ES2753536T3 - Sistema de levitación para un tren - Google Patents

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ES2753536T3 ES12719092T ES12719092T ES2753536T3 ES 2753536 T3 ES2753536 T3 ES 2753536T3 ES 12719092 T ES12719092 T ES 12719092T ES 12719092 T ES12719092 T ES 12719092T ES 2753536 T3 ES2753536 T3 ES 2753536T3
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Bernardus Hijlkema
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Abstract

Sistema de soporte (16, 24) para un tren, dicho sistema de soporte comprende: - una superficie de soporte (26) proporcionada en el lado inferior del sistema de soporte durante el uso que actúa en una sección de vía subyacente (28); - una cámara de presión interior proporcionado en o sobre la superficie de soporte; - una alimentación (36) dispuesta en la cámara de presión para alimentar un fluido; - una primera corona (30) ubicada alrededor de la cámara de presión interior, en donde al menos una parte de la corona es flexible; y - una segunda corona (30) dispuesta alrededor de la primera corona de manera que se crea una cámara de presión entre las dos coronas adyacentes (30), y en donde el fluido fluye lateralmente visto desde la cámara de presión interior a la segunda corona exterior, caracterizado por que el fluido comprende aire configurado para lograr una capacidad de soporte de carga.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de levi tación para un tren
La presente invención está relacionada con una defensa (es decir, un sistema de soporte según lo reivindicado).
En la práct ica se conocen defensas, por ejemplo en aerodesl izadores. Otra defensa conocida, adecuada para uso para un tren, se descr ibe en los documentos NL 1007109 y US 6 431 077 B1.
Las defensas conocidas se ven afectadas por var ios problemas prácticos, incluido tener que proporcionar grandes superf icies de soporte y tener que suminist rar suf iciente l íquido o aire con el propósi to de soportar una carga.
La presente invención t iene por objeto reducir u obviar tota lmente los problemas existentes.
Para esta f inal idad la invención comprende un sistema de soporte de defensa según la reivindicación 1.
Se ha encontrado que proporcionar una corona f lexible, al menos para una parte de este corona, real iza un aumento de presión adicional, por lo que se real iza un aumento signi f i cat ivo en la capacidad de soporte de carga de la defensa.
Una capacidad de soporte de carga mejorado resulta de proporcionar al menos una cámara de presión extra. En la real ización prefer ida actualmente esto da como resultado durante el uso una variación de presión decreciente desde la cámara de presión interior a una corona exterior, en donde, según la invención, el f luido f luye lateralmente visto desde la cámara de presión interior a la corona exterior.
Según la invención, que se define por los rasgos técnicos presentados en la reivindicación 1, como f luido se usa aire. Si se desea, además de aire también se pueden usar otros gases o l íquidos. El aire t iene la ventaja adicional de que es l igero y está ampl iamente disponible. La corona comprende prefer iblemente una al imentación para al imentar el f luido.
Prefer iblemente también se proporcionan al menos tres coronas, prefer iblemente cuatro, más prefer iblemente al menos seis y lo más prefer iblemente al menos ocho.
Cabe señalar que por ejemplo también se pueden proporcionar 35 coronas si se eligen grosores adecuados de las coronas.
Se pueden real izar aumentos de presión adicionales al proporcionar coronas adicionales con cámaras de presión adicionales ubicadas entre las mismas. Por la presente es posible aumentar aún más la capacidad de soporte de carga total a lo largo de la defensa según la presente invención.
Al menos una parte de las coronas se proporciona prefer iblemente de manera movible hasta cierto punto relat ivamente entre sí y/o la superf icie de soporte.
Al proporcionar coronas f lexibles, en donde es posible un movimiento relat ivo entre las coronas y/o entre una corona y la superf icie de soporte de la defensa, por ejemplo se reduce la fr icción y también se puede reducir el consumo de aire. Sin embargo, adicionalmente, también es menos crít ica la rugosidad de la vía. Esto en la práct ica signi f ica que todavía se pueden lograr buenos resul tados con una vía más rugosa.
Las coronas pueden comprender metal o un plástico.
Las coronas comprenden prefer iblemente aluminio.
Se obt ienen coronas dispuestas f lexiblemente, relat ivamente tiesas, al combinar una o más coronas f lexibles que comprenden ani l los relat ivamente t iesos hechos de placa de aluminio, en donde en una real ización preferida actualmente en el lado superior de estos ani l los se proporcionan cámaras de aire anulares.
En una real ización al ternat iva los ani l los se fabr ican de un material inf lable a fin de aumentar aún más la f lexibi l idad global. Tales coronas son por ejemplo inf lables con aire o se pueden rel lenar con otro gas u opcionalmente con un l íquido.
La defensa que se ha descri to anter iormente se puede usar por ejemplo como bogie de un tren, aunque también son posibles otras apl icaciones, por ejemplo para una embarcación o vehículo.
La invención también está relacionada además con un bogie para un tren, que comprende una defensa como se ha descr i to anteriormente.
Este tipo de bogie proporciona los mismos efectos y ventajas que se descr iben para la defensa.
El bogie comprende prefer iblemente un impulsor sin contacto.
Este tipo de impulsor sin contacto se provee prefer iblemente con var ios imanes permanentes sobre un disco rotatorio que se posicionan de manera que la rotación a lo largo de una banda o vía de guiado real iza una fuerza de propulsión. De esta manera se puede real izar de manera ef icaz un tipo de impulsor sin contacto con el que el bogie es desplazable respecto a la banda de guiado. El guiado funciona aquí como conductor. Por la presente se real iza un impulsor ef icaz y energét icamente eficiente.
