KR20180057869A - 주행 안정성이 향상된 아음속 캡슐트레인 시스템 - Google Patents

주행 안정성이 향상된 아음속 캡슐트레인 시스템 Download PDF

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Abstract

아음속 캡슐트레인 시스템은 튜브 가이드, 지지프레임 및 차량부를 포함한다. 상기 튜브 가이드는 내부가 아진공 상태이며, 추진 대항면 및 부상 대항면이 형성된다. 상기 지지프레임은 상기 튜브 가이드의 하부를 고정한다. 상기 차량부는 상기 튜브 가이드의 내부에서 주행되며, 상기 추진 대항면에 대응되는 추진 자석부, 상기 부상 대항면에 대응되는 부상 자석부, 및 상기 부상 자석부의 상부에 배치되는 보조 자석부를 포함한다.

Description

주행 안정성이 향상된 아음속 캡슐트레인 시스템{SUB-SONIC CAPSULE TRAIN HAVING IMPROVED RUNNING STABILITY}
본 발명은 아음속 캡슐트레인 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아진공 튜브 내부를 주행하는 아음속 캡슐트레인에 있어서 직선 및 회전 구간에서의 캡슐 트레인의 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 아음속 캡슐트레인 시스템에 관한 것이다.
종래의 자기부상 열차의 경우, 궤도가 철도차량의 하부를 감싸도록 설계되거나, 철도차량의 하부가 궤도를 감싸도록 설계되었으며, 이를 통해 부상력 및 안내력을 철도차량에 제공하여 주행 안정성을 유지하는 것이 일반적이었다.
그러나, 상기와 같은 종래의 자기부상 열차의 구조에서는, 상대적으로 큰 궤도 구조물이 필요하거나 궤도 구조물의 높은 정밀도가 요구되는 등의 이유로 건설 비용이 상승하는 문제가 있었다.
또한, 철도차량의 부상 및 안내 공극을 일정하게 유지하기 위하여 실시간으로 공극을 측정하고 전자석에 투입되는 전류를 조절해야 하므로 제어가 원활하게 이루어지지 않는 경우 또는 운행속도가 빠른 경우에는 제어 성능에 한계가 있는 문제가 있었다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 아진공 상태의 튜브 또는 캡슐 내에서 철도차량이 추진되는 시스템과 관련된 기술이 개발되고 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1015170호에서는 아진공 상태의 튜브 또는 캡슐 내에서 철도차량을 동심축 상에 배치하기 위한 시스템을 개시하고 있고, 대한민국 등록특허 제10-1034345호에서도 아진공 상태의 튜브 또는 캡슐 내에서 철도차량을 중앙에 위치시키기 위한 시스템을 개시하고 있다.
그러나, 현재까지 개발되고 있는 아진공 상태의 튜브 또는 캡슐 내에서의 철도 차량의 추진 시스템 관련 기술들은 초보적인 수준이며, 특히 철도차량이 직선 구간은 물론 회전 구간에서도 주행 안정성을 보다 높이기 위한 기술이 필요한 상황이다.
