
本發明涉及列車領域,尤其涉及一種懸浮列車及其運行系統。
背景技術:
列車出現200多年以來,近幾十年又發展為高速列車、磁懸浮列車,其基本結構和原理沒有什么本質上的改變,雖然現在的磁懸浮列車已比高速列車的速度大大提高,但磁懸浮列車的成本非常高,磁懸浮列車行駛時所耗費的電力非常大,電磁場產生的環境污染也很大,所以磁懸浮列車再繼續發展已很困難。
當下,世界上關于高速列車未來的發展方向,主要為磁懸浮列車、真空管道交通、飛行列車、以及尋找太陽能驅動的可能性等。
如磁懸浮列車通過巨大的電力產生的電磁場使列車懸浮,但實際上高速列車在快速行駛的自然狀態中必然產生升力,如合理使用就能使列車懸浮行駛,利用高速列車快速行駛時產生升力,同樣能達到磁懸浮列車的懸浮效果;而普通的高速列車的成本卻比磁懸浮列車低多倍。
又如,真空管道交通在幾百公里的管道內很難形成真空狀態,即使可以形成真空,也要耗費巨大的能源,所以很難實施。又如,本領域的公知常識為:列車行駛時、車輪必然承載列車全部重量,一分重量、一分能耗,由此造成很大的能源消耗。
又如,現在高速列車普遍采用增加重量來克服升力,而高速列車自身重量的增加,又將導致能耗的增加。
尤其嚴重的是,困繞列車發展幾百年來又束手無策的最大難題是:列車高速行駛時用于克服流體阻力所耗費90%的能源,而實際列車的能源利用率僅10%左右,如此低的能源利用率已嚴重影響高速列車的發展。
發明人已獲授權的發明專利名稱為《火車》,專利號為20090109252.7,或者《汽車或火車運行系統及其罩體》,專利號為20101094990.6等提出了包括飛行列車、節能列車、管道交通、太陽能驅動列車等結構。
發明人又經多年研究、原創性的針對上述向題進一步開發出一種從流體阻力獲取推動力,以及在自然狀態中產生升力的懸浮列車。
技術實現要素:
本發明所要解決的技術問題是:提供一種在自然狀態中產生升力的懸浮列車,使列車在行駛中的殼體整體懸浮,而車輪消除升力,并顯著降低能耗。
為了解決上述技術問題,本發明采用的第一個技術方案為:
一種懸浮列車,包括殼體和車輪,還包括擾流板和連接裝置;所述擾流板通過連接裝置與車輪相連接,所述擾流板的上表面和殼體的底部之間形成與外界相通的流體通道;所述擾流板的下表面為凹凸于表面的擾流面,使流體經過殼體底部的路徑不少于經過殼體的頂部的路徑。
本發明提供的第二個技術方案為:
一種懸浮列車運行系統,包括非真空的罩體和上述的懸浮列車,所述懸浮列車在所述非真空的罩體內行駛。
本發明提供的第三個技術方案為:
一種懸浮列車運行系統,包括非真空的罩體和上述的懸浮列車,所述非真空罩體的外表面覆蓋有太陽能裝置;所述太陽能驅動懸浮列車在罩體內行駛。
本發明的有益效果在于:本發明提供的懸浮列車及其運行系統,通過與車輪連接的擾流板與列車殼體下部之間形成與外界前后相通的流體通道,使流體經過下部殼體、即經過流體通道時的流速小于經過列車殼體上部時的流速,從而在列車殼體的上下部之間產生很大的壓力差,使列車的殼體產生向上的升力而懸浮,
進一步地,流體經過列車底部擾流面的下表面路徑大于對應其上表面路徑、即大于流體經過流體通道時的路徑,因流速的不同而產生壓力差,消除列車行駛過程中產生的升力。
列車產升力、車輪消除升力,這相互矛盾的結構達到和諧的統一;實現列車在自然狀態中懸浮,使列車速度顯著的提升,并有效的降低能耗。
附圖說明
圖1為本發明一種懸浮列車的結構示意圖;
圖2為本發明一種懸浮列車的后視結構圖;
圖3為本發明一種懸浮列車的支撐板結構示意圖;
圖4為本發明另一種懸浮列車的結構示意圖;
圖5為本發明另一種懸浮列車的后視結構圖;
圖6為本發明另一種懸浮列車的結構示意圖;
圖7為本發明一種懸浮列車運行系統的整體結構示意圖。
標號說明:
1、殼體;2、上部殼體;3、下部殼體;4、流體通道;
41、通道進口;42、通道出口;
