Способ создания тяги транспортного средства и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к транспорту и может быть реализовано при создании высокоскоростных поездов на воздушной подушке. Сущность способа создания тяги состоит в том, что поток воздуха создают в замкнутом циркуляционном контуре переменного сечения и направляют его на неподвижные лопатки, установленные вдоль всего пути. В циркуляционный контур входят: нагнетатель, сопловой направляющий аппарат и диффузор, размещенные на транспортном средстве. Между сопловым аппаратом и диффузором проходят неподвижные лопатки. Для осуществления этого способа используют средство силового воздействия, представляющее собой единый агрегат из последовательно соединенных воздушного нагнетателя с приводом, соплового аппарата и диффузора, установленных на транспортном средстве, причем между сопловым аппаратом и диффузором предусмотрен зазор для пропуска направляющих лопаток, а все элементы агрегата и направляющие лопатки образуют замкнутый циркуляционный контур. Агрегат силового взаимодействия может быть установлен на опорах с возможностью их поперечного перемещения и снабжен средством для его центровки относительно направляющего пути. Кроме того сопловой аппарат у такого устройства целесообразно снабжать средством для изменения угла его установки. Технический результат реализации изобретения состоит в охране внешней среды и повышении КПД устройства создания тяги. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано при конструировании, например, высокоскоростных поездов на воздушной подушке.

Известны транспортные средства на воздушной подушке, в качестве двигателей которых используют либо тепловые двигатели, размещаемые непосредственно на транспортном средстве, либо электродвигатели, питающиеся от контактной электросети.

И в том и в другом случае сила тяги, движущая транспортное средство, создается с помощью известных способов, а именно: 1. Трибофрикционным способом, при котором сила тяги возникает в результате действия сил трения на ободе колеса о рельс. Этот способ прост в осуществлении, имеет высокий КПД. Однако он требует постоянного контакта подвижных частей транспортного средства и элементов полотна пути, что затрудняет его использование для высокоскоростных средств, движущихся на воздушной подушке; 2. Электроиндукционным способом, при котором сила тяги возникает в результате взаимодействия бегущего электромагнитного поля с линейным магнитопроводом, расположенным вдоль полотна специально оборудованного пути на всем его протяжении. Однако, несмотря на внешнюю привлекательность этого способа, он имеет очень низкий КПД; 3. Струйно-реактивным способом, при котором тяга возникает как реакция струи газа, отбрасываемой в сторону, противоположную направлению движения. Этот способ широко применяется в авиации и используется для высокоскоростных поездов на воздушной подушке. Однако этот способ имеет низкую экономичность при малых и умеренных скоростях движения, а кроме того экологически вреден - загрязняет окружающую среду выхлопными газами и обладает высоким уровнем шума.

Известен также способ создания тяги транспортного средства, выбранный за прототип, заключающийся в том, что тяга создается в газовой турбине, последняя ступень которой имеет прямолинейно развернутую форму, а направляющие лопатки прикреплены к основе путевого полотна (SU, а.с. СССР N 994323 кл. B 60 V 3/04, 1983).

Однако этот способ также обладает экологическими недостатками, указанными для струйно-реактивного способа.

Известны различные устройства создания тяги для привода транспортных средств высокоскоростных дорог на воздушной подушке, например: устройство, основанное на струйно-реактивном способе, описанное в сборнике "Technologikal aspekts of aerotrain" Bertinet compani 1987.

Известно также устройство, взятое за прототип, движущееся по направляющему пути в виде монорельса, по гребню которого установлены лопатки аэродинамического профиля, выполняющие роль направляющих лопаток газовой турбины, и средства силового взаимодействия газового потока с упомянутыми лопатками (SU, а.с. СССР N 994323 кл. B 60 V 3/04, 1983).

Однако реализация известного устройства связана с большими потерями энергии, что снижает его КПД, и к тому же оно обладает недостатками реализуемого способа.

Технический результат от реализации описываемой группы изобретений будет выражаться в обеспечении охраны внешней среды, а также в повышении КПД устройства создания тяги. При реализации предлагаемого способа создания тяги, заключающегося в том, что направляют поток воздуха, создаваемого на транспортном средстве, на неподвижные лопатки, установленные вдоль всего направляющего пути, результат достигается тем, что создают циркуляцию упомянутого потока воздуха в замкнутом контуре переменного сечения. Этот контур содержит нагнетатель, сопловой направляющий аппарат, диффузор, а также упомянутые лопатки, проходящие в зазоре между сопловым аппаратом и диффузором. Воздушный поток, циркулирующий в этом контуре, ускоренный в сопловом аппарате, попадает на неподвижные лопатки и, изменив направление движения на угол, близкий к 180o, попадает в диффузор, в котором частично восстанавливается давление воздушного потока.