대한민국 등록특허 제10-1015170호 대한민국 등록특허 제10-1034345호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 직선 구간은 물론이며 회전 구간에서도 주행 안정성을 보다 향상시킬 수 있는 아음속 캡슐트레인 시스템에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 아음속 캡슐트레인 시스템은 튜브 가이드, 지지프레임 및 차량부를 포함한다. 상기 튜브 가이드는 내부가 아진공 상태이며, 추진 대항면 및 부상 대항면이 형성된다. 상기 지지프레임은 상기 튜브 가이드의 하부를 고정한다. 상기 차량부는 상기 튜브 가이드의 내부에서 주행되며, 상기 추진 대항면에 대응되는 추진 자석부, 상기 부상 대항면에 대응되는 부상 자석부, 및 상기 부상 자석부의 상부에 배치되는 보조 자석부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 지지프레임은 베이스 프레임, 및 상기 베이스 프레임으로부터 상기 튜브 가이드의 저면을 지지하며 확장되는 확장 프레임을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 추진 대항면은, 상기 튜브 가이드와 상기 지지프레임이 서로 접촉하는 부분의 중앙에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 부상 대항면은, 상기 튜브 가이드와 상기 지지프레임이 서로 접촉하는 부분에서, 상기 추진 대항면을 기준으로 양 측에 한 쌍으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 추진 자석부는 상기 추진 대항면과의 상호작용으로 추력을 발생시키거나, 추진 제어 각도의 변화를 통해 상기 추진 대항면과 흡입력을 발생시키고, 상기 부상 자석부는 상기 부상 대항면과의 상호작용으로 부상력을 발생시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차량부가 직선으로 주행되는 직선 구간에서는, 상기 부상 자석부는 상기 부상 대항면과 동일한 너비 및 동일한 곡선 반경을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차량부가 곡선으로 주행되는 곡선 구간에서는, 상기 부상 대항면은 상기 부상 자석부보다 넓은 너비를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 곡선 구간에서는, 상기 추진 자석부의 흡입력 발생 및 상기 보조 자석부의 동작이 억제되도록 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보조 자석부는, 상기 차량부의 중앙으로부터 외측으로 갈수록 두께가 증가할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차량부는, 상부에 고정되어 상기 차량부의 주행시 다운 포스(down force)를 유도하는 날개부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차량부가 곡선으로 주행되는 곡선 구간에서는, 상기 날개부의 각도를 제어하여 상기 다운 포스가 발생되지 않도록 유도할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 차량부가 직선 구간을 주행하는 경우, 차량부의 하측에 형성되는 무게중심으로 인해 롤링 변화를 감소시키는 방향을 힘이 발생되고, 추진 자석부와 추진 대항면 사이에 추진 제어각 조절을 통해 흡입력이 발생되어 롤링 변화를 감소시키는 방향으로 안정성이 향상된다.
또한, 보조 자석의 비대칭적 형상에 의해 좌우 반발력의 차이가 발생하여 롤링 변화를 억제하는 방향으로 힘이 발생하고, 꼬리 날개에 의해 발생하는 다운 포스(down force)로 인해 롤링 발생을 억제하는 방향으로 안정성이 향상될 수 있다.
이와 달리, 차량부가 곡선 구간을 주행하는 경우, 원심력에 의해 차량부가 횡방향으로 움직이면 움직인 쪽의 부상 자석부에 의한 반발력이 증가하여 무게 중심을 중심으로 한 틸팅이 발생하여 자연스럽게 속도의 감소 없이 승차감 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
그리하여, 직선 구간은 물론 곡선 구간에서도 차량부의 안정성 및 승차감이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 아음속 캡슐트레인 시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템의 부상부를 곡선구간에서 확대하여 도시한 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템에서 무게중심에 의한 직선 주행 안정성 향상 상태를 도시한 모식도이다.
도 4는 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템에서 추진 자석부에 의한 직선 주행 안정성 향상 상태를 도시한 모식도이다.
도 5는 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템에서 보조 자석부에 의한 직선 주행 안정성 향상 상태를 도시한 모식도이다.
도 6은 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템에서 날개부에 의한 직선 주행 안정성 향상 상태를 도시한 모식도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템에서 부상 공극의 차이에 의한 회전 주행 안정성 향상 상태를 도시한 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 아음속 캡슐트레인 시스템을 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템의 부상부를 곡선구간에서 확대하여 도시한 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2를 포함한 이하의 도면에서는 상기 튜브 가이드(200)에 대한 수직 단면도를 바탕으로 본 실시예에 의한 아음속 캡슐트레인 시스템을 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 아음속 캡슐트레인(10)은 차량부(100), 튜브 가이드(200) 및 지지프레임(300)을 포함한다.
상기 튜브 가이드(200)는 내부가 아진공 상태, 즉 진공에 가까워 공기저항이 거의 없는 상태이며, 상기 튜브(tube) 형상으로 내부에 공간부(201)가 형성되어 연장된다.
상기 튜브 가이드(200)의 하부는 일정 면적이 상기 지지프레임(300)에 의해지지 및 고정된다.
