ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2004 года по МПК B61C5/04 

Предлагаемое транспортное средство относится, преимущественно, к железнодорожному транспорту и предназначено для создания тяги на перемещение поездов.

Известны локомотивы с автономными тепло-энергетическими агрегатами, в частности, паровозы и тепловозы.

За прототип принят тепловоз, теплоэлектрический агрегат которого размещен вдоль рамы. Рама шарнирно сочленена с поворотно-опорными тележками, снабженными колесно-моторными блоками (Правила технического обслуживания и текущего ремонта тепловозов типа ТЭ -3 и ТЭ - 10. - М.: Транспорт, 1988).

Недостаток известных транспортных средств (локомотивов) заключается в необходимости соблюдения обязательного соотношения между их массой и тягой.

Целью изобретения является уменьшение материалоемкости транспортного средства.

Суть изобретения состоит в разработке систем смягчения требований к соотношениям путем изменения ориентации вращающихся масс. Реализация сути выполнена размещением части массивных агрегатов локомотива, в частности, электрогазотурбинных агрегатов, при вертикальной оси вращения и воздействии остаточных реактивных сил отходящих газов на конический отражатель, создающий дополнительные усилия сцепления колеса с рельсом.

На фигуре 1 представлен принцип компоновки основных рабочих агрегатов транспортного средства (органы управления условно не показаны). На фигуре 2 условно совмещены две половины схем вертикальных сечений электрогазотурбинного агрегата и теплошумопоглотителя.

К раме 1 транспортного средства посредством вертикально стержней 2 прикреплено несколько поворотно-опорных тележек, снабженных колесно-моторными блоками 3. Кроме того, на раме 1 посредством траверсы 4 установлен электрогазотурбинный агрегат 5, который размещен в двухемкостном теплошумопоглотителе 6, охватывающем его по всей длине.

Электрогазотурбинный агрегат 5 и двухемкостной теплошумопоглотитель 6 установлены с соблюдением вертикальности вала и их осей симметрии. Электрогазотурбинный агрегат 5 электрически соединен с колесно-моторными блоками и органами управления, размещенными в кабине. Кроме того, он соединен топливопроводом с топливной системой 7. Двухемкостный теплошумопоглотитель 6 соединен трубопроводами с гидравлической охлаждающей системой 8. Конечное рабочее колесо турбины выполнено центробежным, то есть, с лопатками, установленными под углом к его радиусам.

На валу электрогазотурбинного агрегата между конечным центробежным рабочим колесом 9 турбины 10 и электрогенератором 11 закреплены первая 12 и вторая 13 секции центробежного вентилятора 14.

Первая секция двухсекционного центробежного вентилятора отделена от конечного центробежного рабочего колеса турбины коническим отражателем 15, а от второй секции - чашей 16, которая имеет центральное отверстие. Вторая секция имеет концентрическую систему отверстий, совпадающих с центральными отверстиями чаши и окном корпуса двухсекционного центробежного вентилятора.

Полость второй секции двухсекционного центробежного вентилятора сочленена с воздушными каналами, находящимися в пространстве между внешней и внутренней емкостями 17 двухемкостного теплошумопоглотителя 6. Ёмкости 17 двухемкостного теплошумопоглотителя соединены с гидравлической охлаждающей системой 8.

В кольцевом пространстве двухемкостного теплошумопоглотителя 6 соосно с турбиной и вдоль нее установлен диффузор 18, который в нижней части соединен с кольцевой диафрагмой 19. Кольцевая поверхность диафрагмы снабжена отверстиями, чередующимися с перемычками. Диффузор в зоне перемычек на кольцевой диафрагме снабжен проемами и, сочлененными с ними, коробами. Над отверстиями в кольцевой диафрагме установлены козырьки диффузора, закрепленные к верхним стенкам соседних коробов.

Диффузор, перекрестно - секторный распределитель, состоящий из кольцевой диафрагмы и коробов, совместно с коническим отражателем образуют чередующиеся и обособленные друг от друга перекрестные участки воздуховода 20 и газового канала 21.

Обе секции центробежного вентилятора размещены в общем для них корпусе 22. Корпус 22 имеет в центре окно всасывания и закреплен к внешней емкости упомянутого двухемкостного теплошумопоглотителя 6, внутренняя емкость которого соединена с чашей 15 и коробами.

Короба одним краем сочленены с основанием конического отражателя и внутренней емкостью упомянутого двухемкостного теплошумопоглотителя, а другим - соединены с корпусом турбины и кромками проемов в диффузоре. Диффузор и короба совместно с перемычками на кольцевой диафрагме соединяют пространство первой секции центробежного вентилятора с воздуховодом 20 вокруг турбины. Тогда как, козырьки диффузора совместно с отверстиями на кольцевой диафрагме и коническим отражателем соединяют пространство конечного центробежного рабочего колеса турбины с газовым каналом 21 теплошумопоглотителя (на фиг.2 слева дано сечение по коробу, а справа - по козырьку диффузора).

Таким образом, вдоль вала турбины последовательно расположены, перекрестно-секторный распределитель, конический отражатель, охватывающие совместно ее конечное центробежное рабочее колесо, и двухсекционный центробежный вентилятор.

Системы транспортного средства работают следующим образом.

При вертикальном размещении электрогазотурбинного агрегата 5 его гироскопический момент допускает легкость смещения транспортного средства вправо и влево на стрелочных переводах и в кривых, что важно при высоких скоростях движения.

