сверхзвуковая наземная транспортная система янсуфина

Формула изобретения

1. Сверхзвуковая наземная транспортная система, содержащая транспортное средство с вагонами, оборудованными в нижней части ротором линейного двигателя, суперэлектромагнитами и суперпостоянными магнитами, статор линейного двигателя, установленный на сооруженных на трассе опорах и выполненный со сверхпроводниковой обмоткой, охлаждаемой жидким гелием, а также с суперэлектромагнитами и суперпостоянными магнитами, ориентированными полюсами с возможностью создания магнитной подушки, отличающаяся тем, что на опорах установлена цельнометаллическая воздухонепроницаемая магистральная труба, составленная из отдельных труб, соединенных между собой герметично посредством кольцевых сильфонов, в верхней части трубы с двух сторон по образующей выполнены иллюминаторы с герметично заделанным стеклом, на конечных и на промежуточных пунктах остановки транспортного средства выполнены шлюзы с параболоидными затворами, разделенными на секторные лепестки, управляемые синхронно при их герметичном открытии и закрытии с помощью гидроцилиндров, в нижней части шлюзов внизу торца магистральной трубы выполнены пандусы для автотранспорта и завоза груза, а с боковых сторон выполнены открывающиеся наружу двери, сверху магистральной трубы, преимущественно на стыках отдельных труб, установлены ветроэнергетические установки, а по всей длине трассы на магистральной трубе установлены отрегулированные на автоматическую работу вакуум-насосы.

2. Транспортная система по п.1, отличающаеся тем, что вагоны транспортного средства представляют собой шарнирно-сочлененные герметичные секции, соединенные между собой герметично кольцевыми сильфонами, обеспечивающими ограниченный поворот на искривлениях трассы, на уровне иллюминаторов на магистральной трубе с двух сторон вагонов выполнены аналогичные загерметизированные иллюминаторы, а на стыках секций - герметично закрывающиеся изнутри двери, при этом каждый вагон имеет аппаратуру для очистки воздуха и его регенерации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспорта, наземного скоростного.

Известно дозвуковое скоростное наземное транспортное средство, предложенное Н.Р.Янсуфиным в текущем 2001 году, содержащее отдельно стоящие опоры высотой не менее двух транспортных габаритов, равномерно расставленных (установленных, смонтированных) вдоль по трассе. Верх опоры - корытообразного сечения с осью симметрии в направлении оси трассы. На горизонтальном участке корытообразной поверхности опоры смонтированы статор линейного электродвигателя со сверхпроводниковой обмоткой и суперэлектромагниты на сверхпроводниковых обмотках, охлаждаемых жидким гелием. Кроме того, значительную часть горизонтальной поверхности и почти все боковые поверхности занимают суперпостоянные магниты SmCo₅ большой коэрцитивной силы, разработанные Уральским отделением Академии наук и широко используемые во всем мире. Один квадратный метр при толщине 1 см этого суперпостоянного магнита может удерживать 96 т. На всей корытообразной поверхности опоры проложена сеть трубчатых воздуховодов для сжатого воздуха. Сжатый воздух автоматически подается в разветвленную сеть, только во время прохождения транспортного средства над опорой, а после прохождения автоматически перекрывается.

Подвижная часть транспортного средства - фюзеляж, т.к. обладает очень высоким аэродинамическим качеством, более высоким, чем у современных сверхзвуковых самолетов, потому что не имеет крыльев, один голый фюзеляж и маленькие стабилизаторы. Фюзеляж имеет длину не менее трех пролетов между опорами с непременным условием, чтобы фюзеляж мог опереться на четыре опоры, а при движении с чередованием, с четырех на три, с трех на четыре. Фюзеляж состоит из трех секций (отсеков), шарнирно сочлененных между собой с ограниченным поворотом относительно вертикальной оси, т.е. вправо, влево на поворотах трассы. Межсекционные стыки по всему периметру заделаны герметично с помощи сильфона и усилены демпфирующими гидроцилиндрами. Чтобы избежать скачка уплотнения воздуха при высоких скоростях и обеспечить ламинарность воздушного потока, сильфоны закрыты кольцевым листом заподлицо с обшивкой. Вся подвижная часть транспортного средства - фюзеляж, в движении не прикасается ни на что, висит на магнитной подушке, и чем скорость больше, тем фюзеляж над опорой поднимается выше.

