可不用车架的气动车、气动船和任意形状缠绕与非缠绕气箱及安全措施的制作方法

专利名称：可不用车架的气动车、气动船和任意形状缠绕与非缠绕气箱及安全措施的制作方法
可不用车架的气动车、气动船和任意形状缠绕与非缠绕气
箱及安全措施本发明提供了一种可以制成任何形状的，用于储存各种高中低压流体(气体和液体等)所使用的压力容器，(以下简称气箱)和应用该气箱制成的各种气动设备，如气动船、 气动潜艇、气动飞机、气动车等。该气箱可由地球上已有的和将来出现任何金属和非金属材料的一种或一种以上的材料制成，具体可制成铁板的、钢板的、及其它各种合金板的和非金属板的、以及各种内胆外部进行纤维缠绕的其它许多种任意形状的气箱。气动车包括气动轿车、气动摩托车、气动自行车、气动公交车、气动火车(气动轨道列车)、气动地铁列车、 气动飞行车、气动三轮车、各种气动货运和客运车辆、各种气动专用车辆等，说到气动车世界各国都有相关的很多发明，但气动船至今还没有任何国家想到把它制造出来。仅我国自 1985年开始至今的关于气动车的专利申请据本人不完全统计和了解已有数百项，有那么多的专利申请为什么到今天气动车都没有投入使用，服务于我们的生产生活之中呢？(本发明中的任意形状的气箱指的是球体气瓶和两端或一端为部分球面体中间为圆柱体的气瓶以外的任何形状的压力容器)下面我们就来分析一下其深层次的原因，气动车中其行走部分和配套的灯光设备、照明设备、音响设备、视听设备、空调设备、监控设备、导航系统等设施，各种电动机车和内燃机车辆已做得相当好，我们可以直接借鉴，气动车的气动马达在工业上的应用，至少也已有几十年历史了，尤其是在易燃易爆的工业生产环境中应用的更为广泛，我们日常生活中经常能看到的装卸轮胎的气动扳子(俗称风炮)，还有我们经常使用的气动破碎镐(俗称风镐)、手持式气动搅拌机，气动钻，气动改锥等。气马达最常见的两种是叶片式和活塞式， 从功率上看从几十瓦到几十千瓦，从转数上看从每分钟几百转至万转以上的叶片式和活塞式气马达都应有尽有，并且对应气马达都配有完善的润滑装备，润滑方式现仍以给油润滑为主，逐步向不给油润滑的方式发展。气动车和内燃机车相比，由于气马达工作温度特别低，仅为环境温度，不像内燃机那样会产生上千度的高温，所以它的使用寿命会比内燃机的使用寿命长得多，并且也没有有害气体和温室气体的排放。气动车和电动机车相比，现在的电动机车多数采用的电池有铅酸电池、锂电池等其充电次数最长的仅为1千次并且充电耗时，比行使时间长得多，电池的更换和拆解同样造成了能源浪费和环境污染，铅酸电池充放电也会有，有害气体产生。用电容器充电的电动车虽然充电速度快，充电次数也可以达到1 万次以上，但其体积大容量小，行驶一会就没电了。所以中央电视台新文联播中报道说“现在我国国内电动轿车的研发生产企业，他们根本没有任何自己的技术，只是把零件简单的拼合在一起，其核心技术更无从谈起了，2013年是我国电动轿车的决战年，国家将在这一年决定电动轿车的命运，是禁还是限。而我们的气动车充气速度是相当快的(气动车的充气速度仅由充气机的功率和气箱容量决定，不像铅酸电池和锂电池等，对充电电流有严格的限制，加大充电电流会导致电池的损坏)气动车如果以压缩空气作为动力其排出的还是一成不变的空气，所以它实现了无任何污染的零排放。既然气动车有那么好的发展前景，为何至今还没有被应用呢？其关键问题就是还没有研发出能为气动车行驶提供一个即美观又有能承受高压，即能充分利用空间又容量大，即质量轻又使用寿命长的气箱来，那些现在已有的关于气动车的专利申请，起初只是安装上气马达，连配套的润滑装置都没有，仅在普通的自行车或轿车上安上了一个小的气体钢瓶而已，其容量仅为十几升至几十升，走不多远就没气了，车子就无法开动了，根本满足不了实际使用的需要。我曾多次听在大邱庄上班的朋友讲，在钢厂装卸氧气瓶时由于不小心，瓶阀先着地被摔断，嗖的一声氧气瓶飞上了天， 飞得人们用眼睛都看不到了，最后也不知它掉到什么地方去了。有的水平摆放的氧气瓶，不小心瓶阀被砸断，高速冲出的气流将正在附近的工作的工人的胳膊给切掉了。这几年氧气瓶的灌装压力没那么高了，安全些啦。所以在自行车、摩托车、轿车等车辆上直接放置高压气瓶的方案让专家给枪毙了。那种内部没有将气室分隔开的容器也不安全，一旦在底部或侧面撞裂，其气体瞬间、大量、高速、冲出足以将该车掀翻，甚至更糟，造成二次事故，在容器前部或后部被撞裂同样也很危险。