液体燃料容器和一个或多个加压燃料容器；其中，加压燃料容器设置在液体燃料容器的横向内侧，使得液体燃料容器保护加压燃料容器免受对框架的横向冲击。

根据一个或多个实施例，液体燃料容器是至少部分地由框架限定的空间。

根据一个或多个实施例，空间至少部分地由在框架内部纵向延伸的弯曲内板限定。

根据一个或多个实施例，弯曲内板是c形的并且在液体燃料容器和加压燃料容器之间形成屏障。

根据一个或多个实施例，箱包括与容器中的每个流体连通的至少一个燃料管线，并且燃料管线中的至少一个包括构造成加热流过其中的流体的电加热器。

根据一个或多个实施例，框架包括第一端板和第二端板，并且第一端板和第二端板均支撑加压燃料容器。

根据一个或多个实施例，第一端板和第二端板配合以将加压燃料容器中的至少一个悬挂在框架内部，使得所述加压燃料容器仅由第一端板和第二端板支撑。

根据一个或多个实施例，第一端板限定至少一个纵向延伸的中心环空间。

根据一个或多个实施例，所述箱包括滑动环，所述滑动环可滑动地接收在所述至少一个纵向延伸的中心环空间中，所述滑动环固定到所述压力容器中的一个的端部。

根据一个或多个实施例，加压容器中的至少一个包括封装在不与硫发生反应的层中的内橡胶囊。

根据一个或多个实施例，不与硫发生反应的层是包括芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维的交叉编织物的卷绕部。

根据一个或多个实施例，卷绕部不包括碳纤维。

根据一个或多个实施例，加压容器中的至少一个包括封装不与硫发生反应的层的不与硫发生反应的绝缘体。

根据一个或多个实施例，交通工具包括发动机和箱，并且发动机构造成从液体燃料容器和加压燃料容器抽吸燃料并燃烧所述燃料。

根据一个或多个实施例，第一端板和第二端板配合以将加压燃料容器中的至少一个悬挂在框架内部，使得所述加压燃料容器仅由第一端板和第二端板支撑。

根据一个或多个实施例，第一端板限定至少一个纵向延伸的中心环空间。

根据一个或多个实施例，所述箱包括滑动环，所述滑动环可滑动地接收在所述至少一个纵向延伸的中心环空间中，所述滑动环固定到所述压力容器中的一个的端部。

根据一个或多个实施例，加压容器中的至少一个包括封装在不与硫发生反应的层中的内橡胶囊。

根据一个或多个实施例，不与硫发生反应的层是包括芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维的交叉编织物的卷绕部。

根据一个或多个实施例，卷绕部不包括碳纤维。

根据一个或多个实施例，加压容器中的至少一个包括封装不与硫发生反应的层的不与硫发生反应的绝缘体。

根据一个或多个实施例，交通工具包括发动机和箱，并且发动机构造成从液体燃料容器和加压燃料容器抽吸燃料并燃烧所述燃料。

根据一个或多个实施例，发动机构造成改变燃烧的液体燃料与燃烧的加压燃料的比率。

根据一个或多个实施例，一种船只，其包括构造成从箱抽吸液体燃料和加压燃料两者的双燃料发动机。

根据一个或多个实施例，液体燃料容器包括bunkerc燃料。

根据一个或多个实施例，船只包括加热器，该加热器构造成在液体燃料从箱抽吸到双燃料发动机时降低液体燃料的粘度。

根据一个或多个实施例，不与硫发生反应的层是包括芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维的交叉编织物的卷绕部，该卷绕部具有内部部分和外部部分，并且内部部分的密度与外部部分的密度不同。

在参考附图考虑以下描述以及所附权利要求书(以上这些均形成本说明书的一部分)时，本发明的各种实施例的这些方面和其他方面、以及相关结构元件的操作方法和功能以及部件的组合和制造经济性将变得更加明显，在附图中相同的附图标记在各附图中表示对应的部分。在本发明的一个实施例中，本文所示的结构性组部件按比例绘制。然而，应该清楚理解的是，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在作为本发明的限制的限定。另外，应当理解，在本文的任何一个实施例中示出或描述的结构性特征也可以用在其他实施例中。除非上下文另有明确规定，在说明书和权利要求书中所使用的单数形式的“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”包括复数指示物。