Кроме того, указанный технический результат достигается при использовании устройства создания тяги транспортного средства, движущегося по направляющему пути, вдоль которого установлены неподвижные лопатки аэродинамического профиля, содержащие средство силового взаимодействия воздушного потока, создаваемого на транспортном средстве, с упомянутыми лопатками. При этом средство силового взаимодействия представляет собой единый агрегат, состоящий из последовательно соединенных воздушного нагнетателя с приводом, преимущественно электрическим, соплового направляющего аппарата и диффузора, причем между сопловым аппаратом и диффузором имеется зазор для пропуска упомянутых лопаток, установленных с интервалом, меньшим ширины воздушного потока, а все элементы агрегата вместе с лопатками образуют замкнутый циркуляционный контур.

Кроме того, агрегат такого устройства установлен на опорах с возможностью их поперечного перемещения и снабжен средством для его центровки относительно полотна направляющего пути.

Наряду с этим у такого устройства сопловой аппарат может быть снабжен средством для изменения угла его установки.

На фиг.1 показана схема реализации описываемого способа; на фиг.2 - поперечный разрез транспортного средства с описываемым устройством в рабочем положении.

На фиг. 1 проиллюстрирован предлагаемый способ создания тяги. Имеется лопастной нагнетатель воздуха 1, сопловой направляющий аппарат 2, диффузор 3 и неподвижные лопатки 4, установленные на всем протяжении направляющего пути. Все указанные элементы образуют замкнутый контур, в котором циркулирует воздушный поток, при этом нагнетатель 1, аппарат 2 и диффузор 3 установлены на транспортном средстве, а лопатки 4 - на направляющем пути.

При работе нагнетателя 1 воздух циркулирует по контуру в направлении указанном стрелками (нагнетатель 1 - сопловой аппарат, 2 - лопатки 4 -диффузор 3 - нагнетатель 1). Поток воздуха, ускоренный в сопловом аппарате 2, с большой скоростью направляется на неподвижные лопатки 4 под острым углом к направлению, обратному направлению движения транспортного средства. Оптимальные углы истечения, зависящие от аэродинамической формы и материала лопаток, лежат в диапазоне 15 - 25o. При прохождении через неподвижные лопатки направление движения потока воздуха меняется на угол, близкий к 180o, в результате чего создается сила тяги транспортного средства. Затем поток воздуха поступает в диффузорную насадку 3, где оставшаяся кинетическая энергия частично преобразуется в статическое давление в диффузоре 3, что позволяет уменьшить напор, создаваемый нагнетателем 1, и тем самым снизить потребную мощность нагнетателя. Таким образом, создание тяги описанным способом даст возможность значительно уменьшить потери энергии за счет отсутствия выброса воздушной струи в атмосферу и использования устройств, входящих в замкнутый контур. Кроме того, создание тяги в замкнутом контуре значительно улучшает экологические показатели предлагаемого способа по сравнению с известными.

Для реализации способа создания тяги здесь описано устройство для привода, например, транспортного средства высокоскоростных дорог. На фиг.2 показан поперечный разрез такого транспортного средства с устройством создания тяги в рабочем положении. Транспортное средство включает в себя воздушные подушки 1, уплотнение из эластичного материала 2, дистанцирующие ролики 3 для центровки устройства, диффузор 4, спрямляющие лопатки 5, опоры силового агрегата 6, аэродинамические лопатки 7 симметричного профиля, установленные вдоль гребня направляющего пути 18, карман 8, служащий для введения лопаток при спущенных подушках, корпус транспортного средства 9, вентилятор 10 для системы воздушных подушек и компенсации утечек воздуха из контура, электродвигатель 11 для нагнетателя устройства тяги, нагнетатель 12, рама 13 агрегатных устройств, камеры 16, устройство 14 изменения угла установки сопловых насадок, сопловой направляющий аппарат 15 и каналы 17 системы воздушных подушек.

Устройство создания тяги работает следующим образом. В исходном положении транспортное средство стоит на путях. Вентиляторы 10 и12 не работают. Воздушные подушки 1 спущены, лопатки 7 введены в карман 8. Перед началом движения запускается вентилятор 10 и поезд " всплывает" на подушках 1. Сопловой направляющий аппарат 15 поднимается на уровень лопаток 7. В машинном отделении, как и в системе воздушных подушек, создается повышенное давление воздуха 400 - 600 кг/м2. Запускается вентилятор 12 (нагнетатель), который забирает воздух из корпуса транспортного средства 9 и прогоняет его по замкнутому контуру в следующей последовательности: напорная камера 16, сопловой направляющий аппарат 15, лопатки 7, спрямляющие лопатки 5, диффузор 4 и корпус транспортного средства 9. Из соплового аппарата 15 поток воздуха с высокой скоростью вытекает в направлении, близком к направлению "в корму" и изменяет свое направление движения на лопатках 7, порождая тягу. После прохождения лопаток неиспользованная кинетическая энергия потока утилизируется в диффузоре 4, где происходит частичное восстановление давления, что снижает потребную мощность вентилятора 12. Изменение скорости движения осуществляется либо изменением скорости вращения (производительности) вентилятора 12, либо изменением угла установки лопаток соплового аппарата 15 с помощью специального устройства 14. Режим торможения может осуществляться, например: - прижатием тормозных колодок, установленных на поезде, к гребню направляющего пути; - переключением потока воздуха в специальную тормозную камеру, из которой воздух вытекает на лопатки в направлении, близком к направлению движения.