现在国际上许多国家都在试验用碳纤维制作的气瓶，SCI公司是强化铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶的创始人，成立于1971年，也是第一个取得碳纤维气瓶DOT认证的厂家， 碳纤维气瓶就是此时诞生的。有的在车上安装了 6个50升的碳纤维气瓶，总容积为300 升，压力为300公斤，由于现在的碳纤维气瓶只能做成两端为球面，中间为圆柱状的和球体的形状，所以这六个50升的碳纤维气瓶放在轿车里要多么大的空间纳，要做成一个三百升的也放不下，这就是气动车一直没有得到推广使用的根本原因所在并且碳纤维气瓶低压或无压时相当脆弱，这时如果遭到碰撞极易导致其报废，而任意形状金属气箱组有压力无压力是怎么撞也不会撞坏的。包括法国MDI在内的世界各国现在的超高压气瓶只能做成圆形的，而本发明打破了世界各国的错误认识世界首创任意形状缠绕和非缠绕气箱。人们认为高压容器无法做成其它形状，这样的超高压容器一个50升的瓶就要占用100升的空间才能放下，并且多个瓶之间无法形成牢固稳定的链接。这样的碳纤维气瓶受到撞击，变形时压力会倍增，其增加值取决于气瓶撞击瞬间的凹陷程度，所以这样的气瓶要留有足够的抗压强度，用以防止其达到爆破点爆炸。而以车架替代气箱方法已将整个气箱分散到整车的各部分的每一根拆子，前后方为主要撞击吸能区(该区域也可不用于存储气体)，比较集中的部分若干个气箱体组合在车子碰撞不到的部分，外侧拆子即使碰撞发生半米甚至更大的凹陷也不会使压力成倍增加，仅有百分之几的增加，因为该部分的容积仅为总容积的几十分之一。每个拆子间有微孔连接通气，一般撞击只会变形而不会漏气，万一有一处或几处碰撞泄漏其微孔便自动限制其它相联空间的气体以发定的安全流量流出，从而保证安全。上面论述了气箱在安全方面采用的一种方法，其实还可以换个思路毕竟气动车和燃油车以及电动车不同，它可以瞬间爆发出大于燃油车和电动车几十倍甚至上百倍的功率，(当然我们不需要那么大的力量)例如可以在车辆相撞前的一瞬间让汽车向下喷射一定量高压气体，使车短暂悬浮，对面车辆可借机从下面穿过，待对方车辆穿过后升空车辆也会在重力作用下逐渐着陆的，从而避免事故发生。或者也可双方都前方喷射定量气体进行反噴制动来保证安全实现减速吸能，或者在车辆要相撞的瞬间通过自动打开的天窗，用高压气体使座椅瞬间升高至安全高度(不受撞击影响的高度)，或者在车辆无法避免相撞时通过可瞬间打开的天窗将座椅上的人发射到可乘坐降落伞安全降落的高度，安全降落从而保证人员的安全，或者在车辆出现问题要从高处落下时(如掉到山下或桥下等)可临时转换成飞行模式，利用强大的气流在训练有素的驾驶员的驾驶下(或自动驾驶系统的驾驶下)使车平稳着陆。也可设计为在紧急情况下急刹车的同时为避免相撞同时在车的撞击侧利用车内的高压气体吹起气囊，从而把车与车的撞击改为气囊与气囊的撞击，或气囊与车的撞击，或者干脆直接安装上气体保险杠或者叫气体防撞装置或者防撞气囊。车内的安全保护气囊也可同时启动。该气囊可制成一次性的，也可制成从复使用的。当然最安全的方法还是将来在所有车辆上取消人工驾驶，把车辆都改为自动识别车主的，只为车主服务的自动驾驶系统。不过目前在气动车上要采用以上方法中的一种或一种以上或全部都可以。
另外该气箱还可配备安全阀和保险快等装置。另外由于碳纤维气瓶所使用的碳纤维其价格为每公斤3000元以上，使整车成本太高！碳纤维气瓶为同容量钢铁气瓶重量的二分之一(得出这一结论时应该是把碳纤维气瓶和最大允许应力为230兆帕每平方厘米的普通钢板相比较得出的，因为那时还没有能保证超高强度钢板获的理想焊口的理想焊接工艺，并且碳纤维气瓶要有内胆，还要使用树脂来将纤维粘合到一起，可能内胆上还要涂一层底料，有的外边还要缠上两层玻纤增加其耐磨性能，这些都要占重量的。如果用今天的超高强度钢板和碳纤维气瓶相比，其结果必然不会是这样)，并且碳纤维气瓶的空间利用率极低，而且它的重量是在车架基础之上额外增加的重量。因此它的整车质量一定轻不了反而更重。而本发明之气箱是将车驾的无用重量转化为了气箱有效容器使用，所以该技术之气箱仅根据需要增加容积时，其总质量仅有部分增加，而不是碳纤维气瓶的百分之百的重景增加。