本文公开的所有封闭的(例如，在a和b之间)和开放式(大于c)的值的范围明确地包括落入这些范围内或嵌套在这些范围内的所有范围。例如，公开的1-10的范围被理解为除了其它范围之外还公开了2-10、1-9、3-9等。

附图说明

为了更好地理解本发明，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关元件，或者在某些情况下可能已对它们进行了夸大，以便强调和清楚地说明本文所述的新颖特征。另外，如本领域中已知的，可以以多种方式布置系统组成。此外，在附图中，相同的附图标记在若干视图中表示相应的部件。

图1是根据本发明的非限制性实施例的铁路机车的示意性侧视图。

图2是图1中的机车和/或船只的双燃料箱的顶部立体图。

图3是图2中的双燃料箱的部分透明的顶部立体图。

图4是图2中的双燃料箱的底部立体图。

图5是图2中的双燃料箱的部分透明的底部立体图。

图6是图2中的双燃料箱的部分透明的特写局部底部立体图。

图7是图2中的双燃料箱的部分透明的特写局部顶部立体图。

图8是图1中的机车沿图1中的线8-8截取的示意性局部剖视图。

图9是图2中的双燃料箱的透明的线框底部立体图。

图10是图2中的双燃料箱的柴油燃料容器的内部隔室的总体形状的顶部立体图。

图11是示出了图2中的双燃料箱的燃料箱的位置并示出了箱的框架的结构特征的示意性端视图。

图12是图2的双燃料箱的顶部立体图，其中移除了端板和天然气箱。

图13是图2的双燃料箱的局部顶部立体剖视图，其中移除了端板和天然气箱。

图14是图1的机车的局部底部立体剖视图。

图15是具有根据替代实施例的双燃料箱的机车的示意性剖视图。

图16是具有根据替代实施例的双燃料箱的机车的示意性剖视图。

图17是根据本发明的非限制性实施例的船只的示意性侧视图。

图18是用于储存例如cng的压缩气体的容器的截面图。该容器可以是图2的双燃料箱的一部分。

具体实施方式

虽然本发明可以以各种形式体现，但是在附图中示出了并且在下文中将描述一些示例性和非限制性实施例，并且应理解的是，本公开将被认为是本发明的示例并且不旨在将本发明限制于所示的特定实施例。

在本申请中，非连接性质部件的使用旨在包括连接性质部件。确定或不定的物品的使用并不旨在指示基数。具体地，对“该(the)”对象或“一个(a)”和“一个(an)”对象的引用旨在同样表示可能的多个这样的对象中的一个。此外，连接词“或”可用于传达同时存在的特征而不是相互排斥的替代方案。换句话说，连词“或”应理解为包括“和/或”。

图1示出了根据一个或多个实施例的双燃料式铁路机车10。机车包括底盘(例如，支撑框架)20，其支撑柴油循环发动机30。如下所述，柴油循环发动机30可以是配置成燃烧天然气和柴油的组合的双燃料发动机。发动机30驱动连接到发电机50的驱动轴或闭合联接器(closecoupling)40。发电机50经由电线60或其他电导管连接到驱动机车的前轮80和后轮90的电动机70。

电机/车轮组的数量可以大于或小于图1中所示的六个(例如2个、4个、8个、10个)。车轮80、90安装在前转向架100和后转向架110上，前转向架100和后转向架110又安装到底盘20并支撑底盘20。双燃料箱200安装至底盘20的底侧，并位于前转向架100和后转向架110之间、车轮80、90之间。燃料管线120、130将箱200(例如，直接地或经由例如对燃料进行混合或调节的结构的另一种中间结构间接地)连接到发动机30，以向发动机提供燃料以为机车20提供能量。

