СКОРОСТНАЯ НАЗЕМНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2005 года по МПК B60L13/10 B60V3/02 

Предлагаемое изобретение относится к области наземного высокоскоростного транспортного средства.

Известно скоростное наземное транспортное средство, состоящее из отдельно стоящих через определенные расстояния вдоль трассы опор с корытообразной сверху поверхностью, на котором смонтированы статор линейного электродвигателя, суперпостоянные, суперэлектромагниты на сверхпроводящих катушках, охлажденных жидким гелием.

Подвижная часть транспортного средства - фюзеляж - содержит три шарнирно-сочлененные секции с ограниченным поворотом вправо, влево, причем каждая секция имеет длину равную, между осями опор с возможностью стоять на четырех опорах, I-"Скоростное наземное транспортное средство".

В этом техническом решении транспортного средства следующие недостатки:

- то что магистральный трубопровод сжатого воздуха лежит в земле, подвергается коррозии и не подлежит возврату хотя бы в чермет;

- подверженный грунтовым, паводковым водам, несмотря на наружную изоляцию, относительно короткий срок службы;

- труба, равная длине трассы, выполняет только одну функцию, функцию ресивера сжатого воздуха, необходимого для создания воздушной подушки на корытообразной поверхности опоры, очистки от снега, наледи и пыли;

- есть вероятность обрушения и поломки трубы под действием хозяйственной деятельности вдоль трассы землеройными механизмами, сельскохозяйственными машинами;

- прокладка трубопровода во время строительства, а в последующем его контроль затруднен множеством водных переходов.

Известно скоростное наземное транспортное средство II. Его отличительной особенностью от аналога, т.е. рассмотренного, является то, что ресивер сжатого воздуха выполнен в виде пространственной фермы треугольного сечения и установлен верхней частью на уровне корытообразной части двух смежных опор и выполняет ряд несвойственных ему ранее функций:

- увеличивается срок службы труб;

- осуществляется контроль за состоянием труб и всей трассы;

- увеличивается продольная прочность трассы при уменьшении материалоемкости;

- увеличивается общая надежность и безопасность движения;

- сводятся до минимума прогибы концов фюзеляжа при его консольном положении;

- не требуется и не раскапывается полоса отчуждения для прокладки в земле труб;

- нет необходимости в преодолении водных преград при контроле за состоянием трассы и труб;

- представляется возможность механизировать и автоматизировать контроль за состоянием трассы и ресивера из межферменного пространства путем дистанционного управления тележкой и телевизионной аппаратурой, а при нумерации опор знать состояние трассы на каждом участке.

У этого технического решения на сегодняшний день есть единственный существенный недостаток. Это отсутствие автономного энергоснабжения, т.к. без собственного энегоснабжения скоростная трасса будет в полнейшей зависимости от РАО ЕЭС, что очень опасно, если транспортное средство хочет называться скоростным, беспокоящимся за репутацию.

Целью изобретения является обеспечение скоростного наземного транспортного средства своим автономным энергоснабжением за счет ветроэнергетических установок, смонтированных непосредственно на самом транспортном средстве.

Понятие "транспортное средство", когда на подвижной части - фюзеляже - расположен ротор линейного электродвигателя, а на неподвижной опоре расположен статор того же линейного электродвигателя, являющиеся неотъемлемой частью одного транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем, что на нижнем поясе пространственной фермы-ресивера, напротив узлов крепления трубчатых подкосов, прикреплены /сваркой/ снизу горизонтальные крепежные листы с отверстиями для болтов. К ним снизу прикреплена коробчатого сечения балка с окном на стенке в сторону шкива генератора, установленного на опорном столике вынесенного от оси симметрии ресивера в сторону. Генератор фланцевый, работающий вертикально.

Внизу коробчатой балки прикреплено ветровое колесо-ротор с вертикальной осью вращения. Шкив ротора расположен наверху, на уровне шкива генератора и внутри коробчатой балки. Клиновые ремни, соединяющие шкивы ротора и генератора, пропущены через окно на боковой стенке коробчатой балки. Чтобы вертикальный ротор устойчиво вращался на оси, его вал насажен на два разнесенных по высоте подшипника, один из которых упорный, причем верхняя часть корпуса подшипников имеет большого диаметра фланец, которым надежно прикреплен к коробчатой балке.

