专利名称：火车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交通工具，特别是涉及一种节能的火车。
背景技术：
火车是大运量交通工具，目前要求其速度越来越高，速度越高火车 的能耗越高。
火车高速行驶时，迎面撞上纵向的流体而产生阻力，同时火车周围 气流对火车的侧向压力紧缠火车四周，另外火车底部的流体路径小于上 部路径而产生的升力使火车附地力减少，流体为保持其连续性又同时到
达后部形成后部负压区，给火车带来阻力；其中，正面的纵向流体阻力、 四周的侧向流体阻力、底部产生的升力阻力、以及后部的负压阻力，至 少这四种阻力一直是影响火车速度、同时又是高能耗的主要因素。
火车出现二百多年来，其结构和理论没有根本性的变化，需要新理 论和新技术来改进上述问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种节能的火车。 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种火 车，包括外壳和封闭内壳，至少在火车上方和下方的所述外壳和封闭内 壳之间为贯通每节车厢的上流体通道和下流体通道；所述上、下流体通 道在火车前进方向的前端处设有流体导入口，所述上、下流体通道在火 车前进方向的后端处设有流体导出口 ，所述流体导入口和流体导出口经 所述上、下流体通道前后相通；包括对所述上流体通道内气体进4亍加速 以使其内气体流速大于下流体通道内气体流速的升力增加装置。
其中，所述上流体通道流体经过的路径长度大于所述下流体通道路径长度，构成所述升力增加装置；或所述升力增加装置是位于所述上流 体通道流体导出口内的涡扇发动才几，其吸气端与所述上流体通道的流体 导入口相通，喷气一端与所述上流体通道的流体导出口相通。
其中，所述火车在顶部还设有顶翼，所述顶翼上表面为凹凸的扰流面。
其中，所述火车外侧壁上设有侧翼，所述侧翼上表面为突起的弧面， 下表面为平面。
其中，所述顶翼和侧翼具有与上流体通道相通的导入口，其内设有 装饰窗，所述装饰窗内设有上表面为抛物面、下表面为平面的导气片以 及控制所述导气片角度的控制器。
其中，所述外壳前端和侧部也设有流体导入口，所述外壳后端以及 侧部也设有流体导出口，所述外壳后端设有导流体，所述后部的流体导 出口设在所述导流体的流体交汇点上。
其中，所述流体导入口面积与火车迎风面积相同，在所述流体导入 口上设有马达带动的旋转头。
其中，所述火车两侧设有与轨道上限位板相对应的限位条，所述火 车底部设有对底部进行上下升降操作的升降装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种 火车，包括外壳和封闭内壳，至少在火车上方和下方的所述外壳和封闭 内壳之间为贯通每节车厢的上流体通道和下流体通道；所述上、下流体 通道在火车前进方向的前端处设有流体导入口，所述上、下流体通道在 火车前进方向的后端处设有流体导出口 ，所述流体导入口和流体导出口 经所述上、下流体通道前后相通；包括对所述下流体通道内气体进行加 速以使其内气体流速大于上流体通道内气体流速的升力减少装置。
其中，所述火车底部设有对底部进行上下升降操作以减少所述火车 底部与路面距离的升降装置或填充块；或所述外壳底部设有与下流体通 道连通的流体平衡导入口 。
本发明的有益效果是区别于现有技术火车受到风阻较大的情况， 本发明分析出此风阻的来源为流体墙和流体洞，进而创新性地设计出流体通道，火车前部和侧部导入口把流体墙和流体洞正向及侧向的流体阻 力导入流体通道内，流体墙和流体洞把巨大压力施加在流体通道内和导 出口上，使流体通道内和导出口喷出的流体流速加快，便于打开封闭的
流体洞口；同时，在导入口把大量流体导入流体通道，导入口附近以至 前部和周围形成相对负压区，使流体墙和流体洞的阻力大大减少；从导 出口喷出的大量流体其流速快于等同于车速的流体洞口的流体，迫使流 体洞口流体流动方向由负向(封口后形成负压区)改变为正向(正向流 体区)，不得不围绕在导出口喷出的流体周围，共同填充后部小负压区， 使流体洞大负压区不能形成，把后部改变为正向流体区，减少风阻同时 就减少能源消耗；而且，使上流体通道内气体流速大于下流体通道内气 体流速，使火车产生升力，在动力作用下，产生气浮式高速火车；与此 相反，使下端流体通道内气体流速大于上部流体通道的速度，使火车升 力消失，火车重量可成倍减少，有效克服由于火车重量大导致能耗过高 的技术问题。上述技术共同使得本发明火车具有极为明显的低能耗低成 本的技术效果。