机车20包括各种附加结构140，其可包括以下中的一个或多个：

a.空气压缩机，其由发动机30驱动以为附接到机车20的汽车的制动系统提供能量；

b.铺砂装置，其用于增加车轮80、90与机车20在其上行驶的轨道之间的摩擦；

c.用于使工程师操作机车20的控制台；

d.用于使工程师能够操作机车20的控制器；和

e.冷却电动机70的电动鼓风机。

根据各种非限制性实施例，机车10包括emdsd40-2柴油-电力机车，其中移除了传统的柴油燃料箱并将其替换为双燃料箱200。如本领域所公知的，将sd40-2的发动机和燃料供应部件变型以将机车的传统柴油发动机转换成机车10的双燃料发动机30。根据各种实施例，可以通过用双燃料箱200替换传统的柴油燃料箱来对仅使用柴油的机车进行改装以将其转换成双燃料机车。根据各种实施例，简化了改装过程，因为箱200成形且构造为代替在前轮和后轮之间设置在机车的底盘下方的传统的柴油燃料箱而安装至机车。然而，根据替代实施例，机车10不是改装机车，而是从一开始就构建为不具有箱200的双燃料机车10的设计。

根据各种实施例，机车10的重量在充满燃料的情况下至少为50,000、100,000、200,000和/或300,000磅。根据各种实施例，机车10的重量在充满燃料的情况下小于2,000,000、1,000,000和/或500,000磅。

图17示出了根据一个或多个实施例的两用船只1700。船只1700包括船体1701、上部结构1702和甲板室1703。船只1700包括用于转向的方向舵1704和用于推进通过水域的一个或多个螺旋桨1705。船体1701限定用于两用燃料箱200、构造成燃烧天然气和柴油和/或bunkerc的组合的双燃料发动机30、发电机50和电机70的空间。这里，电动机70驱动螺旋桨1705而不是车轮。这些特征经由与图1的机车10的部件类似的部件连接。更具体地，发动机30驱动连接到发电机50的驱动轴或闭合联接器40。发电机50经由电线60或其他电导管连接到为一个或多个螺旋桨1705提供能量的一个或多个电动机70。双燃料箱200经由燃料管线120、130向发动机供应柴油和天然气。通常应当理解，当本公开涉及柴油时，可以考虑其他燃料(例如，no.6，其也被称为bunkerc、熔炉燃料油、ffo或残余燃料油)并且它们可以代替柴油。在各种实施例中，两用船只1700的双燃料发动机30经由机械传动装置驱动螺旋桨1705而不使用发电机50和/或电机70。

根据各种实施例，发动机30包括柴油循环发动机，其配置成使用柴油燃料(或如上所述的bunkerc)和天然气的组合来操作。这样的双燃料柴油循环发动机在本领域中是已知的。根据各种实施例，发动机30是8缸、12缸、16缸和/或20缸发动机。然而，根据替代实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，发动机30可包括任何其他类型的合适的内燃发动机(例如，火花点火的otto循环发动机等)。根据各种实施例，发动机30是至少1,000、2,000、2,500和/或3,000hp发动机。根据各种实施例，发动机30具有1,000至10,000hp，和/或1,000至5,000hp。

在发动机30的双燃料运行期间，在发动机30执行柴油循环(或者使用bunkerc的情况下的其他循环)时天然气部分地代替柴油燃料。天然气与柴油燃料(或bunkerc)分开输送并提供给发动机的气缸。在发动机30的双燃料运行期间，天然气在汽缸内与柴油燃料混合并燃烧。天然气与柴油(或bunkerc)的比率称为替代率。典型的替代率在空载期间接近0％(几乎完全是柴油燃料或bunkerc)，而在高发动机负荷下接近100％(几乎完全是天然气)。燃料使用的动态分配通过已知技术(即双燃料发动机市场中常见的技术)实现。

发电机50可包括合适的电部件的任何组合。例如，根据各种实施例，发电机50包括驱动交流电机70的交流发电机、交流-直流整流器和直流-交流逆变器。根据其他替代实施例，发电机50可包括驱动直流电机70的直流发电机。根据其他实施例，发电机50可包括驱动直流电机70的交流发电机和交流-直流整流器。

图2-14提供了双燃料箱200的各种视图，双燃料箱200包括柴油燃料储存器(即容器500、510)和压缩/加压天然气储存器(即容器550、560)两者。将柴油燃料装载到容器500、510中，并将压缩的天然气装载到容器550、560中。然后，机车10或船只1700由柴油燃料和天然气的组合提供能量。