Остаточная реактивная сила газов, отходящих от турбины электрогазотурбинного агрегата 5 направляется на конический отражатель 15, где они изменяют направление и выводятся вверх. При изменении направления отходящих газов на коническом отражателе создается сила, направленная вниз. Отработанные газы, огражденные теплошумопоглотителем 6, после взаимодействия с коническим отражателем 15 направляются вверх, то есть, в обратную сторону. Вывод газов вверх для наземных объектов предпочтителен по экологическим последствиям.

Проходя по двухемкостному теплошумопоглотителю 6 избыток тепла газового потока отбирается его внутренней емкостью 17. Внутренняя и внешняя емкости теплошумопоглотителя, например, за счет рифленых смежных поверхностей, образуют воздушные каналы, по которым протекает воздушный поток, создаваемый второй секцией 13 двухсекционного центробежного вентилятора 14.

Подсасывание атмосферного воздуха первой секцией 12 центробежного вентилятора 14 происходит через систему концентрических отверстий во второй секции 13 и центральное отверстие в чаше 16. Первая секция центробежного вентилятора подает воздух непосредственно в зону выхода отходящих газов от конечного центробежного рабочего колеса турбины 9. Остаточное тепло отходящих газов резко поглощается при смешивании с относительно холодным потоком воздуха от первой секции 12 двухсекционного центробежного вентилятора, что существенно снижает их энергию. Часть потока воздуха от первой секции 12 (до смешивания с отходящими газами) через короба проходит в воздуховод, то есть внутрь диффузора 18. Эта часть потока охлаждает корпус турбины 10 и является прослойкой относительно отходящих газов. Короба, отверстия в кольцевой диафрагме и козырьки диффузора образуют потоки во встречных направлениях.

Полная энергия газов в конце газового канала 21 дважды снижается и не может в дальнейшем создавать заметной реактивной силы. Шумовой эффект от газовых потоков снижается, например, путем общеизвестного многократного его дробления перфорированными элементами, установленными между внутренней емкостью двухемкостного теплошумопоглотителя и диффузором 18.

Диффузор, кроме того, отделяет потоки отходящих газов от атмосферного воздуха, подсасываемого турбиной. Подсос воздуха с противоположных сторон частично компенсирует возможные влияния сил разряжения от турбины и от центробежного вентилятора. Диффузор, перекрестно - секторный распределитель, состоящий из диафрагмы и коробов, совместно с отражателем образуют чередующиеся и обособленные друг от друга встречные участки воздуховода 20 и газового канала 21.

Конструкция транспортного средства, в частности, наличие в нем конического отражателя, позволила создать дополнительную силу сцепления за счет предложенной ориентации электрогазотурбинного агрегата, что увеличивает диапазон тяговых сил, исключает применение песка и снижает износ рельсов.

Вертикальное размещение осей вращения электрогазотурбинного агрегата при высоких скоростях движения снижает расход топлива на тягу, устраняя вредное влияние иначе направленного (в вертикальной плоскости) гироскопического момента, проявляющегося, например, при продольном варианте ориентации. Следует заметить, что поперечная ориентация осей вращения ухудшает вписывание в кривые участки пути, следовательно, так же не может считаться приемлемым решением.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкции электрогазотурбовозов. В электрогазотурбовозе вал двигателя вертикально ориентирован относительно рамы. На валу последовательно расположены перекрестно-секторный распределитель, конический отражатель, центробежный вентилятор и теплошумопоглотитель, снабженный диффузором, соединенным с перекрестно-секторным распределителем. Технический результат заключается в увеличении тяговых сил и уменьшении материалоемкости электрогазотурбовоза. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Транспортное средство, содержащее раму, сочлененные с ней поворотно-опорные тележки с колесно-моторными блоками и электрогазотурбинный агрегат, установленный на траверсе и гидравлически соединенный с топливной и охлаждающей системами, при этом охлаждающая система включает в себя двухъемкостной теплошумопоглотитель, охватывающий электрогазотурбинный агрегат по всей его длине, отличающееся тем, что вал электрогазотурбинного агрегата посредством траверсы вертикально ориентирован относительно рамы, при этом на указанном валу последовательно расположены перекрестно-секторный распределитель и конический отражатель, охватывающий конечное центробежное рабочее колесо турбины, и двухсекционный центробежный вентилятор, который сочленен с воздушными каналами двухъемкостного теплошумопоглотителя и установлен соосно конечному центробежному рабочему колесу турбины, при этом двухъемкостной теплошумопоглотитель снабжен диффузором, соединенным с перекрестно-секторным распределителем.2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что двухсекционный центробежный вентилятор снабжен чашей, охватывающей первую его секцию и имеющей центральное отверстие для всасывания, а вторая его секция снабжена системой концентрических отверстий, совмещенных с указанным центральным отверстием, при этом чаша двухсекционного центробежного вентилятора соединена с внутренней емкостью упомянутого двухъемкостного теплошумопоглотителя.3. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что перекрестно-секторный распределитель выполнен в виде соединенной с коническим отражателем кольцевой диафрагмы, снабженной отверстиями, чередующимися с перемычками, на которых закреплены короба, один край которых сочленен с внутренней емкостью упомянутого двухъемкостного теплошумопоглотителя, а другой край его соединен с корпусом турбины и кромками проемов в диффузоре, в промежутках между которыми над отверстиями кольцевой диафрагмы размещены его козырьки, закрепленные к коробам.