즉, 상기 지지프레임(300)은 지반(미도시) 등에 고정되어 상측으로 연장되는 베이스 프레임(310), 및 상기 베이스 프레임(310)으로부터 양 측으로 연장되며 상기 튜브 가이드(200)의 하부를 지지하는 확장 프레임(320)을 포함한다.
그리하여, 상기 튜브 가이드(200)의 하부는 상기 확장 프레임(320)에 의해 고정 및 지지되며, 이 경우 상기 확장 프레임(320)은 상기 튜브 가이드(200)의 하측에 도 1에 도시된 정도의 소정면적에 접촉하게 된다.
상기 튜브 가이드(200)는 상기 확장 프레임(320)과 접촉하는 면에, 추진 대항면(210) 및 부상 대항면(220, 230)이 형성된다.
상기 추진 대항면(210)은 상기 확장 프레임(320)의 중앙부, 즉 상기 튜브 가이드(200)의 하면의 중앙부에 소정의 너비로 상기 튜브 가이드(200)의 연장 방향을 따라 형성된다.
상기 부상 대항면(220, 230)은 상기 추진 대항면(210)을 기준으로 상기 추진 대항면(210)의 양 측에 소정의 너비로 각각 형성되며, 마찬가지로 상기 튜브 가이드(200)의 연장 방향을 따라 형성된다.
이 경우, 상기 추진 대항면(210) 및 상기 부상 대항면(220, 230)은 상기 튜브 가이드(200)의 하부면 상에 형성되는 것으로, 상기 튜브 가이드(200)의 곡률과 동일한 곡률로 형성된다.
상기 차량부(100)는 상기 튜브 가이드(200)의 공간부(201)를 통과하며, 내부에는 승객이 착석하는 좌석부(111)가 배열된다.
상기 차량부(100)는 상기 좌석부(111)의 하부에 추진공간(112)이 별도로 구비되며, 상기 추진공간(112)에는 상기 차량부(100)의 추진 및 자세 확보를 위한 구조물이 탑재된다.
보다 구체적으로, 상기 차량부(100)의 추진공간(112) 하면은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 튜브 가이드(200)의 하면과 동일한 곡률을 가지는 곡면의 차량 저면부(120)로 형성되며, 이에 따라, 상기 차량 저면부(120)는 상기 튜브 가이드(200)의 하면과의 사이에서 부상공극(X) 만큼의 간격으로 부상된 상태를 유지한다.
한편, 상기 차량부(100)는 추진 자석부(130), 부상 자석부(140, 150), 보조 자석부(160, 170) 및 날개부(180)를 포함한다.
상기 추진 자석부(130)는 상기 추진 대항면(210)과 마주하도록 상기 차량 저면부(120)에 형성되며, 이에 따라 상기 추진 자석부(130)는 상기 차량 저면부(120)의 중앙에 상기 추진 자석부(130)와 동일한 너비로 상기 차량부(100)의 연장방향을 따라 연장된다.
상기 추진 자석부(130)는 상기 추진 대항면(210)과의 상호작용으로 상기 차량부(100)의 추력을 발생시킨다. 또한, 추진 제어 각도를 변화시킴으로써 상기 추진 대항면(210)과의 흡입력도 발생시킬 수 있다.
상기 부상 자석부(140, 150)는 상기 추진 자석부(130)를 중심으로, 상기 추진 자석부(130)의 양측에 상기 부상 대항면(220, 230)과 마주하도록 한 쌍이 상기 차량 저면부(120)에 형성된다.
이에 따라, 상기 부상 자석부(140, 150)는 상기 차량 저면부(120)의 양 측부에 상기 차량부(100)의 연장방향을 따라 연장된다.
이 경우, 도 1에서는 상기 튜브 가이드(200)가 직선인 직선 구간을 도시한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같은 직선 구간에서는 상기 부상 자석부(140, 150)의 너비는 이에 대응되는 상기 부상 대항면(220, 230)의 너비와 실질적으로 동일하게 형성된다. 또한, 상기 부상 자석부(140, 150)의 곡률도 상기 부상 대항면(220, 230)의 곡률과 동일하게 형성된다.