Эффективность предлагаемого устройства зависит от возможных перетечек воздуха в атмосферу через зазоры между подвижными и неподвижными элементами контура, а также от герметичности корпуса транспортного средства. Для снижения перетечек между рамой 13 и корпусом вагона проложено уплотнение из эластичного материала 2, а зазоры между лопатками 7 и камерами в раме 13 для элементов 15 и 5 выбираются минимальными, исходя из условий прохода поворотов направляющего пути.

Для исключения задевания лопаток 7 об элементы рамы 13 предусмотрены дистанцирующие ролики 3, а рама 13 закреплена к корпусу транспортного средства на подвижных опорах силового агрегата 6 с обеспечением ее самоцентровки относительно гребня полотна пути 18 и лопаток 7.

Предложенные способ и устройство создания тяги высокоскоростных транспортных средств дают возможность повысить их экономичность и уменьшить вредные влияния на окружающую среду.

Формула изобретения

1. Способ создания тяги транспортного средства, в котором поток воздуха направляют на неподвижные лопатки, установленные вдоль всего направляющего пути для транспортного средства, отличающийся тем, что упомянутый поток воздуха создают в замкнутом циркуляционном контуре переменного сечения, содержащем нагнетатель, сопловый направляющий аппарат и диффузор, размещенные на транспортном средстве, а между сопловым аппаратом и диффузором проходят упомянутые лопатки.

2. Устройство для создания тяги транспортного средства, движущегося по направлению пути, вдоль которого установлены неподвижные лопатки аэродинамического профиля, содержащее средство силового взаимодействия воздушного потока, создаваемого на транспортном средстве, с упомянутыми лопатками, отличающееся тем, что средство силового взаимодействия представляет собой единый агрегат, установленный на транспортном средстве и состоящий из последовательно соединенных воздушного нагнетателя с приводом, преимущественно электрическим, соплового направляющего аппарата и диффузора, причем между сопловым аппаратом и диффузором имеется зазор для пропуска упомянутых лопаток, установленных с интервалом, меньшим ширины воздушного потока, а все элементы агрегата вместе с лопатками образуют замкнутый циркуляционный контур.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упомянутый агрегат установлен на опорах с возможностью их поперечного перемещения и снабжен средством для его центровки относительно направляющего пути.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сопловой аппарат снабжен средством для изменения угла его установки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструктруирования средств скоростного железнодорожного транспорта

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструирования средств скоростного железнодорожного транспорта

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, выполняющего движение в пространстве, близкое к полету, по траектории, заданной рельсом

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструирования рельсового транспортного средства на воздушной подушке с воздушно-реактивными движителями

Изобретение относится к скоростному рельсовому транспорту и касается конструирования экранодорожного транспорта для замены им существующих железнодорожных транспортных средств

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструирования средств скоростного транспорта

Изобретение относится к транспортным средствам на воздушной подушке рельсового типа и может использоваться для строительства пригодных пассажирских поездов с вагонами на воздушной подушке

Изобретение относится к транспортным средствам на воздушной подушке и касается создания опоры с несущей поверхностью для перемещения платформы на воздушной подушке (ПВП) спортивного и курортного назначения

Изобретение относится к транспортным средствам на воздушной подушке и предназначено для активного отдыха и спорта

Изобретение относится к транспорту и касается создания рельсовых транспортных систем на воздушной подушке

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам на динамической воздушной подушке и касается создания транспортной системы с экранопланом (далее - экранопоездом), экранопоезда и специально спрофилированной поверхности (или направляющей) для такой системы

Изобретение относится к пассажирскому транспорту и предназначено для использования в системе городского транспорта, а также для высокоскоростных междугородних пассажирских перевозок