因此该专利气箱的气动车的整车质量完全可以低于碳纤维气瓶气动车的整车质量， 而成本也远低于碳纤维气瓶气动车，其安全系数和效率也会更高并且也不会占用车的有效空间和破坏美观，随着超高强度钢的发展相信不久也会有超过碳纤维强度的钢板诞生，那时我们的车将会更快更轻。该车续航能力更强，除不占用车的有效空间外也不必为了放气瓶勉为其难的把车的底盘提高或者放在车顶上和后备箱里，所以他也不会破坏车的整体美感，不会增加风阻系数而影响效率。普通钢板的屈服强度为230兆帕每平方厘米，但近年来高强度钢板在很多地方均已投入使用，现在我国的高强度钢板其强度已有超工2000兆帕的产品。由于资讯不全很可能现在世界上已有屈服强度超过3000兆帕的钢板啦。即使现在没有将来也会出现的。以下是部分钢板强度的参数HY 100屈服强度910mpa/平方厘米 HY80屈服强度560 665mpa/平方厘米 HSLA115屈服强度800mpa/平方厘米 NM450屈服强度1250mpa/平方厘米 40CrNi2SiMovA屈服强度1670mpa/平方厘米 18Ni (250)屈服强度1570mpa/平方厘米G99屈服强度1520mpa/平方厘米G50屈服强度1660mpa/平方厘米 D406A屈服强度1862mpa浓缩铀离心分离机旋转筒体用马氏体时效钢，使用强度达到M50MPa。但合金元素含量高致使马氏体时效钢的成本增高。下面我们就以国产D406A 钢板为例其价格为20元以上每公斤，按25元每公斤，(碳纤维每公斤3000元以上)其价格为碳纤维成本的120分之一，并且该气箱刀一损坏后仍还可修复，而碳纤维气瓶只要损坏就报废是一次性的产品。我们以近似角平分线支撑或近似对角线支撑的断面为长方形或正方形管状气箱集合体为例，以管状气箱组单个最宽外表面内侧尺寸十厘米，压力为400公斤为例计算，我们取一厘米的长度作为管长，其内表面上一厘米长度上既有1乘以10再乘以400即4000公斤的力作用于管壁内表面的两端向外要将其分开，每端承受力为4000公斤的二分之一即2000公斤，2000公斤折合近似200兆帕即200mpa，而D406A的屈服极限为 1862mpa/平方厘米，这里的平方厘米可理解为1厘米乘以1厘米等于1平方厘米，我们用 1862除以10算出1毫米厚度时的屈服极限为186mpa，在用200除以186得出D406A钢板为 1. 075时才等于它的屈服极限，很显然钢板要长期使用保证安全必须使压力为屈服强度的三分之一才行，因此我们用1. 075乘以3算出所需厚度为3. 225毫米，我们把该值取为3. 5 就更安全啦！在这个基础上再加1个毫米的锈蚀，既可保证该气箱长期使用就没有任何问题啦！上面是以管状气箱组单个最宽外表面内侧尺寸十厘米压力400公斤得出的厚度为 4. 5毫米，压力不变时如果宽度减少二分之一则厚度可减少二分之一，宽度增加二分之一则厚度就要增加二分之一。以上是以单个管状气箱体为例进行的关于所需材料厚度的分析， 如果是由多个管状气箱体构成的复合气箱体时，两个相邻的箱体共用一个内表面时其管状气箱的管体其所受拉力将增大，但是我们也无需再增加管状体材料的厚度，因为我们还没把支撑材料的强度算进去，这样就没有问题啦。我们的管状气箱端面支撑也可省去，仅利用内部管状支撑所形成的断面图形形状的材料作为外表面即可(也克仅用端面板加厚的方法防止变形)。G99和G50为国产经济型刚。备注D406A钢板用氩弧焊、等离子焊、真空电子束焊可以得到满意焊缝。如果能采用与制管工艺相近的方法生产气箱组件，仅接头时焊接就更好啦！向大型城市公交车其原始车架的容积就可达两个立方以上，采用该技术最适合不过啦！也可通过增加拆子和在每个座位下增设气箱的方法进一步增加容量。而本发明之气动车打破常规，首创整车作为气箱的理念，应用于轿车，气箱可以做到3000升，即使一次只充三十公斤的压力也能行驶200公里，如果减少部分容量，压力增加到300公斤至400公斤，冲一次气可行驶1000公里并且由于本发明的气箱是由一个个独立的几何体小空间组成的整体气箱，即使车辆发生碰撞，也不会破裂，箱内的气体由于分别装在独立的几何体中，每个空间的小孔限制了气体流出速度，所以不会产生很大的冲击力，从而保证了人车的绝对安全。其实应用于轿车300到500升的容量已足够。每个独立气箱体的外侧断面用以防止变形的支撑也可改为仅用外侧端面板材材料加厚的方法进行，这样一来可以把原先的角平分线支撑的15块或13块支撑板简化为5块或3块，可以把原先的对角线支撑的13块支撑板简化为3块，使工艺大为简化，从而提高了生产效率。