5、擾流面;51、擾流板;
6、支撐板;7、車輪;8、連接軸;9、磁性裝置;
11、連接裝置;12、外層流體通道;13、內層流體通道;14、第一通氣口;
15、第二通氣口;17、發動機;18、排氣口;19、通管;
20、罩體;21、太陽能裝置;22、懸浮列車;
105、高速流體層;106、壓力差轉移圈。
具體實施方式
為詳細說明本發明的技術內容、所實現目的及效果,以下結合實施方式并配合附圖予以說明。
本發明最關鍵的構思在于:懸浮列車在自然狀態行駛過程中,通過殼體整體產生向上的升力而懸浮,實現使車輪承載列車重量減小,從而降低能耗;同時通過車輪消除升力,確保懸浮列車更平隱、更安全地行駛;這看似相互矛盾的技術結構,在本發明中得到合理的統一。
請參照圖1至圖3,本發明提供一種懸浮列車22,包括殼體1和車輪7,還包括擾流板51和連接裝置11;所述擾流板51設置在殼體1的底部,并通過連接裝置11與車輪7相連接,所述擾流板51的上表面和殼體1的底部之間形成 與外界相通的流體通道4;所述擾流板51的下表面為凹凸于表面的擾流面5,使流體經過殼體1底部的路徑不少于經過殼體1的頂部的路徑。
由于殼體1的底部和頂部之間因流速不同,使載重空間的殼體1產生壓力差和升力而懸浮,列車底部與車輪7相連接的擾流板51上下表面之間,因流速不同產生壓力差而消除升力,載重空間的殼體1與擾流板51之間通過連接裝置11的柔性連接,使殼體1產生升力、車輪7消除升力;這看似相互矛盾的技術結構,在本發明中得到合理的統一。
進一步地,所述殼體1由上部殼體2和下部殼體3構成,所述上部殼體2的外表面同樣為所述擾流面5,使流體經過下部殼體3時的路徑小于經過上部殼體2的路徑;而流體經過擾流板51的下表面時的路徑,大于經過所述流體通道4時的路徑,流體經過擾流板51的下表面時的路徑約等于經過所述上部殼體2時的路徑。
進一步的,還包括支撐板6;所述支撐板6固定設置在車輪7的連接軸8上,位于擾流板51的下表面。
進一步的,還包括磁性裝置9,所述磁性裝置9相對的兩個方向磁極相反,所述磁性裝置9設置在所述支撐板6與擾流板51之間
進一步的,所述連接裝置11還用于連接所述擾流板51下表面與所述支撐板6,連接裝置11優選為彈性、液壓、氣動等非鋼性的柔性結構。
進一步的,所述擾流面5為凹凸于表面的兩個以上的弧形、三角形、梯形和/或螺旋擾流條構成,或者所述擾流面5為縱向對稱、或者縱橫方向分別對稱或不對稱的水波面。
請參閱圖4至圖6,本發明的懸浮列車22,在環繞車身的殼體1內部,由內向外的依次設有與外界相通的內層流體通道13和外層流體通道12,所述外層流體通道12內設有用于延長流體經過路徑的擾流面5。進一步的,還包括設置在殼體1表面的第一通氣口14和第二通氣口15;所述內層流體通道13通過兩個以上的第二通氣口15與外層流體通道12通相通,所述外層流體通道12通過兩個以上的第一通氣口14與外界相通;所述第一通氣口14的通氣面積大于所述第二通氣口15的通氣面積。
進一步的,還包括設置在車體內部的控制裝置和通管19;所述內層流體通道13通過所述通管19與所述第二通氣口15相通;所述控制裝置與所述第一通氣口14連接,用于控制所述第一通氣口14的啟閉和通氣面積大小。
進一步的,還包括發動機17,發動機17的吸氣口通過外層流體通道12和第一通氣口14相通。
請參與圖7,本發明提供的第二個技術方案為:
一種懸浮列車22運行系統,包括非真空的罩體20和上述的懸浮列車22,所述懸浮列車22在其殼體1周圍與非真空的罩體20內壁之間形成不寬的距離,懸浮列車22在非真空的罩體20內行駛。
進一步的,在非真空的罩體20周圍的外表面覆蓋有太陽能裝置21;所述太陽能驅動懸浮列車22在罩體20內行駛。
本發明的有益效果為:
1、占列車90%以上重量的殼體1為全部運載空間,在自然狀態的行駛中殼體1產生升力而懸浮,而車輪7減少或消除升力,使車輪7的附地力增加,列車行駛更平穩、更安全。
殼體1產生升力而懸浮,而車輪7消除升力,這兩種相互矛盾的技術結構,在此達到和諧的統一。
2、利用高速列車在自然狀態中快速行駛時必然產生的升力,達到與磁懸浮列車22同樣的懸浮效果;而磁懸浮列車22與本發明的懸浮列車22成本相差多倍;實現了列車成本的大大減少。
3、在發動機17的強大吸力作用下,很容易使外層流體通道12內的速度快于自然狀態中的內層流體通道13的流速很多倍,甚至10多倍,使內層流體通道13與外層流體通道12之間產生極大壓力差轉移圈,壓力差轉移圈向外轉移多少流體壓力,能使能源的實際利用率提高多少,由此獲得多少的推動力來源。
4、將懸浮列車22設置在普通的非真空的罩體20內,在列車長度范圍形成相對真空狀態,列車行駛一段、形成一段相對真空狀態,使列車處于懸浮狀態,同時又在相對真空狀態中高速行駛,很容易使列車時速達到1000公里以上。
5、在罩體20周圍的外表面覆蓋太陽能裝置21,幾百公里或上千公里的罩 體20將形成較大規模的太陽能發電站,為驅動高速懸浮列車22行駛提供足夠的能源保障,因此,一種由太陽能驅動的高速懸浮列車22的鐵路系統由此產生。
6、高速列車占90%以上重量的殼體1,在自然狀態中快速行駛時產生升力而懸浮,此時,車輪7實際承載列車不到10%的重量,一分重量、一分能耗;高速列車實際能耗顯著減少,通過合理設計可以去掉高鐵沿線的供電系統,由此減少高鐵1/4左右的建造成本,從而又進一步減少高鐵系統的使用和維護成本。
7、列車殼體1前后部迎風面和背風面之間的正負壓力相差越大,產生從后向前的第二次推動力就越大,通過合理設計第二次推動力甚至可以不少于第一次推動力。因此第一、第二次推動力共同形成更大的推動力來源,驅動懸浮列車22高速節能的行駛。
實施例一
請參照圖1至圖3,提供一種懸浮列車22,包括列車的殼體1,殼體1由下部殼體3和上部殼體2構成;在列車底部的車輪7的左右車輪7之間的連接軸8上設有支撐板6,支撐板6通過連接裝置11與擾流板51下表面之間的柔性連接,在殼體1產生升力時不會帶動車輪7也產生升力。
列車底部擾流板51下表面局外或整體設有擾流面5,使流體經過列車殼體上部的路徑與經過列車底部的路徑大致相等,即列車的頂部和底部之間流體經過路徑大致相;在此前提下,很容易分別使列車的殼體1產生升力,而車輪7減少或消除升力。
在列車底部的擾流板51為平面的上表面與為平面的殼體1下部之間相隔一定距離的形成與外界前后相通的流體通道4,在擾流板51下表面設有延長流體通過路徑的凹凸于表面的擾流面5。
優選的,在支撐板6上設有第一磁性裝置9,相對的下部殼體3上設有第二磁性裝置9,第一磁性裝置9和第二磁性裝置9的磁性相反而產生相斥力。
其中,將視通過連接軸8連接的左右兩個車輪7作為一組,則兩組或多組車輪7通過支撐板6連接為一體,支撐板6與擾流板51相對的上表面為平面,在與地表相對的下表面設有擾流面5,以進一步地延長流體經過的路徑,使流體經過支撐板6下表面的速度大于上表面的流速而產生壓力差,雖然兩組車輪7 通過支撐板6連接為一體的面積并不大,但多個兩組車輪7所構成支撐板6結構,支撐板6結構上產生的壓力差都能直接作用在下方的車輪7上,從而減少或消除車輪7的升力,使列車的各車輪7的附地力增加,安全性提高。
其中,在列車底部的擾流板51為平面的上表面與為平面的下部殼體3之間,形成與外界前后相通的流體通道4,并在車身的前端和后端分別設有通道進口41和通道出口42與流體通道4相通,流體通道4通過通道進口41和通道出口42與外界前后相通。