La invención también está relacionada además con un tren provisto de un bogie como se ha descr i to anter iormente y/o con una vía adecuada para este tipo de bogie.
Este t ipo de tren y vía proporcionan los mismos efectos y ventajas que se descr iben con respecto a la defensa y/o el bogie.
En una real ización prefer ida actualmente la vía comprende una banda de material conduct ivo proporcionada en un lado de la vía con el propósi to de la impulsión sin contacto.
Adicionalmente, la vía puede estar provista de un rebaje en el que se proporciona al menos una banda de material conduct ivo para el impulsor. En una real ización prefer ida ventajosa la vía también está provisto de al menos un rebaje de manera que una sección de vía de esta vía se puede colocar sobre una vía férrea existente. De esta manera también se puede hacer uso de una vía existente que prefer iblemente es adecuada para un tren basado en un bogie como se ha descr i to anter iormente así como un tren convencional.
La invención también está relacionada además con un método para soportar un elemento, tal como un tren como se ha descr i to anteriormente, que comprende una defensa como también se ha descr i to anteriormente, y con un método para propulsar un elemento tal como un tren, que comprende proporcionar un bogie como se ha descri to anter iormente.
Los métodos indicados proporcionan los mismos efectos y ventajas que se descr iben para la defensa, el bogie, el tren o la vía.
Ventajas, rasgos y detal les adicionales de la invención se esclarecen sobre la base de real izaciones prefer idas de la misma, en donde se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La f igura 1 muestra un bogie según la invención;
la f igura 2 muestra un tren provisto de este t ipo de bogie;
la f igura 3 muestra una sección transversal de una defensa según la invención;
la f igura 4 muestra una vista de este t ipo de defensa proporcionada en un elemento de tren de la f igura 2;
la f igura 5 muestra una real ización de una defensa;
la f igura 6 muestra una representación de resultados exper imentales con la defensa de la f igura 5;
la f igura 7 muestra una representación de resultados con la defensa de la f igura 5;
la f igura 8 muestra una vista de una real ización al ternat iva de una defensa según la invención;
la f igura 9 muestra una representación de resultados exper imentales con la real ización de la defensa de la f igura 8;
la f igura 10 muestra una representación conceptual del impulsor según la invención;
la f igura 11 muestra una vista de un impulsor y una suspensión de un bogie del tren de la f igura 2;
las f iguras 12 y 13 muestran una vista de una conf iguración de prueba del impulsor;
las f iguras 14 y 15 muestran una real ización adicional de la defensa según la invención; las f iguras 16 y 17 muestran respect ivamente una sección transversal y una vista de una defensa rígida con dos coronas f lexibles según la invención;
las f iguras 18 a 23 muestran diversas f iguras y resultados relat ivos a una prueba con un doble defensa plást ica con un diámetro de 160 mm y un grosor de 10 mm; y
las f iguras 24 a 27 muestran diversas f iguras y resul tados relat ivos a un cálculo del consumo de aire de una pequeña defensa de láminas.
Un bogie 2 ( f igura 1 ) se muestra sobre una vía 4 de una vía férrea convencional 6. Esta vía férrea convencional 6 consiste en carr i les de tren 8 y t raviesas 10. El bogie 2 se provee de un impulsor 12. El impulsor 12 comprende cuatro discos rotatorios 14, dos en cada lado del bogie 2. También se proporcionan defensas 16. Por motivos de seguridad también se disponen guías 18, plasmadas en la real ización mostrada como defensas. La vía se provee en los lados con una banda de guiado 20 con el propósi to de impulsión. Este t ipo de bogie 2 se puede usar para un tren 22 ( f igura 2).
Una real ización de una defensa 24 ( f igura 3) se provee de una superf icie de soporte 26 que actúa en una sección de vía subyacente 28. En la real ización mostrada una defensa t iene seis coronas 30, en donde la corona comprende un ani l lo que se hace de una placa de aluminio y por encima de la cual se proporciona una cámara de aire anular 32 que puede ser accionada. Como alternativa, para la corona se usa otro metal o un plástico. El accionamiento también es posible por medio de otras fuentes de energía, tales como ci l indros hidrául icos o neumáticos, construcciones de resortes, etc. Canales de al imentación 34 pueden ajustar individualmente las coronas 30. El canal de al imentación 36 proporciona aire a la cámara de presión interior. Las cámaras de presión entre coronas 30 se proveen opcionalmente con un canal de al imentación (no se muestra). El diámetro de las coronas es de aprox imadamente 200 mm y la altura del rebaje para la defensa es de aprox imadamente 65 mm, en donde la defensa se fi ja en dirección horizontal con una conexión 38.
En una posible primera real ización de la defensa, un tren 40 ( f igura 4) se provee de una defensa 24 como se muestra en la f igura. El impulsor es simi lar a la conf iguración de la f igura 1, en donde se proporciona un ángulo a para conf igurar el tren 40 en dirección lateral. A fin de calcular este tipo de defensa, en una primera real ización se supone un diámetro de 200 mil ímetros.