그리하여, 상기 부상 자석부(140, 150)는 상기 부상 대항면(220, 230)과의 상호 작용을 통해 상기 차량부(100)의 부상력을 발생시킨다.
이와 같이, 상기 차량부(100)가 부상력을 제공받음에 따라, 상기 차량 저면부(120)와 상기 튜브 가이드(200) 사이에는 부상공극(X)이 형성된다.
이와 달리, 도 2에서는 상기 튜브 가이드(200)가 곡선인 곡선 구간을 도시한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같은 곡선 구간에서는 상기 부상 자석부(140, 150)의 너비는 이에 대응되는 상기 부상 대항면(220, 230)의 너비보다 작게 형성된다.
즉, 상기 부상 대항면(220, 230)은 대응되는 상기 부상 자석부(140, 150)보다 양 측으로 제1 및 제2 너비들(Y1, Y2) 만큼 넓게 연장된다.
그리하여, 상기 곡선 구간에서 상기 차량부(100)가 회전하여 상기 부상 자석부(140, 150)가 이동되더라도 상기 부상 자석부(140, 150)와 상기 부상 대항면(220, 230)의 서로 중첩되는 면적은 일정하게 유지될 수 있으며, 이에 따라 상기 곡선 구간에서도 상기 차량부(100)의 부상력이 유지될 수 있다.
이와 관련하여 상기 곡선 구간에서의 상기 차량부(100)의 안정성 향상에 대하여는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 후술한다.
상기 보조 자석부(160, 170)는 상기 부상 자석부(140, 150)의 상측에 위치하며, 상기 부상 자석부(140, 150)와 마주하며 서로 대응되도록 형성된다.
이 경우, 상기 보조 자석부(160, 170)는 도 1에 도시된 바와 같이, 단면이 서로 비대칭으로 형성되며, 예를 들어 상기 추진 자석부(130)가 형성된 상기 차량 저면부(120)의 중심을 향하는 방향으로부터 상기 차량 저면부(120)의 외측부를 향하는 방향으로 두께가 점진적으로 증가하는 형상을 가질 수 있다.
한편, 상기 보조 자석부(160, 170)에 의한 상기 차량부(100)의 안정성 향상에 대하여는 도 5를 참조하여 후술한다.
상기 날개부(180)는 상기 차량부(100)의 상부에 고정되며, 상기 차량부(100)의 상부 전면에 걸쳐 형성될 수도 있으나, 상기 차량부(100)의 후측 상부에만 형성될 수도 있다.
그리하여, 상기 차량부(100)가 상기 튜브 가이드(200)의 내부를 주행하는 경우 상기 날개부(180)의 상부와 하부의 압력차를 유도하여 다운 포스(down force)를 생성시킨다.
한편, 본 실시예에 의한 상기 차량부(100)는 상기 좌석부(111)의 하부에 상기 추진공간(112)을 형성하고, 상기 추진공간(112)의 내부에, 상기 추진 자석부(130), 상기 부상 자석부(140, 150) 및 상기 보조 자석부(160, 170)를 구비하여, 전체적으로 상기 차량부(100)의 무게 중심(G)이 상기 추진 공간(112)의 하측에 위치하도록 설계된다.
이하에서는, 상기 아음속 캡슐트레인 시스템(10)에서의 직선 주행 안정성 또는 곡선 주행 안정성이 향상되는 상태에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템에서 무게중심에 의한 직선 주행 안정성 향상 상태를 도시한 모식도이다.
도 3을 참조하면, 상기 아음속 캡슐트레인 시스템(10)에서, 상기 차량부(100)의 무게중심은 상대적으로 낮게 위치하도록 설계되므로, 도 3에 도시된 바와 같이 직선 구간을 주행하는 경우 롤링(rolling) 방향의 위치 변화가 발생하는 경우 상기 낮은 무게중심에 의해 상기 발생된 롤링(rolling) 변화를 감소시키는 방향(도 3의 실선 화살표 방향)으로 힘이 발생된다.
