Способ создания тяги транспортного средства и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к рельсовому транспорту и касается конструирования высокоскоростных поездов на воздушной подушке. Сущность группы изобретений состоит в том, что при реализации способа создания тяги транспортного средства, заключающегося в том, что прорускают поток воздуха через неподвижные лопатки, которые устанавливают на всем протяжении по длине направляющего пути, создают циркуляцию упомянутого воздушного потока через кольцевой канал переменного сечения со щелевым разрывом для пропуска через него неподвижных лопаток, при этом перед щелевым разрывом воздушный поток ускоряют и направляют под углом к линии направления движения транспортного средства, а за щелевым разрывом давление этого воздушного потока частично восстанавливают с помощью диффузора в упомянутом кольцевом канале, в устройстве для создания тяги транспортного средства, движущегося по направляющему пути, содержащем полотно этого пути с профилем поперечного сечения в виде перевернутой буквы "Т" и с неподвижными лопатками аэродинамического профиля, установленными на всем протяжении вдоль направляющего пути, источник сжатого воздуха для формирования воздушных подушек под транспортным средством и средство для силового взаимодействия воздушного потока с упомянутыми лопатками, это средство для силового взаимодействия воздушного потока с неподвижными лопатками представляет собой установленный на транспортном средстве единый агрегат, включающий в себя воздушный нагнетатель с приводом, преимущественно электрическим, сопловой направляющий аппарат и диффузор, причем все эти элементы агрегата образуют кольцевой канал переменного сечения с щелевым разрывом между сопловым аппаратом и диффузором для пропуска между ними упомянутых неподвижных лопаток, которые размещены на гребне полотна направляющего пути. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к рельсовому транспорту и касается конструирования высокоскоростных поездов на воздушной подушке.

Известен способ создания тяги транспортного средства, заключающийся в том, что пропускают поток воздуха через неподвижные лопатки, которые устанавливают на всем протяжении по длине направляющего пути (а.с. СССР N 994323, кл. B 60 V 3/04, 1983).

Известно также устройство для создания тяги транспортного средства, движущегося по направляющему пути, содержащее полотно этого пути с профилем поперечного сечения в виде перевернутой буквы "Т" и с неподвижными лопатками аэродинамического профиля, установленными на всем протяжении вдоль направляющего пути, источник сжатого воздуха для формирования воздушных подушек под транспортным средством и средство для силового взаимодействия воздушного потока с упомянутыми лопатками (а.с. СССР N 994323, кл. B 60 V 3/04, 1983).

Однако при реализации известного способа создания тяги посредством эксплуатации известного рельсового транспортного средства на воздушной подушке расходуется большое количество энергии, что снижает КПД эксплуатации такого транспортного средства, и происходит загрязнение внешней среды выхлопными газами и высоким уровнем шума.

Результат от реализации описываемой группы изобретений заключается в обеспечении охраны внешней среды и высокого КПД при создании силы тяги рельсового транспортного средства на воздушной подушке.

Этот технический результат при реализации способа создания силы тяги, заключающегося в том, что пропускают поток воздуха через неподвижные лопатки, которые устанавливают на всем протяжении по длине направляющего пути, достигается тем, что создают циркуляцию упомянутого воздушного потока через кольцевой канал переменного сечения со щелевым разрывом для пропуска через него неподвижных лопаток, при этом перед щелевым разрывом воздушный поток ускоряют и направляют под углом к линии направления движения транспортного средства, а за щелевым разрывом давление этого воздушного потока частично восстанавливают с помощью диффузора в упомянутом кольцевом канале.

Кроме того, такой технический результат достигается тем, что в устройстве для создания тяги транспортного средства, движущегося по направляющему пути, содержащем полотно этого пути с профилем поперечного сечения в виде перевернутой буквы "Т" и с неподвижными лопатками аэродинамического профиля, установленными на всем протяжении вдоль направляющего пути, источник сжатого воздуха для формирования воздушных подушек под транспортным средством и средство для силового взаимодействия воздушного потока с упомянутыми лопатками, вышеуказанное средство для силового взаимодействия представляет собой установленный на транспортном средстве единый агрегат, включающий в себя воздушный нагреватель с приводом, преимущественно электрическим, сопловой направляющий аппарат и диффузор, причем все эти элементы агрегата образуют кольцевой канал переменного сечения с щелевым разрывом между сопловым аппаратом и диффузором для пропуска между ними упомянутых неподвижных лопаток, которые размещены на гребне полотна направляющего пути.

Кроме того, у каждого устройства агрегат 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 снабжен средством для изменения угла его установки.

На фиг.1 показана схема реализации описываемого способа; на фиг.2 - поперечный разрез описываемого устройства в рабочем положении.

На фиг.1 проиллюстрирован предлагаемый способ создания тяги. Имеются воздушный лопастной нагнетатель 1 воздуха с приводом от теплового или электрического двигателя, конфузорная насадка 2 (в виде соплового направляющего аппарата), диффузор 3, неподвижные лопатки 4 симметрично аэродинамического профиля, установленные на всем протяжении специально оборудованного пути. Нагнетатель 1, аппарат 2 и диффузор 3 установлены на транспортном средстве. Все элементы соединены между собой кольцевым воздушным каналом и образуют единый агрегат вышеуказанного средства для силового взаимодействия.