Достоинством ветряного колеса является то, что с какой бы стороны не дул ветер, колесо будет вращаться в одну сторону.

На валу ветрового колеса-ротора минимум на двух уровнях прикреплены сваркой фланцы, на которых через равные углы, 90, 60, 45, 30 градусов, прикреплены на фланцах одинаковые по длине радиально направленные трубы с винтовой нарезкой на внешнем конце. На этой винтовой нарезке привинчена проушина с двойным ушком с контргайкой. Для усиления радиальных труб, где-то на их середине приварено из листа, полосы или трубы кольцо, а между ним и проушинами на радиальные трубы надеты балансирные грузики на шарикоподшипниках и калиброванная регулировочная пружина. На балансирном грузике с одной из боковых сторон на середине прикреплена проушина, а если балансир имеет цилиндрическую форму, то проушина крепится радиально по образующей.

Лопатки ротора количественно равны количеству радиальных труб на одном фланце на валу и представляют часть цилиндрической поверхности диаметром, равным диаметру ротора. В зависимости от величины ротора, его диаметра и высоты лопатки могут быть изготовлены из жести оцинкованной, неоцинкованной, тонколистовой стали, алюминия и даже из хорошо проструганного дерева. Для увеличения прочности лопаток от их депланации, а также крепления их к проушинам на концах радиально расположенных труб внизу и наверху по уровню их расположения прикреплены круговые сегменты, причем нижние сегменты имеют вдоль хорды три отверстия, одно среднее на оси симметрии лопатки, а другие по одной линии по сторонам. Если лопатки высокие или тонок материал, то сегменты могут быть установлены на средине. Верхние сегменты имеют только одно отверстие на оси симметрии. Лопатки шарнирно крепятся осями к проушинам на радиальных трубах, лопатки при этом могут быть хаотично под любым углом. Чтобы лопатки при вращении ротора занимали строго определенное положение или близкое друг к другу положение, они соединены и тоже шарнирно с помощью регулируемых по длине тяг с проушинами с одной стороны, а с другой с проушинами балансирных грузиков, надетых подвижно на радиальных трубах.

При вращении ротора, как показано на фиг.4, 6, чем сильнее ветер, тем обороты ротора и центробежная сила будут увеличиваться, а балансирные грузики, преодолевая сопротивление пружин с помощью тяг, будут разворачивать лопатки на больший угол, и чем сильнее ветер, тем больше разворот лопаток.

Если установить тяги с противоположной стороны от оси симметрии лопаток, например, на среднюю величину скорости ветра 12-15 метров в секунду, то угол лопаток будет уменьшаться по мере увеличения ветра, создавая на валу ротора крутящий момент, близкий к номинальному, т.е. среднеустановленному.

Новая совокупность признаков делает скоростное наземное транспортное средство независимым в энергоснабжении от государственной системы энергоснабжения.

На фиг.1 показано скоростное наземное транспортное средство с автономными ветроэнергетическими установками;

- на фиг.2 - наземное транспортное средство передвинуто по отношению к опорам на половину пролета между опорами;

- на фиг.3 - узел I фрагмента на ветроэнергетическую установку;

- на фиг.4 - вид по А-А на ветроэнергетическую установку /подкосы трубчатые пространственно трубчатой фермы-ресивера не показаны/;

- на фиг.5 - вид по Б-Б на ветроэнергетическую установку;

- на фиг.6 - фрагмент шарнирного крепления лопатки ротора с проушинами на радиальной трубе и тяге.