Se probó el cálculo obtenido de una defensa de 0 200 mm, construida de diez coronas de aluminio de 6 mm de ancho que funcionan de manera f lexible relat ivamente entre sí y a una distancia mutua de 2 mm (f igura 5). Los radios de las coronas son sucesivamente 22 y 28, 30 y 36, 38 y 44, 46 y 52, 54 y 60, 62 y 68, 70 y 76, 78 y 84, 86 y 92, 94 y 100. Con un valor de presión en la cámara de presión inter ior de 10 bar comparado con el valor de presión de 1 bar en una defensa con una única corona (aquí el valor de presión en la cámara anular exterior) la capacidad de soporte de carga de esta defensa (1346 kg) aumentó en un coef iciente de mul t ipl icación de = 4,65 comparado con la capacidad de soporte de carga de la defensa con una única corona (297 kg). Como se muestra en la gráf ica (f igura 6, puntos que representan capacidad de soporte de carga en kg y barras que representan valor de presión en kPa para los ani l los), debido a las dimensiones mínimas de las tres cámaras de presión inter iores se encontró que la contr ibución de estas tres coronas era mínima.
Los resultados anteriores, y part icularmente la contr ibución marginal de las tres coronas interiores, indican que si se aumenta el tamaño de la defensa el coef iciente de mul t ipl icación aumentaría aún más. Por lo tanto se l levó a cabo un cálculo simi lar para una defensa de 0 600 mm. Se encontró que el coef iciente de mult ipl icación había aumentado a = x13,5. Esto por lo tanto es 2,9 veces el coef iciente de mul t ipl icación de la defensa de diámetro de 200 mm.
Cuanto mayor es el diámetro de la defensa, mayor será por lo tanto este coef iciente de mult ipl icación. Mirando a la ratio de las capacidades de soporte de carga de las dos defensas de diámetro 200 mm (1346 kg) y diámetro 600 mm (36483 kg) rel lenada casi tota lmente con coronas, respect ivamente 10 y 30 coronas, se ha encontrado que es un resultado muy interesante. La ratio de las capacidades de soporte de carga es = x27 mientras que la ratio de las áreas de superf icie de las defensas es x9, así = 3 veces mayor.
La extrapolación signi f ica que la defensa con diámetro 800 mm con 40 coronas y así un área superf icial de 16 x el área superf icial de la defensa con diámetro 200 mm tendrá 4 x 16 = 64 veces la capacidad de soporte de carga de esta defensa, por lo tanto una capacidad de soporte de carga de = 175 toneladas. O, convert ido a peso del tren de = 20 toneladas y el uso de 4 defensas de 0 800 mm, una presión baja de = 0,03 bar en la corona exter ior (con un caudal l imi tado Q de 1,4 l /min y poco desgaste de las coronas) será suf icientemente alto como para soportar el tren con las mismas.
La extrapolación anterior se considera en la segunda real ización.
El cálculo de manera escalonada de capacidad de soporte de carga, de exter ior a inter ior con la adición de un ani l lo cada vez, empezando desde un valor de presión en la cámara anular exter ior de 1 bar (es decir, 0,1 MPa), por lo que 1 kg = 9,81 N, resulta en:
0. atmosfér ico 0 kg, Diferencia entre 0 y 1: 297 kg
1. A1 x 0,5 bar A2 x 1 bar = 37 cm2 x 0,5 kg /cm2 278 cm2 x 1 kg /cm2 = 18,5 kg 278 kg = 297 kg, Di ferencia entre 1 y 2: 249 kg
2. 18,5 kg A3 x 1 bar A4 x 1,5 bar A5 x 2 bar = 18,5 kg 12 kg 51 kg ( = 81,5 kg) 464 kg = 546 kg, Di ferencia entre 2 y 3: 208 kg
3. 81,5 kg A6 x 2 bar A7 x 2,5 bar A8 x 3 bar = 81,5 kg 22 kg 77,5 kg ( = 181 kg) 573 kg = 754 kg, Di ferencia entre 3 y 4: 171 kg
4. 181 kg A9 x 3 bar A10 x 3,5 bar A11 x 4 bar = 181 kg 30 kg 98 kg (=309 kg) 616 kg = 925 kg, Di ferencia entre 4 y 5: 133 kg
5. 309 kg A12 x 4 bar A13 x 4,5 bar A14 x 5 bar = 309 kg 36 kg+108 kg (= 453 kg) 605 kg = 1.058 kg, Di ferencia entre 5 y 6: 103 kg
6. 453 kg A15 x 5 bar A16 x 5,5 bar A17 x 6 bar = 453 kg+40 kg 116 kg ( = 609 kg) 552 kg = 1.161 kg, hasta e incluyendo corona 6 proporciona 86,3 % de la máxima capacidad de soporte de carga. Di ferencia entre 6 y 7: 76 kg
7. 609 kg A18 x 6 bar A19 x 6,5 bar A20 x 7 bar = 609 kg+42 kg 124 kg ( = 775 kg) 462 kg = 1.237 kg, hasta e incluyendo corona 7 proporciona 91,9 % de la máxima capacidad de soporte de carga. Di ferencia entre 7 y 8: 53 kg
8. 775 kg A21 x 7 bar A22 x 7,5 bar A23 x 8 bar 775 kg 35 kg 120 kg ( = 930 kg) 360 kg = 1.290 kg. Di ferencia entre 8 y 9: 35 kg
9. 930 kg A24 x 8 bar A25 x 8,5 bar A26 x 9 bar = 930 kg+32 kg 111 kg ( = 1.073 kg) 252 kg = 1.325 kg. Di ferencia entre 9 y 10: 21 kg
10. 1.073 kg A27 x 9 bar A28 x 9,5 bar A29 x 10 bar = 1.073 kg+27 kg 95 kg ( = 1.196 kg)+150 kg = 1.346 kg.