如图1、2和8所示，箱200包括框架210，框架210使得箱200能够安装到机车10的底盘20。在所示实施例中，框架210包括顶板230，顶板230具有螺栓孔220的图案，箱200通过螺栓孔220(经由螺栓225)螺栓连接到机车10的底盘20(见图8)。

如图2-14所示，框架210包括：

a.顶板230(例如，1/2英寸厚的板)(参见图2、8、11)；

b.横向侧板240(例如，1/2英寸厚的板)(参见图2、4、8、11)；

c.底板250(例如，1/2英寸厚的板)(参见图4、8、11)；

d.弯曲内板260(例如，1/2英寸厚的板)(参见图11、13)；

e.中心竖直板270(例如，1/2英寸厚的板)(参见图11、13)；

f.纵向加强肋280、290、300(例如，1/2英寸厚的板)(参见图11、13)；

g.侧支撑件310(例如，1/2英寸厚的u形通道)(参见图11、13)；

h.端部固定的端板320(例如，1英寸厚的板)(参见图4-6)；

i.端部浮动的端板330(例如，1英寸厚的板)(参见图2、7、12)；

j.端部浮动的端盖340(例如，1英寸厚的板)(参见图2、3、7)；

k.端盖安装块345(参见图7)；

l.中心横向柴油箱加固板350(例如，带有孔以允许柴油燃料通道通过其中并使板变轻的1英寸厚的板)(参见图5、9、13)；

m.远端横向柴油箱加固板360(例如，带有孔以允许柴油燃料通道通过其中并使板变轻的1英寸厚的板)(参见图5、9、13)；

n.中心横向加固板或纵梁370(例如，1英寸厚的板)(参见图5、9、13)；

o.远端横向加固板380(例如1/2英寸厚的板)(参见图5、9、13)；和

p.机车安装加强块390(例如，经机加工的块或铸造块)(参见图3、6)，螺栓孔220穿过该加强块(参见图6)。

如上述附图所示，在所示实施例中，各种板230、240、250、260、270、320、330、350、360、370、380，肋280、290、300，支撑件310，和块345、390包括诸如钢的坚固材料并沿其接触边焊接在一起(或以其他方式紧固在一起或一体形成)。

框架210的两个或更多个部件可以一体形成。例如，根据各种替代实施例，顶板230、侧板240和底板250可包括弯曲成框架210的半管形状的单个板。

如图9和11所示，顶板230、侧板240、底板250和端板260、270、320、330一起限定两个柴油燃料容器500、510，它们总体上均具有图10所示的形状。容器500、510可以彼此流体地连接或者可以相对于彼此流体地隔离。如图1和5所示，燃料管线120将容器500、510流体地连接到发动机30以向发动机30提供柴油燃料。如图11所示，容器500、510可以成形为占据容器550、560(下面讨论)中的每一个和箱200的外壳之间的空间。根据各种实施例，容器500、510共同具有至少500、750、1,000、1,250、1,500、2,000、2,500和/或3,000加仑的柴油燃料容量。根据各种实施例，容器500、510共同具有小于20,000、10,000、9,000、8,000、7,000、6,000、5,000、4,000、3,000、2,500、2,250和/或2,000加仑的柴油燃料容量。

双燃料箱200包括两个压缩/加压天然气容器550、560，它们经由端板330中的开口330a(参见图12)插入到框架210(见图11、12)中的中心空间570、580中。如图6所示，容器550、560被螺栓固定到或以其他方式附接到端部固定的端板320上。如图4和6所示，端板320经由圆形的1英寸厚的加强板590和多个加固件600加强，以经由端板320加强容器550、560和框架210之间的连接。

在箱200的纵向相对端上(参见图2、3和7)，端部浮动的端盖340被螺栓固定到(或以其他方式紧固到)框架210的其余部分以将容器550、560封装在箱200内。如图7所示，螺栓640延伸穿过端盖340的主板630中的孔并延伸进入端板330和加强块345中的配合螺栓孔，以将端盖340固定到框架210的其余部分。