Скоростное наземное транспортное средство, содержащее подвижную часть-фюзеляж 1 длиной, равной не менее трех пролетов между опорами 2, с непременным условием расположения фюзеляжа на четырех опорах, пространственную ферму-ресивер для сжатого воздуха 3, прочно связывающую между собой опоры и упрочняющую всю трассу, внизу, на нижнем трубчатом поясе фермы, установлена /прикреплена/ ветроэнергетическая установка 4, которая содержит балку коробчатого сечения 5, закрепленную в узлах крепления подкосов фермы 3. На верхней полке коробчатой балки, на ее средней части и на стороне от оси симметрии - столик, на котором смонтирован /установлен/ генератор электроэнергии вертикального вращения 6 со шкивом 7, а снизу на коробчатой балке фланцем сдвоенных подшипников прикреплен ротор 8 ветроэнергетической установки 4. Ротор 8 выполнен преимущественно из труб, за исключением вала из высокопрочной стали. Вал смонтирован на двух разнесенных подшипниках, заключенных в корпус с крепежным фланцем /не показан как очевидное/. Сверху вала, на его верхнем конце на шпонке или на шлицах, прикреплен шкив большего диаметра 9 и на том же уровне что шкив 7 на валу генератора.

Ниже корпуса подшипников на валу прикреплены минимум два фланца, в зависимости от толщины и высоты лопаток к ним через равные углы прикреплены радиально одинаковой длины трубы 10 /которые могут быть и составными на фланцах или на винтовых втулках, вернее на резьбовых втулках/. В зависимости от диаметра ротора радиальные трубы могут быть усилены трубчатым кольцом или кольцом из листа, гнутой полосы в кольцо 11, как это показано фиг.4 и 6. За кольцом 11 на радиальную трубу надет подвижный балансирный грузик 12 с проушиной, а за ним надета калиброванная пружина 13, на конце радиальной трубы на резьбе с контргайкой прикреплена проушина с двойным ушком 14. На этих проушинах, наверху и внизу, шарнирно крепятся лопатки 15 из стального, алюминиевого листа или фанеры. Усиливаются лопатки сегментными листами сверху, снизу. На оси симметрии - сегмент, возле их хорды выполнено отверстие, а на нижних сегментах с двух сторон оси симметрии вдоль хорды выполнены еще по отверстию. На одной из этих отверстий крепится регулируемая по длине тяга 16, ограничивающая хаотический поворот лопатки 15 на оси крепления проушин с двойным ушком 14. Тяга 16 другим концом прикреплена к проушине на балансирном грузике 12.

С какой бы стороны не устанавливали тягу 16, ротор ветроэнергетической установки будет работать, но с какой стороны экономичнее - вопрос будущего исследования.

При расположении тяг 16, как показано на фиг.4, 6, чем сильнее ветер, тем ротор сильнее вращается, в результате увеличивается центробежная сила. Балансир 12 давит на пружину 13 и с помощью тяги 16 разворачивает еще больше лопатки. При внепредусмотренных порывах ветра возможны поломки ротора, его элементов и вывод из строя ветроэнергетической установки.

Если тягу 16 поставить с другой стороны, на максимум расчетной ветровой нагрузки, то с увеличением ветра лопатки будут прикрываться, не меняя крутящего момента и оборота ротора, тогда работа ротора будет более стабильной.

Технико-экономические преимущества предложенного технического решения заключаются в следующем:

- скоростное наземное транспортное средство становится независимым от энергетической системы страны;

- транспортное средство обладает как никакой вид транспорта, предприятие экологической чистотой;

- представляется возможным непрерывного накопления электрической энергии в громадном количестве в стационарных, в аккумуляторных батареях, расставленных равномерно по трассе в опорах;

- на базе собственной ветроэнергетической установки по всей линии трассы будет работать линейный электродвигатель, суперэлектромагниты на сверхпроводниковых катушках, охлажденных жидким гелием и т.п.