Недостатки приведенного транспортного средства следующие:

- главный и, пожалуй, единственный серьезный недостаток - неприспособленность к сверхзвуковым скоростям, и преодоление звукового барьера потребует многократного увеличения мощности;

- при скоростях, уже близких к звуковому барьеру, резко ухудшится экологическое состояние окружающей среды в широкой полосе вдоль трассы.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является испытанный фрагмент поезда в тоннеле с выкачанным из него воздухом, при котором нет ударной волны и нет волнового сопротивления, с использованием магнитно-левитационного эффекта, в результате чего достигнута скорость 2300 км в час. Испытания были проведены в 1969 году в Японии профессором К. Одзавой.

Недостатки магнитно-левитационного эффекта в тоннельном вакууме следующие:

- Япония - страна островная, гористая, с резко пересеченным рельефом местности, со сросшимися городами и с чрезвычайно большой плотностью населения, не имеющая больших прямых участков земли, тем более для сверхзвукового транспорта вынуждена решать все нарастающие транспортные проблемы уходом под землю, где можно максимально спрямить и укоротить путь между городами, а финансовые затраты, и не малые, со временем все равно оправдаются;

- необходим внешний источник энергоснабжения для суперэлектромагнитов со сверхпроводниковыми катушками, охлаждаемыми жидким гелием;

- в условиях России тоннельный способ решения сверхзвукового транспорта неприемлем по финансово-экономическим соображениям, по физико-географическим, а в будущем и по эксплуатационным, например московское метро строилось даже в период Великой Отечественной войны и никогда не прекращалось и за 70 лет строительства не достигло 300 км.

Целью изобретения является создание экологически чистого, безопасного, надежного, дешевого, обеспеченного локальным энергоснабжением сверхзвукового наземного транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем, что на равномерно вдоль трассы расставленных (смонтированных) опорах высотой не менее 2-2,5 транспортных габарита установлены трубы диаметром 8, 12 метров, в соответствии с принятым поперечным сечением транспортного средства. Длина трубы должна быть равна расстоянию между опорами. Между каждой пролетной (между опорами) трубой установлен герметично кольцевой сильфон, чтобы снять напряжения от температурных перепадов.

Сверху над опорой или поблизости, на трубе, установлена ветроэнергетическая установка, накапливающая энергию в аккумуляторных батареях.

Внизу опорная часть транспортного средства выполнена по хорде горизонтальной, на которой смонтированы статор линейного электродвигателя и суперэлектромагниты с чередованием с суперпостоянными магнитами, имеющими большую коэрцитивную силу.

Подвижная часть транспортного средства состоит из нескольких секций по длине, преимущественно равной расстоянию между опорами. В связи с тем что труба несущая, подвижная часть - поезд - может быть составлен из отдельных вагонов шарнирно сочлененных между собой с герметизацией стыков кольцевыми сильфонами. Низы вагонов плоские по хорде круга, остальная часть по поперечному сечению представляет урезанный сегментом круг.

На плоской, нижней части вагонов, на оси симметрии или на равном расстоянии с двух сторон выполнен ротор линейного электродвигателя и в сочетании суперэлектромагниты и суперпостоянные магниты, ориентированные полюсами на создание магнитной подушки внизу и нижней части с боков.

На конечных и промежуточных пунктах остановки поезда, на магистральной трубе, выполнены шлюзы с задвижными парабалоидными или шаровыми затворами.

Вагоны снабжены, как самолеты, загерметизированными окнами. На этой же высоте выполнены с двух сторон заделанные герметиком окна на магистральных трубах.

На месте шлюзовых затворов диаметр магистральной трубы увеличен и парабалоидный затвор состоит из синхронно открывающихся, закрывающихся гидравликой лепестков с уплотнителями на их стыках. На торцевой нижней части магистральной трубы выполнен поворотный пандус для автотранспорта и пассажиров, кроме этого, - двухсторонние двери как в вагонах, так и соответственно с двух сторон на магистральных трубах.

Новым является то, что поезд в целом и каждый вагон в отдельности выполнены герметичными, герметичной выполнена и магистральная труба, что на магистральной трубе выполнены шлюзы с воздухонепроницаемым затвором, что на конечных пунктах и на промежуточных выполнены поворотные погрузочно-разгрузочные пандусы, что сверхзвуковое транспортное средство снабжено локальным энергоснабжением, аккумулируемые в батареях.

На фиг.1 показано сверхзвуковое транспортное средство и магистральная труба с локальными ветроустановками, установленными на опорах, вид сбоку;

- на фиг.2 - узел I, где шлюзовой затвор открыт, а пунктирными линиями параболоидный лепестковый затвор закрыт;

- на фиг.3 - поперечный разрез по А-А;

- на фиг.4 - разрез по Б-Б;

- на фиг.5 - узел II, пунктирными линиями - пандус открыт.