Los resul tados obtenidos y mostrados arriba se trazan en la f igura 6. Se encontró que el máximo valor de presión en la única defensa rígida ascendía en una prueba práct ica a aproximadamente 0,45 bar. Los resultados indicados anter iormente deben ser compensados por lo tanto con un factor de corrección de modo que la máxima capacidad de soporte de carga debe ser 0,45 x 1346 kg = 605 kg.
La capacidad de soporte de carga de esta defensa múlt iple: 605 kg / (133,4 kg (véase también la f igura 7)) = x4,53 la capacidad de soporte de carga de la defensa rígida.
Defensa con 7 ani l los: (0,45 (bar) x 1.237 kg =) 557 kg / (133,4) = x4,17
Defensa con 6 ani l los: (0,45 (bar) x 1.161 kg =) 522 kg / (133,4) = x3,9
Sobre la base de esta últ ima real ización 20000 kg / 522 kg = 38,3: por lo tanto para el tren serían necesar ias 40 de estas defensas (u 80 defensas con un valor de presión de 0,45 bar x (38,3 / 80 =) 0,215 bar en la cámara anular exter ior con capacidad de soporte de carga de aproximadamente 260 kg cada una, o 160 defensas con un valor de presión de 0,108 bar en la cámara anular exter ior con una capacidad de soporte de carga de aproximadamente 130 kg cada una).
La f igura 7 y la tabla 1 muestran visualmente los resultados obtenidos de varias real izaciones.
Figure imgf000005_0001
En una segunda real ización se real izaron exper imentos de manera simi lar. La conf iguración se muestra en la f igura 8, con radios para las coronas individuales de 222 y 228, 230 y 236, 238 y 244, 246 y 252, 254 y 260, 262 y 268, 270 y 276, 278 y 284, 286 y 292, 294 y 300. Las áreas de superf icie en cm2 son para A01 112, A02 2715, A03 37, A04 109, A05 2570, A06 36, A07 106, A08 2428, A09 35, A10 103, A11 2290, A12 34, A13 100, A14 2157, A15 33, A16 97, A17 2027, A18 32, A19 94, A20 1901, A21 31, A22 91, A23 1780, A24 30, A25 88, A26 1662, A27 29, A28 85, A29 1548.
El cálculo de manera escalonada de capacidad de soporte de carga (de exter ior a inter ior con la adición de un ani l lo cada vez), empezando desde un valor de presión en la cámara anular exter ior de 1 bar (es decir, 0,1 MPa), en donde 1 kg=9,81 N:
1. A1 x 0,5 bar A2 x 1 bar = 112 cm2 x 0,5 kg /cm2 2.715 cm 2 x 1 kg/cm 22 ( 56 kg) 2715 kg = 2.731 kg, di ferencia entre 1 y 2: 2.626 kg
2. 56 kg A3 x 1 bar A4 x 1,5 bar A5 x 2 bar = 56 kg 37 kg 164 kg ( = 257 kg) 5.140 kg = 5.397 kg, di ferencia entre 2 y 3: 2.481 kg
3. 257 kg A6 x 2 bar A7 x 2,5 bar A8 x 3 bar = 257 kg 72 kg 265 kg ( = 594 kg) 7.284 kg = 7.878 kg, di ferencia entre 3 y 4: 2.341 kg
4. 594 kg A9 x 3 bar A10 x 3,5 bar A11 x 4 bar = 549 kg 105 kg 360 kg ( = 1.059 kg) 9.160 kg = 10.219 kg, di ferencia entre 4 y 5: 2.211 kg
5. 1.059 kg A12 x 4 bar A13 x 4,5 bar A14 x 5 bar =1.059 kg 136 kg 450 kg (= 1.645 kg) 10.785 kg = 12.430 kg, di ferencia entre 5 y 6: 2.076 kg
6. 1.645 kg A15 x 5 bar A13 x 5,5 bar A14 x 6 bar = 1.645 kg 165 kg 534 kg (= 2.344 kg) 12.162 kg = 14.506 kg, di ferencia entre 6 y 7: 1.948 kg
7. 2.344 kg A18 x 6 bar A19 x 6,5 bar A20 x 7 bar = 2.344 kg 192 kg 611 kg (= 3.147 kg) 13.307 kg = 16.454 kg, di ferencia entre 7 y 8: 1.832 kg
8. 3.147 kg A21 x 7 bar A22 x 7,5 bar A23 x 8 bar = 3.147 kg 217 kg 682 kg (= 4.046 kg) 14.240 kg = 18.286 kg, di ferencia entre 8 y 9: 1.706 kg
9. 4.046 kg A24 x 8 bar A25 x 8,5 bar A26 x 9 bar = 4.046 kg 240 kg 748 kg (= 5.034 kg) 14.958 kg = 19.992 kg, di ferencia entre 9 y 10: 1.590 kg
10. 5.034 kg A27 x 9 bar A28 x 9,5 bar A29 x 10 bar =5.034 kg 261 kg 808 kg (= 6.102 kg) 15.480 kg = 21.582 kg.