图l是现有技术火车行进中周围气流的分布侧面示意图； 图2是现有技术火车行进中周围气流的分布截面示意图； 图3是 本发明火车一实施例的侧面示意图 图4是 本发明火车一实施例的截面示意图 图5是 本发明火车一实施例的侧面示意图 图6是 本发明火车一实施例的侧面示意图 图7是 本发明火车一实施例的截面示意图 图8是本发明火车一实施例的侧面示意图，其中还显示了火车周 围气流的分布；
图9是本发明火车一实施例的截面示意图，其中还显示了火车周 围气流的分布；
图IO是本发明火车一实施例的侧面示意图；图ll是本发明火车一实施例的截面示意图； 图12是本发明火车一实施例的截面示意图； 图13是本发明火车一实施例的侧面示意图。
具体实施例方式
本发明要解决的技术问题，是火车在快速运动中撞击前方厚厚的流 体墙，瞬间又形成流体洞紧紧包裹着火车四周，以致产生纟艮大压力和摩 擦力。在流体洞中流动的气体为保持流体的连续性又同时到达后部来封 闭流体洞口，在火车后部和流体洞之间形成后部小负压区，速度越快， 其面积越大，经XSL察发现实际上阻力更为严重。高速火车快速行驶时， 紧裹火车四周的流体洞与周围流体形成压力差，洞内和洞外压力差非常 巨大，即火车被围绕在流体墙、流体洞和流体洞口封闭后形成的大负压 区内，背负着沉重的压力，带动着大负压区一起运动，撞击流体墙产生 流体洞，封闭流体洞口，周而复始的在这一能耗非常大的恶劣环境中行 驶，这就是高速火车能耗很高的原因所在。
流体墙为纵向力，流体洞为侧向力、摩擦力和升力，火车后部流体 洞口与壳体之间为后部负压区，火车被围在上述流体洞大负压区内。
本发明实施例通过流体墙、流体洞和流体洞口的4既念来形象准确的 描述火车在高速运动中的流体分布状态，并提出流体洞的流体不能同时 到达后部，使流体洞四周流体因至少一侧的流速和流量出现严重不均衡 来减少流体阻力，产生一种新型的节能火车；同时也可增大其升力，产 生一种新型的气浮式火车。
所以，在阻挡流体洞口封闭后，彻底改变了流体的分布状态，产生 出全新的高速火车，同时火车高速行驶中的一切流体阻力就迎刃而解。
一、所述流体墙流体阻力通过以下方法减少
1) 因为流体阻力和火车迎风面的截面积成正比，所以在前部设有 与火车迎风面同面积的导入口 ，把壳体与最大纵向阻力的流体墙在前部 碰撞面上的流体顺畅地导入流体通道内；
2) 在导入口上可设马达带动的旋转头，当旋转头高速旋转时把纵向阻力抛向四周流体洞内，避免流体对内壳碰撞产生阻力。
二、所述的流体洞阻力通过以下方法减少 在壳体四周设有导入口。
在火车实际高速行进中，流体洞犹如巨蟒把火车从头缠到尾，此时， 在流体洞巨大的压力下，从壳体四周各导入口通过流体通道把流体洞压 力施加在导出口上，流体洞内压力越大，流体通道内经过的和导出口喷 出的流体流速越快，从而壳体四周形成相对负压区，流体洞的压力以及 壳体与流体产生的摩擦力就减少。
在火车与地面之间为90。角度进入流体洞时，如巨蟒按此角度把火 车从头缠到尾，产生巨大的压力，较长的火车从中经过时摩擦力很大， 此时流体洞阻力最大，甚至大于纵向的流体墙的阻力；当火车以大于90 。，小于180。的角度进入流体洞时，流体洞犹如巨蟒已不能紧缠住车 身，流体洞压力减少，所以壳体与流体的摩擦力也减少。
在同等条件下，经过通道内的流体流速快于通道外流体流速，即流 体通道内的流速快于自然状态下的流体洞流速。此外，如果增加流体升 力增加装置，可以进一步使流体通道内的气体流速加快，比如
1) 在火车顶部，比如在顶部机翼设置凹凸相间的扰流面或延长后 的流体通道，使流体经过的路径大于流体洞的路径，所以流体经过时流 速力口快。
2) 使火车上流体通道流体经过的路径大于下流体通道路径，或在 火车上流体通道内加装喷^JL动机或涡扇发动机。
经过上述设计后，火车周围流体状态彻底改变为 在扰流面或发动机强大的吸力作用下，使火车上部流速远大于下 部，上下部之间产生巨大升力，火车在气浮状态中行驶。 三，阻挡流体洞口封闭是解决一切流体阻力的关鍵所在。 所以从导出口喷出的大量流体其流速快于等同于车速的流体洞口 的流体，迫使流体洞口的流体由负面的改变为正向的流体，不得不围绕 在导出口喷出的流体周围，共同填充后部小负压区，使流体洞大负压区 不能形成，把后部改变为正向动力区。(相对于原来前部和后部为正向压力区，后部为相对负压区而言)，火车处于理想流体分布状态之中行 驶，使运动速度大大提高，能耗也大大减少。