Сверхзвуковое наземное транспортное средство содержит магистральную трубу 1 на равномерно установленных вдоль трассы опорах 2 высотой не менее 2 - 2,5 транспортных габарита. Магистральная труба 1 состоит из отдельных труб 3 длиной немного короче, чем размер по осям между опорами. Чтобы снять продольные напряжения в магистральной трубе от перепада температуры, между трубами 3 устанавливают герметично сильфоны 4, а сверху, преимущественно на стыках труб, ветроэнергетические установки 5. На конечных и промежуточных пунктах остановки поезда выполнены шлюзы 6 с параболоидными воздухонепроницаемыми затворами 7. На конечных трубах и между затворами промежуточных шлюзов выполнены поворотные воздухонепроницаемые пандусы 8, которые выполнены из тех же магистральных труб. В пределах шлюза, с боковых сторон магистральной трубы, выполнены на уровне пассажирского яруса (этажа) двери и окна-иллюминаторы (на чертежах не обозначены). Транспортное средство 9 расположено в магистральной трубе 1 и состоит из вагонов 10.

Внутри магистральной трубы, на горизонтальной сегментной поверхности, смонтирован статор линейного электродвигателя и суперэлектромагниты в сочетании с суперпостоянными магнитами, а также на 1/3 высоты трубы. Соответственно снизу каждого вагона 10 и с боковых сторон установлены суперэлектро и суперпостоянные магниты. Стыки смежных вагонов уплотнены герметично сильфонами и обеспечивают на поворотах трассы ограниченный поворот.

Сверхзвуковое наземное транспортное средство работает следующим образом:

- локальная электрическая система, в части поддержания обмоток статора линейного электромагнита и обмоток суперэлектромагнитов в сверхпроводниковом состоянии за счет сжиженного гелия при температуре минус 250°С, остается всегда подключенной;

- перед отправкой поезда проверяется жизнеобеспечение воздухом, водой, обеспеченность медикаментами и т.п.;

- проверяется работа вакуумных насосов, герметичность закрытия вагонных дверей, иллюминаторов, межвагонных сильфонов;

- проверяется герметичность закрытия пандуса, боковых дверей шлюзовой части магистральной трубы;

- проверяют и фиксируют степень воздушной пустоты в магистральной трубе;

- выкачивают воздух со шлюзового отсека-секции до выравнивания вакуума в магистральной трубе и после свободно открываются лепестки параболоидного затвора, соединяя шлюз с магистральной путеводной трубой.

Все перечисленное осуществляется за считанные минуты параллельно и показывается на пульте управления у машиниста.

Машинист включением системы электропитания суперэлектромагнитов со сверхпроводящими катушками приводит транспортное средство - поезд - во взвешенное состояние на магнитной подушке, а включением линейного электродвигателя трогается с места и автоматически плавно, с одним ускорением, набирает скорость, при этом только пассажир с одинаковой силой будет прижат к спинке кресла.

Если, например, решим, что будем набирать скорость при ускорении 1 м/сек², то через 5 минут 40 секунд скорость нашего поезда будет равна 1224 км в час. За это время поезд от начальной точки пройдет 57,8 км.

Если приращение скорости будет 2 м в секунду, то через 2 мин 50 секунд будет достигнута скорость звука, т.е. 1224 км в час, но при этом движущая сила двигателя должна быть равна 200 тонн.

При обеспечении тяги, равной 200 тонн, на длине транспортного средства 400, 450 метров линейными суперэлектродвигателями на сверхпроводниковых обмотках катушек, то через 5 минут 40 секунд может быть достигнута скорость 2448 км в час, и это не предел.

Технико-экономические преимущества заключаются в следующем:

- многократно увеличивается скорость наземного транспорта, прежде всего пассажирского;

- в несколько раз уменьшается время в пути, т.к. конечные пункты расположены в городе или на окраине, где всегда курсирует городской транспорт;

- новая технология,

- ощущения изолированности при поездке, отчужденности не будет, т.к. верх магистральной трубы, там где иллюминаторы, расположен на уровне 5-го, 6-го этажей, где окружающее будет просматриваться при большой, тем более сверхзвуковой скорости, как в сплошное окно;

- обязательно кто-то скажет о материалоемкости и приведет множество доводов против предложенного технического решения, сошлется обязательно на нынешнее экономическое состояние России, и скажу, что на трассу Москва - Санкт-Петербург необходимо 1,5 млн. тонн прокатного листа на магистральную трубу, который будет подвергнут в сущности атмосферному давлению с коэффициентом запаса прочности 2,62.