Suponiendo de otro modo que las di ferencias mutuas entre la capacidad de soporte de carga de coronas adyacentes asciende a un promedio de "factor de aumento en la di ferencia" de x0,92, los valores de di ferencia para el resto del cálculo ascenderían a:
10 - 11 1.463 kg 16 - 17 816 kg 22 23 495 kg 28 - 29 300 kg 11 - 12 1.345 kg 17 - 18 750 kg 23 24 455 kg 29 - 30 276 kg 12 - 13 1.240 kg 18 - 19 690 kg 24 25 419 kg 30 - 31 254 kg 13 - 14 1.139 kg 19 - 20 635 kg 25 26 385 kg 31 - 32 233 kg 14 - 15 1.048 kg 20 - 21 549 kg 26 27 354 kg 32 - 33 214 kg 15 - 16 964 kg 21 - 22 538 kg 27 28 326 kg 33 - 34 198 kg 34 - 35 182
Área cámara inter ior (0 4,4 cm; P = 35 bar) = 15,2 cm2: contr ibución de cámara inter ior a la capacidad de soporte de carga total: 532 kg.
Capacidad de soporte de carga total: 37.382 kg.
Los resultados obtenidos se muestran en la f igura 9 con la línea superior que muestra la capacidad de soporte de carga en kg y la l ínea infer ior la di ferencia entre coronas adyacentes.
Una posible real ización del impulsor según la invención se descr ibe y se muestra además en la f igura 10.
En la real ización mostrada el impulsor según una primera versión, usado para un tren con el propósi to del bogie 2, comprende un motor eléctr ico basado en ut i l ización de las fuerzas de Lorenz, prefer iblemente en bandas de aluminio que funcionan como conductor. En este tipo de motor una fuente, formada en una real ización ventajosa con un imán o imanes permanentes, provoca un campo magnét ico a través de un ci rcui to conduct ivo. En el circui to se induce una corr iente eléctr ica al cambiar el campo magnético, prefer iblemente del imán que se mueve respecto a este circui to. La fuerza de Lorentz entre el campo magnét ico y la corr iente se manif iesta como fuerza entre el imán permanente y el ci rcui to conduct ivo que decelera el imán permanente y arrastra el circui to conduct ivo con el movimiento del imán. Un impulsor se puede real izar de esta manera.
Al montar imanes permanentes en una rueda que está f i jada al vehículo y entonces permit i r que esta rueda rote a lo largo de una viga de guiado (f igura 10) también se obtienen los efectos cual i tat ivos descr i tos en los párrafos anteriores. El vehículo ejercerá una fuerza sobre la viga y será acelerado por la fuerza de reacción. Este sistema forma así en principio un motor. Sin embargo si se desea responder a preguntas cuant i tat ivas, nos confrontamos a var ias di ferencias signi f i cat ivas entre la combinación magnét ica rueda/carr i l de guiado y el ejemplo teór ico del párrafo anterior.
En primer lugar, están los propios imanes: el campo magnét ico al rededor de un imán permanente no cambia bruscamente de cero a un valor constante, como en el ejemplo de armazón de alambre, sino que es una función cont inuamente var iable de la posición. Está el carri l de guiado: en el ejemplo de armazón de alambre la corr iente eléctr ica es forzada a fluir en un circui to con geometr ía impuesta, y de ese modo se pueden calcular de manera relat ivamente fácil integrales espaciales, tales como en la ley de Faraday. En un carri l de guiado completo la corr iente de Foucaul t formará cont inuamente patrones extendidos y más complejos, especialmente en el lado superior del carri l ( f igura 10) donde la corr iente es ' forzada' a invert i rse a fin de permanecer en el carri l.
El impulsor y el posicionamiento relat ivo a la suspensión del tren en levi tación se muestran además en la f igura 11 y la f igura 1.
En las real izaciones mostradas se hace uso de ruedas magnét icas con un diámetro de 200 mil ímetros, y en una real ización al ternat iva con un diámetro de 60 o 600 mil ímetros.
Cabe señalar que el impulsor también se puede apl icar sin la defensa según la invención. La invención definida de antemano puede así también estar relacionada con el impulsor por separado. En la f igura 11 el impulsor 42 se proporciona centradamente en la vía 43. La banda de guiado 44 se proporciona en el rebaje 45. Para f i jación lateral se proporciona el ángulo p.
Adicionalmente, cabe señalar que el impulsor también se puede usar en otras apl icaciones, tales como un aerogenerador. El impulsor también se puede apl icar por ejemplo como generador.
Una segunda real ización del impulsor se muestra en las f iguras 12 y 13.
El uso de imanes permanentes para impulsar y f renar el tren se esclarece aún más a cont inuación. Se ha encontrado que los imanes permanentes superfuertes de neodimio son sumamente adecuados para esta f inal idad. El uso de este tipo de imán puede presentar la posibi l idad de poder desarrol lar por la presente suf iciente potencia de tracción y de f renado para permit i r un funcionamiento ópt imo del tren APT.
Aparte de la disponibi l idad relat ivamente l imi tada de este metal terroso, los costes de apl icar estos imanes en la vía tendrían un efecto adverso en los esfuerzos por mantener tan bajo como sea posible los costes de inversión en inf raestructuras. Durante la invest igación en la apl icabi l idad práct ica de estos imanes en combinación con bandas de acero, se encontró que, si este t ipo de imán se posiciona de manera desplazable a corta distancia de aproximadamente 1 mm entre dos bandas de acero con ori f icios correspondientes, se tendría que t i rar del imán con una fuerza de tracción relat ivamente grande a fin de atraer este imán pasando estos ori f icios. El cálculo de esta fuerza en relación a la potencia de impulsión est imada del tren supuso una causa suf iciente para expresar la expectat iva de que la ut i l ización de este fenómeno podría ser suf iciente para desarrol lar una técnica de impulsión sin contacto sobre la base del mismo. Part icularmente, tener que disponer únicamente bloques de acero en la construcción de guía de la vía ocasionaría únicamente un aumento l imi tado en los costes de la vía. Tras l levar a cabo pruebas de tracción con una conf iguración de prueba construida para determinación indicat iva de las dimensiones de la ratio ideal del tamaño de las bandas de acero y el del imán y el efecto en las distancias mutuas, se desarrol ló y construyó una primera conf iguración de prueba semi rrotator ia (véanse las f iguras 10 y 11). Las pruebas real izadas con la misma mostraron que el par t ransfer ible era suf icientemente alto como para poder asumir que, usando esta opción técnica, una solución adecuada para desarrol lar una técnica de impulsión de baja fr icción podría ser c ier tamente una posibi l idad. El cálculo de una representación gráf ica de esta conf iguración de prueba da suf iciente percepción de unas dimensiones posiblemente fact ibles de tal t ipo de técnica de impulsión.
