專利名稱：懸掛式空氣動(dòng)力列車的制作方法
發(fā)明一種懸掛式空氣動(dòng)力列車，目的是一、提高列車運(yùn)行速度，提高運(yùn)輸能力二、減少征用土地，避免受地理?xiàng)l件的限制，縮短建設(shè)工期，降低總造價(jià)三、提高安全性能。
現(xiàn)有鐵路建設(shè)都是將軌鋪在地上，必須使用大量土地，既不便于保護(hù)耕地，同時(shí)要支付大筆征地費(fèi)，并且受復(fù)雜地理?xiàng)l件的限制，建設(shè)難度大，懸掛式空氣動(dòng)力列車的發(fā)明解決了這一問(wèn)題。如今，可以建造跨山谷、大河、港灣、海峽的大跨度斜拉橋、懸索橋(據(jù)《辭?！酚涊d“1976年英國(guó)亨北橋跨度達(dá)1410米”)。通過(guò)斜拉橋、懸索橋(可以兩者并用)將鋼軌架設(shè)在空中，將列車懸掛起來(lái)，離開(kāi)地面(如附

圖1所示)。這樣還可以減少對(duì)地面原有建筑物的破壞，避免征地拆遷安置碰到的一系列困難，省去安置補(bǔ)償費(fèi)，并可減輕地面交通負(fù)擔(dān)。
為了將列車懸掛起來(lái)，并能來(lái)回運(yùn)行，因此將鋼軌設(shè)計(jì)成開(kāi)口回形形狀(附圖2中①)，架設(shè)時(shí)將開(kāi)口朝下用高強(qiáng)度鋼纜索斜拉將鋼軌固定在空中(附圖3)，利用許多吊鉤裝置將列車懸掛在鋼軌上，離開(kāi)地面。吊鉤裝置(附圖4)由主輪(附圖中②)、萬(wàn)向輪(附圖4中③)、強(qiáng)力彈簧(附圖4中④)、橫桿(附圖4中⑥)、連桿(附圖4中⑤)組裝而成。主輪和方向輪都為滾動(dòng)軸承。吊鉤裝置可沿開(kāi)口回形鋼軌作來(lái)回滾動(dòng)，其位移與列車同方向，同步驟。方向輪安裝在連桿上，回形鋼軌開(kāi)口處，與強(qiáng)力彈簧一起，起固定連桿穩(wěn)定車身，緩沖，轉(zhuǎn)彎時(shí)擠壓鋼軌兩側(cè)使改變方向的作用。吊鉤裝置取代了傳統(tǒng)列車的傳動(dòng)裝置，以滾動(dòng)形式取代傳動(dòng)形式，克服了機(jī)械傳動(dòng)能量消耗、效率低、傳動(dòng)速率受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的限制，速度不高的弊病。吊鉤裝置的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)取決于作用于滾動(dòng)軸承上的水平力的大小，作用力越大，滾動(dòng)速度則越快(根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律F=ma，在質(zhì)量一定情況下，加速度與外加力成正比)。因此，只要發(fā)動(dòng)機(jī)推力足夠大，則列車就可達(dá)到一個(gè)高的速度。
列車運(yùn)行必須有一個(gè)水平的推動(dòng)力，為了使列車達(dá)到一個(gè)高的速度，其發(fā)動(dòng)機(jī)必須產(chǎn)生足夠的水平推力。懸掛式空氣動(dòng)力列車采用空氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)?？諝鈩?dòng)力機(jī)構(gòu)(附圖5)安裝在車箱腹部，由空氣壓縮機(jī)(附圖5中②⑥)，沖壓式空氣發(fā)動(dòng)機(jī)(附圖5中③⑦)，制冷裝置(附圖5中④)，減壓裝置(附圖5中⑤)組合而成。沖壓式空氣發(fā)動(dòng)機(jī)為核心，依次安裝空氣壓縮機(jī)、沖壓式空氣發(fā)動(dòng)機(jī)、制冷裝置、減壓裝置為一組，以后類推，可以有三至四組，每一組為一級(jí)。起動(dòng)時(shí)，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生高壓空氣沖壓空氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)產(chǎn)生推力(據(jù)《辭?！酚涊d“沖壓式空氣發(fā)動(dòng)機(jī)利用飛行中高速氣流在進(jìn)氣道內(nèi)滯止提高壓力(速度沖壓)，進(jìn)入燃燒室，同時(shí)噴油燃燒，高溫高壓燃?xì)庖愿咚俣葟奈矅姽車姵?，產(chǎn)生飛行所需推力。