其中,在列車底部的擾流板51下表面設有凹凸于表面的擾流面5,使擾流板51下表面流體經過的路徑大于其上表面的路徑,即擾流板51下表面流體經過的路徑同時也大于經過流體通道4內的路徑;因擾流板51上下表面之間、擾流板51下表面與流體通道4之間、流體經過的路徑不同而導致流速不同,二者的流速相差越大,產生的壓力差越大,從而減少或消除車輪7在行駛中產生的升力。
其中,因為傳統列車為弧形的上部殼體2與平面的下部殼體3之間產生壓力差而帶來不安全因素,所以不得不增加車體重量來克服升力,從而更大的增加能源消耗。
本發明也與傳統列車一樣,弧形的上部殼體2與平面的下部殼體3之間產生壓力差和升力;但本發明也與傳統列車不同是,在列車底部擾流板51的上下表面之間,因流體經過的路徑不同、流速不同而消除車輪7在行駛中產生的升力。
進一步地,在已消除車輪7升力的前提下,列車不以重量來克服升力,可以使車體重量成倍減少,由此又顯著的節約了能源,同時消除車輪7升力使列車行駛的附地力增加、使列車行駛更平穩、更安全。
進一步地,在原來弧形的上部殼體2表面的局部或整體,設有更多延長流體通過路徑的凹凸于表面的擾流面5,與為平面的下部殼體3之間,產生更大壓力差和更大升力,使列車的殼體1能更好的整體懸浮,同時第一磁性裝置9和第二磁性裝置9的磁性相反而產生相斥力,進一步地使列車高速行駛中殼體1產生升力、同時車輪7又消除升力。
進一步地,在弧形的上部殼體2表面設有凹凸于表面的擾流面5,與流體經過擾流板51下表面的擾流面5路徑大約等同,使流體從列車周圍快速經過而在上下部之間沒有產生壓力差;在此特殊的流體分布狀態中,最有利于在列車行駛中,分別使列車的殼體1整體產生升力,而通過車輪7消除升力。
列車的殼體1整體產升力,車輪7消除升力,這相互矛盾的結構達到和諧的統一;實現列車在自然狀態中懸浮,使列車速度顯著的提升,并有效的降低能耗。
具體的,上述的擾流面5為凹入和/或凸出表面的弧形、三角形或梯形中的一種或多種組合構成,又或者可以是在縱向對稱或縱橫方向分別對稱或不對稱地形成水波面的擾流面5,從而更多延長流體經過列車底部擾流板51下表面和上部殼體2時的路徑。
具體的,所述連接裝置11優選為彈性、液壓、氣動等非鋼性的柔性結構,能夠使支撐板6與列車底部擾流板51的位置相對固定,在殼體1產生升力時不會帶動車輪7也產生升力,同時有效減少列車在行駛中產生的震動。
進一步地,擾流板51通過連接裝置11連接支撐板6,支撐板6連接于連接軸8,連接軸8又連接車輪7。
進一步地,擾流板51可直接通過連接裝置11與連接軸8和車輪7連接;或擾流板51可以通過連接裝置11直接連接車輪7等多種連接方法;怎樣通過連接裝置11使擾流板51和車輪7連接是本領域常見技術。
具體的,所述磁性裝置9可以是永磁材料、或者是其它通電后能夠產生更大電磁場的板狀結構磁性裝置;依據同性相斥、異性相吸的原理,極性相反的磁性裝置能夠產生相斥力,列車在行駛過程已產生升力的狀態中,磁性裝置9產生相斥力,可以更好幫助殼體1產生向上的升力而懸浮。
當高速列車快速行駛時,高速列車通常時速為200-300公里左右,列車在此時速的自然狀態中必然產生極大的升力,若能合理利用,并進一步加大其升力,就能使列車殼體1很好的懸浮。
具體的,當流體從列車周圍快速經過,流體從列車殼體1的前端的通道進口41進入流體通道4中,并從后端的通道出口42排出外界,由于列車底部設 置的擾流板51的下表面局外或整體為擾流面5,能使流體經過的路徑大約等同于流體經過頂部的上部殼體2經過的路徑,所以在此流體分布狀態中,在列車周圍沒有產生壓力差,很容易分別使殼體1產生升力而懸浮,而車輪7減少或消除升力。
具體的,因為流體的連續性,使由通道出口42向外排出的流體,與周圍流體一齊共同產生兩部分作用:
1、流體向上使列車的殼體1整體產生升力而懸浮;
具體的,高速行駛狀態的列車時速為200-300公里時,在自然狀態中必然產生升力,使流體經過弧形,進而設有擾流面5的上部殼體2的路徑大于為平面的下部殼體3的路徑,同時流體經過上部殼體2的路徑也大于流體通道4內部為平面的路徑,由此在殼體1的上下部之間,因流速不同而產生很大壓力差而使列車整體懸浮行駛。
