Трубчатое транспортное устройство Советский патент 1936 года по МПК B61C11/06 

Идея использования для высокоскоростного транспорта безвоздушного или, во всяком случае, сильно разреженного пространства не нова и соответственные для этого устройства известны, например, из герм. пат. № 177463-1906 г., из книги Романова „Сверхскоростные поезда 1934г. и др. Основою этих устройств является трубопровод, из которого каким-либо способом удален воздух и внутри которого двигаются вагоны, причем последним придается даже иногда цилиндрическая форма для плотного прилегания их к внутренним стенкам трубопровода. К такого типа устройствам относится и предлагаемое транспортное устройство.

Весьма важным обстоятельством в них является вопрос об открывании и закрывании трубопровода, чтобы в него не проникал атмосферный воздух при входе вагона или ряда вагонов в трубопровод и при выходе оттуда. Настоящее изобретение имеет в виду прежде всего разрешение этого вопроса путем применения особых пробок в начале и в конце путевого трубопровода, автоматически закрываемых и открываемых, с заменой их другими такими

же пробками или приспособлениями, которыми снабжен сам проходящий по трубопроводу вагон или поезд. Другой характеризуюш,ей изобретение особенностью является использование, в нем превышения атмосферного давления на торец вагона над разрежением в трубопроводе как для сообш,ения начального ускорения вагону при входе его в трубопровод, так и для затормаживания его при выходе. В этих целях цилиндрические вагоны поезда охватываются кругом в нескольких местах резиновыми кольцевыми полыми шинами, работающими наподобие уплотнительных колец на поршнях или в сальниках.

Конструкция предлагаемого устройства в общем еще не разработана и на чертеже представлены только на фиг. 1-вид спереди пробок; на фиг. 2-разрез по оси внутренней пробки; на фиг. 3-то же внешней пробки; схемы на фиг. 4-6 иллюстрируют разные моменты движения вагона, а фиг. 7 изображает в осевом разрезе конец устройства с вагером и с пробкой в другой форме выполнения.

Трубчатый путь этого устройства предлагается в виде прямолинейного с крайне пологими закруглениями тонйёля цилиндрической формы, выполненного из достаточно прочного и воздухонепроницаемого материала. В таком тоннеле будут проходить даже без рельсов, а прямо по специально укрепленному дну его цилиндрические же вагоны, снабженные электродвигателями особого типа, ротор которых будет выполнять также функцию и ведущего колеса, катящегося по гладкой нижней поверхности трубы тоннеля. Воздух из тоннеля выкачивается или мощными насосами с предварительным закрытием обоих концов его особыми пробками или же повторным, сквозным через весь тоннель, пропуском плотно прилегающих к его стенкам вагонов, действующих в этом случае подобно поршню воздушного насоса, с своевременным закрытием и открытием концов тоннеля пробками, о чем более подробно будет сказано ниже.

Пробки эти и их устройство являются, как уже было упомянуто, главнейшим элементом в изобретении. По основной форме выполнения всех пробок, одновременно действующих в устройстве, должно быть четыре: две из них, внешние, закрывают оба конца трубопроводатоннеля во время движения поезда и выталкиваются последним при его подходе к ним, а две внутренних пробки, будучи съемно прикреплены на обоих концах поезда, который, надо заметить, на конечных пунктах не поворачивается, двигаются всегда вместе с ним и служат для закрытия отверстия трубопровода-тоннеля, заменяя на время остановок вытолкнутые внешние пробки.

Внутренние пробки (фиг. 1 и 2) выполнены ;ИЗ листового металла в виде пустотелого короткого цилиндра со сферическим основанием, усиленного каркасом стальных трубок. Боковая поверхность цилиндра имеет углубление, на которое надевается прочная и широкая полая резиновая шина бив котором сделано несколько продольных ш.елей шириной 3-4 мм и длиной 25-30 см. Против этих щелей шина 6 имеет также прорезы. Внутри цилиндра на центральном стержне 5 закреплена при помощи спиц, наподобие велосипедного колеса, кольцевая камера 7 со сжатым воздухом, имеющая по наружной окружности

сплошную щель, шириной 4-5 мм края которой прилегают изнутри к цилиндрической поверхности пробки. Вся кольцевая камера может перемещаться параллельно самой себе вдоль оси пробки в пределах 10-15 мм. В одном крайнем положении щель камеры 7 останавливается против щелей в боковой поверхности пробки и прорезов в шине 6, а в другом положении щели камеры и пробки расходятся, и полость шины 6 сообщается с полостью пробки. В обоих крайних положениях кольцевая камера 7 удерживается сильными пружинами, попадающими в особые углубления, поэтому передвинуть камеру может лишь значительная сила.

