CN109095183A - 一种水上车辆运输管道 - Google Patents

Abstract

一种水上车辆运输管道，属于智能交通运输领域。该运输管道可对车辆进行运输，管道由若干单位管道通过柔性连接组成，每个单位管道至少有10米长，根据所需要运输的长度来选择合适数目的单位管道，整个管道为单向运输，分为左右两条对向运输，同时两条通道在终点处呈环状连接，运输管道下有浮力桥墩，浮力桥墩上固定有U型磁流变液板，运输管道依靠该U型板将管道固定，管道的正切面为圆形，内部表面光滑，管道里有运输胶囊，可容纳一辆车，整个胶囊与管道内壁贴合，无缝隙，通过气泵产生气压，从而利用气压驱动胶囊行驶。该运输管道运用于海上或河流较宽的水面上，可代替桥梁，对车辆进行水上运输。

Description

一种水上车辆运输管道

技术领域

本发明涉及一种水上车辆运输管道，属于智能交通运输领域。

背景技术

随着社会的发展，科学的进步，人们生活水平的提高，也带来了一些交通方式上的改变。现代社会交通得到了蓬勃的发展，在发展的同时，人们也在不断研究，不断进步，希望能够得到更好的交通运输方式，比如对于海上或江上之类的水面上，人们一般对车辆运输采用的方式有通过建造桥梁运输，通过大型轮船进行运输，这些方式都能有效地对车辆进行运输，但同时也有伴随着一些问题，对于桥梁来说，若是建造长度过长的桥梁，则成本太高，技术要求也太高，不适宜大量建造；且车辆在行驶过程中也会排除大量有害气体。而轮船运输，则一般不能运输大量的车辆，而且速度慢，轮船耗费成本高，也不适合大力发展。所以这里提出了一种水上车辆运输管道，可通过建造管道，在管道内对车辆进行运输，而且该运输管道采用气压驱动的方式运输，节约能约，环保，符合当下时代的发展。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是通过设计一一种水上车辆运输管道，属于智能交通运输领域。该运输管道可对车辆进行运输，管道由若干单位管道通过柔性连接组成，每个单位管道至少有10米长，根据所需要运输的长度来选择合适数目的单位管道，整个管道为单向运输，分为左右两条对向运输，同时两条通道在终点处呈环状连接，运输管道下有浮力桥墩，浮力桥墩上固定有U型磁流变液板，运输管道依靠该U型板将管道固定，管道的正切面为圆形，内部表面光滑，管道里有运输胶囊，可容纳一辆车，整个胶囊与管道内壁贴合，无缝隙，通过气泵产生气压，从而利用气压驱动胶囊行驶。

本发明采用的技术方案是：一种水上车辆运输管道，包括单位管道、电控门、运输胶囊、浮力桥墩、电动气泵、停车坪，单位管道通过柔性连接组成一个完整的运输管道，整个管道为单向运输，分为左右两条对向运输，同时两条通道在终点处呈环状连接，管道里有运输胶囊，运输胶囊与管道无缝贴合，管道的正切面为圆形，内壁光滑，以便于胶囊运动，气泵装在两条管道连接处，通过气泵不断压缩空气，产生气压，驱动胶囊行驶，管道入口出设有停车坪，可供车辆停放等待，该运输管道运用于海上或河流较宽的水面上，可代替桥梁，对车辆进行水上运输。

进一步的，整个运输管道由若干单位管道组成，每个单位管道至少有10米长，根据实际所需要的长度，来选择合适数量的单位管道组成整个管道；单位管道本身由钢制成。

进一步的，运输管道在水上分成两条单向行驶的管道，在终点和起点处，两条管道又呈环状连接，整个管道为闭合的通道，当起点的胶囊运输到终点时，又可掉头作为起点出发的胶囊。

进一步的，运输管道出入口出装有电控门，当车辆进入胶囊后，电控门就会关闭，使管道呈一个封闭的管道，以便用气压进行输送。

进一步的，单位管道之间通过钢制柔性接头以柔性连接的方式连接，钢质柔性接头是用于可焊接管道之间起补偿连接作用的连接器，具有省略补偿器以及法兰的新型低成本连接方式，并且因其特殊的设计压力，在一定压力条件之下，压力与密封效果成线性正比例关系，与补偿器伸缩器等传统连接器相比，具有其所不能达到的效果，并且不用法兰连接，安装方便，只需两部焊接即可完成，一条管路中可一处甚至多处代替法兰，为施工带来方便，并且大大降低浪费。

