ВОЗДУШНО-ДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ КАШЕВАРОВА "ТК-3" Российский патент 1998 года по МПК B60V3/04 B61B13/00 

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

Известен воздушно-дорожный транспорт, имеющий железнодорожное полотно с рельсами и подвижной состав вагонов с двигателями и движителями, соединенных в поезд стыковочными устройствами, с колесными тележками, имеющими вертикальные оси вращения, с тормозными устройствами.

Однако известный воздушно-дорожный транспорт обладает низкими эксплуатационными качествами.

Технический результат от реализации описываемого изобретения состоит в повышении эксплуатационных качеств воздушно-дорожного транспорта.

Этот технический результат достигается тем, что у воздушно-дорожного транспорта, имеющего железнодорожное полотно с рельсами и подвижной состав вагонов с двигателями и движителями, соединенных в поезд стыковочными устройствами, с колесными тележками, имеющими вертикальные оси вращения, с тормозными устройствами, в качестве железнодорожного полотна создана воздушно-подушечная дорога, имеющая рельсы, установленные по сторонам железобетонного полотна, стальной корпус, установленный посередине полотна и перегороженный уступами, образующими камеры воздушных подушек с дверцами, образующими камеры расширения вторичного реактивного движителя, в качестве вагонов - многоэтажные товаропассажирские вагоны, головной вагон с несколькими неактивными двигателями-движителями, поставляющими сжатые газы в камеры воздушных подушек воздушно-подушечной дороги, следующие за головным вагоном несколько товаропассажирских вагонов, каждый из которых имеет по одному неактивному двигателю-движителю, вагон-платформа для перевозки крупногабаритных грузов и хвостовой вагон с камерой вторичного реактивного движителя, образованного дверцами воздушно-подушечной дороги, при этом все вагоны воздушно-дорожного поезда соединены стыковочным устройством, имеющим вертикальную и горизонтальную оси вращения, соединенные соответственно с задним и передним вагонами воздушно-дорожного поезда, многоэтажные вагоны воздушно-дорожного поезда выполнены с колесными тележками, идущими раздельно по левому и правому рельсу, с тормозными лыжами, установленными между колесными тележками и контактирующими при торможении с головками рельс, с верхней частью двигателя-движителя в виде оголовника с камерой сгорания и газоводом, окруженными теплоизолирующей камерой, при этом нижняя часть реактивного двигателя-движителя образована камерами воздушных подушек воздушно-подушечной дороги, а камера сгорания оголовника соединена с баллоном для сжатого воздуха, который поставляется в него компрессором, и с топливным насосом, поставляющим сжиженный газ из соответствующего баллона.

При этом такой воздушно-дорожный транспорт может иметь двигатель-движитель, верхняя часть которого установлена в вагоне воздушно-дорожного поезда, а нижняя - на воздушно-подушечной дороге, верхняя часть двигателя - движителя может иметь камеру сгорания цилиндрической формы со сферическими торцами, с которыми соединены патрубок с клапаном, соединяющим камеру сгорания с баллоном сжатого воздуха и патрубок с форсункой, соединяющий камеру сгорания с топливным насосом, в средней части камеры сгорания установлены электросвечи зажигания, камера сгорания соединена по образующей своей цилиндрической поверхности сопловым отверстием с газоводом, расширяющимся к прямоугольному отверстию, соединяющему его с камерой воздушной подушки воздушно-подушечной дороги, камера сгорания и газовод имеют термоизолирующее покрытие и окружены теплоизолирующей камерой, соединенной патрубком со своим компрессором и сопловым отверстием с камерой воздушной подушки воздушно-подушечной дороги, наружная поверхность теплоизолирующей камеры также имеет термоизолирующее покрытие, в теплоизолирующей камере установлен электродатчик температуры находящегося в ней воздуха, соединенный с компьютером, нижняя часть реактивного двигателя - движителя имеет стальной корпус, установленный на железобетонном полотне воздушно-подушечной дороги по середине между рельсами, с боковыми стенками, между которыми через равные расстояния установлены упоры, разделяющие смежные камеры воздушных подушек, и дверцы с осями вращения, установленные у передней стенки упора на дне стального корпуса, дверцы при проходе вагонов воздушно-дорожного поезда от головного до хвостового лежат перед кромкой в виде гребня на переднем упоре камеры воздушной подушки, при проходе хвостового вагона дверцы под воздействием расширяющихся сжатых газов воздушных подушек поднимаются и скользят по наклонному вверх потолку камеры вторичного реактивного движителя, образуя камеры расширения, в которых сжатые газы камер воздушных подушек расширяются, создавая силу тяги, приложенную к потолку камеры вторичного реактивного движителя, камеры воздушных подушек имеют пластинчатые пружины, установленные на наружных краях площадок, которыми оканчиваются боковые стенки стального корпуса, и пластинчатые пружины, установленные на дне вагонов и скользящие по внутреннему краю площадок стенок стального корпуса, по обеим сторонам пластинчатой пружины на дне каждого вагона установлены электродатчики давления газов в камерах воздушных подушек, соединенные с компьютером, установленным в кабине машиниста воздушно-дорожного поезда, боковые стенки стального корпуса соединены штангами с рельсами, фиксирующими заданную величину расстояния между рельсами и стальным корпусом камер воздушных подушек.

