CN101654101A - 适应城市和高速公路的磁流体密封气垫车 - Google Patents

Abstract

通过磁流体密封使车辆悬浮在气垫上运行，速度快能耗低；通过底盘上安装巨大飞轮，使气垫车运行平稳也不易侧翻，达到安全舒适；与汽车共用高速公路，使高速公路得以充分利用；隐性节约了国家大量土地。

Description

适应城市和高速公路的磁流体密封气垫车

技术领域

城市交通受困于小汽车的持续增长，污染日益严重，成了市民健康的杀手，城市发展的“癌症”。我们的发明要为治癌作贡献，属于交通运输技术领域。

技术背景

许多大城市采取了改善公共交通，鼓励步行和自行车出行的措施，以减少小汽车的使用。为改善公共交通，目前采用地铁、轻轨、公交专线、智能汽车俱乐部、智能自行车、导向公交、水平自动步道等技术措施，也包括限制小汽车单双号行驶的行政措施。

本发明是杨金玉发明(200810150459.4)的延续。

发明内容

在原公交线路面上安装两条平行的“导轨”，完成气垫车车底与路面之间的气垫的磁流体密封，使气垫车浮在气垫上运行，作城市公交车用。驱动气垫车的动力有两种：一种是从站台静止启动到加速阶段采用直线电机，启动后气垫车进入无动力惯性运行，随后再进入飞轮驱动和飞轮制动的第二种方式。每个车底都装有巨大的飞轮，在停靠站台时，得到电力供应使飞轮加速。在惯性运行的后期，通过气压或液压放下不着地的辅助车轮，并挂上飞轮由飞轮带着车轮在路面上走。最后快到站前，通过变速器把停车前的巨大惯性转换成对飞轮的加速。详细内容结合附图加以说明

附图说明

图中

1、气垫车车箱：平底底盘，沿车箱两外缘向下有板形“铁脚”，铁脚插入导轨旁(见图二)，铁脚内侧安装有磁流体密封装置，该装置分三部分：一、由磁铁、齿槽形磁极(软磁材料)、磁流体构成的密封件，二、有弹性可伸缩的基座，三、保持本装置与导轨的磁隙间距的滚珠或滚轴，统一注塑在橡胶或塑料内，做成形状如图的标准件。在磁场力作用下磁流体被吸在磁极齿尖与导轨之间，可以阻止车底与地面之间的高压气体沿图示箭头方向泄漏，完成车底两侧的气垫密封。车箱的前、后也有类似的铁脚和磁流体密封装置，与两导轨之间的路面(要铺设铁皮或喷涂磁性塑料，象现在路面用的白色标志线一样，磨损后再喷，这样路面的平整度也高了)配合，完成车底前、后的气垫密封。两侧的铁脚底部装有轴承，使气垫车顺着导轨方向运行。

2、密封的气垫：在车箱底、两导轨和地面共同构成的磁流体密封空间内充有高压气体(由车载空压机供气、空压机由飞轮6带动)车箱就浮在这层气垫上，气垫高度(即车底离地高度)只要1～2cm就行。由于利用了整个车底的面积，只要有一定气压就会产生很大浮力。比如气压为0.1kg/cm²(约为0.1大气压，该气压下空气为不可压缩气体)，则5m长2.5m宽的车底有12500kg的浮力，若该车载55名乘客，每人重100kg也只有5500kg，还剩7000kg可供车箱，座椅、空调、空压机，飞轮等分配使用。而0.1kg/cm²的压强，对空压机对磁流体密封都不是难事，对路面的要求更容易满足，路面的造价自然低。

3、导轨：由角铁构成、安装在原地面上(然后垫高两导轨之间的路面与导轨取平)或嵌入地面(同时解决排水)，两导轨的间距要保持标准尺寸。导轨不承重，起导向作用及配合磁流体密封车底气垫。

4、磁流体密封通道：由于转弯的要求，两车箱之间有软性的密封通道，本发明的密封通道分成上下两部分(见图三，a)，下面部分与车箱底及铁脚取齐，是车底气垫密封的重要组成，密封要求高，而上面部分密封要求不高，其作用是减少空气对车辆的运行阻力。密封材料用塑胶磁条(片)，按图三b那样叠成叉指形，两个叉指分别固定在前后车箱，在两叉指中间填充磁流体，磁流体在这里不但起密封作用还有润滑作用。若按图示的磁极方向堆叠，则左右叉指就会互相吸引(中间有磁流体)，既能伸缩又可气封。

5、飞轮：在车底底盘上装有巨大的飞轮，飞轮有两个作用，其一是陀螺，可以增强车辆运行稳定性，其二是车辆的第二驱动力和节能。在停靠站台期间，飞轮得到电力供应而加速。车辆的第一驱动力是直线电机，只在气垫车停靠站及附近安装一些直线电机的初级，而气垫车外壳的铁皮、铝皮就是直线电机次级。直线电机的启动推力远大于普通电机，特别适合作气垫车从站台静止启动到加速运行阶段驱动。车辆加速后进入无动力的惯性运行(磁流体阻力很小，空气是主要阻力)；惯性运行后期，通过气压或液压放下不着地的辅助车轮，并挂上飞轮由飞轮带着车轮在地面上走。最后快到站前，通过变速箱把停车前巨大的惯性转换成对飞轮的加速，达到节能目的。