Из полости внутренней пробки, а следовательно, и из полости шины 6, огибающей пробку, воздух удаляется, для чего на одном из оснований ставится открывающийся наружу клапан.

Внешние пробки (фиг. 3) устроены подобным же образом, за исключением того, что они не имеют пружин, как внутренние, так что их кольцевые камеры могут перемещаться под действием небольших сил и, кроме того, они снабжены закраинами, не пускающими пробку в тоннель, а из их внутренней полости воздух не удален, и она может сообщаться с наружным воздухом.

Механизм, передвигающий кольцевую камеру 7 пробок, состоит в том, что центральная часть диаметрам 30-40 см одного из оснований пробки, делается волнистой, способной прогибаться в пределах 10-15 мм для совмещения или для разъединения указанных выше щелей и прорезов камеры пробки и шины. С центром этой волнистой части жестко соединен упомянутый уже стержень 5, скрепленный с камерой и служащий как бы осью для нее, причем стержень выходит наружу пробки и оканчивается там короткой конической головкой 8 с шейкой. На сделанных несколько выпуклыми торцах вагона (или на переднем и заднем концах поезда) имеются в центре углубления, соответствующие по форме головке 8, окруженные венцом сильных пружин.

Из дальнейшего будет видно, что в процессе движения поезда по трубопроводу требуется, чтобы иногда внешняя пробка сцеплялась с внутренней для следования некоторое время за ней вместе с поездом. С этой целью внешние пробки снабжаются по окружности основания, обращенного к поезду, кольцом 9 из прорезиненной прочной материи (фиг. 3), распираемым изнутри спиральной рычажной пружиной. Из полости, образуемой этим кольцом, плотно прилегающим к обеим пробкам, воздух удаляется, благодаря чему пробки, когда они находятся под атмосферным давлением, будут удерживаться вместе.

На вагонах поезда в кольцевых углублениях и на цилиндрической поверхности надеты, через каждые 10-15 см по длине, резиновые полые кольца, подобные шинам 6 на пробках, полости которых сообщаются при номощи кранов с одной стороны с внутренностью вагона, а с другой-с резервуарами сжатого воздуха. Кольца эти отрегулированы так, чтобы при давлении внутри их, равном атмосферному, а извне близком нулю, наружные части колец не касались при движении поезда стенок трубопровода, но вместе с тем, чтобы зазор между ними был минимальным (в несколько миллиметров); при заполнении же внутренности колес сжатым воздухом до 2-3 атм. кольца совсем закроют зазор, так что пропуска воздуха через них не будет.

Схема продвижения вагона (или поезда) в предлагаемом трубопроводном транспортном устройстве и перестановки при этом пробок показана на фиг. 4-6, на которых А vi Б означают места концевых отверстий трубопровода (продолжения его за местами Л и уже открыты с боков), 10-вагон (или поезд), начинающий движение по направлению стрелки справа налево, 1, 4- внешние пробки, нормально, во время движения вагона в тоннеле (фиг. 5), закрывающие его отверстия, и 2, 3- внутренние пробки, нормально следующие вместе с вагоном, будучи сцеплены с ним.