Кроме того, такой воздушно-дорожный транспорт может иметь стыковочное устройство в виде рамы, соединяющей между собой передний и задний вагоны воздушно-подушечного поезда, задний вагон может быть соединен со стыковочным устройством вертикальной осью, проходящей через проушины заднего вагона и рамы стыковочного устройства, передний вагон может быть соединен со стыковочным устройством горизонтальной осью в виде двух полуосей, вставленных в проушины рамы и переднего вагона, а рама может образовывать малые горизонтальные углы со стенками заднего вагона и малый вертикальный угол со стенкой переднего вагона.

Кроме того, такой воздушно-дорожный транспорт может иметь тормозное устройство, включающее тормозную лыжу со сменной тормозной подошвой, штоком, поршнем и масляными камерами, расположенными над и под поршнем в корпусе масляного домкрата, жестко связанного с корпусом вагона, масляные камеры соединены маслопроводом с масляным насосом, причем во время торможения масляный насос перекачивает масло из нижней камеры в верхнюю, а тормозная подошва контактирует с головкой рельса.

На фиг. 1 дан вид сверху на воздушно-дорожный поезд; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 головного и товаропассажирского вагонов в увеличенном виде; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.2; на фиг.5 -узел "М" на фиг.2 в увеличенном виде; на фиг.6 - сечение Г-Г, Д-Д и Е-Е на фиг.5; на фиг.7 - сечение Ж-Ж на фиг.6; на фиг.8 - узел "Н" на фиг.2 в увеличенном виде; на фиг. 9 -сечение 3-3 на фиг.3; на фиг.10 - сечение И-И на фиг. 8; на фиг. 11 - сечение А-А на фиг.1 хвостового вагона в увеличенном виде; на фиг.12 - узел "О" на фиг.11 в увеличенном виде; на фиг.13 - сечение К-К на фиг. 12; на фиг.14 - сечение Н-Н на фиг.3; на фиг.15 - узел "М" на фиг.14 в увеличенном виде; на фиг.16 сечение О-О на фиг.15.

Воздушно-дорожный транспорт Кашеварова ТК-З представляет собой комплексное соединение четырех основных устройств: воздушно-дорожного поезда ПК-3, воздушно-подушечной дороги ДК-З, двигателя-движителя ДДК-З и вторичного воздушного движителя ВДК-З.

Поезд ПК-3 состоит из головного вагона 1, товаропассажирских вагонов 2, вагона-платформы 3 и хвостового вагона 4. Вагон-платформа 3 включается в поезд ПК-3 только при наличии крупногабаритных грузов, для транспортировки которых этот вагон предназначен.

Головной и хвостовой вагоны 1 и 4 являются аэродинамическими обтекателями поезда ПК-3, имеющими форму, соответствующую этому назначению. В головном и товаропассажирских вагонах установлены верхние части двигателя-движителя ДДК-З в виде оголовника 5 с камерой сгорания 6 и газоводом 7, а также компрессор 8 с электродвигателем, баллоны со сжатым воздухом 10 и баллоны со сжиженным или природным газом 9. В головном и хвостовом вагонах установлен еще роторный двигатель РДК с электрогенератором 11.

Все вагоны поезда ПК-3 имеют стыковочное устройство, соединяющее их в поезд, который может состоять из 3-4 и более вагонов различного назначения в зависимости от потребности транспортировки пассажиров и различных грузов. Например, поезд из 10 вагонов сможет перевести до 25000 т грузов и более 2500 пассажиров.

Стыковочное устройство вагонов (фиг.2-7) имеет вертикальную 12 и горизонтальную 13 оси вращения, вставленные в проушины 14, 15 и 16 соответственно заднего и переднего вагонов и соединительной рамы 17. На фиг.5 и 6 передний вагон - головной 1, а задний - пассажирский 2. Ось 12 вставляется в отверстия проушин 14 вагона 2 и 16 рамы 17 и соединяет раму 17 с вагоном 2 в заводских условиях на длительное время. Ось 13 в виде двух полуосей (фиг.6) вставляется на сортировочной станции железной дороги при формировании поезда ПК-3, требуемого для транспортировки заданного количества товаров (грузов) и пассажиров. Ось 12 и 13 вставляется без люфта в круговые отверстия вагонов 1 и 2 и с люфтом в удлиненные (расточные) отверстия 18 и 19 рамы 17, которые позволяют смещение вагонов 1 и 2 относительно друг друга соответственно по горизонтали и по вертикали перпендикулярно рельсовому пути. Оси 12 и 13 позволяют также проходить вагонам по рельсам с заданными и минимальными радиусами кривизны рельсового пути в горизонтальных и вертикальных плоскостях в соответствии о углами α и β.