При работе нагнетателя 1 воздух с циркуляцией пропускают в кольцевом канале по замкнутому контуру (нагнетатель 1 насадка 2 диффузор 3 лопатки 4 нагнетатель 1) в направлении, показанном стрелками. Сила тяги возникает при взаимодействии потока воздуха, ускоряемого в конфузорной насадке 2, с неподвижными лопатками 4. Воздух, пройдя сопло и неподвижные лопатки, направляются в диффузор 3, где кинетическая энергия потока на выходе с лопаток 4 частично преобразуется в статическое давление в диффузоре 3, за счет чего снижается напор, который должен создавать нагнетатель 1, и тем самым снижается потребная мощность нагнетателя. Таким образом, создание тяги описанным способом даст возможность избежать потерь энергии, за исключением потерь на трение, т.е. при отсутствии потерь на трение (идеальный случай) КПД устройства, реализующего данный способ, близок к 1 независимо от отношения скорости истечения газа и скорости движения транспортного средства.

Для реализации способа создания тяги здесь описано устройство для привода, например, транспортных средств высокоскоростных дорог.

На фиг. 2 показан поперечный разрез устройства создания тяги в рабочем состоянии.

Устройство создания тяги включает в себя воздушные подушки 1, уплотнение из эластичного материала 2, дистанционирующие ролики 3 для центровки устройства и обеспечения свободного прохождения лопаток 7 между элементами рамы 13, диффузора 4, где происходит частичное восстановление давления, спрямляющие лопатки 5, опоры силового агрегата 6, аэродинамические лопатки 7 симметричного профиля, установленные на верхней образующей гребня вертикальной плиты полотна пути 18 с Т-образным поперечным сечением, которые введены в карманы 8, корпус 9 транспортного средства, вентилятор 10, нагнетающий воздух в машинное отделение, и связанную с ним систему воздушных подушек 17, электродвигатель главного вентилятора 11, воздушный вентилятор 12, раму 13, агрегат тяговой системы, на которой установлены напорные камеры 16 и диффузор 4, 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 и 12 не работают. Воздушные подушки 1 спущены, лопатки 7 введены в карманы 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/кв.м.

Запускается вентилятор 12, который забирает воздух из корпуса 9 транспортного средства и прогоняет его по замкнутому контуру в следующей последовательности: напорная камера 16, сопловой направляющий аппарат 15, неподвижные лопатки 7, спрямляющие лопатки 5, диффузор 4 и корпус транспортного средства 9.

Из аппарата 15 воздух с высокой скоростью вытекает в направлении, близком к направлению в корму, и, попадая на неподвижные лопатки, меняет направление движения на противоположное, что порождает тягу.

Использованная 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 вентилятора 12, либо изменением угла установки сопловых лопаток соплового аппарата 15 с помощью специального устройства 14.

Эффективность предлагаемого устройства зависит от возможных перетечек воздуха в атмосферу через зазоры между подвижными и неподвижными элементами. Для этой цели между рамой 13 тяговой системы и корпусом 9 проложено уплотнение 2 из эластичного материала, а зазоры между лопатками 7 и камерами соплового аппарата 15 и лопатками 5 рамы 13 выбираются из условий прохода поворотов минимально возможного радиуса.

Для исключения задевания лопаток 7 об элементы рамы 13 предусмотрены дистанционирующие ролики (устройства центровки) 3, а рама 13 закреплена к корпусу транспортного средства на опорах силового агрегата 6 с обеспечением ее самоустановки средством центровки агрегата относительно гребня полотна пути 18 и лопаток 7.

Предложенные способ и устройство для осуществления создания тяги транспортных средств, двигающихся по оборудованному пути, дают возможность улучшить потребительские качества транспортных средств, повысить их надежность и исключить вредные воздействия на окружающую среду (выхлопные газы и высокий уровень шума).

Формула изобретения

1. Способ создания тяги транспортного средства, заключающийся в том, что пропускают поток воздуха через неподвижные лопатки, которые устанавливают на всем протяжении направляющего пути, отличающийся тем, что создают циркуляцию воздушного потока через кольцевой канал переменного сечения с щелевым разрывом для пропуска через него неподвижных лопаток, при этом перед щелевым разрывом воздушный поток ускоряют и направляют под углом к линии направления движения транспортного средства, а за щелевым разрывом давление воздушного потока частично восстанавливают с помощью диффузора в упомянутом кольцевом канале.

2. Устройство для создания тяги транспортного средства, движущегося по направляющему пути, содержащее полотно этого пути с профилем поперечного сечения в виде перевернутой буквы Т и с неподвижными лопатками аэродинамического профиля, установленными на всем протяжении направляющего пути, источник сжатого воздуха для формирования воздушных подушек под транспортным средством и средство для силового взаимодействия воздушного потока с упомянутыми лопатками, отличающееся тем, что средство для силового взаимодействия воздушного потока с неподвижными лопатками представляет собой установленный на транспортном средстве единый агрегат, включающий в себя воздушный нагнетатель с приводом, преимущественно электрическим, сопловый направляющий аппарат и диффузор, причем все эти элементы агрегата образуют кольцевой канал переменного сечения с щелевым разрывом между сопловым аппаратом и диффузором для пропуска между ними неподвижных лопаток, которые размещены на гребне полотна направляющего пути.

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

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что сопловый аппарат снабжен средством для изменения угла его установки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2