優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，重量輕，推力大，當(dāng)以高超音速飛行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)效率高，經(jīng)濟(jì)性好，但靜止不動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不能產(chǎn)生推力……”)，前面一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的高溫高壓氣體經(jīng)冷卻，減壓提供給下一級(jí)，多級(jí)空氣發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的合推力為列車所需總動(dòng)力，推動(dòng)列車向前高速滾動(dòng)飛行。將發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的高溫高壓氣體冷卻、減壓，一方面減小反推力，同時(shí)避免對(duì)沿途農(nóng)作物、居民區(qū)、環(huán)境的破壞。
列車(特別是在靜止時(shí))巨大的重量加在鋼軌和高強(qiáng)度鋼纜索上，因?yàn)闃蚩缍却?，鋼軌和鋼纜索所承受的拉力巨大，為了減輕這種拉力，可將列車箱設(shè)計(jì)成流線形狀，列車高速運(yùn)行時(shí)，迎面高速空氣流作用于列車上產(chǎn)生升力(據(jù)《辭?！酚涊d“物體和空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣作用于物體上的總空氣動(dòng)力，在垂直于未受擾動(dòng)的迎面氣流方向上的分力為升力，升力大小正比于空氣密度，機(jī)翼面積，迎角，氣流速度的平方以及升力系數(shù)的大小?！?，將列車托起，也為了減小空氣阻力。列車車箱采用流線偏形子彈頭形狀(附圖6)，列車比現(xiàn)有列車寬，頭部象子彈頭(附圖6中④)，車箱兩側(cè)安裝隱形翼(附圖6中⑤⑥⑦)，一是為了提高升力，二是為了減少占用橫向空間；每節(jié)車箱底層腹部安裝多個(gè)翼板，根據(jù)運(yùn)行速度設(shè)計(jì)翼板形式，可在低速翼型，超臨界翼型，高速薄翼型中選擇(附圖5中⑧)，翼板可轉(zhuǎn)動(dòng)改變迎角，改變空氣作用力車箱底盤為向上凹形，節(jié)節(jié)相連，整體形成波浪形狀，凸起部分為波峰，凹下部分為波谷，波谷相對(duì)空氣流方向形成迎角(附圖7上圖)，波峰在高速空氣流從底盤經(jīng)過(guò)時(shí)形成低壓區(qū)域，高壓區(qū)域空氣通過(guò)此區(qū)域作用于底盤產(chǎn)生向上的升力(附圖7上圖)；底盤還分布進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔的作用是減少上層高壓空氣對(duì)底盤的作用力削弱升力。尾部安裝尾翼，如飛機(jī)尾翼(附圖6中⑧)(據(jù)《辭?！酚涊d“飛機(jī)尾翼在飛行時(shí)保證飛機(jī)平衡，并提供飛機(jī)安定性和飛機(jī)操縱性翼面”)。高速空氣流作用于隱形翼、腹翼、底盤、尾翼及車身產(chǎn)生總升力，將列車托起。因?yàn)殇撥壓屠|索所受拉力減小，對(duì)鋼軌和纜索的強(qiáng)度技術(shù)要求降低，并可增大橋的跨度，對(duì)建設(shè)有利。
列車制動(dòng)時(shí)，可采取彈力繩強(qiáng)制制動(dòng)方法，即在列車進(jìn)站口處橫掛彈力繩，列車勾住彈力繩，在彈力繩拉力的作用下，向前緩沖使列車慢慢停下來(lái)，可使用多級(jí)彈力繩。
懸掛式空氣動(dòng)力列車還具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，重量輕，安全性能好的特點(diǎn)。飛機(jī)需要復(fù)雜的空中定位系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)飛行員有嚴(yán)格的要求，造價(jià)相當(dāng)昂貴，懸掛式空氣動(dòng)力列車不需要任何的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，造價(jià)低，對(duì)駕駛員要求低；比現(xiàn)有最先進(jìn)的磁懸浮列車造價(jià)低，速度更快。