Формирование поезда ПК-3 из вагонов 1, 2, 3 и 4 производят на сортировочной станции с помощью поворотного круга, подобного поворотным кругам железной дороги, применяемым в настоящее время. ,
Двигатель-движитель ДДК-З имеет оголовник 5 в виде цилиндра с полусферами на его торцах, с камерой сгорания 6, покрытой с внутренней поверхности термоизоляцией 20, изображенной на чертежах крестообразной штриховкой, и газовод 7, соединенный с камерой сгорания 6 сопловым отверстием 21. Газовод 7 разделен упрочняющими его продольными перегородками 22 от соплового отверстия 21 до камеры 23 воздушной подушки. Камера сгорания 6 и газовод 7. окружены теплоизолирующей камерой 24, также разделенной упрочняющими ее продольными перегородками 25, идущими от цилиндрической камеры 26 до соплового сужения 27 и далее до камеры 23 воздушной подушки. Перегородки 25 нижней части камеры 24 жестко соединяют газовод 7 и оголовник 5 с дном камеры 24, которое, в свою очередь, соединено с дном 50 вагона. Камера 26 установлена на оголовнике 5 и соединена прямоугольным окном 28 по образующим цилиндрической камеры 26 и оголовника 5 с камерой 24, разделенной перегородками 25. Камера 26 соединена по торцам патрубком 29 с малым компрессором 30, поставляющим сжатый воздух в камеру 26.

Камера сгорания 6 соединена по торцам патрубком 31, перекрытым клапаном 32, с баллоном 10 для сжатого воздуха и патрубком 33 с топливным насосом 34. Патрубок 33 оканчивается форсункой 35, установленной по геометрической оси цилиндра камеры 6. В средней части камеры 6 по ее внутренней цилиндрической поверхности установлены электросвечи зажигания 36.

Камера 23 воздушной подушки образована боковыми стенками 37 и дном 38 стального корпуса, перекрытого упорами 39, отделяющими друг от друга смежные камеры 23 воздушных подушек, и дверцей 40 с осью 41 ее вращения и гребнем 42 в виде полосы пружинистой стали. При этом дверца 40 может подниматься от наклонного положения в камере 23 воздушной подушки с касанием впереди стоящего упора 39, до почти вертикального положения при проходе отверстия 43 камеры 44 вторичного воздушного движителя ВДК-З, ограниченного упором 39, установленным сзади дверцы 40 по ходу движения поезда ПК-3 и потолком 45 камеры 44 у отверстия 43. После прохода хвостового вагона дверцы 40 опускаются под действием силы тяжести. Постоянно во время движения камеры 44 хвостового вагона дверца 40 скользит гребнем 42 по наклонному вверх потолку 45 камеры 44 в сторону отверстия 43, создавая со смежной дверцей 40 камеру расширения 46 движителя ВДК-З. Суммарный объем всех камер расширения 46, включающих объем камер 23 воздушных подушек, больше, чем объем камеры 44 движителя ВДК-З на величину объема камер 23, находящихся под камерой 44. Расширяющиеся в камерах 46 газы воздушных подушек давлением на наклонный потолок 45 камеры 44 создают не только подъемную силу, но также и сипу тяги, равную произведению площади потолка на давление газов на потолок 45 и на sinα, где α является углом наклона потолка 45. Угол наклона α выбивается таким, что в последней камере расширения 46 у отверстия 43 камеры 44 давление газов уменьшается до атмосферного преобразованием всей энергии давления газов в силу тяги, умноженную на путь движения хвостового вагона, равный длине потолка 45 (т.е. длине хвостового вагона). В результате полного использования давления газов воздушной подушкой в камерах расширения движителя ВДК-З, за хвостовым вагоном 4 не будет возникать поток газов в сторону, противоположную силе тяги, который у всех известных воздушных движителей уносит с собой добрую половину энергии, затрачиваемой, например, винтовым движителем, и существенно большую часть энергии, затрачиваемую известными воздушно-реактивными движителями. К тому же поток газов воздушно-реактивных движителей имеет температуру более 1000^o, унося с собою как потерянную не только кинетическую, но и тепловую энергию. Газы, выходящие из камер расширения 46, имеют температуру менее 100^o, и потеря с ними тепловой энергии составляет менее 2%.