如图7所示，端盖340包括主板630和焊接到或以其他方式紧固到板630的加强环650(例如，2英寸厚的钢板)。端盖340包括焊接或以其他方式紧固到板630和环650的加强加固件660。端盖340包括滑动环670，滑动环670安装在限定在主板630和环650中的孔内。安装板680(例如，2英寸厚的钢板)固定到或安装到滑动环670。容器550、560经由螺栓690或其他合适的紧固件连接到安装板680。

端盖340允许安装板680相对于主板630以较小程度沿轴向/纵向移动/浮动(即，沿箱200和容器550、560的纵向/轴向方向)。该移动允许容器550、560在被加压和减压时沿轴向膨胀和收缩。端盖340可以以任何合适的方式促进这样的相对移动。例如，根据一个或多个实施例，滑动环670的安装到安装板680的内部部分可以相对于滑动环670的安装到主板630的外部部分偏转(例如，类似于贝尔维尔弹簧的偏转方式)。可替换地，滑动环670可以刚性地连接到安装板680，但是沿着环650中的每个的中心参考轴线滑动地移位(例如，使得板630和环650用作滑动环657在其中往复运动的衬套)。

根据各种实施例，端盖340和端板320形成容器550、560与箱200(例如，框架210)的其余部分之间的唯一结构性连接。因此，当容器550、560在使用期间轴向膨胀和收缩时，容器550、560不与箱200的其余部分物理接触(即，不与箱200的其他内部特征物理接触)。因此减少了容器550、560上的磨损，这延长了它们的使用寿命。

根据各种实施例，箱200可以取向成使得端盖340的纵向端部(即，图2中的左下方所示的端部)朝前(即，朝向如图1中所示的左侧并因此指向与机车10或船只1700的前部相同的方向)。根据各种替代实施例，箱200可以取向成使得端盖340的纵向端部(即，图2中的左下方所示的端部)朝后(即，朝向如图1所示的右侧并因此指向与机车10或船只1700的前部相反的方向)。根据各种实施例，箱200取向成使得容器550、560的纵向轴线大致在机车10或船只1700的行进方向上(例如，平行于机车10在其上行进的铁路轨道)取向。

容器550、560可以是任何类型的适合于储存燃料的容器。例如，容器550、560可包括压缩/加压天然气容器。在不偏离本发明的范围的情况下，这样的压缩的天然气容器可包括任何合适的材料(例如，钢、玻璃纤维、碳纤维等)并具有任何合适的形状(例如，具有圆形端部的细长柱体)。根据各种实施例，容器550、560大致是圆柱形的并且具有24至40英寸之间的直径，例如36英寸。

在优选实施例中，容器550、560具有总体上在图18的截面图中示出和表示的结构。更具体地，容器550、560包括具有内表面1802b和外表面1802a的橡胶囊1802。如上所述，橡胶囊1802可以类似于具有圆形(即，闭合)端部的细长柱体。橡胶囊1802的内表面1802b限定用于储存cng的空间1803。橡胶囊1802的外表面1802a被包裹在并完全封装在具有内部部分1801b和外部部分1801a的卷绕部1801中。卷绕部1801可包括芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维的交叉编织物。该交叉编织物可选地嵌入树脂基质中。

应当理解，卷绕部1801的架构可以设计成使由于卷绕部1801上的较大温度梯度而产生的机械应力最小化。在使用期间，空间1803中的cng将处于低温，从而冷却卷绕部1801的内部部分1801b。卷绕部1801的外部部分1801a可以处于更高的温度。为了使机械应力最小化，卷绕部1801的密度可以在内部部分1801b和外部部分1801a之间变化。在一些实施例中，内部部分1801b具有比外部部分1801a更小的密度。在其他实施例中，内部部分1801b具有比外部部分1801a更大的密度。