懸掛式動(dòng)力列車可安裝起落架，著地時(shí)靠起落架滑行。
為了把鋼軌架設(shè)在空中，必須建造足夠高的鋼塔，高度以有利建設(shè)，不影響地面設(shè)施為宜，可利用小山峰的高度依山而建，這樣可以減小鋼塔的高度，降低造價(jià)。鋼塔采用三角形建造形式，增加其穩(wěn)定性；因?yàn)榇罂缍刃崩撥壖軜?，橋中部受風(fēng)作用大，會(huì)左右搖擺，影響列車運(yùn)行的穩(wěn)定性，可在適當(dāng)位置附設(shè)側(cè)拉設(shè)施，避免鋼軌左右擺動(dòng)(附圖8)。側(cè)拉設(shè)施由側(cè)拉鋼纜索(附圖8中①)，端墻構(gòu)成(附圖8中②)，側(cè)拉索一端固定在鋼軌上，一端固定在端墻上。
列車總升力不能大于列車總重力，避免將鋼軌頂起，發(fā)生危險(xiǎn)，采用等于或略小于列車總重力。
低空飛鳥(niǎo)多，為了避免飛鳥(niǎo)撞擊列車，可在沿途配套安裝驅(qū)鳥(niǎo)器，或利用鐵絲網(wǎng)，將四周封閉起來(lái)。
低空飛行產(chǎn)生音爆會(huì)影響沿途的居民生活，因此必須安裝消音裝置。
權(quán)利要求
1.一種懸掛式空氣動(dòng)力列車為流線偏形子彈頭形狀，采用空氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)，配套的有開(kāi)口回形鋼軌，吊鉤裝置，其特征是開(kāi)口回形鋼軌架于空中，列車懸掛在空中開(kāi)口回形鋼軌上，形成軌在上，車在下的特殊形式；采用壓縮空氣沖壓空氣發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)產(chǎn)生推力，推動(dòng)列車沿鋼軌作滾動(dòng)飛行；
2.根據(jù)權(quán)利要求1中流線偏形子彈頭形狀列車所述的，其特征是列車車身為偏形，頭部象子彈頭，車箱兩側(cè)裝有隱形翼，尾部裝有尾翼，車箱底腹部裝有翼板，底盤為向上凹形有小孔，整體形成波浪狀；
3.根據(jù)權(quán)利要求1中空氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)由空氣壓縮機(jī)，沖壓式空氣發(fā)動(dòng)機(jī)，鋼冷裝置和減壓裝置構(gòu)成，其特征是沖壓式空氣發(fā)動(dòng)機(jī)前部裝有空氣壓縮機(jī)，后部裝有制冷裝置和減壓裝置，空氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)由三組至四組這樣組合組成；
4.根據(jù)權(quán)利要求1中開(kāi)口回形鋼軌所述的，其特征是開(kāi)口回形狀鋼軌；
5.根據(jù)權(quán)利要求1中吊鉤裝置所述的是由主輪、方向輪、強(qiáng)力彈簧、橫桿、連桿構(gòu)成，其特征是橫桿兩端固定兩個(gè)滾動(dòng)軸承，可繞軸心線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，可沿鋼軌作滾動(dòng)，橫桿下面垂直連著連桿，連桿上半部固定裝有四根強(qiáng)力彈簧，兩個(gè)方向輪，方向輪可繞軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)，可沿鋼軌內(nèi)側(cè)滾動(dòng)。
全文摘要
一種懸掛式空氣動(dòng)力列車為流線偏形子彈頭形狀,軌為開(kāi)口回形鋼軌,架在空中,通過(guò)許多特殊吊鉤裝置將列車懸掛起來(lái);采用空氣動(dòng)力機(jī)構(gòu),通過(guò)壓縮高壓高速空氣沖壓空氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)產(chǎn)生推力,三級(jí)推動(dòng)使列車作滾動(dòng)飛行;優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、速度快、建設(shè)工期短,造價(jià)低,利用土地少。
文檔編號(hào)B61B3/00GK1225320SQ99101550
公開(kāi)日1999年8月11日 申請(qǐng)日期1999年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月22日
發(fā)明者謝美洪 申請(qǐng)人:謝美洪