Такое более чем на 90% использование энергии давления газов в движителе ВДК-З для движения вагона поезда ПК-3 существенно повышает суммарный КПД двигателя-движителя ДДК-З и движителя ВДК-З по использованию химической энергии углеводородного топлива, который может быть более 80%.

Боковые стенки 37 камер 23 воздушной подушки имеют площадку 47, оканчивающуюся пружиной 48, которая скользит по пластинке 49, вмонтированной в дно 50 вагона. Пластинка 49 изготовлена из материала, имеющего наименьший коэффициент трения со стальной пружиной 48. На дне 50 вагона против площадки 47 установлена стальная пружина 51, скользящая по площадке 47 стенки 37. Между пружинами 48 и 51 в дне 50 установлен электродатчик 52 давления газов в камере 53, такой же электродатчик 54 давления газов в камере 22 установлен в дне 50 между пружинами 51 камеры 22. Аналогичный электродатчик 54 давления и температуры газов установлен в потолке 45 камеры 44 хвостового вагона.

Рельсы 55 дороги ДК-З установлены на железобетонном полотне 56 межрельсового пространства и жестко соединены штангами 57 со стенками 37 и дном 38 корпуса камеры 23 воздушных подушек. По рельсам 55 прокатываются колеса 58 тележек 59 вагонов поезда ПК-3. Ось 60 вращения среднего колеса тележки 59 пересекается с осью 61 вращения тележки.

Между двумя тележками 59 вагона установлено тормозное устройство, включающее тормозную лыжу 62 со сменной тормозной подошвой 63, штоком 64, поршнем 65 и масляными камерами 66 и 67 соответственно нажима на поршень и подъема поршня в верхнее положение. Эти камеры соединены маслопроводом 68, по которому масляный насос 69 перекачивает масло из одной камеры в другую в соответствии с поступающими командами на торможение или растормаживание. Шток 64 прямоугольной формы сечения перемещается в прямоугольном отверстии упоров 70 дна вагона и имеет сальники, препятствующие утечке масла. Тормозная лыжа 62 имеет прогиб, подобный прогибу прогулочных лыж, позволяющий при максимальном нажиме домкрата производить нажим на рельс 55 с равным удельным давлением по всей поверхности соприкосновения подошвы 63 лыжи с рельсом.

Для улучшения обтекаемости поезда встречным потоком воздуха стыковочное устройство вагонов имеет нижние, верхние и боковые щиты 71, 72 и 73 (фиг.5 и 3) передних вагонов, перекрывающие зазоры между вагонами и оканчивающиеся внахлестку на соответствующих поверхностях начала задних вагонов. Нижние щиты 71 дополнительно исключают утечку газов из воздушных подушек наличием пластинчатых пружин 51, являющихся продолжением этих пружин передних вагонов. В головном вагоне используется устройство 74 для смазки машинным маслом площадки 47 стенок 37. Головной вагон имеет нож 75 бульдозера, срезающий в зимнее время слой снега на уровне головок рельс 55 с зазором, исключающим вероятность касания ножом 75 головок рельс 55. Срезанный снег во время движения поезда ПК-3 отбрасывается носовой частью вагона 1 в стороны от полотна дороги на ее откосы.

Торцы осей 61 вращения тележек 51 имеют подпятники 76, воспринимающие давление на них осей 61 тележек. В подпятники 76 вмонтированы пьезоэлектрические датчики, определяющие величину давления оси 61 на подпятник 76 и передающие эту величину давления на щит управления и в компьютер, находящийся в кабине 77 машиниста поезда ПК-3. Воздух в компрессор 8 проходит через воздуховод 78. Расширяющийся вход воздуховода с козырьком 79 увеличивает скоростной напор воздуха в воздуховод 78 и защищает его от попадания осадков с крыши вагона 1. Воздуховоды вагонов 2 и 4 имеют входные отверстия 80 с козырьками, установленными на крыше вагонов.

Станции дороги ДК-3 строятся на прямолинейном горизонтальном участке, имеющим длину не менее длины поезда ПК-3, подъезд к которому выполняется с подъемом на высоту 10 м и более на расстоянии в 1 и более км, а съезд - в виде спуска с такими же характеристиками. Такое устройство станции позволит сократить энергетические затраты поезда ПК-3 и ускорить подъезд к станции и отъезд от нее. Станции дороги ДК-3 имеют вокзалы такой же этажности платформ, как и у вагонов поезда ПК-3.

Воздушно-дорожный транспорт ТК-3 эксплуатируется следующим образом.