進一步地,在弧形的上部殼體2表面設有凹凸于表面的擾流面5,與為平面的下部殼體3之間,產生更大的壓力差來增大了殼體1整體的升力,從而使列車殼體1更好的整體懸浮在與車輪7相連接的支撐板6上方。
2、流體向下使車輪7整體減少或消除升力;
具體的,流體經過列車底部擾流板51下表面的路徑大于對應其上表面的路徑,即流體經過擾流板51下表面的路徑大于流體通道4內部為平面的路徑,在流體通道4內部與擾流板51下表面之間,因產生很大壓力差而消除車輪7產生的升力,增大車輪7的附地力,在列車轉彎或突發事件及緊急剎車時,因附地力更強而更平穩、更安全。
因為車輪7的附地力增加,不同于傳統列車在高速行駛中產生升力所帶來的嚴重不安全因素,同時使車輪7轉一圈中有部分空轉而浪費能源;本發明使占列車總重量不到10%的車輪7消除升力,而占列車總重量90%的載重空間的殼體1因產生升力而懸浮,與磁懸浮列車22一樣可以顯著的提高列車速度。
車輪7承載不到列車實際總重量的10%左右,一分重量、一分能耗;當動力裝置驅動車輪7轉動時的實際能耗非常少,實現顯著降低能耗;同時因車輪7消除升力使車輪7的附地力增加,使列車的車輪7轉一圈、就必然行走一圈, 而更節約能源,也更安全性。
由于磁懸浮列車22高昂的構建成本,列車行駛時還需要消耗巨大的電力來產生的很大的電磁場,才能使列車懸浮。
而本發明的高速懸浮列車22在自然狀態中時速為200-300公里時,必然產生升力而懸浮,合理利用在自然狀態中必然產生升力,使列車懸浮行駛,而普通的高速列車的構建成本、及運營成本卻比磁懸浮列車22低多倍。
上述懸浮列車22非常節能,因此懸浮列車22還可以去掉列車沿線的電力供應系統,從而進一步減少高鐵系統的構建和維護成本。
實施例二
如圖4-圖5,本實施例提供另一種懸浮列車22,與上述不同是,在位于殼體1后部的通道出口的上方,即在殼體1后部的中間設有排氣口18,在排氣口18內設有發動機17,發動機17的吸氣口與外層流體通道12相通。
進一步的,在殼體1的兩側部殼體1周圍(除上部殼體2、下部殼體3外),由外向內依次設有環繞列車殼體1的外層流體通道12和內層流體通道13,內層流體通道13通過多個通管19和設在殼體1外表上的多個第二通氣口15與外界相通,外層流體通道12通過設在殼體1外表上的多個第一通氣口14與外界相通。
具體的,第一通氣口14通過外層流體通道12與發動機17的吸氣口相通,發動機17排氣口18設在殼體1后部中間,通過發動機17排氣口18噴出的流體驅動列車行駛。
由于第一通氣口14的通氣面積大于第二通氣口15的通氣面積,所以第一通氣口14使外界流體能更多、更快的通過發動機17吸入外層流體通道12內。
進一步的,還可以去掉通管19,內層流體通道13直接通過多個較小的第二通氣口15與外層流體通道12相通,外層流體通道12通過多個較大的第一通氣口14與外界相通,由此加大內層流體通道13與外層流體通道12的通氣量和流速之間的差別。
當列車高速行駛時,在發動機17的強大吸力作用下,外界流體通過殼體1上均布的多個第一通氣口14,把第一通氣口14周圍的流體高速吸入外層流體通 道12內,通過多個第一通氣口14的周圍與外層流體通道12內,共同形成兩層彼此相通、流速又大致相同、流速極快的高速流體層105,并與處于自然流速狀態下的內層流體通道13之間,因流速的不同,而產生向外方向的壓力差轉移圈106。
此時內層流體通道13內低流速的流體所產生的高壓力,通過通管19與多個第二通氣口15向殼體1上的高速流體層105上的高流速、產生的低壓力轉移壓差;或內層流體通道13通過多個第二通氣口15,向外層流體通道12內的高速流體層105上的高流速的低壓力轉移壓差,于是形成圍繞列車周圍產生向外方向的壓力差轉移圈106,壓力差轉移圈106能夠阻擋大部分環境周圍,從外向內方向施加給殼體1的外部流體壓力。