以下详细说明本发明如何阻挡流体洞口封闭以达到本发明技术效果。
如图1、图2所示的一种火车高速行马史的流体分布，当高速火车迎 面撞上流体墙711时，再从被压缩的流体墙711中穿过。此时，火车如 同进入流体洞内，因为流体相对静止，火车从中经过时，流体洞712运 动速度等同于火车速度，火车速度越快，其流体洞四周壁厚就越厚，流 体洞紧裹火车四周，靠近壳体附近的流体等同于其运动体速度，越向外， 逐步递减直至消失。
如图l所示当火车从716角度进入流体洞时，即火车四周流体大 致相同，流体洞在此每个横截面716紧裹壳体四周同时向内施加的压力， 即侧力就最大，犹如巨蟒在716角度从火车头紧紧缠到火车尾，同时向 火车施加向内的压力，在流体此时产生的侧力即向内收紧的压力很大， 当火车从流体洞712中穿过时，围绕火车周围同时到达后部产生的壳体 与流体的摩擦力也就很大，这就是目前所有在流体中快速运动的运动体 速度很难提高，同时也是高能耗的另一重要原因所在。特别是火车车身 较长，很长的流体洞产生的侧力阻力甚至不低于流体墙产生的纵向阻 力。
流体洞保持其连续性，围绕火车四周同时到达后部封闭流体洞口 714，在流体洞口 714与火车后部之间形成后部小负压区713,速度越快， 后部小负压区的面积就越大，实际情况还要严重得多，因为火车运动速 度很快，流体洞内和洞外形成很大的压力差，此时火车被困在流体墙、 流体洞和流体洞口封闭后形成的流体洞大负压区715内，背负着沉重负 担来撞击流体墙，产生流体洞，周而复始的艰难行马史，这就是火车速度 很难提高、同时又是高能耗的原因，所以阻挡流体洞口封闭，使流体洞 紧裹火车四周的流体至少一侧出现严重不均衡，如果火车从717角度进 入流体洞，犹如巨蟒已不能缠住火车四周，流体洞产生的压力仍存在， 但已减少；同时，流体洞合围之力不能形成，侧力和摩擦力也减少，阻挡流体洞口封口，使流体不能同时到达后部，那么一切流体阻力的问题 就迎刃而解。
由此，适合火车提高速度节约能源的模式被提出 参阅图3和图4，本发明火车实施例一为高速火车1，包括由外壳2 和封闭内壳3。所述外壳2和内壳3之间一定距离环绕一圏为上、中、 下流体通道402、 4、 401。所述上、中、下流体通道402、 4、 401在火 车前进方向的前端处设有流体导入口 7,旋转头705高速转动产生离心 力，把纵向流体抛入流体通道内避免直接碰上内壳产生阻力，所述上、 中、下流体通道402、 4、 401在火车前进方向的后端处分别设有流体导 出口 802、 8、 801。所述前端导入口 7、每一节车厢相通的流体通道402、 4、 401以及后端导出口 802、 8、 801前后相通。
其中，上流体通道402与中层和下流体通道4、 401隔开，下流体 通道401与导入口 7和导出口 801前后相通，导入口 7与中部两侧流体 通道4和导出口 8前后相通，导入口 7与上流体通道402和导出口 802 前后相通。
还包括对所述上流体通道402内气体进行加速以使其内气体流速大 于下流体通道401内气体流速的升力增加装置；
在本实施例中，所述升力增加装置是位于所述上流体通道402流体 导出口 802内的涡扇发动机803。所迷涡扇发动机803的吸气端与流体 通道402相通，喷气一端与导出口 802相通。
在另一个实施例中，升力增加装置可以是在火车l顶部的上部才/U翼 201，其上表面202为凹凸相间的扰流面408，使流体经过路径大于其底 部路径。两侧下表面203为平面，便于产生升力。
在另一个实施例中，在上表面有至少一个导入口 701与流体通道相 通，内有装饰窗703。所述装饰窗703内导气口设有上表面为抛物面、 下表面为平面的导气片(也可上下表面均为抛物面或均为平面，图未 示)，并且有类似百叶窗的可控制角度变化的控制器704来控制所述导 气片的角度变化，当流体经过时以延长流体经过的路径。火车后部外壳 为流线形的导流体806,方《更流体顺畅经过导流体806,从四面交汇于流体交汇点807，以占据后部负压区体积，在此i殳导出口 8以避免再次 形成后部负压区，又更好地阻挡流体洞口封闭，在火车底部设至少一个 可开启或封闭的导出口 ，方便流体通道的流体太多时分流。