一个管状气箱体断面与其另一根管状气箱体在长度方向上垂直连接，不露在外面的断面连接时无需用于防止断面所在边变形的支撑可以直接连接，因其两侧等压。本发明应用于轿车的任意形状气箱，完全可以不用车架了，可完全由本发明的气箱，来同时充当车架、气箱、车的外表面的全部或部分。(当然也可以应用于各种车辆时单独的车架和本发明之气箱配合使用)用于轿车的生产该气箱按车型不同容量一般可以做到3000升左右。以气箱充气压力十公斤为例，采用1毫米铁板(或其它金属板、合金板、不锈材料、碳纤维编织、蜘蛛丝以及现在已有的和将来出现的各种金属和非金属材料合成材料化学材料等制成)制作气箱，该气动轿车充一次气可行驶200公里，其总造价也不会比原先的内燃机轿车和电力轿车的造价有所增加，相反它的成本更低、更安全、车辆整体强度更高、使用寿命更长了。如果将气压做到三百至五百公斤，其气箱就要加厚，为此我们可以减少一些容量，但气动车所能行驶的距离就会成倍增加。其具体方法是气箱内部制成由一定数量的几合体组成，几何体之间有孔相通。本发明实施例1中使用气压为三十公斤，采用的实验板材厚度是1毫米，焊接了一个由1立方分米的正方体制组成的长方体气箱进行压力试验，制成后首次充的气压要高于平时充气的气压，首次充气我充到了 35公斤，这是为了让其在以后每次充气30公斤时，它都不会发生任何变形，打下坚实的基础。气箱充气后在压力作用下其内部所有正方体没有任何变形，只是箱体外部的每个正方形的四条边到正方形的中心最高处有5毫米的逐渐增高的平滑过度变形，这个变形是一次性的，以后再充气到30公斤时，充气多少次也不会有变化了。30公斤的气压，1毫米的厚度足以保证长期使用没有任何问题，就是在提高一倍的压力也无须加厚板材的厚度，如果外层板加厚变形会减小或消失；如果认为这个变形不好看，为此我们还可以进一步改进，采用在与外壁接触部分的几何体的外壁内侧加一个十字，把它的面积分割为原先的四分之一，其变形几乎就没有了，也可以进行更小的分割，也可以上诉两种办法同时使用，该方法同样适用于任意形状的气箱。关于气箱的制作，当气箱外壁向内的一定层数的几何体，足够承受相应的气压时， 其气箱内部剩余空间，也可以制成一个大的几何空间。也可由外向内逐渐增大几何体的体积，从而减少几何体的数量或者逐渐减少材料的厚度，提高生产效率。这里给出的厚度仅为发明人实验的厚度，具体的厚度不作规定，可由生产者根据具体压力和不同强度材料等条件自行确定。充气一次完成变形后，即可进行涂层或镀层的处理，如果外观做得足够好，我们就可以即把它当气箱和车架同时又把它当作车的外表面了，这时再按上座椅、轮胎、气马达，汽动轿车就制成了，当然也可以在气箱外安装一层漂亮的外壳。我们还可以在由独立几何体构成的任意形状气箱的基础上，把几何体内部的横向或纵向贯通从而在内部形成管状的几何体空间，构成由管状几何体构成的任意形状的气箱，其管形可以是正方形、长方形、 梯形、三角形、扇形，制成任意形状的管状几何体气箱时，也可以在其所有气箱外壁内侧只做用于防止气箱变形的分割，制作各种气箱时，在将箱体所在部分的几何体外表面制成圆弧面或球面时，以及两者的组合时，其外壁无需进行防止变形的操作。本发明用于轿车其原先按装机器的前方所有空间和后排座椅后面的所有空间及所有座位下的空间和脚下的空间都可作为整体的气箱使用，如果你不嫌麻烦的话，甚至连汽车的车顶、门框、车门、座椅也都可以作为气箱的一部分，用来作为气箱使用，从而进一步增加它的气体容量，使车跑得更远。该气箱除以上介绍的方式外，还可以根据每种具体的车型制成统一压力、统一容量、统一大小、统一接口的可更换气箱，这样气快用完时到了换气站把气箱拉出来换上即可。