由于兩種方向不同的流體壓力在殼體1周圍相遇而相互抵消,相互抵消多少流體壓力,就減少多少流體壓力,并相應的從減少多少流體壓力中轉變出多少推動力來源,所以壓力差轉移圈106使流體阻力顯著減少,還獲得推動力來源。
進一步的,還能通過發動機17的控制,對外層流體通道12中流體的流速進行控制,進而與內層流體通道13之間產生多少壓力差進行控制,對壓力差轉移圈106轉移多少阻力進行控制,也就控制了流體阻力對列車行駛的影響,實現對列車速度的控制。由此,發現動力來源如下:
在運動裝置周圍形成內外兩層不同流速的流體層:如內層慢于外層流速就獲得動力來源;反之就增大動力消耗。
任何運動裝置在快速行駛時,在殼體1附近流動是等同其運動速度的內層流體、其流速快于逐漸向周圍減慢速度的外層流速,即內層流速快于外層流速,外層低流速產生的高壓力、必然向內層高流速產生的低壓力轉移壓力差,實際把環境周圍外層的更大流體壓力引自身,所以不得不耗費90%的能源用于克服流體阻力,而實際能源利用率僅10%左右。
至工業革命200多年來,因為運動裝置全都是把流體壓力引自身,所以得到如此低的能源利用率,人們對這種很不正常的現狀,卻認為是很正常的自然現象而習以為常。
本發明與之相反,內層流速慢于外層流速,內外層之間流速相差越大,轉變為動力來源就越多。而動力來源把流體壓力引向外部、減少了流體壓力也就順應了自然規律。
它們之間的唯一區別是:流體壓力的方向不同,所得到的結果也相反。
顯而易見,在發動機17的強大吸力作用下外層流體通道12內的流速,很容易比內層流體通道13內低流速快若干倍、甚至10多倍形成壓力差轉移圈106,而內外層之間產生10多倍壓力差轉移圈106,很容易從傳統運動裝置克服流體阻力所耗費的90%的能耗中,向外轉移10%的流體壓力,就至少會轉變為運動裝置50%以上的推動力來源;如向外轉移20%、30%甚至更多的流體壓力,就使高速列車能源的實際利用率又提高多倍。
動力來源的發現將產生一次能源革命,并將深遠影響運動裝置及高速列車的未來發展。
此時,壓力差轉移圈106使流體阻力顯著減少,從而進一步轉變為更大的推動力來源;同時占列車90%以上重量的殼體1,在殼體1的兩側部周圍形成壓力差轉移圈106,使殼體1的上下部之間而更容易產生升力而懸浮,此時車輪7又減少或消除升力,使車輪7的附地力增加,列車行駛更平穩、更安全。
進一步地,在第一通氣口14上設有能夠控制其開啟、關閉或角度變化的控制裝置,實現按具體需要來對列車的控制。
進一步地,發動機17又把高速吸入的流體從列車殼體1的后部高速噴出,產生反作用力來驅動列車行駛,在此作為驅動列車的第一推動力。
同時設置在列車殼體1的前端區域迎風面的多個第一通氣口14;或殼體1的最大橫截面至前端的上部殼體2、兩側部殼體的廣大區域形成的迎風面上,多個第一通氣口14與發動機17的吸氣口相通,在發動機17強大吸力作用下,把列車前端區域的迎風面上流體從多個第一通氣口14高速吸入外層流體通道12內,極高速度的吸力使列車的前端迎風面上形成高負壓區;于是在列車殼體1的后部背風面發動機17噴出高速流體形成動力推動區,即高正壓區。
因為流體圍繞列車周圍不同路徑經過,并同時到達后部的整體連續性,在連續性的狀態中,列車在長度方向的前后部迎風面和背風面的高負壓區與高正 壓區之間,形成極大的壓力差,從而流體的整體連續性使列車后部背風面的高正壓,必然向前部迎風面的高負壓轉移壓力差,壓力差就是推動力,這種從后向前產生的壓力差就是本發明列車的第二次推動來源。