进一步的，运输胶囊内部有一块平整的载车平台，可供一辆汽车停放，整个胶囊与管道内壁贴合，无缝隙，在运输时，由于管道内壁光滑，所以阻力较小，节省动力，便于输送；又胶囊与管道内壁贴合，所以胶囊只会沿着管道移动，不会产生晃动。

进一步的，浮力桥墩为矩形，由四根绳子固定，绳子固定于浮力桥墩的四个角，然后再通过将绳子另一端固定在水底，以固定整个浮力桥墩。

进一步的，浮力桥墩正下方装有水流感应传感器以及两个螺旋桨，在管道上方装有风力感应传感器，螺旋桨在一条线上分为上下两部分，同时两个螺旋桨相互垂直，通过水流感应传感器感应水流速度，风力感应传感器测风力，单片机分析水流和风力情况，使螺旋桨转动，方向与水流和风力方向相反，以保证浮力桥墩不会随水流和风剧烈移动。

进一步的，浮力桥墩四个角上用电机连接着绳子，通过电机可使绳子收缩和伸长，通过单片机分析水流感应传感器感应的水速、风力感应传感器感应的风速以及摄像头的数据，使电机收缩或伸长绳子，以使浮力桥墩稳定。

进一步的，管道正上方装有摄像头，根据管道长度选择合适数量的摄像头，以保证能观测到整个管道的情况；通过观测管道的具体情况，再通过单片机处理数据，在管道偏离较大时，单片机可发出指令，使螺旋桨旋转，以矫正管道位置。

进一步的，电动气泵装在两条管道连接处，即入口和出口处，通过机械装置使泵内部的隔膜做往复式运动，从而对固定容积的泵腔内的空气进行压缩、拉伸形成真空（负压），在泵抽气口处与外界大气压产生压力差，在压力差的作用下，将气体压（吸）入泵腔，再从排气口排出，用气压来驱动胶囊行驶。

进一步的，浮力桥墩上固定有U型磁流变液板，运输管道固定在U型磁流变液板上，U型磁流变液板可将运输管道包围住一半以上，以保证管道的稳定；U型磁流变液板具有减震作用，可减少运输管道的震动幅度。

进一步的，磁流变液体变化原理：磁流变液采用的是一种智能材料，由磁性颗粒、防沉降凝聚添加剂按照一定的比例悬浮于母液中配置而成。在未加磁场的情况下，磁流变液呈现牛顿流体状态，但是在施加磁场的一瞬间，它的黏性和塑性等流变特性会发生急剧性的变化，毫秒级内即可实现牛顿流体到非牛顿流体的转变呈半固态或固态，且这种转变是可逆的，从而产生磁流变现象。

进一步的，U型磁流变液板工作原理：单片机分析水流感应传感器感应的水速、风力感应传感器感应的风速以及摄像头的数据，根据分析的结果给线圈提供一定的电量，使线圈产生磁场，磁流变液在磁场中会发生变化，会从液体变为固体，从而吸收能量，达到缓冲吸能的效果。

进一步的，在管道进出口处设有停车坪，可容纳20辆车停放，在进入管道前，车辆可在停车坪处排队等待。

进一步的，管道运输单向运输胶囊不少于5个，在单方向上，每次可至少输送5辆汽车。

进一步的，运输胶囊、电控门、电动气泵和单片机连接，当有一辆汽车进入运输胶囊后，单片机检测，发出指令，使该运输胶囊向前行驶一段距离，下一个安全胶囊再向前，使后面的车辆进入；两个胶囊之间有一个安全距离，以保证不会发生碰撞；当所有车辆进入运输胶囊后，单片机控制电控门关闭，并使电动气泵开始工作，当运输完毕后，又控制电控门开启。

进一步的，系统所用单片机型号为AT89C51，水流感应传感器型号为MJ-HZ21FA。

一种水上车辆运输管道，其控制方法包括如下步骤：

步骤1.车辆可停放在管道入口出的停车坪上，电控门打开后，车辆可行驶进管道里的运输胶囊内，此时车辆可在停车坪排队按顺序进入，当有一辆汽车进入运输胶囊后，单片机检测，发出指令，使该运输胶囊向前行驶一段距离，下一个安全胶囊再向前，使后面的车辆进入。

步骤2.当所有车辆进入运输胶囊，或者所有运输胶囊都被使用完后，单片机将控制电控门，使电控门关闭。

步骤3.电控门关闭后，单片机控制电动气泵开始工作，电动气泵利用电力发动，使气泵开始压缩管道内的气体，产生一个强大的气压，能够利用气压来推动运输胶囊向前行驶；两个胶囊之间有一个安全距离，以保证不会发生碰撞。