Подготовка поезда ПК-3 к движению по заданному маршруту начинается с формирования состава из головного, хвостового, товаропассажирского (одного или нескольких) вагонов с включением в состав при необходимости вагона-платформы для перевозки крупногабаритных грузов. Формирование состава производится на сортировочной станции с помощью поворотного круга, подобного тому, который применяется на железнодорожном транспорте.

Перед началом движения на станции отправления в вагонах поезда ПК-3 запускают компрессоры 8 для заполнения сжатым воздухом баллонов 10 до заданного давления, затем запускают роторные двигатели с электрогенераторами 11. Далее включают масляные насосы для подъема тормозных лыж 62 и включают в работу камеру сгорания 6 оголовника 5. Все эти включения могут производиться автоматически с помощью компьютера, установленного в кабине 77 машиниста, в результате нажима на клавишу "пуск". Программой "пуск" предусмотрен такой темп работы двигателей-движителей ДДК-3, при котором давление на оси 61, определяемое пьезоэлектрическими датчиками, будет не менее заданной величины, обеспечивающей движение поезда ПК-3 по рельсам дороги ДК-3. На прямолинейных участках дороги ДК-3 до 0,9 массы вагонов могут восприниматься давлением воздуха воздушных подушек на дно вагона и 0,1 массы вагона может восприниматься давлением торцев осей 61 тележек 59 на подпятники 76 и соответственно этому давлением колес 58 на рельсы 55. При соблюдении этого условия, ограничивающего частоту работы камеры сгорания 6 оголовника 5 и мощность, развиваемую двигателем-движителем ДДК-3, частота работы камеры сгорания 6 регулируется компьютером в зависимости от заданной скорости движения поезда ПК-3.

Частота воспламенения топлива в камере сгорания определяется частотой открытия клапана 32, через который сжатый воздух поступает по патрубку 31 из баллона 10. В момент закрытия клапана 32 срабатывает форсунка 35, впрыскивающая сжиженный газ, и срабатывают электросвечи 36, воспламеняющие образовавшуюся топливную смесь воздуха и горючего газа. При этом температура газов сгоревшего топлива достигает 2500^o, а давление в камере 6 увеличивается до 10 раз, и раскаленные газы устремляются через сопловое отверстие 21 в расширяющийся газовод 7. Проходя через сопловое отверстие 21 и газовод 7, газы расширяются, и в соответствии с этим их температура и давление понижаются в несколько раз, а давление газов на стенки газовода создает силу тяги тем большую, чем будет больше давление этих газов и чем больше угол, под которым отходят стенки. газовода 7 от соплового отверстия. Сила тяги создается и сопловым отверстием 21, пропорционально площади соплового отверстия 21 и среднему давлению в камере 6, приложенному к диаметрально противоположной стороне камеры 6 относительно отверстия 21. Среднее давление в камере 6 и в газоводе 7 зависит не только от частоты воспламенений топливной смеси, но также и от давления газов в камере 23 воздушной подушки. Чем больше давление в камере 23, тем больше и давление газов в газоводе 7 и в отверстии 21. Уже первая порция газов, устремляющаяся из газовода 7 в камеру 23 (фиг.8), встретит преграду своему движению в виде упора 39 и дна 38, которые изменят направление струй газов, выходящих из газовода 7, на угол более 160^o, в результате чего в соответствии с третьим законом Ньютона силы воздействия газов на упор 39 и дно 38 создадут силу противодействия, приложенную к газоводу 7 и дну 50, в виде силы тяги и подъемной силы.

Объем камеры 23 в 1,5-2 раза больше объемов двух газоводов 7, одновременно заполняющих газами сгоревшего топлива камеру 23, в результате этого давление газов в камере 23 после прохода в нее газов от двух первых газоводов 7 при рейсовой скорости движения вагона возрастет до 4-6 кг/см². Однако с каждым последующим проходом газоводов над данной камерой 23 давление в ней будет подниматься еще на 4-6 кг/см². В передней части головного вагона установлены последовательно через расстояние, равное длине камеры 23, оголовники 5 с газоводами 7 с таким расчетом, что после прохода головного вагона с рейсовой скоростью давление в воздушных подушках камер 23 достигнет расчетной величины (например, 15-20 кг/см) достаточной, чтобы давление газов воздушных подушек создавало подъемную силу, равную 0,9 силы тяжести вагона с полной загрузкой.