在任意形状的金属板气箱的基础上，把金属板换成非常薄的普通金属板或者像铝材等轻质的板材，做成气箱，在外面进行碳纤维等各种高强度的纤维缠绕来承压，便制成了任意形状的纤维气箱(这个比金属板的气箱的结构和形状就简单多了)及其它材料缠绕的任意形状气箱。该气箱可进行单一气室的缠绕然后在整体缠绕，也可只进行整体的用于承压的缠绕，该气箱用于防止变形的内部支撑和密闭部分的结构可与上面的任意形状的金属板气箱相同，也可以采用除此之外的任何方式，根据其具体的形状具体确定。长方体和正方体等各种任意形状压力容器定理创建与分析由任意条边组成的多边体压力容器在受到一定压力时，任意两点间的直线(边)将在压力作用下形成由两点向中心逐步加深的指向容器内部的圆弧，同时也使两顶点间的距离缩短。变形与所受压力成正比，与容器顶点和边的强度成反比，与针对各顶点和边的支撑强度成反比。也可以根据上面的定理进行直接针对顶点和边的气箱外部强化或内部支撑，也可两者同时进行，其内部支撑可以是碳纤维框架支撑，铝材支撑等各种材料的，也可以使复合材料的，多种材料的，各种支撑方式。根据这个定理进行的直接支撑，比以上谈到的任意一种方法更直接有效，也可和上面谈到的方法中和使用。根据该定理最有效的支撑就是直接针对相邻两个面形成的这条边的支撑，就是直接作用于这两个面所形成的容器内角的角平分线上的支撑。该支撑可以是角平分线支撑或者近似角平分线支撑也可以是对角线支撑或者近似对角线支撑。本发明中谈到的所有支撑方法均适用于缠绕和非缠绕的任意形状气箱。
该直接支撑可以是由三角形、梯形、长方形、正方形等多种单片支撑构成的复合支撑体，同时还可进行必要的加强牵拉。内支撑可以是和内胆一体的也可以是独立的。也可只进行在气箱外部缠绕时针对于加强边的强度的缠绕。

图1-1为本发明应用于气动轿车的例证。本发明应用于气动摩托车和气动自行车，气动自行车一般是指马达功率为200瓦左右的两轮或是三轮车，气动摩托车一般指马达功率为600瓦以上两轮或三轮车。图1-2是用现有的汽油摩托车改制的气动车，如果是生产新的气动车那就可以完全不要车架了，完全可由气箱替代车架甚至同时充当整车的外表面，只需再加装轮子车把和马达就构成整车了。同样所有气动设备上也都可采用任意形状的碳纤维气箱。发明人认为，气动摩托车和气动自行车制成包车的形式比较好，既能方便上下车而且乘坐舒适宽敞漂亮又能使气箱做得足够大。(当然也不反对做成其它的形式) 一般常见的车型，其气箱的容量可以做到120升左右，加一次气可以行驶里程与气动轿车相比同样可达150至200公里，甚至更远。像本田大绵羊那样的大包车(俗称大船儿)其气箱容积可以做到300升左右。当然采用该技术制成的气动摩托车和气动自行车及其它各种气动车其造价比原先的各种内燃机的动力车和电力机的动力车其造价也不会增加，反而会降低其整车的强度也会更高。本发明之气箱用于各种气动轿车，即使做成30公斤的压力的气箱，也和那种装三百公斤高压的六个五十升碳纤维气瓶的车辆跑的一样远，因为该气箱的容量比那种气瓶的容量大出十倍，本发明之气箱即使做到和氧气瓶一样的高压或者做到更高达到三百至四百公斤的压力也是绝对安全的。图1-3是本发明应用于气动摩托车和气动自行车的马达传动和润滑结构的一个具体事例。图中采用了叶片式马达4，在气马达4上装有排气口 1和7，进气口 5，润滑油泵 3，润滑油泵进油管2，润滑油泵出油管8，6固定在摩托车后轮上的链轮。其工作过程和原理是在气箱中存储的高压空气经过阀门进入右手控制的安装在车把上的加速器调压(或经减压器和右手控制的阀门)后通过进气管5进入气马达，带动起马达旋转，用完的汽体由排气口 1和7排出，气马达转动后也带动着润滑油泵3开始转动，同时通过气马达上的小链轮和链条带动着链轮6旋转从而使车前行。旋转的油泵通过润滑油箱，经润滑油泵进油管 2吸入润滑油后经过润滑油泵出油管8通入气马达的进气管5从而完成整个行驶和润滑过程。气马达在工业上的应用至少已有几十年的历史了，气马达的可靠性、耐久性、效率早已被世界各国的众多使用者认可。每种规格的气马达在最大功率时单位时间的耗气量， 都有固定的数据可查，想要知道气动车可以跑多远只需根据气箱的压力和容量和气马达的耗气量计算就可以了，应用于气动自行车、摩托车、轿车、公交车，我们可以直接拿下业气马达应用，也可以进行适合的改进，或者购买每种车专用的气动发动机。(很多国家都已开发出了专用的气动发动机，我国现在也有部分生产气动发动机的企业)所以气动车技术中， 气箱的压力、容量、安全性以成为气动车中最关键的一环。关于气动车的充气方式，现阶段采用电力的高压空气压缩机的方式比较适合，并且据最近媒体报道我国现在电网发电电力过剩，正好以此为契机从分利用多余的电力，缓解百分之四十以上燃油需进口的供需矛盾， 降低车辆运营成本平抑物价，改善人民生活。(根据美国的实验数据，以家庭轿车为例百公里运行成本为12元人民币)将来还可以利用风能、水能、太阳能等方式来制造或带动空气压缩机，为气动车充气，从而实现气动车的零成本充气。