步骤4.运输胶囊到达出口处时，单片机控制电控门打开，车辆可按顺序驶出运输管道；此时的运输胶囊又可掉头，对出口处的车辆进行运输。

本发明的工作原理是：该运输管道通过若干个单位运输管道以柔性方式连接，运输管道在水上分成两条单向行驶的管道，在终点和起点处，两条管道又呈环状连接，整个管道为闭合的通道，同时两条通道在终点处呈环状连接，且出入口处装有电控门，管道里有运输胶囊，运输胶囊与管道无缝贴合，管道的正切面为圆形，内壁光滑，以便于胶囊运动，气泵装在两条管道连接处，通过气泵不断压缩空气，产生气压，驱动胶囊行驶，管道入口出设有停车坪，可供车辆停放等待。

本发明的有益效果是：该运输管道设于水上，代替了桥梁，可对车辆进行运输，缩短了车辆行驶距离，大大减少了汽车有害气体的排放；该运输管道移动方便，可通过浮力桥墩下的螺旋桨4来进行移动，使得整个运输管道拆装简便，在需要或不需要时都可快速安装或拆散；运输方式采用气压驱动方式，安全可靠，无污染，成本低，而且能耗小，符合当下时代发展的要求。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的电路逻辑图；

图3为本发明的浮力桥墩结构图。

图中各标号为1-单位管道；2-电控门；4-浮力桥墩；401-水流感应传感器；402-风力感应传感器；403-螺旋桨；404-U型磁流变液板；405-电机；5-电动气泵；6-停车坪；7-单片机；8-摄像头。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明：

如图所示，一种水上车辆运输管道，包括单位管道1、电控门2、运输胶囊、浮力桥墩4、电动气泵5、停车坪6，单位管道1通过柔性连接组成一个完整的运输管道，整个管道为单向运输，分为左右两条对向运输，同时两条通道在终点处呈环状连接，管道里有运输胶囊，运输胶囊与管道无缝贴合，管道的正切面为圆形，内壁光滑，以便于胶囊运动，气泵装在两条管道连接处，通过气泵不断压缩空气，产生气压，驱动胶囊行驶，管道入口出设有停车坪6，可供车辆停放等待，该运输管道运用于海上或河流较宽的水面上，可代替桥梁，对车辆进行水上运输。

整个运输管道由若干单位管道1组成，每个单位管道1至少有10米长，根据实际所需要的长度，来选择合适数量的单位管道1组成整个管道；单位管道1本身由钢制成。

运输管道在水上分成两条单向行驶的管道，在终点和起点处，两条管道又呈环状连接，整个管道为闭合的通道，当起点的胶囊运输到终点时，又可掉头作为起点出发的胶囊。

运输管道出入口出装有电控门2，当车辆进入胶囊后，电控门2就会关闭，使管道呈一个封闭的管道，以便用气压进行输送。

单位管道1之间通过钢制柔性接头以柔性连接的方式连接，钢质柔性接头是用于可焊接管道之间起补偿连接作用的连接器，具有省略补偿器以及法兰的新型低成本连接方式，并且因其特殊的设计压力，在一定压力条件之下，压力与密封效果成线性正比例关系，与补偿器伸缩器等传统连接器相比，具有其所不能达到的效果，并且不用法兰连接，安装方便，只需两部焊接即可完成，一条管路中可一处甚至多处代替法兰，为施工带来方便，并且大大降低浪费。

运输胶囊内部有一块平整的载车平台，可供一辆汽车停放，整个胶囊与管道内壁贴合，无缝隙，在运输时，由于管道内壁光滑，所以阻力较小，节省动力，便于输送；又胶囊与管道内壁贴合，所以胶囊只会沿着管道移动，不会产生晃动。

浮力桥墩4为矩形，由四根绳子固定，绳子固定于浮力桥墩4的四个角，然后再通过将绳子另一端固定在水底，以固定整个浮力桥墩4；浮力桥墩4正下方装有水流感应传感器401以及两个螺旋桨403，在管道上方装有风力感应传感器402，螺旋桨403在一条线上分为上下两部分，同时两个螺旋桨403相互垂直，通过水流感应传感器401感应水流速度，风力感应传感器402测风力，单片机7分析水流和风力情况，使螺旋桨403转动，方向与水流和风力方向相反，以保证浮力桥墩4不会随水流和风剧烈移动。

运输管道正上方装有摄像头8，根据管道长度选择合适数量的摄像头8，以保证能观测到整个管道的情况；通过观测管道的具体情况，再通过单片机7处理数据，在管道偏离较大时，单片机7可发出指令，使螺旋桨403旋转，以矫正管道位置。