Предположим, что в тоннеле помощью насосов или предыдущим маршрутом вагона уже достигнуто надлежащее разрежение и что вагону или поезду предстоит движение влево с, правого конечного пункта 5./Перед этим вагон прибыл из пункта А и находился уже вне трубопровода (фиг. 4), конец которого приу выходе из него вагона был закрыт внутренней пробкой 2. Пробки же 3 и 4 находятся на правом торце вагона, будучи сцеплены с ним, внутренняя пробка 3 посредством головки 8 центрального стержня 5, а внешняя пробка 4, вытолкнутая перед тем из трубопровода, держится, как было уже сказано, присасыванием. Если теперь привести моторами вагон в движение влево, по направлению стрелки, то при встрече у входа в тоннель с закрывающей его пробкой 2 прежде всего коническая головка 8 центрального стержня 5 этой пробки войдет в соответствующее углубление в торце вагона и будет захвачена там пружинами. Вместе с .тем при этой встрече вагон сдвинет несколько стержень 5 внутри пробки вдоль ее оси, отчего скрепленная с ним кольцевая воздушная камера 7 перейдет в другое крайнее положение, при котором щель ее отойдет от щели в ободе пробки в другое крайнее положение, так что полость шины 6 сообщится с полостью пробки: воздух из шины выйдет, она ослабнет, пробка 2 легко снимется с места и, будучи захвачена вагоном, понесется им при дальнейшем следовании по трубопроводу. Пока вагон или поезд будут входить в тоннель, поочередно один за другим приводятся в действие установленные на цилиндрической поверхности их полые резиновые кольца, подобные шинам 6 на пробках. Во время вхождения поезда в тоннель в эти кольца впускается сжатый воздух, так что они, расширяясь, прилегают к стенкам тоннеля и не допускают в него наружный воздух, пока тоннель не закроется внешней пробкой, когда в него войдет весь поезд. После этого воздух из колец выпускается внутрь вагона и при дальнейшем движении поезда по трубопроводу они отойдут от стенок его и не будут уже вызывать вредного трения. Само собою разумеется, что вхождение поезда в безвоздушный тоннель, пока последний не закрылся, будет оказывать значительное содействие давлению атмосферы

на заднюю стенку последнего вагона. При вхождении в тоннель конца поезда сидящая на нем внутренняя пробка 3, прочно сцепленная с вагоном, устремится вместе с ним в трубопровод, пробка же 4, которая держалась у пробкн 3 только присасыванием, как только вступит в безвоздушное пространство тоннеля, моментально отпадет от пробки 3 и останется благодаря своим закраинам у входа в тоннель, закрыв отверстие его, причем герметичность закрытия этой пробки обеспечивается ее шнриной 6, заполняемой сжатым воздухом кольцевой камеры 7. Итак, в путевом трубопроводе вагон (или поезд) проходит, неся с собою обе внутренние пробки 2 и 3 (фиг. 5), внешние же пробки стоят на своих местах у концов тоннеля. Задолго до остановки у конечного пункта А моторы выключаются, и поезд идет далее по инерции, затем в переднее полое кольцо, охватывающее вагон, впускается сжатый воздух, так что оно будет более плотно прилегать к стенкам тоннеля, и всегда имеющиеся в последнем остатки воздуха будут сгущаться и тормозить движение поезда, В конце пути давление перед пробкой, закрывающей отверстие в пункте А, возрастет выще атмосферного настолько, что в состоянии будет вдавить внутрь пробки ее центральную упругую часть, которая от этого передвинет кольцевую камеру 7 и освободит щели щины 6, охватывающей пробку. Воздух из шины выйдет в атмосферу, и пробка 1 при соприкосновении с поездом легко отстанет от отверстия тоннеля и, будучи подхвачена передней частью поезда, присосется к внутренней, несомой впереди поезда пробке 2 (фиг. 6), Когда последнее из охватывающих вагоны резиновых полых колец выйдет из трубопровода, наружный воздух ворвется в него и, попадая в зазор между концом поезда, и сидящей на нем пробкой 3, своею силой освободит ее от пружин, задерживающих в вагоне головку сцепного центрального стержня 5. В этот же момент от передвижения стержня кольцевая камера 7 внутри пробки станет своей щелью против щелей в ободе пробки и прорезов в щине 6, сжатый воздух

из камеры 7 войдет внутрь щины и с силой прижмет ее к стенкам трубопровода, внутренние поверхности которых специально для этого случая делаются на обоих концах трубопровода несколько щероховатыми (волнистыми). Таким образом, поезд весь выйдет из тоннеля на открытый воздух и будет окончательно остановлен там тормозами, а конец тоннеля будет автоматически и с достаточной прочностью закрыт внутренней пробкой 3. Таким же описанным порядком поезд будет проходить и в обратном направлении из пункта А в пункт Б.