Во время движения вагона поезда ПК-3 происходит утечка газов из камеры 23 и их охлаждение, вследствие чего давление газов в камерах 23 уменьшается. С целью противодействия этому процессу и поддержания среднего расчетного давления газов в камерах 28 в передней части товаропассажирских вагонов установлены по паре оголовников 5 с газоводами 7, производящих подпитку газами камер 23 воздушных подушек до заданного давления, которое фиксируется электродатчиками 54. В соответствии с показаниями этих датчиков компьютер устанавливает режим работы двигателей-движителей ДДК-3 в каждом из товаропассажирских вагонов. При этом двигатели-движители ДДК-3 создают силу тяги, необходимую для поддержания заданной скорости движения поезда ПК-3, и уменьшают нагрузку на стыковочные устройства вагонов.

Таким образом, при подходе хвостового вагона 4 в камерах 23 будут находиться сжатые газы, обладающие большой потенциальной энергией. Вторичный реактивный движитель ВДК-3 реализует эту потенциальную энергию в работу силы тяги, движущую вагоны поезда ПК-3, с помощью камеры 44 хвостового вагона и камер 46 расширения газов воздушных подушек между дверцами 40, скользящими гребнями 42 по наклонному дну 45 камеры 44 движителя ВДК-3. Сила тяги, создаваемая этим движителем ВДК-З, равна произведению среднего давления газов в камерах 46 на площадь дна 45 и на sinα , где α - угол наклона дна 45 (фиг. 11 и 12). Расстояние между боковыми стенками камеры 44 больше, чем расстояние между стенками 37 камеры 23, на удвоенную величину возможного смещения продольной оси камеры 44 относительно оси дороги, являющейся средней линией между рельсами 55. Это смещение достигает наибольшей величины при прохождении хвостовым вагоном участка пути с минимально-допустимым радиусом кривизны.

Во время движения поезда ПК-3 за отверстием 43 камеры 44 вторичного реактивного движителя нет воздушно-газового потока, направленного в противоположную сторону движения движителя ВДК-3, что является его принципиальным отличием от всех известных реактивных и винтовых движителей. Это существенное отличие свидетельствует о том, что движитель ВДК-З работает с КПД, близким к 100%, в то время как КПД реактивных и винтовых движителей менее 50%. Газы, выходящие со скоростью, близкой к нулевой, из последней камеры 46 расширения имеют давление, равное атмосферному, и температуру, превышающую температуру атмосферного воздуха менее, чем на 100^o. Для сравнения следует отметить, что температура выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания превышает температуру воздуха на 600-1000^o, а температура струи газов, выходящих со скоростью, превышающей скорость звука, из реактивного двигателя-движителя превышает 1000^o. Скорость и температура газового потока, созданного двигателем-движителем, составляют главную часть энергетических потерь работы этого двигателя-движителя. Потери энергии двигателя-движителя ДДК-3 с движителем ВДК-З в несколько раз меньше потерь энергии всех известных тепловых двигателей, а суммарный КПД ДДК-З с ВДК-З более 80%. Такой КПД в 2-3 раза превышает КПД двигателя внутреннего сгорания и в 4-5 раз КПД реактивных двигателей-движителей.

После выхода дверец 40 из отверстия 43 камеры 44 хвостового вагона дверцы 40 имеют наклон в сторону движения ПК-3 и под действием силы тяжести они отклоняются до первоначального (исходного) положения, изображенного на фиг. 8, в котором они находились до проезда над ними хвостового вагона поезда ПК-3. Время, необходимое для опускания дверцы 40 в исходное положение, займет не более 1 минуты, и дорога готова к пропуску следующего поезда ПК-3.

Существенный вклад в работу двигателя-движителя ДДК-З с высоким КПД вносит теплоизолирующая камера 24, окружающая камеру сгорания 6 и газовод 7, работающих с большой интенсивностью и при высоких температурах горения топливной смеси. В этих условиях возникает задача такого охлаждения материала, из которого изготовлены камера 6 и газовод 7, при котором тепловая энергия охлаждающего потока воздуха не была бы потерянной для работы двигателя-движителя ДДК-3. Эта задача решена работой камеры 24, в которую от малого компрессора 30 подается воздух, теплоемкость которого повышена, например, в 40 раз сжатием до 40 кг/см². Этот сжатый воздух, охлаждая камеру 6 и газовод 7, нагревается с увеличением объема рабочего тела в 2,5-3 раза и через сопловое отверстие 27 вводится в камеру 23 с получением дополнительной силы тяги и с увеличением энергетического потенциала газов воздушной подушки, который реализуется еще и в работе движителя ВДК-3. Энергия, затраченная компрессором на сжатие воздуха для камеры 24, возвращается увеличенной более, чем в 2 раза, в двигателе-движителе ДДК-З благодаря утилизации камерой 24 отходов тепловой энергии во время работы камеры 6 и газовода 7.