在另一个实施例中，火车1包括前翼204和后翼205。所述前翼204 i殳在火车l前^殳两側中间，所述后翼205i殳在后部两側中间。所述前翼 204和后翼205内为中空。其上表面有导入口 701与流体通道4相通， 导入口 701内有装饰窗703，内有可控制角度的控制器704。在列车下 部每个车厢至少有一个左右对称的车轮6和限位条5。所述车轮6通过 转轴601与火车动力连接，车轮6放置在车轨602内。车轨602通过连 接板605和限位板603相连。限位板603与外壳上限位条5相对应以防 止车轮6产生升力后离开车轨。限位条5与限位板603的接触面之间采 用滚动接触方式，比如两者间设置一轴承。车轨602固定于路面至少一 条^f黄梁604上，在外壳2两侧和底部都至少有一个侧面导入口 701，并 且火车1底部还具有与下流体通道401连通的平衡导入口 702。
当火车以716角度进入流体洞时，即流体洞紧裹住火车从头到尾同 时到达后部，流体阻力最大，甚至还大于纵向流体墙阻力，当涡扇发动 机803强大的吸力通过导入口把流体强烈吸入流体通道内，使壳体上和 上流体通道402内的流体速度远快于两侧的中流体通道4和下流体通道 401内流体的流速，使流体洞的流体只能先后到达后部时，火车以此718 角度进入流体洞时，流体洞如巨蟒在斜截面718要向内紧紧缠住火车时， 因上部流体流速快，而更不能形成合围之力，流体洞712包裹火车的压 力就大大减小。
此时，自然火车按718的角度从头到尾经过流体洞712时壳体与流 体的摩擦力也大大减少。紧裹运动体的流体洞的洞壁至少一侧的流体流 速快于等同于车速的流体洞周围速度时，流体洞的流体不能同时到达后 部时，侧力阻力就减少，两者流体速度相差越大，侧力阻力减少就越多， 所以流体洞的洞壁四周流体流速的严重不均衡，是提高运动体速度，减 少能耗的另一方法。
当高速火车以时速300公里/小时运动时，即把空气压缩成83米厚的流体墙，给火车带来巨大的压力，通过前端与壳体同宽度的导入口 7 把流体顺畅的导入流体层通道，此时流体分三部分， 一部分经导入口 7， 流体通道401到后端与壳体同宽度的导出口 801从后部排出， 一部分经 导入口 7、两侧流体通道4和壳体同宽度的导出口 8把流体排出，另一 部分经导入口 7、流体通道402和导出口 802排出，其中在涡扇发电机 803强大的吸力作用下，从导入口 7和上部才几翼201上各导入口 701附 近大量流体被吸入，从而在整个顶部机翼(顶翼)207上表面202形成 相对负压区(与原来正面压力比较)；外壳表面导入口与流体通道相通， 当火车快速行驶时，在外壳表面和与^M目通的流体通道形成彼此相通的 两层流体层，外为流体洞紧裹火车四周，内为流体通道环绕流体四周， 彼此相通形成整体，从内到外两层流体层同时贯穿火车前后，对整个火 车由内到外产生惯性的粘着的牵引力，火车上下左右四周至少一侧上的 流体流速快于运动体速度时，流体洞产生的侧力阻力被减少，且一侧的 流体流速越快，流体洞的侧力阻力减少，运动体前端进入流体洞到后部 出来周尔复始的过程中，流体与壳体的摩擦力也减小。
在涡扇发动才几强大吸力作用下，顶部各导入口 701大量流体被吸入 流体通道402内，4吏得上部机翼201的上表面202与下表面203及火车 下部产生巨大的气压差，在上部机翼201与底部流体由运动速度不同而 产生巨大压力差而产生很大的升力，上部机翼201面积很大，产生压力 差也4艮大，前后翼204、 205的上表面和下表面产生压力差，火车上部 和下部产生巨大的压力差，再通过前翼204和后翼205控制，使前翼204 和后翼205的前部高于后部，在升力作用下车轮6对车轨的压力减轻， 进而减少摩擦力，也减少火车能耗；在升力达到一定程度，高速火车1 即可上升，车轮6即离开车轨602，当P艮位条5遇到限位板603时，在 P艮位板中间限位条5的上部501被限位，在限位板603内侧限位条上的 侧部502即被限位，在限位条5的上部501和侧部502上都有至少一个 接触点上设有轴承606与限位板603接触时以减少摩擦力。上升被限制， 此时火车1被限制在车轨602和P艮位板603之间，由于此时车轨与车轨 之间摩擦力很小，所以在涡扇发动机803的强力推动下，速度大大提高，高速火车被高速流动的流体悬浮于空中也可与飞机一样可以更高速行
驶。当火车需要下降时，可开启底部平衡导入口 702,使底部流体流速 与下流体通道401内大致相同，同时关闭顶翼上导入口 701,使上部升 力减小，通过前后翼角度调节，使高速火车下降，车轨与车轮接触，高 速火车可通过车轮正常行驶。