Изобретением предлагается также и другая форма выполнения данного транспортного устройства, по которой для закрытия и открытия путевого трубопровода тоннеля достаточно даже двух пробок, только иного против основного варианта устройства. Уменьщение числа одновременно работающих пробок в устройстве по этой форме выполнения возможно потому, что здесь поезд (или вагон), по прибытии на концевую станцию тоннеля удерживается на месте остановки достаточно сильными тормозами, не выходя полностью из тоннеля, и конец поезда (или вагона), снабженный соответствующими приспособлениями, остается в тоннеле и закрывает как пробкой его отверстие. В этой форме выполнения изобретения пробки 11 (фиг. 7), находящиеся нормально у концов тоннеля, сделаны в виде двух обращенных друг к другу выпуклостями сферических поверхностей, из которых одна наружная снабжена бортом 13 для удержания пробки от всасывания в тоннель, а другая внутренняя поверхность имеет закраину 14, назначаемую для возможности при ее помощи надевания- пробок на торец вагона 10, имеющий соответственный уступ 15. По периферии пробки между этими двумя поверхностями расположена кольцевая резиновая камера 12, заполненная воздухом атмосферного давления и поэтому плотно прижатая как к цилиндрической стенке трубопровода, так и к обеим поверхностям пробки, пространство между которыми, как сообщающееся с внутренностью тоннеля, также сильно

разрежено. Подобные же пневматические камеры 18 устроены в стенках тоннеля близ концов его. Вместе с тем и на самом поезде (или вагоне) 10 на его цилиндрической поверхности вблизи концов, установлено по такой же камере 19 и 20, способной закрывать очень малый зазор между стенками вагона и тоннеля, если в камеру пустить воздух с давлением в 1,5-2 атм. Если же полость камеры сообщена с внутренностью вагона, где держится нормальное атмосферное давление, то соприкосновения камеры со стенками тоннеля не будет.

Рассмотрим сначала, что происходит при подходе поезда к левому (по фиг. 7, где изображен этот момент) концу тоннеля, закрытому пробкой 11. Не доходя несколько десятков метров до нее, задняя кольцевая камера 20 поезда автоматически закрывает зазор между поверхностями трубы и поезда, захватывая остатки несколько сгустившегося спереди поезда воздуха с таким расчетом, чтобы перед моментом соприкосновения торца поезда с пробкой в пространстве между ними был сжатый воздух и чтобы количество вытолкнутого из трубы воздуха было не меньше, чем его вошло в трубу с поездом при начале движения. Пробка 11 отодвинется от отверстия тоннеля сжатым до 1 атм. воздухом и наденется на торец вагона 10 без опасного удара, так как в момент надевания закраины 14 пробки на уступ 15 воздух не успеет моментально выйти, если пробка надевается достаточно плотно. При выходе из тоннеля поезда на платформу конец его все же остается в тоннеле, закупоривая его, и в таком положении поезд закрепляется тормозами. В то же время для надежности закупорки пневматическая камера 18 плотно охватывает поверхность поезда.

Теперь рассмотрим отправление поезда. Допустим, что воздух в тоннеле разрежен до необходимых пределов, а поезд стоит на платформе, удерживаемый от всасывания специальным тормозом. Передняя часть поезда на протяжении 0,5-1 м находится в тоннеле и герметически охватывается пневматической камерой 18, Для лучшей изоляции во время остановки пневматаческая камера 18 поезда также закрывает зазор между поездом и поверхностью трубы. Когда поезд освобождается от тормозов, он стремительно летит в безвоздушный трубопровод, увлекаемый давлением атмосферы, причем пневматическая камера 18 поезда в момент освобождения от тормозов автоматически выпускает сжатый воздух внутрь поезда и уже ,не касается поверхности тоннеля.