由此在不增加額外動力的前提下:本發明又為高速列車找到一種全新的推動力來源-迎風面和背風面之間產生的壓力差。列車殼體1前后部迎風面和背風面之間的正負壓力相差越大,產生從后向前的第二次推動力就越大,通過合理設計第二次推動力甚至可以不少于第一次推動力。因此第一、第二次推動力共同形成更大的推動力來源,驅動列車高速行駛。
通過第一、第二次推動力共同形成更大的推動力來源,本發明的懸浮列車22比現有磁懸浮列車22成本低若干倍、能耗低若干倍、并且速度更快、更平穩、更安全。
本發明的懸浮列車22已達到現有磁懸浮列車22的懸浮效果和速度,并從流體阻力中至少轉變為列車至少50%以上的推動力來源,甚至更多;第一、第二次推動力共同形成更大的推動力來源;使懸浮列車22的能耗比現有技術的磁懸浮列車22減少數倍,其構造成本、及運營成本也減少數倍,由此一種全新理論和結構、在自然狀態中產生的懸浮的高速懸浮列車22由此產生。
進一步地,在上部殼體2兩側部殼體環繞列車的殼體1周圍,設有外層流體通道12和內層流體通道13,發動機17吸氣口通過外層流體通道12與第一通氣口14相通,在發動機17產生的強大的吸力作用下,很容易快于內層流速多倍,使內外層之間產生多倍的壓力差轉移圈106,就使高速列車能源的實際利用率又提高多倍。
同時上部殼體2、兩側部殼體、與下部殼體3之間,更容易產生更大的壓力差、和更大升力,使殼體1更好的懸浮,但要通過控制機構對第一通氣口14的有效控制,處理好殼體1升力太大、與底部擾流板51下表面的擾流面5之間的流速關系。
此時流體通道4內的流體從通道出口42排出,在擾流板51上下表面之間產生壓力差,使車輪7減少升力,保障列車行駛平穩安全。
進一步地,如圖6所示,去掉通道入口41和通道出口42,流體通道4作為 車底部外層流體通道12;環繞列車的殼體1上下左右四周設有外層流體通道12和內層流體通道13,發動機17吸氣口通過外層流體通道12與多個第一通氣口14相通。此時列車的殼體1不會懸浮,在發動機17產生的強大的吸力作用下,很容易使內外層之間產生10多倍壓力差轉移圈106,就使高速列車能源的實際利用率又提高多倍。
進一步地,如關閉上部殼體2上的第一通氣口14,則流體經過底部殼體的流速,將更快于經過上部殼體2時候的流速,使列車升力徹底消失,附地力更強,在列車在轉彎或突發事件緊急剎車時因附地力更強而更平穩、更安全。通過第一通氣口14上設有能夠控制其開啟、關閉或角度變化的控制裝置,實現按具體需要來對列車的控制。
實施例三
如圖1-圖5所示:本實施例提供另一種懸浮列車22,與實施例二不同的是,去掉發動機17,在外層流體通道12內設有延長流體經過的路徑的所述擾流面5;擾流面5還可為多個一定長度的螺旋擾流條均勻排列,來進一步增加流體經過的路徑,螺旋擾流條的特殊結構,很容易使流體經過外層流體通道12大于內層流體通道13經過路徑的多倍,而產生多倍向外方向的壓力差轉移圈106。
環繞列車周圍的外層流體通道12與殼體1后部的排氣口18相通,而內層流體通道13的第二通氣口15的通氣面積小、內層流體通道13不設有擾流面5,也沒有設排氣口18,所以其流速不暢通而流速慢,從而內層流體通道13內的流速慢于外層流體通道12內的流速多倍。
通過上述結構,能夠加大內層流體通道13與外層流體通道12之間的壓力差,進而形成更大的壓力差轉移圈,減少更多的流體阻力,由此獲得更多推動力來源。
實施例四
如圖1至圖7所示,與上不同是,因為發動機17作為列車的動力裝置會產生噪音,所以把實施例二中的懸浮列車22設置在罩體20內,有效的減少噪音。
罩體20為普通的非真空通道形狀的罩體20,列車設在罩體20內,列車的殼體1周圍與罩體20的內壁之間形成的距離不寬,高速列車可在罩體20內行 駛。
當高速列車在罩體20內行駛時、在發動機17的強大吸力作用下,很容易把殼體1周圍與罩體20的內壁之間有限范圍內的流體,最大能力的通過第一通氣口14高速吸入外層流體通道12內,因而在列車周圍形成相對的真空狀態,列車在罩體20內行駛一段距離、就在該段距離的罩體20內形成相對的真空狀態,于是列車始終在相對的真空狀態中的罩體20內行駛。