浮力桥墩4四个角上用电机405连接着绳子，通过电机405可使绳子收缩和伸长，通过单片机7分析水流感应传感器401感应的水速、风力感应传感器402感应的风速以及摄像头8的数据，使电机405收缩或伸长绳子，以使浮力桥墩4稳定。

浮力桥墩4上固定有U型磁流变液板404，运输管道固定在U型磁流变液板上404，U型磁流变液板404可将运输管道包围住一半以上，以保证管道的稳定；U型磁流变液板404具有减震作用，可减少运输管道的震动幅度。

磁流变液体变化原理：磁流变液采用的是一种智能材料，由磁性颗粒、防沉降凝聚添加剂按照一定的比例悬浮于母液中配置而成。在未加磁场的情况下，磁流变液呈现牛顿流体状态，但是在施加磁场的一瞬间，它的黏性和塑性等流变特性会发生急剧性的变化，毫秒级内即可实现牛顿流体到非牛顿流体的转变呈半固态或固态，且这种转变是可逆的，从而产生磁流变现象。

U型磁流变液板404工作原理：单片机7分析水流感应传感器401感应的水速、风力感应传感器402感应的风速以及摄像头8的数据，根据分析的结果给线圈提供一定的电量，使线圈产生磁场，磁流变液在磁场中会发生变化，会从液体变为固体，从而吸收能量，达到缓冲吸能的效果。

该运输管道移动方便，可通过浮力桥墩4下的螺旋桨403来进行移动，使得整个运输管道拆装简便，在需要或不需要时都可快速安装或拆散。

电动气泵5装在两条管道连接处，即入口和出口处，通过机械装置使泵内部的隔膜做往复式运动，从而对固定容积的泵腔内的空气进行压缩、拉伸形成真空（负压），在泵抽气口处与外界大气压产生压力差，在压力差的作用下，将气体压（吸）入泵腔，再从排气口排出，用气压来驱动胶囊行驶。

在管道进出口处设有停车坪6，可容纳20辆车停放，在进入管道前，车辆可在停车坪6处排队等待。

管道运输单向运输胶囊不少于5个，在单方向上，每次可至少输送5辆汽车。

运输胶囊、电控门2、电动气泵5和单片机7连接，当有一辆汽车进入运输胶囊后，单片机7检测，发出指令，使该运输胶囊向前行驶一段距离，下一个安全胶囊再向前，使后面的车辆进入；两个胶囊之间有一个安全距离，以保证不会发生碰撞；当所有车辆进入运输胶囊后，单片机7控制电控门2关闭，并使电动气泵5开始工作，当运输完毕后，又控制电控门2开启。

系统所用单片机7型号为AT89C51，水流感应传感器401型号为MJ-HZ21FA。

如图2所示，时钟电路：晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号，通常一个系统公用一个晶振，以使各部分保持同步；两个谐振电容大小取决于晶振的负载电容值，作用是滤除干扰；为了保障单片机7运行，给单片机7增加复位电路。复位电路有以下功能：上电复位可以对内部存储器进行复位、同步内外的时钟信号、电压波动或不稳定时，复位电路给电路延时直到电路稳定、当程序出错时通过复位电路使单片机7恢复正常运行状态；串口通信电路常用于计算机获取远程信号。MAX232是电平转换接口，COMPIM即标准的电脑RS232接口。单片机7发出的信号经MAX232转换电平之后通过RS232接口传输给电脑；电磁阀通电时，电控门2电路即导通，电磁门关闭；电磁阀断电时，电控门2电路断开，电控门2打开；风速检测电路的热敏电阻材料为Pt100，Pt100阻值与温度是线性关系，温度变化与外界风速成线性关系，因此不通风速对应不同阻值，即可用电信号表示风速，从而实现测风速。过程描述：车辆进入运输胶囊后，电控门2关闭，管道内气泵开始工作，使运输胶囊前进，到达目的位置时使气泵停止工作即可使运输胶囊停止前进。单片机7通过水流感应传感器401、风力感应传感器402与摄像头8检测外界情况，从而控制螺旋桨403转动。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种水上车辆运输管道，其特征在于：包括单位管道（1）、电控门（2）、运输胶囊、浮力桥墩（4）、电动气泵（5）、停车坪（6）、单片机（7），电控门（2）、运输胶囊、电动气泵（5）和单片机（7）连接，电控门（2）装在管道出入口处，运输胶囊和电动气泵（5）在管道内部，管道出入口处设有停车坪（6），该运输管道运用于海上或河流较宽的水面上，可代替桥梁，对车辆进行水上运输。