La versión t ratada anter iormente de la técnica ha mostrado que con esta técnica se puede real izar una trasmisión que se acopla di rectamente sin contacto. Es el caso de que la primera versión funciona ópt imamente cuando hay una di ferencia de velocidad de 3,5 m/s entre el disco magnét ico y las bandas de aluminio dispuestas aquí en la construcción de vía. A fin de obtener más percepción sobre el posible valor añadido que esta técnica de trasmisión podría producir, se ha desarrol lado una segunda real ización de esta técnica en una versión rotatoria. Las pruebas real izadas con esta segunda versión montada en el disposi t ivo girator io se ha encontrado que producen un par t ransfer ible de 4,5 Nm simi lar al ya obtenido durante pruebas y cálculos estacionarios anter iores hechos (= 5 Nm). De la experiencia obtenida y el conocimiento desarrol lado al apl icar apoyo con aire, la versión rotatoria se proporcionó poster iormente con un apoyo de aire entre el disco magnét ico y un único disco más grande provisto de núcleos de hierro. Esto parece conf i rmar que reducir la distancia entre los discos da como resultado un aumento en el par trasfer ible. En las pruebas anter iores había una versión de doble cara. Esta últ ima conf iguración sin embargo tenía una única versión. Por la presente se midió un par t rasfer ible máximo de 6,6 Nm. Esto es comparat ivamente casi el tr iple del valor de par.
Finalmente, esta prueba también se real izó con un disco de aluminio en el disposi t ivo giratorio. Se encontró que el valor de par medido ascendía a = 5 Nm.
Con la conf iguración de la f igura 12 se determinaron var ios parámetros para esta real ización. Estos son:
Máxima fuerza de tracción (Ftrek,max) aproximadamente 19 kgf
resistencia magnét ica aprox imadamente 0,7 kgf
fuerza de tracción efect iva aproximadamente 18 kgf.
Resistencia magnét ica (Rmagn): 150 / 118 mm x 18 kgf aproximadamente 24 kgf
Fuerza máxima necesaria para aceleración Aquatrain aproximadamente 26 KN = 2.600 kgf: Por rueda impulsora: 650 kgf = 650/24, por lo tanto 27 veces la fuerza comparada con resul tados de la conf iguración de prueba.
Imanes apl icados en la conf iguración de prueba: 10 x 15 x 35 mm.
Dimensiones de imanes Aquatrain » x3 las dimensiones: 30 x 50 x 100 mm.
Peso de rueda impulsora:
24 imanes x 150 cm3 = 3,6 dm3 = 3,6 x 7,8 kgf » 28 kg.
Disco de aluminio 0 900 mm x 30 mm: » 20 dm3 x 2,7 kg » 54 kg Incluidos apoyos: » 100/150 kg.
Imanes 6 x 10 x 20 (I = 1.200 mm3): ratio con 10 x 15 x 35 (I = 5.250 mm3) = 1.200 / 5.250 = 23 %
F podría ser 0,23 x 19 » 4 kgf.
Momento = 4 kgf x 0,15 m = 0,6 kgfm = 6 Nm.
Se real izó una prueba adicional con una conf iguración como se muestra en la f igura 13. La prueba ha mostrado con respecto a la potencia de impulsión generable que, sobre la base de la prueba regist rada en vídeo indicada anter iormente con un paquete de imanes de dos imanes erguidos de 40 x 40 x 10 mm, como energía de impulsión se puede ut i l izar una fuerza de tracción de aprox imadamente 7 kgf en una conf iguración simi lar por medio de la acoplamiento estructural sustancialmente sin contacto sobre un guía como parte de un construcción de vía, por ejemplo para el Tren Aqua Planing. Con estos imanes un campo magnét ico ut i l izable únicamente se podría ut i l izar en un lado, mientras que un campo magnét ico se puede ut i l izar en dos lados por medio de la conf iguración anter ior de los imanes apl icados aquí. Esto es opcionalmente incluso posible para tres lados.
En el desarrol lo técnico anterior la s iguiente energía de impulsión se puede generar por rueda de impulsión sobre la base de este valor de 7 kgf:
Un imán de 80 x 80 x 20 mm t iene un volumen ocho veces superior comparado con un imán de 40 x 40 x 10 mm y por lo tanto una potencia de tracción generable ocho veces superior. Esto es así una fuerza de tracción generable por imán que se puede generar de 8 x 7 kgf = 56 kgf. Este resultado es así el valor generado por este imán sobre dos lados durante carga y es como tal ocho veces el valor de la fuerza de tracción de 7 kgf que podría ser generada por 2 imanes de 40 x 40 x 10 mm en la conf iguración de prueba.