Компрессор 30 работает под управлением компьютера, в который поступают электросигналы от датчиков 54 температуры, установленных в камере 24. При повышении температуры воздуха в камере 24 выше заданного предела увеличивается производительность компрессора 30, и увеличивается интенсивность охлаждения камеры 6 и газовода 7 большей скоростью и большей плотностью потока воздуха, выходящего из камеры 24 в камеру 23 через сопловое отверстие 27. Давление воздуха на внутренние стенки камеры 24, создаваемое компрессором 30, противостоит давлению газов на эти стенки в камере 6 и в газоводе 7 и позволяет сделать эти стенки меньшей толщины и прочности. Перегородки 25 камеры 24 позволяют также уменьшить толщину общих стенок камеры 24 с камерой 6 и газоводом 7 и, кроме того, играют роль радиаторов, улучшающих теплообмен между сжатым воздухом камеры 24 и ее внутренними стенками. Перегородки 22 газовода 7 увеличивают прочность стенок газовода 7, позволяя сделать газовод тонкостенным и менее металлоемким с учетом металла, затрачиваемого на перегородки 22.

Дверца 40 дороги выполнена выпуклой с целью повышения ее прочности и увеличения давления газов в момент выхода их из газовода 7 и камеры 24, а следовательно, и увеличения силы тяги. Кроме того, выпуклость дверцы 40 уменьшает количество снега в зимнее время, которое может быть над дверцей, и уменьшает потерю тепла, которое может быть затрачено на испарение воды, стекающей под дверцу 40 во время дождя летом и при таянии снега зимой под воздействием горячих газов, выходящих из газовода 7. Нож 75 головного вагона предназначен для удаления с полотна дороги случайно попавших на нее предметов, а также снега в зимнее время. Для этой же цели в зимнее время перед ножом 75 на носовой части головного вагона закрепляется насадка (на чертеже не показано) с вращающимися цилиндрическими щетками, удаляющими снег с камер 23 воздушных подушек, подобно тому, как удаляется снег такими же вращающимися щетками с городских дорог снегоуборочными машинами.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструирования рельсового транспортного средства на воздушной подушке с воздушно-реактивными движителями. Сущность изобретения заключается в том, что у воздушно-дорожного транспорта, имеющего железнодорожное полотно с рельсами и подвижной состав вагонов с двигателями и движителями, соединенных в поезд стыковочным устройством вагонов, с тормозными устройствами и вертикальными осями вращения у колесных тележек, полотно выполнено в виде воздушно-подушечной дороги с рельсами по сторонам железобетонного полотна, посередине которого установлен стальной корпус, перегороженный уступами, образующими камеры воздушных подушек с дверцами, образующими камеры расширения вторичного реактивного движителя, вагоны выполнены многоэтажными и товаропассажирскими, головной вагон - с несколькими реактивными двигателями-движителями, поставляющими газы в камеры воздушных подушек, товаропассажирские вагоны, следующие за головным, имеют по одному реактивному двигателю-движителю, имеется вагон-платформа для перевозки крупногабаритных грузов, хвостовой вагон имеет камеру вторичного реактивного движителя, образованного дверцами воздушно-подушечной дороги, стыковочное устройство имеет вертикальную и горизонтальную оси вращения, соединенные соответственно с задним и передним вагонами поезда, колесные тележки многоэтажных вагонов выполнены идущими раздельно по левому и правому рельсу, вагоны выполнены с тормозными лыжами, установленными между колесными тележками и контактирующими с головками рельс, верхняя часть двигателя-движителя выполнена в виде оголовника с камерой сгорания и газоводом, окруженными теплоизолирующей камерой, нижняя часть двигателя-движителя образована камерами воздушных подушек дороги, а камера сгорания оголовника соединена с баллоном для сжатого воздуха, который поставляется в него компрессором, и с топливным насосом, поставляющим сжиженный газ из соответствующего баллона. 3 з.п.ф-лы, 16 ил.