Изобретение относится к области наземного скоростного транспорта. Имеется транспортный модуль, выполненный по самолетной схеме, передвигающийся на воздушной подушке по сооруженной на трассе профилированной эстакаде. Транспортный модуль оснащен линейным электродвигателем с трансмиссией к воздушным винтам, которые в результате поддува под крыло малого удлинения на малой скорости движения и обдува крыла малого удлинения в крейсерском режиме способствуют образованию динамической воздушной подушки и обеспечению малой высоты полета транспортного модуля. Питание электродвигателя выполнено бесконтактным подводом электроэнергии от сети, вмонтированной в эстакаду. Верхняя часть профилированной эстакады представляет собой облегченное полотно многоугольной формы со специальным покрытием, выполненным из материалов с низкой адгезией. В результате обеспечивается надежность движения, уменьшается загрязнение окружающей среды, уменьшается расход топлива, понижается уровень шума. 4 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам на воздушной подушке (ВП) и касается клапанов, встроенных в опоры с несущей поверхностью для перемещения безмоторных платформ на ВП. Клапан для площадок и трасс содержит корпус с окнами на боковой стенке и поршень. Поршень при возвратно-поступательном движении закрывает или открывает окна. При этом окна в боковой стенке корпуса клапана выполнены с направляющими воздух лопатками, расположенными под углом в интервале от 1 до 89 градусов к диаметральным секущим плоскостям корпуса клапана, проходящим через места крепления лопаток к корпусу. Достигается быстродействие клапана. 2 ил.

Изобретение относится к высокоскоростному наземному транспорту, а конкретнее к транспортным системам на электродинамическом подвесе. Статорные обмотки (2) линейного синхронного тягового двигателя создают бегущее магнитное поле, перемещающееся вдоль опор (1) путевой структуры. Сверхпроводящие соленоиды (6) создают магнитное поле, взаимодействие которого с бегущим магнитным полем статорных обмоток (2) приводит к возникновению силы тяги. При движении экипажа (4) происходит взаимодействие магнитного поля сверхпроводящих соленоидов (6) с вихревыми токами, наведенными в короткозамкнутых катушках подвеса (3), что приводит к возникновению электродинамической силы отталкивания - силы подвеса. При движении аэродинамических пластин (7) относительно опорных пластин (8) возникает аэродинамическая сила отталкивания, обусловленная экранным аэродинамическим эффектом. Таким образом, при заданной величине суммарной силы подвеса, действующей на экипаж (4), уменьшается величина требуемой электродинамической силы отталкивания, уменьшается величина требуемой магнитодвижущей силы вихревых токов, наведенных в короткозамкнутых катушках подвеса (3), и, следовательно, уменьшается количество витков в катушке подвеса (3). В результате улучшаются массогабаритные показатели транспортной системы на электродинамическом подвесе. 1 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам на воздушной подушке (ВП) и касается площадок для безмоторных платформ на ВП. Площадка выполнена в виде плоской коробки, в поверхность которой вмонтированы автоматические клапаны для выхода через них воздуха, нагнетаемого внутрь коробки вентилятором. Верхнее строение площадки выполнено из однотипных панелей с отверстиями для установки в них не менее двух клапанов. Под панелями на горловины клапанов надеты горизонтальные гибкие пластины с отверстиями для установки в них не менее двух клапанов. Панели и пластины закреплены на клапанах крышками с отверстиями для выхода воздуха из площадки. Гибкие пластины смещены в горизонтальной плоскости по отношению к панелям на один шаг, равный межцентровому расстоянию между осями клапанов. Достигается снижение уровня шума, трудоемкости, достигается универсальность конструкции для использования в нескольких плоскостях. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к пассажирским транспортным средствам на динамической воздушной подушке. Пассажирский экраноплан содержит корпус с кабиной, крыло малого удлинения, хвостовое вертикальное двухкилевое оперение с установленным на килях стабилизатором с шарнирно закрепленным рулем высоты, а также автономную буксировочную мотоустановку, несущую двигатель экраноплана и соединенную с помощью горизонтальных осевых цилиндрических шарниров и телескопических амортизаторов двумя параллельными боковыми буксировочными штангами. В кабине размещен силовой электромагнит для управления рулем высоты. Буксировочная мотоустановка выполнена в виде легкой тележки с линейным асинхронным тяговым двигателем, размещенной по навесному типу с возможностью относительного перемещения на установленном монорельсе. Цилиндрические шарниры подвижного крепления буксировочных штанг к корпусам экраноплана и тележки снабжены электромагнитными сцепными муфтами, обеспечивающими жесткую относительную фиксацию экраноплана и тележки в заданных режимах движения. При этом электромагнит управления рулем высоты через систему проводки, установленную вдоль штанг, и сцепные муфты электрически подключены к источнику питания статора тягового двигателя на тележке и снабжены бесконтактными датчиками переключения режимов движения. Достигается упрощение, автоматизация процесса управления, снижение электроэнергии. 3 ил.

Изобретение относится к транспорту и может быть реализовано при создании высокоскоростных поездов на воздушной подушке

Наверх