参阅图5,在另一实施例中，所述后部导出口 802和上流体通道402 之间还包括一环形流体通道403。导入口 7、上流体通道402、环形流体 通道403、与后部导出口 802依序相通。其中上流体通道402和环形流 体通道403所组成的流体路径长度远大于下流体通道401内流体或火车 底部流体经过路径的长度，便于在运动中上部与下部之间产生巨大的压 力差以产生更大的升力。
参阅图6、图7，在另一实施例中，在上部机翼之上再设一层顶部 才几翼207，上表面206为弧形，下表面208为平面。所述下表面208与 火车顶部之间为中间流体通道403。所述导入口 7、中间流体通道403 和导出口 802依序相通。在上部才几翼201和顶部机翼207之间为流体层 404,所述流体层404与前端导入口 7，后部导出口 804前后相通，涡扇 发动机803吸气一端与顶部机翼207上部才几翼201中间的流体通道402、 403相通，出气一端与导出口 802相通。
当高速火车快速行驶时，涡扇发动机803强大的吸力从导出口 7把 流体墙的流体吸入流体通道402、 403内，通过导入口 701把流体洞的 流体吸入顶部机翼207和上部机翼201内，使得其上表面206和202的 气体及流体通道403、 402内的气体同时加快速度，因为其速度远快于 等同于火车速度的底部和两侧流体流速，同时也加快了流体层404的流 速，共同与底部产生巨大的压力差，所以产生的升力也很大。在前后翼 的配合下，火车1上升，在限位板603和限位条5相配合下，火车离开 轨道悬空行驶。此时，巨大的纵向流体和侧向流体，流过火车流体通道 401、 402、 403以及通过导入口 7与d目连的壳体表面，由内及外形成 两层快速气流层，流体通道401、 402、 403与流体层404。多个流体层 一起共同构成的由惯性产生的高速流体在火车内外形成粘着牵引力，这种由巨大流体包裹着、又通过各流体通道和流体层贯穿火车前后，从内 及外共同由高速流动流体产生的流体惯性形成的粘着牵引力，使火车高
速行驶。也可根据情况再设一个发动机在导出口 8内。
以上本发明实施例至少可以实现以下有益效果
高速火车被困在流体墙、流体洞、流体洞口封闭后形成的流体洞大 负压区内艰难行驶，80%以上的能耗为克服流体阻力，为此提出因为 流体阻力与运动体迎风面的截面积成正比，在壳体前端与壳体同面积的 导入口把纵向流体墙在碰撞面的流体顺畅导入流体通道内，使前端形成 相对负压区，通过四周壳体上的导入口把紧缠火车四周的流体洞的流体 导入流体通道内，使周围形成相对负压区，把正面纵向流体压力和侧向 流体压力的方向通过流体通道都指向导出口 ，从而加快了通道内和导出 口的流体流速。此时纵向的流体墙和侧向阻力的流体洞的阻力大大减 少，再把导入的大量的流体阻力从导出口喷出，迫使封闭流体洞洞口的 流体不得不由负面的阻力改变为正向的流体，围绕在导出口喷出流体周 围，共同协力瞬间填充后部负压区，使流体洞大负压区不能形成，把后 部负压区改变为相对正向区。由于彻底改变了流体的分布状态，为前部 和四周为相对负压区，后部为相对正压区，4吏火车在4^理想的流体分布 状态行驶，可大大提高火车运动速度，同时又节约能源。其中，前部和 周围为相对负压区，是针对原来火车前部和四周相对正向压力区而言， 后部相对正压区是4十对原来负压区而言。
此外，在火车壳体上部机翼或顶部机翼设凹凸相间的扰流面形成的 流体通道，弯曲后以延长流体通过的路径，使其流体经过火车上部的路 径大于下部的路径，也可以进一步提高升力。高速火车平稳地悬浮于空 中高速行驶，在发动机的驱动下其速度不会低于普通飞机的速度，而且 运载成本将大大降低。但飞机在空中运载量、安全性和可操控性比地面 的火车差很多。
本发明对侧向流体阻力即流体洞阻力有以下三种解决方法 1)在火车四周壳体上增设导入口，把流体洞向内的巨大压力通过 流体通道施加在导出口上，从而加快了流体通道内和导出口的流体流速，以利于从导出口喷出流体阻挡流体洞封闭。
2) 在火车底部和轨道之间设填充块，使火车底部和填充块之间距 离缩小，此时流体从底部经过流量大大减少，升力阻力也随之大大减小，
同时流体洞产生向内的侧力阻力以;^擦力也减小。
3) 传统方式认为，侧力围绕在火车四周，其路径长短不同也会同
时到达后部，此时火车进入流体洞大约与地面为90°角度进去，流体洞
犹如巨蟒按此角度把火车从头缠到尾，由此会产生巨大的向内的压力及 壳体与流体产生的摩擦力，流体洞的阻力就最大，甚至还大于纵向流体阻力。