6，辅助车轮：平时不着地，由气压或液压控制其着地。

具体实施方式

从上面叙述中可发现本发明有以下特点①典型的低地板公交车：车底离地只有1～2厘米，加上飞轮之后地板离地面也在35厘米之内，如果站台垫高35厘米，那么上下车方便(包括轮椅)，可迅速进出每车的上下车门，停车时间缩短，车速有可能达100公里/小时(专用车道)。在这种情况下，建议按地铁方式运行，即城内一条主干道只运行一路直行车(不转弯，避免多路公交拥挤阻塞)或环行线只运行一路环行车。同时加大十字路口换乘设施的建设，使换乘更方便，使城内公交车数量明显减少，形成良好的步行环境。再在城内开小汽车就化不来了(同时加大进城小汽车的收费)。②节能无污染：用电不用油，在地面上见不到电线，电力集中在停靠站隐蔽供给。实验表明气垫车在气垫上运行的阻力与普通空气阻力一模一样，而磁流体的摩擦阻力，比重压下汽车车轮滚动摩擦阻力要小多得多。再加上无动力惯性运行及把停车前的惯性转换成使飞轮加速等措施，本发明的节能效果明显。③安全舒适：车辆重心很低，紧贴地面运行，加上有飞轮的陀螺效应，车辆很难侧翻，因此安全性很高。由于有飞轮，加上路面平整度高，车辆在气垫上运行非常平稳，基本无振动，无噪声。④轨道建设费用低，旧有道路改造容易，工期短。⑤车辆底盘强度要求特别高：飞轮可减轻车辆应对侧翻的强度要求，但对底盘强度要求却增高了，可考虑使用碳纤维等高强度材料。

需要特别指出的是本发明可以应用在高速公路上。具体办法是：首先占用高速公路的超车道，按本发明的要求安装两条导轨，并在导轨经过的桥面、路面的热胀冷缩缝隙中安装本发明的叉指形磁流体密封装置，防止气垫经这些地面缝隙泄漏，最后在两导轨中间喷涂磁性塑料。经过改造之后的超车道，既能行驶本发明的高速磁流体密封气垫车的大车队(最高时速几百公里)，也能在无气垫车时，跑高速汽车。与城市公交不同的地方，是高速公路上的气垫车要全路断续安装直线电机作动力、飞轮由车载发电机供电。

通过磁流体密封使车辆悬浮在气垫上运行，速度快能耗低；通过底盘上安装巨大飞轮，使气垫车运行平稳、也不易侧翻，达到安全舒适；与汽车共用高速公路，使高速公路得以充分利用，同时，隐性节约了国家大量土地。

附图说明  其中

图1是气垫车的组成图。

图2是气垫车底部剖面图，展示气垫车的磁流体密封方法及导轨导向示意。

图3是软性的磁流体密封通道示意图。

Claims (5)

1、一种磁流体密封气垫车，包括：

车箱，车底密封气垫，导轨，叉指形通道磁流体密封，飞轮，辅助车轮；

其中，车箱：平底底盘，沿车箱两外缘向下有板形铁脚，铁脚插入导轨旁，铁脚内侧安装有磁流体密封装置，与导轨配合完成车底两侧的气垫密封；车底的前、后也有类似的铁脚和磁流体密封装置，与两导轨之间铺设铁皮或喷涂磁性塑料后的路面配合，完成车底前、后的气垫密封；两侧铁脚底部装有轴承，使气垫车顺着导轨方向运行；

其中，车底密封气垫：在车箱底、两导轨和地面共同构成的磁流体密封空间内充有高压气体，由车载空压机供气、空压机由飞轮带动；车箱就浮在这层气垫上；

其中，导轨：由角铁构成，安装在原有地面上或嵌入地面，两导轨的角铁的间距要保持标准尺寸；导轨不承重，起导向作用及配合磁流体对车底气垫进行气体密封；

其中，叉指形通道磁流体密封：由于转弯的要求，两车箱之间采用叉指形磁流体密封；用塑胶磁条按NSNSNS叠成叉指形，在两叉指中间填充磁流体，两叉指分别连接前后车箱；

其中，飞轮：在车底底盘上装有巨大的飞轮，飞轮有两个作用，其一是陀螺，可以增强车辆运行稳定性，其二是车辆的第二驱动力和节能；在停靠站台期间，飞轮得到电力供应而加速；随后，车辆的第一驱动力直线电机，将气垫车起动和加速，车辆加速后进入无动力的惯性运行；惯性运行后期，通过气压或液压放下原来不着地的辅助车轮，并挂上飞轮由飞轮带着车轮在地面上走；最后快到站前，通过变速箱把停车前巨大的惯性转换成对飞轮的加速；

其中，辅助车轮，平时不着地，由气压或液压控制其着地。

2、磁流体密封气垫车与汽车共用高速公路，其特征是：

先占用高速公路的超车道，按权利要求1安装两条导轨，并在导轨经过的桥面、路面的热胀冷缩缝隙中安装叉指形磁流体密封装置，防止气垫经这些地面缝隙泄漏，最后在两导轨中间喷涂磁性塑料；经过改造之后的超车道，既能行驶高速磁流体密封气垫车的大车队，也能在无气垫车时，跑高速汽车；与城市公交不同的地方是高速公路上的气垫车要全路断续安装直线电机作动力，飞轮由车载发电机供电。

3、一种有弹性可伸缩基座的磁流体密封装置，其特征是：

由磁铁、齿槽形磁极、磁流体构成的磁流体密封件和有弹性可伸缩的基座及为保持磁隙不变的滚珠或滚轴统一注塑在橡胶或塑料内。

4、一种叉指形磁流体密封装置，其特征是：

用塑胶磁条按NSNSNS叠成叉指形，两对插叉指中间充填磁流体。

5、气垫车底盘上装有飞轮，其特征是：

起陀螺作用稳定气垫车；起辅助牵引、辅助制动作用，牵引时引起降速，制动中得到加速。

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