卷绕部1801具有除了高强度和结构完整性之外的优点。首先，因为卷绕部1801由非金属材料制成，所以卷绕部1801受由bunkerc引起的腐蚀的影响较小。更具体地，bunkerc通常含有硫和硫化合物，其腐蚀和脆化传统cng箱中使用的高强度钢。在各种实施例中，卷绕部1801由不与硫反应的任何合适材料制成(例如可选地嵌入树脂基质中的芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维的交叉编织物)。其次，卷绕部1801的密度比高强度钢更低(即，比其更轻质)。因此，与高强度钢不同，卷绕部1801通过减轻船只1700的重量和机车10的重量来改善船只1700的浮力和机车10的燃料效率。第三，卷绕部1801用作隔热材料，而高强度钢是热导体。因此，卷绕部1801(与高强度钢不同)阻碍空间1803与容器500、510中的柴油燃料或bunkerc之间的热传递。

如上所述，卷绕部1801可包括嵌入树脂基质中的芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维的交叉编织物。在一些实施例中，该交叉编织物还包括碳纤维。然而，应该理解的是，尤其是在船舶应用(例如，船只1700)中，碳纤维可能是不利的并且因此被排除在卷绕部1801之外。除了昂贵之外，碳纤维具有非常低的密度(即，极度轻质)。在建造期间，诸如船只1700的船舶被建造成具有特定的重心和浮力中心。如果这些船舶太轻，那么它们的重心和浮力中心将与制造规定有差距，从而呈现出倾覆的风险。为了降低这种风险并且如上所述，卷绕部1801的实施例具体地排除了碳纤维。在各种实施例中，经由添加或移除材料来调节卷绕部1801的厚度和重量，以保持船只1700的适当的重心和浮力中心。尽管未在图17中示出，但是在各种实施例中，将容器550、560包裹在或封装在牺牲层中以用于额外的绝热。该牺牲层可以是卷绕部1801的额外层。牺牲层可以是任何其他合适的非金属材料和/或不与硫发生反应的材料。

根据各种实施例，容器550、560分别储存200至2,000等效柴油加仑(dge)的压缩天然气。根据各种实施例，每个容器550、560的储存容量各自为至少100、150、200、300、400、500、600、700、800、900和/或1000dge的压缩天然气。根据各种实施例，每个容器500、560的储存容量小于5000、4000、3000、2000、1500、1000、900、800、700和/或600dge的压缩天然气。根据各种实施例，容器550、560包括1型、2型、3型、4型和/或5型容器。

根据各种实施例，容器500、510具有1,000加仑的组合柴油储存容量，容器550、560具有1200dge的组合储存容量。根据其他实施例，容器500、510具有1,700加仑的组合柴油储存容量，容器550、560具有500dge的组合储存容量。

如图6所示，容器550、560均包括流体连接到燃料管线130的端口550a、560a。在所示实施例中，燃料管线130穿过固定端板320中的孔。然而，根据各种实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，端口550a、560a可以设置在容器550、560上的任何其他合适的位置中(例如，设置在箱200的端部浮动的端盖340侧)。

根据各种实施例，操作员通过端口550a、560a(或其他合适的端口)重新填充容器。在重新填充过程期间，容器550、560内的cng的压力将升高，因而其温度也将升高。因此，要求操作者在多个阶段重新填充容器550、560。操作员等待容器550、560在多个阶段之间冷却(以及因而驻留在容器550、560中的cng的压力降低)。

例如，操作者可以执行重新填充第一阶段，在第一阶段中cng的温度和压力升高到70摄氏度和400psi。然后，操作员可等待12小时以使cng冷却至40摄氏度并且其压力降低至300psi。然后，操作员执行重新填充的第二阶段，在第二阶段中cng的温度升高到70摄氏度和400psi等。为了加快重新填充过程，操作员可以基于所测量的驻留在容器550、560中的cng的温度和/或压力控制cng流入容器550、560的速率。适当的控制使操作者能够在单个阶段中重新填充容器550、560。

如图1所示，机车10包括在天然气进入发动机30之前加热天然气的一个或多个加热器750。加热器750由机车10的车载设施提供能量。例如，加热器750可以使用来自发动机30本身的热量或者(例如，经由热交换器)使用来自电机70的热量和/或可以(例如，经由电阻加热、热泵等)由机车的电源提供能量。加热器750可以确保天然气保持在安全的工作温度(例如，避免低温条件，低温条件可能损坏未设计成处理低温条件的部件，将天然气保持在-40℃以上)。根据各种实施例，加热器750可在天然气已经离开箱200之后(例如，在燃料管线130中)加热天然气。可替换地，加热器750可加热箱200内的压缩天然气。加热箱200内(例如，在容器550、560内)的天然气可有助于维持容器550、560中的压力，这可使得更加完全地卸载容器550、560中的天然气。