而本发明提出火车四周至少一侧流体不同时到达后部以减少侧力 阻力，在动力作用下，使火车上部壳体内彼此隔断又彼此相同的流体通 道及壳体表面上形成两层运动速度远快于两侧及下部流速，此时火车进 入和经过流体洞的角度大于90。、小于180°之间，流体洞犹如巨蟒按 此角度已不能缠住火车四周，流体洞围绕火车火车四周的流体已不能形 成四周合围之力，当然侧力压力仍然存在，但已减少，随之而来火车壳 体与流体经过流体洞产生的摩擦力也减少。
现有技术火车只考虑前端为流线形，而不考虑后部壳体形状，而实 际上后部壳体形状十分重要。而本发明火车实施例后部壳体可为圆锥 形、流线形、半圆形、抛物线形等形状，作为导流体方便流体按上下左 右四面顺畅的经过流体再汇集于流体交汇点上，或上下或左右汇集与流 体交汇线上，以占据后部负压区面积，可有效的避免后部负压区的形成， 在流体交汇点上或线上设流体导出口 ，可更好的消除后部负压区和流体 洞大负压区。
除可以利用升力来提高火车效能外，与此相反在本发明另 一些实施 例中，可以利用消除升力的办法实现提高火车的效能。
参阅图8和图9,本发明火车另一实施例包括火车壳体1,所述壳 体l包括封闭的内壳3和外壳2。所述内壳3和外壳2之间为环绕壳体 一周的流体通道4，与前端导入口 7和后端导出口 801、 8前后相通，在 侧面上至少还有一个导入口 701和底部至少一个导入口 702，分别与流体通道4相通。
火车底部与路面之间如重合，那么升力阻力消失，侧力阻力也减少， 但实际中很难办到；所以他们之间的距离越小阻力就越小，反之就越大。 所以本发明实施例可以增加一升力减少装置，比如在火车底部轨道内设 填充块，与火车底部距离缩小，同时火车底部凹凸相间的扰流面或延长 后的流体通道使流体经过底部的路径大于其上部，使流体洞四周其有一 定厚度的洞壁出现其流量和流速很大差异而使侧力阻力减少，升力阻力 消失，由此出现火车上部略大于下部的气压稳稳的压住上部壳体，在此 状态中，本发明火车实施例哪怕比现有火车每节车厢大约50吨左右重 量少100倍，在同等速度和大小条件下，本发明火车实施例比现有火车 行驶中附地能力更大，更平稳，更快速，更节能。众所周知， 一分重量 一分能耗，因不考虑用重量来克服升力，通过现在的轻质材料，完全可 以生产出比现在的火车轻80%重量的火车(甚至轻更多)，也就可以节 约80%的能耗，由于少用80%的材料，火车生产成本也大大降低。
具体实施例中，车轮6之间、车轨602之间、或横梁604中间有 填充块508，填充块508的上表面与外壳2之间形成不宽的流体层507, 使流体经过流体层507的流量大大减少，升力阻力也大大减少，又因为 扰流面406、 407使流体经过路径大于上部壳体路径，升力消失，同时 紧裹火车四周的流体洞因底部流体很少很薄与周围很厚的流体形成极 大的不均衡，所以流体洞在两侧及顶部三面形成的侧力少于图2中火车 在716位置四面形成的侧力，所以侧力阻力减少(如图9所示)，特别 是流体洞犹如巨蟒紧紧的缠住火车，而且从头缠到尾产生巨大压力因底 部流体层507通道太窄，与周围流体无法形成合围之力，虽然流体洞的 压力即侧力存在，但已大大减小。
所述升力减少装置还可以是设置在底部外壳2和内壳3上凹凸相间 的扰流面406、 407, 4吏得流体经过流体通道4和很窄的流体层507的路 径长于上部壳体路径，升力阻力消失，车轮的附地力增加，平稳性增加， 降低了能耗，安全性也大大增加。
此外，当火车快速行驶时，迎面撞上最大纵向阻力流体墙，通过导入口 7把/E並撞面的流体顺畅导入流体通道4内，侧面导入口 701，底部 导入口 702把四周的流体顺畅的导入流体通道4内。此时流体通道4把 从前导入口 7吸入的流体墙711的流体阻力，四周导入口 701、 702吸 入的流体洞712的流体阻力统统作为动力从7导出口 8、 801喷出，因 为流体在同等条件下通道内的流速大于通道外自然状态下的流速，而扰 流面406、 407又加快了流体流速，所以从导出口喷出的流体以大于火 车的速度喷出，迫使等同于火车速度的流体洞712为保持流体的连续性 围绕火车四周，同时顺畅的经过后部半圆形外壳为导流体806，中间位 流体交汇点807,在此设主要导出口以避免形成后部负压区，然后同时 到达后部封闭流体洞口 714,碰到导出口喷出的大于或至少等于火车的 速度的流体，不得不由负压的阻力改变为正向的动力，共同协力围绕在 导出口喷出流体周围，瞬间填充后部小负压区713,迫使流体洞大负压 区715不能形成，把后部由负压区改变为相对正压区。