真正使气动能源成为无任何污染的、零排放的、取之不尽用之不绝的绿色清洁能源。关于气动船和气动飞机等这里就不再进一步说明了。关于续航能力，现在国际上仅有的气动车均采用碳纤维气瓶，以做到总容量为300 升，可续航200公里，浙江大学作的碳纤维气瓶气动车采用了 6个50升的气瓶总容量也为 300升，但必须把时速控制在50公里以内才可保证，冲一次气行驶200公里。我的气箱由于空间利用合理，具体可采用由管状几合体构成的整体气箱，单个几何体空间容积也可做到五十升左右，铁板厚度小于等于6毫米，外表面采用圆弧面与球面组合即可构成，安全可靠、工艺简单、使用寿命长，由它来同时充当车驾和气箱，其整车只需再加上一层漂亮的外壳即可，当然也可采用更为美观的纯平直角的角平分线支撑、近似角平分线支撑、对角线支撑、近似对角线支撑的气箱组技术，当然也可综合采用。做到3000升的容量还是绰绰有余的，其续航能力至少可达到1000公里(经济时速耗气量)。按百公里油耗四升的燃油轿车， 以每千瓦238克的汽油消耗量，计算出车辆运行于100公里定速时的平均功率为15千瓦， 按发动机处于15千瓦时耗气量为560升每分钟，压力6公斤计算，可维持整车行驶266分钟，约为500公里。当然为了减轻重量提高效率，也可采用任意形状的碳纤维气箱。与燃油轿车和电动轿车相比气动车现在的优势是整车生产成本更低，更环保，百公里使用成本仅为最经济的燃油轿车的三分之一，与燃油轿车和电动轿车相比维护成本更低，使用寿命更长和零排放的优点。与变速箱组合使用，其时速最好控制在100公里以内，在相同气箱容量下气动车才能行驶的更远，但是由于我们的气箱容量已做到全世界最大，续航能力也可达到500公里左右，即使扣除要拉空调和发电机以及加速所消耗的功率其续航能力也可达 400公里。此技术应用于公交车气箱容量可做到几十立方米。由以上介绍可知该气动车和气动船，完美的解决了气动车和气动船气源的存储问题，完全可以持续稳定的保证车辆和船只远距离的行驶需要，广泛应用于气动自行车、气动摩托车、气动轿车、气动公交车、气动三轮车等各种气动车辆上和各种气动船和气动飞机， 具有无污染、零排放、加气迅速、高效、使用寿命更长、成本更低、整车整船强度更高、更安全、更符合国家当前节能减排的新产业政策的特点。该技术完全可用于生产造价低廉耐用的高续航能力的纯空气动力气动车，而不必生产现在大家都在搞的那种结构复杂高成本的混合空气动力气动车。任意形状的压力容器，可应用于各种气动车和气动船，同时也可单独作为各种压力容器使用，如液化石油气罐等，具有承受压力高、空间利用率高、用材料薄， 轻，省的特点。随着汽车开始大规模进入百姓消费，其引发的能源问题、城市交通拥堵、安全、环保以及管理体制问题已经成为近年来人们关注的焦点。汽车尾气问题已经成为影响了人们身体健康、生活环境乃至经济发展的迫切需要解决的问题。(1)能源问题从国内看，我国能源供需矛盾日益突出、对外依存度不断提高，其中汽车油类消耗就占了全国石油消耗总量的三分之一，发展清洁新能源汽车是能源转型的必然选择。中国作为一个有近13亿人口的大国，石油需求的大量增长对世界的影响是不可忽视的。所以，政府将采取怎样的石油安全战略、中国和平崛起过程中如何解决能源问题是引人关注的。将来中国的汽车产品应该是低能耗、环保型的。与世界各国相比，这个问题对中国更加迫切。(2)污染问题很多大城市的污染中汽车尾气已经上升到第一位。这主要是汽车大量增长导致尾气排放明显上升。人们已经认识到了汽车大量普及对城市的影响是巨大的。 (3)将汽车的不利影响降至最低汽车产业的发展，推动了我国经济现代化的进程； 汽车的大量使用，推动了社会的进步和人们观念的进步。汽车带来的影响当然即有有利的方面，也有不利因素。我们社会面临的问题是如何将汽车产业有利的一面更充分地发挥出来，将其不利影响减小到最低程度。该项目的提出为我国乃至世界汽车产业的发展开辟了一条崭新的途径，项目的发起将成为国际汽车产业划时代的标志。
权利要求