2.根据权利要求1所述的一种水上车辆运输管道，其特征在于：整个运输管道由若干单位管道（1）组成，单位管道（1）之间通过钢制柔性接头以柔性连接的方式连接，每个单位管道（1）至少有10米长，根据实际所需要的长度，来选择合适数量的单位管道（1）组成整个管道；单位管道（1）本身由钢制成；运输管道在水上分成两条单向行驶的管道，在终点和起点处，两条管道又呈环状连接，整个管道为闭合的通道，当起点的运输胶囊运输到终点时，又可掉头作为起点出发的运输胶囊；运输管道出入口出装有电控门（2），当车辆进入运输胶囊后，电控门（2）就会关闭，使管道呈一个封闭的管道，以便用气压进行输送；管道运输单向运输胶囊不少于5个，在单方向上，每次可至少输送5辆汽车。

3.根据权利要求1所述的一种水上车辆运输管道，其特征在于：输胶囊（3）内部有一块平整的载车平台，可供一辆汽车停放，整个运输胶囊与管道内壁贴合，无缝隙，在运输时，由于管道内壁光滑，所以阻力较小，节省动力，便于输送；又运输胶囊与管道内壁贴合，所以运输胶囊只会沿着管道移动，不会产生晃动。

4.根据权利要求1所述的一种水上车辆运输管道，其特征在于：浮力桥墩（4）为矩形，由四根绳子固定，绳子固定于浮力桥墩（4）的四个角，然后再通过将绳子另一端固定在水底，以固定整个浮力桥墩（4）；浮力桥墩（4）正下方装有水流感应传感器（401）以及两个螺旋桨（403），在管道上方装有风力感应传感器（402），螺旋桨（403）在一条线上分为上下两部分，同时两个螺旋桨（403）相互垂直，通过水流感应传感器（401）感应水流速度，风力感应传感器（402）测风力，单片机（7）分析水流和风力情况，使螺旋桨（403）转动，方向与水流和风力方向相反，以保证浮力桥墩（4）不会随水流和风剧烈移动。

5.管道正上方装有摄像头（8），根据管道长度选择合适数量的摄像头（8），以保证能观测到整个管道的情况；通过观测管道的具体情况，再通过单片机（7）处理数据，在管道偏离较大时，单片机（7）可发出指令，使螺旋桨（403）旋转，以矫正管道位置；浮力桥墩（4）四个角上用电机（405）连接着绳子，通过电机（405）可使绳子收缩和伸长，通过单片机（7）分析水流感应传感器（401）感应的水速、风力感应传感器（402）感应的风速以及摄像头（8）的数据，使电机（405）收缩或伸长绳子，以使浮力桥墩（4）稳定。

6.根据权利要求1所述的一种水上车辆运输管道，其特征在于：浮力桥墩（4）上固定有U型磁流变液板（404），运输管道固定在U型磁流变液板上（404），U型磁流变液板（404）可将运输管道包围住一半以上，以保证管道的稳定；U型磁流变液板（404）里有磁流变液，具有减震作用，可减少运输管道的震动幅度。

7.根据权利要求1所述的一种水上车辆运输管道，其特征在于：该运输管道移动方便，可通过浮力桥墩（4）下的螺旋桨（403）来进行移动，使得整个运输管道拆装简便，在需要或不需要时都可快速安装或拆散。

8.根据权利要求1所述的一种水上车辆运输管道，其特征在于：电动气泵（5）装在两条管道连接处，即入口和出口处，电动气泵（5）利用电力发动，使电动气泵（5）开始压缩管道内的气体，产生一个强大的气压，能够利用气压来推动运输胶囊向前行驶；两个运输胶囊之间有一个安全距离，以保证不会发生碰撞。

9.根据权利要求1所述的一种水上车辆运输管道，其特征在于：管道进出口处设有停车坪（6），可容纳20辆车停放，在进入管道前，车辆可在停车坪（6）处排队等待。

10.根据权利要求1所述的一种水上车辆运输管道，其特征在于：电控门（2）、运输胶囊、电动气泵（5）和单片机（7）连接，当有一辆汽车进入运输胶囊后，单片机（7）检测，发出指令，使该运输胶囊向前行驶一段距离，下一个安全胶囊（3）再向前，使后面的车辆进入；两个运输胶囊之间有一个安全距离，以保证不会发生碰撞；当所有车辆进入运输胶囊后，单片机（7）控制电控门（2）关闭，并使电动气泵（5）开始工作，当运输完毕后，又控制电控门（2）开启。

11.根据权利要求1所述的一种水上车辆运输管道，其特征在于：系统所用单片机（7）型号为AT89C51，水流感应传感器（401）型号为MJ-HZ21FA.。