高速火车必须在沿线修供电路线，花费巨大的基本投资，当遇到如 雪灾等自然灾害就会造成全线瘫痪。本发明火车实施例其重量大大减 少，运动中的流体阻力也大大减少，可以用新型动力系统或用传统的动 力系统如内燃机等，也可实现高速运动，而不需要耗费巨资修建沿线供 电系统。
为降低风阻，所述导入口 7可以与火车迎风面面积相同。 参阅图10和图11,在另一实施例中，高速火车1底部外壳2与内 壳3之间为流体通道4，与前面导入口 7后面导出口 8前后相通。导入 口内有旋转头705,由马达706带动，旋转头705可为圆锥形、圆形、 碟面形、弧形、叶轮形等形状。后部外壳为导流体806,为圆锥形，便 于流体洞的流体从四周汇集到锥尖的流体交汇点807，以占据后部负压 区，避免负压区形成。
所述升力减少装置还可以为设置于底部外壳2下面的一层活动板 503，所述活动板503与外壳2之间为流体通道401，若干个合理分布的 活动杆504由液压或气压控制，还可不用活动杆504，用齿轮等机械方 式使活动板503上下平稳移动。活动杆504 —端连接在活动板503,另一端连接内壳3上。封闭板505 —端与活动板503连接， 一端与连接槽 506内，以方^f更在活动杆504带动活动板503经过连接槽506上下移动， 对活动杆504活动范围做了限制，使活动板503与地面之间的流体层厚 度4艮小，但又不影响火车行驶。导入口 7、流体通道401和导出口 801 前后相通。
当火车快速行马史时，马达706带动旋转头705快速转动产生离心力， 把正向流体抛入流体通道内，给火车开辟瞬间通道又避免因流体对内壳 的直接碰撞而产生阻力，通过与导入口 7把流体墙的流体导入流体通达 4、 401内，通过活动杆504调节使活动板503根据路面状况上下很方便 的平移，使活动板503与地面之间两平面流体层507变得很小，又不影 响火车正常行驶，此时升力阻力大大减小，流体洞紧缠壳体四周的流体 因底部流体层507^艮少流体经过，又通过底部导入口 702把流体导入流 体通道401内，所以流体洞在四周形成严重不均衡而使流体洞的压力即 侧力减少，然后流体通道4、 401把大量流体从导出口 8、 801喷出，迫 使流体润口封口的流体不能封闭洞口，只能围绕在其周围，共同瞬间填 充后部负压区，使流体洞大负压区不能形成，由于流体阻力减少，火车 运动速度自然大大提高。
参阅图10、图12，在另一实施例中，与上述实施例不同是，没有 导入导出口，也没有流体通道，底部外壳2与填充块508的上表面之间 流体层507为固定的、不宽的距离，当火车快速行驶时，由于流体层507 只能通过很少量流体，所以能产生的升力很有限，可忽略不计。流体洞 因四周流体严重不均衡，所以流体洞向内的压力即侧力减少，火车后部 壳体为导流体806，占据了后部小负压区空间，流体洞口的流体顺导流 体806汇集到流体交汇点807时，后部小负压区消失，但流体洞大负压 区仍存在，但总的负压阻力减少。
综上所述，在轨道内用填充块508在火车底部形成很薄的流体层 507，通过的流体4艮有限，所以升力阻力基本消失，侧力阻力减少，后 部导流体806使小负压区消失，大负压区阻力减少，总的流体阻力减少。
参阅图13、图9，在另一实施例中，为一种双层高速火车1,火车l前端导入口7、四周导入口 701、 702与后端导出口 801、 8、 802前后 相通，通过外壳2内壳3之间的流体层形成环绕火车上下两层四周的流 体通道。导入口 7、上层流体通道402和后端导出口 802前后相通。导 入口 7、中层流体通道4和后端导出口 8前后相通。导入口 7、下流体 通道401环洞405和后端导出口 801前后相通。导入口 701、 702和导 出口 801、 802内有装饰窗703。
本实施例中，所述升力减少装置对所述下流体通道内气体进行加速 以使其内气体流速大于上流体通道内气体流速，比如下流体通道401中 环洞405可以^吏下流体通道401 3各径长度大于上流体通道402流体经过 的路径长度，这样的设计可以使下流体通道401中的流体速度大于上流 体通道402的流体速度，消除火车升力。
