专利名称：悬挂式空气动力列车的制作方法
发明一种悬挂式空气动力列车，目的是一、提高列车运行速度，提高运输能力二、减少征用土地，避免受地理条件的限制，缩短建设工期，降低总造价三、提高安全性能。
现有铁路建设都是将轨铺在地上，必须使用大量土地，既不便于保护耕地，同时要支付大笔征地费，并且受复杂地理条件的限制，建设难度大，悬挂式空气动力列车的发明解决了这一问题。如今，可以建造跨山谷、大河、港湾、海峡的大跨度斜拉桥、悬索桥(据《辞海》记载“1976年英国亨北桥跨度达1410米”)。通过斜拉桥、悬索桥(可以两者并用)将钢轨架设在空中，将列车悬挂起来，离开地面(如附
图1所示)。这样还可以减少对地面原有建筑物的破坏，避免征地拆迁安置碰到的一系列困难，省去安置补偿费，并可减轻地面交通负担。
为了将列车悬挂起来，并能来回运行，因此将钢轨设计成开口回形形状(附图2中①)，架设时将开口朝下用高强度钢缆索斜拉将钢轨固定在空中(附图3)，利用许多吊钩装置将列车悬挂在钢轨上，离开地面。吊钩装置(附图4)由主轮(附图中②)、万向轮(附图4中③)、强力弹簧(附图4中④)、横杆(附图4中⑥)、连杆(附图4中⑤)组装而成。主轮和方向轮都为滚动轴承。吊钩装置可沿开口回形钢轨作来回滚动，其位移与列车同方向，同步骤。方向轮安装在连杆上，回形钢轨开口处，与强力弹簧一起，起固定连杆稳定车身，缓冲，转弯时挤压钢轨两侧使改变方向的作用。吊钩装置取代了传统列车的传动装置，以滚动形式取代传动形式，克服了机械传动能量消耗、效率低、传动速率受发动机转速的限制，速度不高的弊病。吊钩装置的滚动运动取决于作用于滚动轴承上的水平力的大小，作用力越大，滚动速度则越快(根据牛顿第二运动定律F=ma，在质量一定情况下，加速度与外加力成正比)。因此，只要发动机推力足够大，则列车就可达到一个高的速度。
列车运行必须有一个水平的推动力，为了使列车达到一个高的速度，其发动机必须产生足够的水平推力。悬挂式空气动力列车采用空气动力机构。空气动力机构(附图5)安装在车箱腹部，由空气压缩机(附图5中②⑥)，冲压式空气发动机(附图5中③⑦)，制冷装置(附图5中④)，减压装置(附图5中⑤)组合而成。冲压式空气发动机为核心，依次安装空气压缩机、冲压式空气发动机、制冷装置、减压装置为一组，以后类推，可以有三至四组，每一组为一级。起动时，空气压缩机产生高压空气冲压空气发动机发动产生推力(据《辞海》记载“冲压式空气发动机利用飞行中高速气流在进气道内滞止提高压力(速度冲压)，进入燃烧室，同时喷油燃烧，高温高压燃气以高速度从尾喷管喷出，产生飞行所需推力。优点是构造简单，重量轻，推力大，当以高超音速飞行时发动机效率高，经济性好，但静止不动时发动机不能产生推力……”)，前面一级发动机喷出的高温高压气体经冷却，减压提供给下一级，多级空气发动机产生的合推力为列车所需总动力，推动列车向前高速滚动飞行。将发动机喷出的高温高压气体冷却、减压，一方面减小反推力，同时避免对沿途农作物、居民区、环境的破坏。
列车(特别是在静止时)巨大的重量加在钢轨和高强度钢缆索上，因为桥跨度大，钢轨和钢缆索所承受的拉力巨大，为了减轻这种拉力，可将列车箱设计成流线形状，列车高速运行时，迎面高速空气流作用于列车上产生升力(据《辞海》记载“物体和空气相对运动时，空气作用于物体上的总空气动力，在垂直于未受扰动的迎面气流方向上的分力为升力，升力大小正比于空气密度，机翼面积，迎角，气流速度的平方以及升力系数的大小。”)，将列车托起，也为了减小空气阻力。