[發(fā)明專利]一種無需管道靠車頭局部產(chǎn)生負(fù)壓的運行系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710722441.6
• 申請日: 2017-08-12
• 公開（公告）號: CN107503895A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文祥
• 申請（專利權(quán)）人: 張文祥
• 主分類號: F03D9/32
• 分類號: F03D9/32;F03D9/28;F04D25/04;F04D25/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1、發(fā)明的名稱：一種無需管道靠車頭局部產(chǎn)生負(fù)壓的運行系統(tǒng)

2、所屬技術(shù)領(lǐng)域：鐵路交通，能源，風(fēng)機，電機，制造

3、背景技術(shù)：車輛在行駛時，所要克服的阻力有機械件損耗阻力、路阻及空氣阻力。空氣阻力有三種形式，第一是氣流撞擊車輛正面所產(chǎn)生的阻力，第二是摩擦阻力，空氣劃過車身一樣會產(chǎn)生摩擦力，然而以一般車輛能行駛的最快速度來說，摩擦阻力小到幾乎可以忽略。第三則是外型阻力，一般來說，車輛高速行駛時，外型阻力是最主要的空氣阻力來源。隨著車輛行駛速度的增加，空氣阻力也逐漸成為最主要的行車阻力，在時速200km/h以上時，空氣阻力幾乎占所有行車阻力的85％。風(fēng)阻系數(shù)是衡量一輛車受空氣阻力影響大小的一個標(biāo)準(zhǔn)，高鐵光滑圓潤的車身，光滑鱷魚頭型的頭尾設(shè)計不單單降低了迎面風(fēng)阻，同時大大減小了車尾后方的真空區(qū)。要想進一步提速并同時大幅度減少耗能理論上兩個辦法可行，一是運行在真空狀態(tài)下就沒風(fēng)阻，二是磁懸浮減少路阻。真空成本高難度大，車頭迎面局部負(fù)壓行不行？

早在1904年，美國學(xué)者羅伯特·戴維就已經(jīng)提出“真空管道運輸”的設(shè)想。20世紀(jì)80年代，美國佛羅里達州機械工程師戴睿·奧斯特開始思考“真空管道運輸”的可行性，并在1999年為“真空管道運輸”這一概念申請了專利。2010年，奧斯特成立了致力于開發(fā)真空運輸頂目的公司ET3。按照ET3公司的設(shè)想，真空管道運輸是一個類似膠囊一樣的運輸容器，它通過真空管道進行點對點傳送。由于管道處于真空狀態(tài)，膠囊容器的速度可以達到時速6500公里。2013年，行動力和“腦洞力”同樣強大的實業(yè)家馬斯克對“真空運輸”這一概念進行了豐富，提出了“超級高鐵”的理念。馬斯克對超級高鐵的速度預(yù)期比奧斯特保守，他所提出的預(yù)期時速為1200公里，接近音速。這一速度將比現(xiàn)在最快的子彈頭列車快兩三倍，比飛機的速度快兩倍。除了速度快，設(shè)想中的超級高鐵還具有安全、環(huán)保的優(yōu)點。因為它處于全封閉的真空系統(tǒng)中，它可以對復(fù)雜天氣免疫，還可以使用太陽能作為驅(qū)動力。

2001年，與戴睿相識并成為密友的張耀平將這頂技術(shù)首次引進我國，我國正在研發(fā)真空管道磁懸浮技術(shù)，時速可達4000公里，能耗不到航客機1/10，噪音和廢氣污染及事故率接近于零，這是真空管道磁懸浮列車的驚人優(yōu)勢所在。

目前世界上共有美國、瑞士、中國三個國家在研究真空管道磁懸浮技術(shù)，我國已經(jīng)開始著手試驗了，美國和瑞士還在理論階段。美國搞的是高真空管道交通，大氣壓甚至只有外界的百萬分之一，但成本很高，難度很大，所以很難投入實際營運。瑞士則把真空管放在地下隧道中，這同樣增加了很大的成本，最終也難以進入實際應(yīng)用。而我國的方案相對于美國和瑞士更優(yōu)，管道內(nèi)只要降到0.5個大氣壓，就可以大大減少空氣對于機車的阻力，這樣，就大大降低了成本。

4、發(fā)明的內(nèi)容：

根據(jù)以上背景技術(shù)，減少車輛運行時的耗能主要要解決風(fēng)阻和路阻，本發(fā)明可應(yīng)用于磁懸浮列車，用磁懸浮列車減小路阻不在本發(fā)明限制范圍。重點討論利用現(xiàn)有電氣化鐵路、地鐵線路如何化風(fēng)阻為風(fēng)能再利用。

車輛迎風(fēng)面的投影面積是計算風(fēng)阻的基本數(shù)據(jù)，但是可在其前后的形狀上做文章減小風(fēng)阻系數(shù)，但投影面積不變。例如，高鐵光滑圓潤的車身，光滑鱷魚頭型的頭尾設(shè)計不單單降低了迎面風(fēng)阻，同時大大減小了車尾后方的真空區(qū)。另外還有一種方法是，在不增加投影面積的前提下加裝風(fēng)輪裝置，這樣不但不增加風(fēng)阻而是減小風(fēng)阻，且風(fēng)輪能吸收風(fēng)能再利用，這個理念被部分學(xué)者接受并已設(shè)計出一些“風(fēng)能動力車”來為車輛增程，但一直未被推廣，原因在于風(fēng)輪的直徑及速度的限制。

風(fēng)阻與風(fēng)速的平方成正比，風(fēng)能與風(fēng)速的立方成正比，與風(fēng)輪直徑的平方成正比。迎風(fēng)面的投影面積不變，不增加風(fēng)阻，頭尾形狀的設(shè)計是減小風(fēng)阻系數(shù)的一種方法，用旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪劈風(fēng)同樣是減小風(fēng)阻的方法，且能獲得風(fēng)能，列車較汽車的迎風(fēng)面積的增加、風(fēng)速的增加，在平方和立方的級別上的獲能利用價值意義重大。

風(fēng)能是因空氣流做功而提供給人類的一種可利用的能量，空氣流具有的動能稱風(fēng)能，空氣流速越高，動能越大。

用風(fēng)車把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的動作驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電的歷史不過五十年，而人類利用風(fēng)能的歷史可以追溯到公元前，在風(fēng)力發(fā)電前，最常見的風(fēng)車提水就是直接利用風(fēng)的動能，但自然風(fēng)難以人為調(diào)控，短時的陣風(fēng)還會損害風(fēng)車，數(shù)千年來，風(fēng)能技術(shù)發(fā)展緩慢，隨著科技的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電行業(yè)迅速發(fā)展，已為人類獲得綠色能源做了很大貢獻，但把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能只是目前利用風(fēng)能較好的方法之一。