1. Воздушно-дорожный транспорт, имеющий железнодорожное полотно с рельсами и подвижной состав вагонов с двигателями и движителями, соединенных в поезд стыковочными устройствами, с колесными тележками, имеющими вертикальные оси вращения, с тормозными устройствами, отличающийся тем, что в качестве железнодорожного полотна создана воздушно-подушечная дорога, имеющая рельсы, установленные по сторонам железобетонного полотна, стальной корпус, установленный по середине полотна и перегороженный упорами, образующими камеры воздушных подушек с дверцами, образующими камеры расширения вторичного реактивного движителя, в качестве вагонов многоэтажные товаропассажирские вагоны, головной вагон с несколькими реактивными двигателями-движителями, поставляющими сжатые газы в камеры воздушных подушек воздушно-подушечной дороги, следующие за головным вагоном несколько товаропассажирских вагонов, каждый из которых имеет по одному реактивному двигателю-движителю, вагон-платформа для перевозки крупногабаритных грузов и хвостовой вагон с камерой вторичного реактивного движителя, образованного дверцами воздушно-подушечной дороги, при этом все вагоны воздушно-дорожного поезда соединены стыковочным устройством, имеющим вертикальную и горизонтальную оси вращения, соединенные соответственно с задним и передним вагонами воздушно-дорожного поезда, многоэтажные вагоны воздушно-дорожного поезда выполнены с колесными тележками, идущими раздельно по левому и правому рельсу, с тормозными лыжами, установленными между колесными тележками и контактирующими при торможении с головками рельс, с верхней частью двигателя-движителя в виде оголовника с камерой сгорания и газоводом, окруженными теплоизолирующей камерой, при этом нижняя часть реактивного двигателя-движителя образована камерами воздушных подушек воздушно-подушечной дороги, а камера сгорания оголовника соединена с баллоном для сжатого воздуха, который поставляется в него компрессором, и с топливным насосом, поставляющим сжиженный газ из соответствующего баллона. 2. Транспорт по п.1, отличающийся тем, что имеет двигатель-движитель, верхняя часть которого установлена в вагоне воздушно-дорожного поезда, а нижняя на воздушно-подушечной дороге, верхняя часть двигателя-движителя имеет камеру сгорания цилиндрической формы со сферическими торцами, с которыми соединены патрубок с клапаном, соединяющим камеру сгорания с баллоном сжатого воздуха, и патрубок с форсункой, соединяющий камеру сгорания с топливным насосом, в средней части камеры сгорания установлены электросвечи зажигания, камера сгорания соединена по образующей своей цилиндрической поверхности сопловым отверстием с газоводом, расширяющимся к прямоугольному отверстию, соединяющему его с камерой воздушной подушки воздушно-подушечной дороги, камера сгорания и газовод имеют термоизолирующее покрытие и окружены теплоизолирующей камерой, соединенной патрубком со своим компрессором и сопловым отверстием с камерой воздушной подушки воздушно-подушечной дороги, наружная поверхность теплоизолирующей камеры также имеет термоизолирующее покрытие, в теплоизолирующей камере установлен электродатчик температуры находящегося в ней воздуха, соединенный с компьютером, нижняя часть реактивного двигателя-движителя имеет стальной корпус, установленный на железобетонном полотне воздушно-подушечной дороги по середине между рельсами, с боковыми стенками, между которыми через равные расстояния установлены упоры, разделяющие смежные камеры воздушных подушек, и дверцы с осями вращения, установленными у передней стенки упора на дне стального корпуса, дверцы при проходе вагонов воздушно-дорожного поезда от головного до хвостового лежат перед кромкой в виде гребня на переднем упоре камеры воздушной подушки, при проходе хвостового вагона дверцы поднимаются и скользят по наклонному вверх потолку камеры вторичного реактивного движителя, образуя камеры расширения, в которых сжатые газы камер воздушных подушек расширяются, создавая силу тяги, приложенную к потолку камеры вторичного реактивного движителя, камеры воздушных подушек имеют пластинчатые пружины, установленные на наружных краях площадок, которыми оканчиваются боковые стенки стального корпуса, и пластинчатые пружины, установленные на дне вагонов и скользящие по внутреннему краю площадок стенок стального корпуса, по обеим сторонам пластинчатой пружины на дне каждого вагона установлены электродатчики давления газов в камерах воздушных подушек, соединенные с компьютером, установленным в кабине машиниста воздушно-дорожного поезда, боковые стенки стального корпуса соединены штангами с рельсами, фиксирующими заданную величину расстояния между рельсами и стальным корпусом камер воздушных подушек. 3. Транспорт по п.1, отличающийся тем, что имеет стыковочное устройство в виде рамы, соединяющей между собой передний и задний вагоны воздушно-дорожного поезда, задний вагон соединен со стыковочным устройством вертикальной осью, проходящей через проушины заднего вагона и рамы стыковочного устройства, передний вагон соединен со стыковочным устройством горизонтальной осью в виде двух полуосей, вставленных в проушины рамы и переднего вагона, а рама образует малые горизонтальные углы со стенками заднего вагона и малый вертикальный угол со стенкой переднего вагона. 4. Транспорт по п.1, отличающийся тем, что имеет тормозное устройство, включающее тормозную лыжу со сменной тормозной подошвой, штоком, поршнем и масляными камерами, расположенными над и под поршнем в корпусе масляного домкрата, жестко связанного с корпусом вагона, масляные камеры соединены маслопроводом с масляным насосом, причем во время торможения масляный насос перекачивает масло из нижней камеры в верхнюю, а тормозная подошва контактирует с головкой рельса.