列车车箱采用流线偏形子弹头形状(附图6)，列车比现有列车宽，头部象子弹头(附图6中④)，车箱两侧安装隐形翼(附图6中⑤⑥⑦)，一是为了提高升力，二是为了减少占用横向空间；每节车箱底层腹部安装多个翼板，根据运行速度设计翼板形式，可在低速翼型，超临界翼型，高速薄翼型中选择(附图5中⑧)，翼板可转动改变迎角，改变空气作用力车箱底盘为向上凹形，节节相连，整体形成波浪形状，凸起部分为波峰，凹下部分为波谷，波谷相对空气流方向形成迎角(附图7上图)，波峰在高速空气流从底盘经过时形成低压区域，高压区域空气通过此区域作用于底盘产生向上的升力(附图7上图)；底盘还分布进气孔，进气孔的作用是减少上层高压空气对底盘的作用力削弱升力。尾部安装尾翼，如飞机尾翼(附图6中⑧)(据《辞海》记载“飞机尾翼在飞行时保证飞机平衡，并提供飞机安定性和飞机操纵性翼面”)。高速空气流作用于隐形翼、腹翼、底盘、尾翼及车身产生总升力，将列车托起。因为钢轨和缆索所受拉力减小，对钢轨和缆索的强度技术要求降低，并可增大桥的跨度，对建设有利。
列车制动时，可采取弹力绳强制制动方法，即在列车进站口处横挂弹力绳，列车勾住弹力绳，在弹力绳拉力的作用下，向前缓冲使列车慢慢停下来，可使用多级弹力绳。
悬挂式空气动力列车还具有构造简单，重量轻，安全性能好的特点。飞机需要复杂的空中定位系统、导航系统，对飞行员有严格的要求，造价相当昂贵，悬挂式空气动力列车不需要任何的定位导航系统，造价低，对驾驶员要求低；比现有最先进的磁悬浮列车造价低，速度更快。
悬挂式动力列车可安装起落架，着地时靠起落架滑行。
为了把钢轨架设在空中，必须建造足够高的钢塔，高度以有利建设，不影响地面设施为宜，可利用小山峰的高度依山而建，这样可以减小钢塔的高度，降低造价。钢塔采用三角形建造形式，增加其稳定性；因为大跨度斜拉钢轨架桥，桥中部受风作用大，会左右摇摆，影响列车运行的稳定性，可在适当位置附设侧拉设施，避免钢轨左右摆动(附图8)。侧拉设施由侧拉钢缆索(附图8中①)，端墙构成(附图8中②)，侧拉索一端固定在钢轨上，一端固定在端墙上。
列车总升力不能大于列车总重力，避免将钢轨顶起，发生危险，采用等于或略小于列车总重力。
低空飞鸟多，为了避免飞鸟撞击列车，可在沿途配套安装驱鸟器，或利用铁丝网，将四周封闭起来。
低空飞行产生音爆会影响沿途的居民生活，因此必须安装消音装置。
权利要求
1.一种悬挂式空气动力列车为流线偏形子弹头形状，采用空气动力机构，配套的有开口回形钢轨，吊钩装置，其特征是开口回形钢轨架于空中，列车悬挂在空中开口回形钢轨上，形成轨在上，车在下的特殊形式；采用压缩空气冲压空气发动机起动产生推力，推动列车沿钢轨作滚动飞行；
2.根据权利要求1中流线偏形子弹头形状列车所述的，其特征是列车车身为偏形，头部象子弹头，车箱两侧装有隐形翼，尾部装有尾翼，车箱底腹部装有翼板，底盘为向上凹形有小孔，整体形成波浪状；
3.根据权利要求1中空气动力机构由空气压缩机，冲压式空气发动机，钢冷装置和减压装置构成，其特征是冲压式空气发动机前部装有空气压缩机，后部装有制冷装置和减压装置，空气动力机构由三组至四组这样组合组成；
4.根据权利要求1中开口回形钢轨所述的，其特征是开口回形状钢轨；
5.根据权利要求1中吊钩装置所述的是由主轮、方向轮、强力弹簧、横杆、连杆构成，其特征是横杆两端固定两个滚动轴承，可绕轴心线自由转动，可沿钢轨作滚动，横杆下面垂直连着连杆，连杆上半部固定装有四根强力弹簧，两个方向轮，方向轮可绕轴心线转动，可沿钢轨内侧滚动。
全文摘要
一种悬挂式空气动力列车为流线偏形子弹头形状,轨为开口回形钢轨,架在空中,通过许多特殊吊钩装置将列车悬挂起来;采用空气动力机构,通过压缩高压高速空气冲压空气发动机发动产生推力,三级推动使列车作滚动飞行;优点是构造简单、速度快、建设工期短,造价低,利用土地少。
文档编号B61B3/00GK1225320SQ99101550
公开日1999年8月11日 申请日期1999年1月22日 优先权日1999年1月22日
发明者谢美洪 申请人:谢美洪