[发明专利]真空管道流体膜悬浮车系统

说明书

本发明涉及一种真空管道流体膜悬浮车系统，该系统将低气压的真空管道与流体膜悬浮车相结合，流体膜悬浮车依靠流体动压效应直接在底盘与轨道面之间形成压力流体膜而悬浮行驶在真空管道中。本发明通过降低真空管道中的气压以降低管道中气体的密度、流体膜中流体的粘性、流体膜中流体的沸点。气体密度的降低可以降低行驶过程中的压差阻力；流体膜中流体粘性的降低可以降低列车底盘上的粘性阻力；流体膜中流体沸点的降低可以促进流体膜在气动加热作用下自动发生相变过程以增加流体膜厚度、提高载重能力、降低流体膜粘性以及降低列车底盘的粘性阻力。本发明的真空管道流体膜悬浮车可最大限度的降低行驶阻力，实现列车的高速、高效、稳定的悬浮行驶。

技术领域

本发明涉及一种真空管道流体膜悬浮车系统，该系统将低气压的真空管道与流体膜悬浮车结合，可显著降低行驶过程中的阻力，具有较好的高速悬浮稳定性，保障列车高速、高效、稳定的悬浮行驶。

背景技术

将车辆悬浮与轨道之上，并实现高速度、高效率行驶一直是人类追求的梦想。最大限度的降低列车行驶阻力是实现这个梦想所必须要解决的关键技术问题。

常规列车在行驶过程中的总阻力主要来自机械摩擦阻力和空气阻力，机械摩擦阻力可以利用悬浮技术而消除，然而空气阻力的大小与行驶速度的平方成正比，当列车高速行驶时，空气阻力成为最主要的阻力。随着经济和技术的发展，现代社会对于高速度、高效率和高安全性的地面交通工具的需求越来越大，真空管道高速列车技术备受社会关注。真空管道高速列车系统的基本原理是建立密闭管道，利用抽气设备降低管道内压强和气体密度，以减小列车行驶中的空气阻力，提高行驶速度。目前，真空管道高速列车主要包括磁悬浮和气动悬浮两种悬浮形式。

1999年，美国工程师达里尔·奥斯特提出了真空管道运输概念，并注册成立了ET3公司，目标是在纽约和洛杉矶之间修建一条长度4600公里，时速6500公里的真空管道磁悬浮列车。真空管道磁悬浮列车采用常导或低温超导技术，通过实时控制悬浮励磁电流大小产生所需要的电磁场以保证稳定的悬浮间隙，实现列车的悬浮行驶。然而，真空管道磁悬浮列车系统中仍然有三个关键技术问题难以攻克：第一，该磁悬浮系统设计非常复杂，造价较高，较大的悬浮励磁电流产生较大的电能损耗；第二，真空管道磁悬浮列车具有复杂的转向架结构用以实现列车的悬浮和导向，转向架的存在不易于整车的流线型设计，在高速行驶时，转向架产生较大的空气干扰阻力；第三，目前关于磁悬浮车的实验研究主要集中在准静态或低速范围，动态测试系统的实验研究速度也在300km/h以下，列车高速行驶时电磁悬浮间隙的振动失稳问题难以解决，列车高速行驶时悬浮和导向的稳定性问题成为真空管道磁悬浮系统未来发展中需要解决的关键技术问题。

2013年美国特斯拉公司首席执行官埃隆·马斯克提出了超级高铁计划方案，目标是在洛杉矶和旧金山之间修建一条长度560公里，时速为1220公里的真空管道气动悬浮列车。气动悬浮列车依靠车头安装的气体压缩装置，将真空管道内的稀薄气体吸入车内，再将高压气体向管壁喷射形成气垫，列车依靠气垫支撑而实现悬浮行驶，悬浮高度为0.5～1.3mm。然而，该系统中仍具有以下两个关键问题难以攻克：第一，压缩机的存在增加了列车重量和系统复杂性，行驶过程中产生较大的噪音；第二，列车高速行驶时需要从真空管道内吸入大量的气体以喷射形成足够厚度的气垫，高速行驶时气垫的气体补给和保持气垫稳定性问题是真空管道启动悬浮系统需要解决的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种行驶阻力小，速度高，效率高，悬浮稳定性好的真空管道流体膜悬浮车系统。