同時在上述壓力差轉移圈轉變為推動力的基礎上,再次顯著減少列車受到的空氣阻力,提高行駛速度和能源利用率,使列車殼體1占總重量的90%以上懸浮,車輪7又消除升力,使懸浮列車22在罩體20內的相對真空狀態中行駛。
進一步地,把實施例一、三的列車設置在罩體20內行駛,圍繞懸浮列車22周圍形成壓力差轉移圈,并從中獲得更大的推動力來源。
當下,世界上關于高速列車未來的主要發展方向,主要為真空罩體20交通;但在幾百公里的罩體20內很難形成真空狀態,即使可以形成真空也要耗費巨大的能源,所以很難實施。
本發明在沿列車長度方向的罩體20內形成真空卻很容易,懸浮列車22行駛一段距離,就在該段距離內形成相對的真空狀態,于是列車始終在阻力極小的相對真空狀態中的罩體20內行駛。使其速度很容易達到時速1000公里以上、甚至更高。
實施例五
如圖1-圖7所示,與上不同是:在普通的非真空通道形狀的罩體20外表面的周圍覆蓋有太陽能裝置21,所述太陽能裝置21是通過太陽能轉化為電能的太陽能裝置21,可以是太陽能板或膜等太陽能裝置21。
在沿高鐵路線的罩體20外表面的周圍,構成長達幾百公里或上千公里,形成較大規模的、由罩體20外表面獨特結構形成的太陽能發電站,以及罩體20內由太陽能驅動列車的高鐵運行系統。
列車設在罩體20內,列車的殼體1與罩體20的內壁之間的距離不寬,高速列車在罩體20內行駛,所述實施例1-4的高速懸浮列車22,通過在罩體20內的太陽能驅動行駛。
由此,幾百公里或上千公里的罩體20外表面覆蓋的太陽能裝置21,形成罩體20外表面獨特結構的太陽能發電站。
由此、在普通的、非真空通道形狀的罩體20內構成太陽能驅動的高鐵運行系統。
幾百公里或上千公里的罩體20外表面覆蓋的太陽能裝置21轉化產生的電能,足夠驅動所述高速懸浮列車22在罩體20內的高鐵系統中行駛;用不完的電還可作動力輸出。
因此,全部能源由太陽提供,由太陽能驅動的高速懸浮列車22及太陽能驅動的鐵路系統由此產生。
綜上所述,本發明提供的一種懸浮列車及其運行系統,改變現有技術的高速列車在自然行駛中其自重、載重及重力加速度產生的全部重量都由車輪承受的公知常識,能夠使作為全部運載空間,且占汽車90%以上重量的殼體,在自然狀態的行駛中產生升力而懸浮,能夠通過殼體底部的結構設計,使車輪減少或消除升力,增加車輪的附地力,使列車行駛更平穩、更安全。
殼體產生升力而懸浮,車輪又消除升力,這兩種相互矛盾的技術結構,在此達到和諧的統一。
進一步地,本發明的罩體為普通的非真空通道形狀的罩體,列車設在罩體的非真空通道內,而懸浮列車卻能在相對真空狀態中行駛時,使其速度很容易達到時速1000公里以上、甚至更高。
進一步的,本發明的全部能源由太陽提供,由太陽能驅動的高速懸浮列車及太陽能驅動的鐵路系統由此產生。
進一步的,列車殼體前后部迎風面和背風面之間的正負壓力相差越大,產生從后向前的第二次推動力就越大,通過合理設計第二次推動力甚至可以不少于第一次推動力。因此第一、第二次推動力共同形成更大的推動力來源,驅動懸浮列車高速節能的行駛。
進一步地,本發明的懸浮列車殼體結構能夠在列車行駛過程中產生多倍壓力差轉移圈,通過壓力差轉移圈向外轉移的流體壓力,使能源的實際利用率至少提高一倍,同時獲得至少一倍以上的推動力來源。
尤其是動力來源的發現,將產生一次能源革命,并將深遠影響動力裝置的未來發展。
以上所述僅為本發明的實施例,并非因此限制本發明的專利范圍,凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等同變換,或直接或間接運用在相關的技術領域,均同理包括在本發明的專利保護范圍內。