En este desarrol lo adicional s iempre hay un número total o parcialmente activo de imanes de nueve por rueda para generar la potencia de impulsión. Cuando se convierte, el valor de tracción de estos nueve imanes es comparable a cuatro imanes totalmente cargados (suma de la partes act ivas posi t ivas y negativas), así una fuerza de tracción generable de 4 x 56 kgf = 224 kgf por rueda.
Por set de dos ruedas de impulsión en un impulsor de doble cara: 448 kgf.
Una real ización adicional de la defensa plasmada en este caso con un el tr iple de coronas se construye de coronas en forma de tres ani l los que se fabr ican de un metal o de un plást ico rígido o flexible, o una combinación de los mismos, y que se proporcionan relat ivamente entre sí y a la construcción de la defensa con una conexión estanca al aire por medio de disposición de, en este caso, ani l los tóricos de caucho 64, 66, 68 (las f iguras 14 y 15).
Las tres coronas 70, 72, 74 son accionadas cada una desde la construcción de defensa por tres ci l indros hidrául icos o neumáticos 58, 60, 62. En esta real ización en la cámara de presión interior se apl ica presión de aire comprimido con un valor de presión de por ejemplo 3 bar. Al aumentar el diámetro de los ci l indros dispuestos por corona, visto desde el exter ior al interior, de manera que estas dimensiones corresponderán a las fuerzas vert icales hacia arriba que se ejercen en estos coronas y aumentan desde el exter ior al inter ior y que son ejercidas por la presión de aire presente bajo estas coronas. Esto logra que en este caso en los ci l indros se puede emplear un valor hidrául ico. En caso de aumento o disminución en la fuerza o carga ejercidas sobre la construcción de defensa, la única al imentación de la presión de aire y la, en esta real ización, única al imentación de manera semejante de la presión hidrául ica cor respondiente al valor de la fuerza o carga ejercidas t iene que ser regulada por la presente con la f inal idad en esta real ización de permit i r que el valor de presión en la aire cámaras aumente, visto desde el exter ior al interior, desde por ejemplo 1 bar en la cámara anular exter ior a 2 bar en la cámara anular interior y a 3 bar en la cámara de presión interior.
Para un funcionamiento opcionalmente más suave de esta real ización entre la construcción de defensa y por ejemplo la construcción de tren 50 se puede disponer una construcción de colchón de aire 52. El funcionamiento de presión de aire en esta memoria también tendrá que ser regulado correspondiente al valor de la fuerza o carga var iables ejercidas sobre la defensa.
Las f iguras 16 y 17 muestran una real ización de una defensa rígida 80 con dos coronas f lexibles. La f igura 17 se muestra como representación en forma ovalada/el ípt ica, mientras se apreciará que en real idad es circular. Aquí se proporciona: parte rígida 82, cámara de aire 84 para accionar las coronas f lexibles 86, 88. Además se muestran partes de defensa rígida 90.
Las f iguras 18-27 muestran diversas f iguras y resul tados con respecto a una prueba con un doble defensa de plástico. Aquí se hace uso de los siguientes parámetros:
Presión de suministro: 2 bar;
C c il in d r o : 2,5 bar;
A c ilin d ro 0 63: 31,7 cm2 ;
F = 79 kgf.
Peso total del tren: 20 tonf; 4 defensas: 5,000 kgf/defensa: Número de defensas 0 16 cm necesarias: 5.000 kgf / 79 kgf = 64 defensas. Por lo tanto es necesario escalar: V 64 = x8: 0 128 cm.
Consumo de aire de defensa 016 cm: tanque 24 l i tros, 8 a 2 bar:
96 l i tros (2 bar) en 4 minutos = 24 l i tros (2 bar) / minuto = 1,44 m3 /hora.
Aumento de ci rcunferencia en escalado: x8. Consumo de aire esperado por defensa: 8 x 1,44 m3 = 11,5 m3. Consumo de aire esperado por tren: 4 x 11,5 m 3 = 46 m3 /hora. A una presión de 2 bar DRL 100 requiere una potencia de 5 kW y produce 89 m3 de aire (véase también la f igura 21 con la línea infer ior para DLR 80, l ínea media para DRL 100 y l ínea superior para DLR 150 para sal ida de aire en m3 /hora relat ivo a sobrepresión en bar, y la f igura 22 con l ínea infer ior para DLR 100, por encima de esto DLR 250, DLR 300 y en la parte superior DLR 500 para potencia en kW relat ivo a sobrepresión en bar).
Consumo de electr icidad total para todo el tren: 46 m3 / 89 m3 x 5 kWh = 2,6 kWh.
Las f iguras 23 y 24 muestran varias conf iguraciones con parámetros y resul tados calculados en las tablas 2 y 3 respect ivamente.
Tabla 2
Figure imgf000010_0001
Tabla 3
Figure imgf000010_0002
A cont inuación sigue un cálculo del consumo de aire de una pequeña defensa de lámina, con referencia a las f iguras 24-27, con una corona adicional 46. En la f igura 27 la l ínea infer ior en la derecha muestra la presión de la conf iguración de la f igura 18 y la l ínea superior la conf iguración de la f igura 25. La di ferencia es expl icada por la corona 46. Esta defensa t iene un 0 10 cm: A = 78 cm2. Si F defensa grande 0 100 cm (A = 7800 cm2) = 5000 kgf, entonces F defensa pequeña 0 10 cm es así 50 kgf, así P de la cámara de aire = 50 kgf / 78 cm2 = 0,64 bar.
P corona = 0,67 bar.
Ci l indro 0 6,3 cm: A = 31,7 cm2: F = 50 kgf, así P ci l indro = 50/31,7 = 1,58 bar.