Изобретение относится к области высокоскоростного транспорта. Фюзеляж имеет прямой ротор линейного электродвигателя. Статор установлен на опорах и выполнен с суперпостоянными магнитами, суперэлектромагнитами и суперэлектромагнитной обмоткой, охлаждаемой жидким гелием. Суперпостоянные магниты и суперэлектромагниты установлены снаружи в нижней части фюзеляжа. Предусмотрены расходная труба сжатого воздуха с автоматически управляемым вентилем и сетью воздуховодов, а также ресивер сжатого воздуха. Опоры выполнены с корытообразными верхними частями, по которым разветвлена сеть воздуховодов. Ресивер сжатого воздуха установлен концами на двух смежных опорах на уровне их корытообразных частей и выполнен в виде пространственной трубчатой фермы, у которой в поясах на месте соединения трубчатых подкосов выполнены отверстия. Стыки герметично заварены электродуговой сваркой. Снизу трубчатой фермы размещена ветроэнергетическая установка, включающая в себя коробчатую балку, опорный столик, генератор, установленный на опорном столике вертикально на фланцах и снабженный внизу шкивом для клиноременной передачи, ротор, установленный на вертикальной оси, прикрепленный снизу на середине коробчатой балки и снабженный шкивом, большим расположенного на том же уровне шкива генератора и соединенным с ним клиновыми ремнями. Ротор выполнен преимущественно из труб, на валу имеет не менее двух фланцев, на которых радиально прикреплены через равные углы одинаковые по длине трубы, усиленные кольцом из листа, трубы или полосы. На радиальной трубе подвижно надеты балансирный грузик с проушиной и цилиндрическая пружина. На резьбовом конце трубы прикреплена проушина с двойным ушком и регулировочной контргайкой. На верхних и нижних проушинах с помощью пальца болта шарнирно прикреплена ветровая лопатка цилиндрической поверхности, которая усилена сверху и снизу сегментами, на которых на оси симметрии возле хорды выполнены отверстия. На нижних сегментах вдоль хорды и с двух сторон первого отверстия выполнены два дополнительных отверстия. Лопатка прикреплена через среднее отверстие, тяга прикреплена к лопатке шарнирно через одно из боковых отверстий. С другой стороны тяга прикреплена к проушине на балансирном грузике. Предложенная транспортная система является независимой от энергосистемы страны и характеризуется экологической чистотой. 6 ил.

Скоростная наземная транспортная система, содержащая фюзеляж с прямым ротором линейного электродвигателя, статор, установленный на сооруженных на трассе опорах и выполненный с суперпостоянными магнитами, суперэлектромагнитами и с суперэлектромагнитной обмоткой, охлаждаемой жидким гелием, а также суперпостоянные магниты и суперэлектромагниты, установленные снаружи в нижней части фюзеляжа, отличающаяся тем, что в нее введены расходная труба сжатого воздуха с автоматически управляемым вентилем и сетью воздуховодов, а также ресивер сжатого воздуха, при этом опоры выполнены с корытообразными верхними частями, по которым разветвлена сеть воздуховодов, а ресивер сжатого воздуха установлен концами на двух смежных опорах на уровне их корытообразных частей и выполнен в виде пространственной трубчатой фермы, у которой в поясах на месте соединения трубчатых подкосов выполнены отверстия, а стыки герметично заварены электродуговой сваркой, снизу пространственной трубчатой фермы размещена ветроэнергетическая установка, включающая в себя коробчатую балку, прикрепленную на нижних узлах фермы, опорный столик, выполненный на коробчатой балке в стороне от оси симметрии на уровне ее верхней полки, генератор, установленный на опорном столике вертикально на фланцах и снабженный внизу шкивом для клиноременной передачи, ротор, установленный на вертикальной оси, прикрепленный снизу на середине коробчатой балки не менее чем на двух подшипниках и снабженный шкивом, большим расположенного на том же уровне шкива генератора и соединенным с ним клиновыми ремнями, причем ротор выполнен преимущественно из труб, на валу имеет не менее двух фланцев, на которых радиально прикреплены через равные углы одинаковые по длине трубы, усиленные кольцом из листа, трубы или полосы, на радиальной трубе подвижно одеты балансирный грузик с проушиной и цилиндрическая пружина, а на резьбовом конце трубы прикреплена проушина с двойным ушком и регулировочной контргайкой, на верхних и нижних проушинах с помощью пальца болта шарнирно прикреплена ветровая лопатка цилиндрической поверхности, которая усилена сверху и снизу сегментами, на которых на оси симметрии возле хорды выполнены отверстия, на нижних сегментах вдоль хорды и с двух сторон первого отверстия выполнены два дополнительных отверстия, лопатка прикреплена через среднее отверстие, тяга прикреплена к лопатке шарнирно через одно из боковых отверстий, а с другой стороны тяга прикреплена к проушине на балансирном грузике.