当高速火车快速行驶时，火车前端的碟形旋转头高速转动，把流体 抛向四周流体通道内，又避免流体对内壳3带来阻力。通过与前端壳体 同面积的导入口 7把碰撞面的流体墙阻力顺畅的导入流体通道401、 4、 402内，导入口 701、 702把四周流体导入流体通道内，导入口 7、 701、 702把纵向和侧向流体巨大压力通过流体通道后再直4妄施加在导出口 801、 8、 802， /人而加快流体通道及导出口上的流体流速，同时使前端 及壳体内形成相对负压区，流体墙和流体洞的阻力减少。车轨602之间 的填充块508的上表面与底部外壳2之间形成流体层507的距离缩小， 流体经过量大大减小，升力阻力减小，同时侧力阻力也减小。又因为流 体通道401与环洞405相通，其路径更大于火车上部路径，所以升力阻 力消失，流体通道401、 4、 402把导入的流体墙和流体洞的大量的流体 阻力从导出口801、 8、 802喷出，迫使从流体洞同时到达后部来封闭流 体洞口的流体，不得不由负面的阻力改变为正向流体围绕在导出口喷出 的流体周围，共同填充后部负压区，使流体洞大负压区不能形成，把后 部改变为相对正压区。此时升力阻力消失，大小负压区阻力消失，流体 墙、流体洞阻力减少，双层火车可成倍扩大运栽量以减少运行成本。
此外，所述火车底部还可以设有对底部进行上下升降操作以减少所 述火车底部与路面距离的升降装置。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或 直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保 护范围内。
权利要求
1.一种火车，其特征在于包括外壳和封闭内壳，至少在火车上方和下方的所述外壳和封闭内壳之间为贯通每节车厢的上流体通道和下流体通道；所述上、下流体通道在火车前进方向的前端处设有流体导入口，所述上、下流体通道在火车前进方向的后端处设有流体导出口，所述流体导入口和流体导出口经所述上、下流体通道前后相通；包括对所述上流体通道内气体进行加速以使其内气体流速大于下流体通道内气体流速的升力增加装置。
2. 根据权利要求l所述的火车，其特征在于 所述上流体通道流体经过的路径长度大于所述下流体通道路径长度，构成所述升力增加装置；或所述升力增加装置是位于所述上流体通道流体导出口内的涡扇发动 机，其吸气端与所述上流体通道的流体导入口相通，喷气一端与所述上 流体通道的流体导出口相通。
3. 根据权利要求2所述的火车，其特征在于 所述火车在顶部还设有顶翼，所述顶翼上表面为凹凸的扰流面。
4. 根据权利要求3所述的火车，其特征在于 所述火车外侧壁上设有侧翼，所述侧翼上表面为突起的弧面，下表面为平面。
5. 根据权利要求4所述的火车，其特征在于 所述的外壳上设有与上流体通道相通的导入口 ，其内设有装饰窗，所述装饰窗内设有抛物面的导气片以及控制所述导气片角度的控制器。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的火车，其特征在于 所述外壳前端侧部也设有流体导入口 ，所述外壳后端以及侧部也设有流体导出口，所述外壳后端设有导流体，所述后部的流体导出口设在 导流体的流体交汇点上。
7. 根据权利要求1至5任一项所述的火车，其特征在于所述前端流体导入口面积与火车迎风面积相同，并且在所迷流体导 入口上还设有马达带动的旋转头。
8. 根据权利要求1至5任一项所述的火车，其特征在于 所述火车两侧设有限位条，所述火车底部设有对底部进行上下升降操作的升降装置。
9. 一种火车，其特征在于包括外壳和封闭内壳，至少在火车上方和下方的所述外壳和封闭内 壳之间为贯通每节车厢的上流体通道和下流体通道；所述上、下流体通道在火车前进方向的前端处"^殳有流体导入口，所 述上、下流体通道在火车前进方向的后端处设有流体导出口，所述流体 导入口和流体导出口经所述上、下流体通道前后相通；包括对所述下流体通道内气体进行加速以4吏其内气体流速大于上流 体通道内气体流速的升力减少装置。
10. 根据权利要求9所述的火车，其特征在于 所述火车底部设有对底部进行上下升降操作以减少所述火车底部与路面距离的升降装置或填充块；或所述外壳底部设有与所述下流体通道连通的流体平衡导入口。
全文摘要
本发明公开了一种火车，包括外壳和封闭内壳，至少在火车上方和下方的所述外壳和封闭内壳之间为贯通每节车厢的上流体通道和下流体通道；所述上、下流体通道在火车前进方向的前端处设有流体导入口，所述上、下流体通道在火车前进方向的后端处设有流体导出口，所述流体导入口和流体导出口经所述上、下流体通道前后相通；包括对所述上流体通道内气体进行加速以使其内气体流速大于下流体通道内气体流速的升力增加装置。本发明可以大大降低火车能耗，节约能源。
文档编号B61D17/00GK101618724SQ20091010925
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者朱晓义 申请人:朱晓义