Consumo de aire defensa pequeña:
De 8 a 2 bar: 12 minutos = 4 x 24 l i tros = 96 l i tros (2 bar) en 12 minutos (= 480 l i tros (2 bar)/hora) = 3 x 96 l i tros (0,67 bar) = 288 l i tros (0,67 bar) en 12 minutos = 288 l i t ros/12 minutos = 24 l i t ros/minuto (0,67 bar) = 5 x 288 l i t ros/hora = 1,44 m3 (0,67 bar)/hora.
Para cuatro defensas de 0 100 (ci rcunferencia x10) = 4 x 10 x 1,44 m3 (0,67 bar)/hora = 57,6 m3 (0,67 bar)/hora.
A una presión de 0,67 bar DRL 100 requiere una potencia de 3 kW y produce 97 m3 de aire.
Consumo eléctr ico total para todo el tren: 57,6 m3 / 97 m3 x 3 kWh = 1,8 kWh.
Para cuatro defensas de 0 100 (ci rcunferencia x10) = 4 x 10 x 0,48 m3 (2 bar)/hora = 19,2 m3 (2 bar)/hora.
A una presión de 2 bar DRL 100 requiere una potencia de 53 kW y produce 89 m3 de aire.
Consumo eléctr ico total para todo el tren: 19,2 m3 / 89 m3 x 5 kWh = 1,08 kWh.
Resul tados considerados sobre la base del método de cálculo de apoyos de aire:
Para la conf iguración de prueba con ci l indros 0 63 mm: A = 31,7 cm2; F = 50 kgf: P = 50 kgf / 31,7 cm2 = 1,58 bar.
Al imentación de aire (diámetro de entrada no importante) en el metro: 0,67 bar y en la corona 0,62 bar.
Se encuentra que un grosor de pel ícula de 15 micrómetros se apl ica para un consumo de 24 l i t ros/minuto.
La presente invención no se l imita por ningún medios a las real izaciones descr i tas anter iormente de la misma, sino que en cambio está def inida por las s iguientes reivindicaciones, dentro de cuyo alcance se pueden concebi r muchas modif icaciones. El impulsor descr i to y mostrado puede ser usado así por ejemplo por separado de la defensas, por ejemplo en aerogeneradores.

Claims (15)

REIVINDICACIO NES
1. Sistema de soporte (16, 24) para un tren, dicho sistema de soporte comprende:
- una superf icie de soporte (26) proporcionada en el lado infer ior del sistema de soporte durante el uso que actúa en una sección de vía subyacente (28);
- una cámara de presión inter ior proporcionado en o sobre la superf icie de soporte;
- una al imentación (36) dispuesta en la cámara de presión para al imentar un f luido;
- una primera corona (30) ubicada al rededor de la cámara de presión interior, en donde al menos una parte de la corona es f lexible; y
- una segunda corona (30) dispuesta alrededor de la primera corona de manera que se crea una cámara de presión entre las dos coronas adyacentes (30),
y en donde el f luido f luye lateralmente visto desde la cámara de presión inter ior a la segunda corona exterior,
caracterizado por que el f luido comprende aire conf igurado para lograr una capacidad de soporte de carga.
2. Sistema de soporte según la reivindicación 1, en donde la corona comprende una al imentación para al imentar el f luido.
3. Sistema de soporte según la reivindicación 1 o 2, en donde se proporcionan al menos dos coronas, y prefer iblemente al menos tres, más prefer iblemente al menos seis y lo más prefer iblemente al menos ocho.
4. Sistema de soporte según lo reivindicado en una o más de las reivindicaciones 1-3, en donde al menos una parte de las coronas se proporcionan de manera movible hasta cierto punto relat ivamente entre sí y/o la superf icie de soporte.
5. Sistema de soporte según lo reivindicado en una o más de las reivindicaciones 1-4, en donde las coronas comprenden aluminio.
6. Sistema de soporte según lo reivindicado en una o más de las reivindicaciones 1-5, en donde al menos una parte de la corona y/o coronas es inf lable.
7. Bogie (2) para un tren (40), que comprende un sistema de soporte según lo reivindicado en una o más de las reivindicaciones 1-6.
8. Bogie según la reivindicación 7, que comprende además un impulsor sin contacto (12).
9. Bogie según la reivindicación 8, en donde el impulsor sin contacto (8) comprende varios imanes permanentes sobre un disco rotatorio (14) que se posiciona de manera que rotación a lo largo de una banda o vía de guiado crea una fuerza de propulsión.
10. Tren (22, 40) provisto de un bogie (2) según lo reivindicado en una o más de las reivindicaciones 7-9.
11. Vía (4) adecuada para un bogie (2) según lo reivindicado en una o más de las reivindicaciones 7-9 y/o el tren (22, 40) según la reivindicación 10.
12. Vía según la reivindicación 11, que comprende además una banda (44) conectada en un lado de la vía para el impulsor, que comprende además prefer iblemente un rebaje (45) provisto de al menos una banda para el impulsor.
13. Vía según la reivindicación 11 ó 12, en donde la vía se provee de al menos un rebaje de manera que una sección de vía se puede colocar sobre una vía férrea existente.
14. Método para soportar un elemento, que comprende proporcionar un sistema de soporte según lo reivindicado en una o más de las reivindicaciones 1-6.333
15. Método para mover un elemento, que comprende proporcionar un bogie según lo reivindicado en una o más de las reivindicaciones 7-9 e impulsar el bogie.
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