1.本发明提供了一种可以制成任何形状的，用于储存各种高中低压流体(气体和液体等)所使用的压力容器，(以下简称气箱)和应用该气箱制成的各种气动设备，如气动船、气动潜艇、气动飞机、气动车等；该气箱可由地球上已有的和将来出现任何金属和非金属材料的一种或一种以上的材料制成，具体可制成铁板的、钢板的、及其它各种合金板的和非金属板的、以及各种内胆外部进行纤维缠绕的其它许多种任意形状的气箱；气动车包括气动轿车、气动摩托车、气动自行车、气动公交车、气动火车(气动轨道列车)、气动地铁列车、气动飞行车、气动三轮车、各种气动货运和客运车辆、各种气动专用车辆等，说到气动车世界各国都有相关的很多发明，但气动船至今还没有任何国家想到把它制造出来；本发明中的任意形状的气箱指的是球体气瓶和两端或一端为部分球面体中间为圆柱体的气瓶以外的任何形状的中压到高压的压力容器；本发明应用于轿车的任意形状气箱，完全可以不用车架了，可完全由本发明的气箱，来同时充当车架、气箱、车的外表面的全部或部分；当然也可以应用于各种车辆时单独的车架和本发明之气箱配合使用；用于轿车的生产该气箱按车型不同容量一般可以做到3000升左右；以气箱充气压力三十公斤为例，采用1毫米铁板(或其它金属板、合金板、不锈材料、碳纤维编织、蜘蛛丝以及现在已有的和将来出现的各种金属和非金属材料合成材料化学材料等制成)制作气箱，该气动轿车充一次气可行驶200公里，其总造价也不会比原先的内燃机轿车和电力轿车的造价有所增加，相反它的成本更低、更安全、车辆整体强度更高、使用寿命更长了 ；如果将气压做到三百至五百公斤，其气箱就要加厚，为此我们可以减少一些容量，但气动车所能行驶的距离就会成倍增加；其具体方法是气箱内部制成由一定数量的几合体组成，几何体之间有孔相通；本发明实施例1中使用气压为三十公斤，采用的实验板材厚度是1毫米，焊接了一个由1立方分米的正方体制组成的长方体气箱进行压力试验，制成后首次充的气压要高于平时充气的气压，首次充气我充到了 35公斤，这是为了让其在以后每次充气30公斤时，它都不会发生任何变形，打下坚实的基础；气箱充气后在压力作用下其内部所有正方体没有任何变形，只是箱体外部的每个正方形的四条边到正方形的中心最高处有5毫米的逐渐增高的半滑过度变形，这个变形是一次性的，以后再充气到30公斤时，充气多少次也不会有变化了 ；30公斤的气压，1毫米的厚度足以保证长期使用没有任何问题，就是在提高一倍的压力也无须加厚板材的厚度，如果外层板加厚变形会减小或消失；如果认为这个变形不好看，为此我们还可以进一步改进，采用在与外壁接触部分的几何体的外壁内侧加一个十字，把它的面积分割为原先的四分之一，其变形几乎就没有了，也可以进行更小的分割，也可以上诉两种办法同时使用，该方法同样适用于任意形状的气箱；关于气箱的制作，当气箱外壁向内的一定层数的几何体，足够承受相应的气压时，其气箱内部剩余空间，也可以制成一个大的几何空间；也可由外向内逐渐增大几何体的体积，从而减少几何体的数量，提高生产效率；这里给出的厚度仅为发明人实验的厚度，具体的厚度不作规定，可由生产者根据具体压力等条件自行确定；充气一次完成变形后，即可进行涂层或镀层的处理，如果外观做得足够好，我们就可以即把它当气箱和车架同时又把它当作车的外表面了，这时再按上座椅、轮胎、气马达，汽动轿车就制成了，当然也可以在气箱外安装一层漂亮的外壳；我们还可以在由独立几何体构成的任意形状气箱的基础上，把几何体内部的横向或纵向贯通从而在内部形成管状的几何体空间，构成由管状几何体构成的任意形状的气箱，其管形可以是正方形、长方形、梯形、三角形、扇形，制成任意形状的管状几何体气箱时，也可以在其所有气箱外壁内侧只做用于防止气箱变形的分割，制作各种气箱时，在将箱体所在部分的几何体外表面制成圆弧面或球面时，以及两者的组合时，其外壁无需进行防止变形的操作；本发明用于轿车其原先按装机器的前方所有空间和后排座椅后面的所有空间及所有座位下的空间和脚下的空间都可作为整体的气箱使用，如果你不嫌麻烦的话，甚至连汽车的车顶、门框、车门、座椅也都可以作为气箱的一部分，用来作为气箱使用，从而进一步增加它的气体容量，使车跑得更远；该气箱除以上介绍的方式外，还可以根据每种具体的车型制成统一压力、统一容量、统一大小、统一接口的可更换气箱，这样气快用完时到了换气站把气箱拉出来换上即可；在任意形状的金属板气箱的基础上，把金属板换成非常薄的普通金属板或者像铝材等轻质的板材，做成气箱，在外面进行碳纤维等各种高强度的纤维缠绕来承压，便制成了任意形状的碳纤维气箱(这个比金属板的气箱的结构和形状就简单多了)及其它材料缠绕的任意形状气箱；