类似地，船只1700包括配置为加热储存在容器500、510中的天然气和/或残余燃料的一个或多个加热器(未示出)。在各种实施例中，加热器配置为将天然气加热至第一温度并将柴油(如上所述，当本公开涉及柴油时，可考虑其他燃料，例如bunkerc)加热至第二温度。更具体地，诸如bunkerc的残余燃料必须被加热到适合用于发动机30的燃料喷射器(未示出)的粘度。在各种实施例中，bunkerc在40摄氏度下储存在箱200中，然后在进入发动机30的燃料喷射器之前被加热到120摄氏度。可以直接在燃料箱200中加热bunkerc或在其通过燃料管线120时加热。因此应该理解的是，燃料管c的粘度在驻留在箱200中时可能较高，而驻留在燃料管线120中时较低。

虽然将箱200示出和描述为具有多种特定结构(例如，各种板、肋、加固件等)，但是在不偏离本发明的范围的情况下，这些结构中的许多可以省略。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，取决于特定双燃料箱的特定设计目标，可以移除或添加各种加强结构(例如，肋、块等)。

箱200设计成承受显著的侧面冲击而不破坏柴油容器500、510或压缩天然气容器550、560。根据各种实施例，cng容器550、560从柴油容器500、510横向向内设置(参见图11)。因此，对箱200的侧面冲击将被柴油容器500、510(及其中的燃料)和框架210吸收，这减轻了cng容器550、560所经受的侧面冲击力。根据各种实施例，通过将cng容器550、560设置在与柴油容器500、510相比更加处于横向中心的位置处，箱200可以承受比原本可能的更大的侧面冲击载荷而不会使容器500、510、550、560破裂。如图2-14所示，将附加的加强构件(例如，侧支撑件310、肋280、290、300)添加到箱200的框架210中，以进一步改善箱200对侧面冲击的抵抗力。

如图11所示，容器500、510总体上(即，相对于机车10的横向中心线，机车10的横向中心线总体上与中心板270共面)向外延伸到比容器550、560的横向最外侧部分更远。

根据各种实施例，限定柴油容器500、510的板230、240、250、260、320、330和其他结构可以被加强至超过柴油容器500、510本身承受侧面负载所需的强度。这样的加强可使得柴油容器500、510用作保护设置在中心的cng容器550、560的外框架。因此，用于保护cng容器550、560的结构性加强可以集成到柴油容器500、510中。根据各种实施例，将柴油容器500、510用作cng容器550、560的结构性保护可以降低箱200的总成本。根据各种替代实施例，可以加强容器550、560使得它们和柴油容器500、510具有一样的强度或比柴油容器500、510具有更大的强度。

根据各种实施例，如图12所示，弯曲内板260纵向延伸穿过双燃料箱200。这些板与板240一起限定了容器500和510。如上所述，在各种实施例中，不存在弯曲内板260，使得容器500、510中的燃料能够接触容器550、560。

因此，箱200(以及下面讨论的箱1200、2200)的各种实施例为机车10提供安全可靠的燃料供应，该燃料供应符合美国联邦铁路局及美国铁路协会的要求s-580、s-5506和/或新开发的aar天然气供应装置耐撞性规则。

图15是根据替代实施例的双燃料箱1200的示意性剖视图。除了箱1200包括三个压缩天然气容器1210、1220、1230而不是两个之外，箱1200总体上类似于箱200。柴油燃料容器1240在天然气容器1210、1220、1230之间的多个间隙之间展开。

箱1200还以另一种方式与箱200不同。箱200的cng容器550、560通过中间板260与容器500、510中的柴油燃料隔离开(即，不直接接触)，而容器1210、1220、1230设置在柴油燃料容器1240的内部并直接接触容器1240中的柴油燃料。根据各种实施例，可以以类似的方式修改箱200使得容器550、560设置在容器500、510内并直接接触箱200中的柴油燃料。通过使柴油燃料容器1240扩张以使用大部分箱1200中未被cng容器1210、1220、1230占据的空间，使得箱1200减少了箱1200内的空的空间。