Когда в тоннель войдет весь поезд, пробка, надетая на заднем торце поезда, герметически закроет отверстие тоннеля, и дальше поезд пойдет без сопротивления воздуха, преодолевая лишь незначительное сопротивление в шариковых подшипниках роликов-колес.

Предмет изобретения.

1.Трубчатое транспортное устройство с применением цилиндрических вагонов, плотно входящих в изолированный от атмосферы путевой трубопровод, в котором, с целью уменьшения сопротивления движению, поддерживается разрежение воздуха, отличающееся тем, что для сообщения начального ускорения вагону при входе его в путевой трубопровод, а также для торможения при выходе из последнего, использовано превышение давления атмосферного воздуха на торец вагона над разрежением в трубопроводе.

2.Форма выполнения трубчатого транспортного устройства по п. 1, отличающаяся тем, что для предотвращения проникновения наружного воздуха в путевой трубопровод при входе или выходе из него вагона применены последовательно расположенные в трубопроводе по обе стороны вагона пробки 1-2-3-4, из коих внутренние пробки 2-3, движущиеся в трубопроводе совместно с вагоном и попеременно отделяющиеся от него на концевых участках, предназначены для закупоривания соответствующего конца трубопровода при выходе вагона, а внещние пробки 1-4, попеременно втягиваемые или выталкиваемые вагоном при его входе или выходе из трубопровода, служат для изолирования последнего во время движения вагона.

3.Форма выполнения трубчатого транспортного устройства по пп. I и 2, отличающаяся тем, что каждая пробка выполнена в виде полого цилиндра, снабженного., снаружи охватывающей его резиновой шиной 6, могущел поочередно сообщаться как с полостью пробки, так и с расположенной в последней, подвижной вдоль оси пробки, кольцевой камерой 7 со сжатым воздухом, наполняющим при этом щину и заклинивающим пробку в путевом трубопроводе.

4.Форма выполнения трубчатого транспортного устройства по пп. 1-3, отличающаяся тем, что для продольного перемещения воздущной кольцевой камеры 7 под действием сил, приложенных к основаниям пробки, центральная часть одного из них сделана упругой и жестко связана с воздушной камерой пробки.

5.Форма выполнения транспортного устройства по пп. 1-5, отличающаяся тем, что для предотвращения проникновения атмосферного воздуха в путевой трубопровод при входе или выходе из него вагона последний снабжен расположенными по наружной его цилиндрической поверхности резиновыми кольцевыми шинами, сообщающимися как с полостью вагона, так и с резервуарами со сжатым воздухом, при впуске какового в шины последние плотно прижимаются к внутренней поверхности путевого трубопровода.

6.Форма выполнения трубчатого транспортного устройства по п. 1, отличающаяся тем, что для предотвращения проникновения наружного воздуха в путевой трубопровод при входе или выходе из него вагона у каждого конца, трубопровода расположена пробка 11 выталкиваемая торцем вагона при выходе его из трубопровода и закупоривающая последний после входа вагона.

7.Форма выполнения трубчатого транспортного устройства по пп. 1-6, отличающаяся тем, что закупоривающая конец трубопровода пробка 11 составлена из двух обращенных выпуклостями в разные стороны соприкасающихся сферических поверхностей, снабженных кольцевыми закраинами 13 и 14 и несущих сообщающуюся с атмосферой кольцевую резиновую камеру 12.

8.Форма выполнения трубчатого транспортного устройства по пп. 6-7, отличающаяся тем, что для предотвращения проникновения наружного воздуха в путевой трубопровод при выталкивании закупоривающей его пробки применены полые кольцевые резиновые камеры 18, Л9 и 20, причем каждая из камер 19 и 20, расположенных по концам вагона, при наполнении ее сжатым воздухом, плотно прилегает к внутренней поверхности путевого трубопровода, а камеры 18, расположенные по концам последнего, при наполнении сжатым воздухом прилегают к наружной поверхности кузова вагона.

фзиг. 1

/ сриг.4

Фиг. 5

Фиг.§

3.4

В 10

А 2Т

J сриг. 6

2 Ю

L-..-l

13