该气箱可进行单一气室的缠绕然后在整体缠绕，也可只进行整体的用于承压的缠绕，该气箱用于防止变形的内部支撑和密闭部分的结构可与上面的任意形状的金属板气箱相同，也可以采用除此之外的任何方式，根据其具体的形状具体确定；该发明应用于各种车、船、飞机等均可按转或不安装变速箱，其传动方式可以是带传动、链传动、轴传动、齿轮传动；长方体和正方体等各种任意形状压力容器定理创建与分析由任意条边组成的多边体压力容器在受到一定压力时，任意两点间的直线(边)将在压力作用下形成由两点向中心逐步加深的指向容器内部的圆弧，同时也使两顶点间的距离缩短；变形与所受压力成正比，与容器顶点和边的强度成反比，与针对各顶点和边的支撑强度成反比；也可以根据上面的定理进行直接针对顶点和边的气箱外部强化或内部支撑，也可两者同时进行，其内部支撑可以是碳纤维框架支撑，铝材支撑等各种材料的，也可以使复合材料的，多种材料的，各种支撑方式；根据这个定理进行的直接支撑，比以上谈到的任意一种方法更直接有效，也可和上面谈到的方法中和使用；根据该定理最有效的支撑就是直接针对相邻两个面形成的这条边的支撑，就是直接作用于这两个面所形成的容器内角的角平分线上的支撑；该直接支撑可以是由三角形、梯形、长方形、正方形等多种单片支撑构成的复合支撑体，同时还可进行必要的加强牵拉；内支撑可以是和内胆一体的也可以是独立的；也可只进行在气箱外部缠绕时针对于加强边的强度的缠绕，其内部支撑可以是角平分线支撑、近似角半分线支撑、对角线支撑、近似对角线支撑也可综合采用，每个独立气箱体的外侧断面用以防止变形的支撑也可改为仅用外侧端面板材材料加厚的方法进行，这样一来可以把原先的角平分线支撑的15块或13块支撑板简化为5块或3块，可以把原先的对角线支撑的13块支撑板简化为3块，使工艺大为简化，从而提高了生产效率。一个管状气箱体断面与其另一根管状气箱体在长度方向上垂直连接，不露在外面的断面连接时无需用于防止断面所在边变形的支撑可以直接连接，因其两侧等压；关于安全问题还可以换个思路毕竟气动车和燃油车以及电动车不同，它可以瞬间爆发出大于燃油车和电动车几十倍甚至上百倍的功率，(当然我们不需要那么大的力量)例如可以在车辆相撞前的一瞬间让汽车向下喷射一定量高压气体，使车短暂悬浮，对面车辆可借机从下面穿过，待对方车辆穿过后升空车辆也会在重力作用下逐渐着陆的，从而避免事故发生；或者也可双方都前方喷射定量气体进行反噴制动来保证安全实现减速吸能，或者在车辆要相撞的瞬间通过自动打开的天窗，用高压气体使座椅瞬间升高至安全高度(不受撞击影响的高度)，或者在车辆无法避免相撞时通过可瞬间打开的天窗将座椅上的人发射到可乘坐降落伞安全降落的高度，安全降落从而保证人员的安全，或者在车辆出现问题要从高处落下时(如掉到山下或桥下等)可临时转换成飞行模式，利用强大的气流在训练有素的驾驶员的驾驶下(或自动驾驶系统的驾驶下)使车平稳着陆，也可设计为在紧急情况下急刹车的同时为避免相撞同时在车的撞击侧利用车内的高压气体吹起气囊，从而把车与车的撞击改为气囊与气囊的撞击，或气囊与车的撞击，或者干脆直接安装上气体保险杠或者叫气体防撞装置或者防撞气囊。车内的安全保护气囊也可同时启动，该气囊可制成一次性的，也可制成从复使用的；在气动车上要采用以上方法中的一种或一种以上或全部都可以。
全文摘要
一种可制成任何形状的，用于存储各种高中低压流体使用的压力容器，(简称气箱)和应用于气动车的相关安全措施。应用该气箱的各种气动设备包括气动发动机、气动船、气动飞机、气动车等。该气箱可由地球上已有的和将来出现的任何金属和非金属材料的一种或一种以上材料制成，具体可制成铁板的、钢板的、及其它各种合金板的和非金属般的、以及有内肌外部进行各种纤维缠绕的(一种或多种纤维)任意形状气箱。气动车包括气动轿车、气动摩托车、气动自行车、气动公交车、气动三轮车、各种气动货运车辆和客运车辆及专用车辆等，应用于压力容器为各种场合使用的各种高中低压容器，特点是空间利用率高、安全、轻巧、美观、使车辆续航能力更高、行驶稳定性更强、风阻系数更低。
文档编号F16J12/00GK102563066SQ201210037139
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月10日 优先权日2011年3月13日
发明者孟令松 申请人:孟令松