图16是根据替代实施例的双燃料箱2200的示意性剖视图。除了箱1200包括单个天然气容器2210而不是两个之外，箱2200总体上类似于箱200。如图16所示，容器2210可容纳加压汽缸(例如，容器550、560)。可替换地，容器2210可以直接填充cng。容器2210具有更加严密地符合整个箱2200的截面形状的非圆柱形截面。根据各种实施例，容器2210具有至少500、600、700、800、900、1,000、1,100、1,200和/或1,300dge的压缩天然气储存容量。根据各种实施例，容器2210具有小于5,000、4,000、3,000、2,000和/或1,000dge的压缩天然气储存容量。容器2210可包括帮助其在压力下保持其强度的内部支撑结构。柴油燃料容器2220设置在容器2210的横向外侧(根据各种实施例，并且设置在其下方)。在容器2210容纳加压汽缸的实施例中，如图16所示，容器2210可以从箱2200的顶部延伸并直接附接到底盘20的底侧。

(例如，如果(按体积计)天然气的能量密度低于柴油的能量密度，则)相对于相同尺寸的用于机车和/或船只的传统柴油燃料箱，箱200、1200、2200可能提供较少的总能量。然而，考虑到天然气和柴油燃料的相对价格，箱200可能更具成本效益。根据各种实施例，双燃料机车10和/或双燃料船只1700对于短途或本地运行可能是有利的，与相对更长程的运行相比，短途或本地运行允许更频繁的重新填充燃料。在这样的短途运行中，传统的仅具有柴油的燃料箱的容量可能已经超过了两次重新填充燃料之间的短途距离的能量需求。如本文所用的术语“短途”包括本地机车和场用机车，其通常保持在一个地理区域中并使铁路车辆围绕轨道以及在轨道之间移动，以及使铁路车辆围绕较短的区域铁路线路以及在它们之间移动。在这些情况和其他情况中，机车10和/或船只1700的双燃料箱可以降低燃料成本。根据各种实施例，机车10和/或船只1700的双燃料箱促进机车10和/或船只1700的双燃料操作而无需使用单独的燃料供应装置。

在所示的箱200、1200、2200中，cng容器550、560、1210、1220、1230、2210紧邻柴油燃料容器500、510、1240、2220中的柴油燃料(或如上所述的bunkerc)和/或与其直接接触。这样的紧密接近或接触可促进柴油燃料与cng容器中的压缩天然气之间的热传递。这样的热传递可以减少当机车10使用燃料时天然气在其从容器卸载时冷却的程度。因此，箱200、1200、2200可以有助于避免低温气体条件。相反，这样的热传递可以减少在重新填充期间天然气在其加载到容器中时加热的程度。

在所示实施例中，燃料容器500、510、1240、2220是柴油燃料箱。然而，根据替代实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，这些容器可以设计成储存任何其他类型的燃料(例如，其他液体燃料、乙醇、甲醇、汽油、bunkerc等)。根据各种实施例，容器500、510、1240、2220是环境压力容器，其总体上被设计成在周围环境压力(例如，以绝对压力计在大气压的30％、20％、10％和/或5％内，在50、40、30、20和/或10psi的当地大气压内)下储存燃料。

在所示实施例中，容器550、560、1210、1220、1230、2210是压缩天然气容器。然而，根据替代实施例，这些容器可以被设计和配置成储存任何其他合适类型的燃料(例如，其他压缩/加压燃料气体、液态天然气、丙烷、吸附天然气(ang)、水合物形式的天然气(hng)等)。

pct公开no.wo2014/031999和/或wo2014/153110(两者均通过引用整体并入本文)中描述的类型的天然气填充站可与箱200、1200、2200一起使用或出售，以便于将压缩天然气装载到容器550、560中。

提供前述所示实施例是为了说明本发明的实施例的结构性和功能性原理，而不旨在是限制性的。相反，本发明的原理旨在涵盖落在所附权利要求书的精神和范围内的任何和所有改变、变化和/或替换。