그리하여, 상기 차량부(100)에서 발생된 롤링 방향의 변화는 상쇄되어 상기 직선 구간의 주행시 안정성이 향상될 수 있다.
도 4는 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템에서 추진 자석부에 의한 직선 주행 안정성 향상 상태를 도시한 모식도이다.
도 4를 참조하면, 상기 아음속 캡슐트레인 시스템(10)에서, 상기 차량부(100)가 직선 구간을 주행하는 경우 롤링(rolling) 방향의 위치 변화가 발생하는 경우, 상기 추진 자석부(130)와 상기 추진 대항면(210)의 사이에서 추진 제어각도를 제어함으로써 상기 추진 자석부(130)와 상기 추진 대항면(210) 사이의 화살표 방향의 흡입력이 유도될 수 있다.
그리하여, 상기 유도된 흡입력에 의해 상기 차량부(100)에서 발생된 롤링 방향의 변화는 상쇄되어 상기 직선 구간의 주행시 안정성이 향상될 수 있다.
도 5는 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템에서 보조 자석부에 의한 직선 주행 안정성 향상 상태를 도시한 모식도이다.
도 5를 참조하면, 상기 아음속 캡슐트레인 시스템(10)에서는, 앞서 설명한 바와 같이 상기 보조자석부(160, 170)는 상기 차량 저면부(120)의 외측 방향을 향함에 따라 두께가 증가하도록 설계된다.
이에 따라, 상기 차량부(100)가 직선 구간을 주행하는 경우 롤링(rolling) 방향의 위치 변화가 발생하여, 도 5에 도시된 바와 같이 시계방향으로 롤링되는 경우, 상기 추진 자석부(130)를 기준으로 좌측에 위치한 상기 보조자석(170)은 상대적으로 얇은 두께로 상기 부상 대항면(230)과 마주하며, 상기 추진 자석부(130)를 기준으로 우측에 위치한 상기 보조자석(160)은 상대적으로 두꺼운 두께로 상기 부상 대항면(220)과 마주하게 된다.
그리하여, 상기 추진 자석부(130)를 기준으로 좌측과 우측에서 발생되는 반발력이 화살표로 도시된 바와 같이, 서로 차이가 발생하며, 상기 추진 자석부(130)를 기준으로 우측에 위치한 상기 보조자석(160)에서 발생되는 반발력이 크게 발생하므로, 상기 차량부(100)는 무게중심(G)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하도록 유도된다.
이에 따라, 상기 반발력의 차이로 인해, 상기 차량부(100)에서 발생된 롤링 방향의 변화는 상쇄되어 상기 직선 구간의 주행시 안정성이 향상될 수 있다.
도 6은 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템에서 날개부에 의한 직선 주행 안정성 향상 상태를 도시한 모식도이다.
도 6을 참조하면, 상기 아음속 캡슐트레인 시스템(10)에서는, 앞서 설명한 바와 같이 상기 날개부(180)가 상기 차량부(100)의 후측 상부에 형성되며, 상기 차량부(100)가 상기 튜브 가이드(200)의 내부를 주행하는 경우 상기 날개부(180)의 상부와 하부의 압력차를 유도하여 다운 포스(down force)를 생성시킨다.
즉, 상기 다운 포스의 생성에 따라 상대적으로 상기 차량부(100)의 롤링(rolling) 발생이 억제되며, 이에 따라 상기 직선 구간의 주행시 안정성이 향상될 수 있다.
상기 도 3 내지 도 6에서는 상기 차량부(100)가 직선 구간을 통과하는 경우의 롤링을 억제하는 상태를 설명하였으나, 상기 도 3 내지 도 6의 롤링 억제 상태는 개별적으로 수행되거나, 복합적으로 수행될 수 있음은 자명하다.
상기 차량부(100)가 곡선 구간을 통과하는 경우에도 상기 차량부(100)의 주행 안정성을 향상시키는 것이 필요하며, 이하에서는 상기 곡선 구간을 통과하는 경우의 주행 안정성 향상에 대하여 설명한다.
도 7a 및 도 7b는 도 1의 아음속 캡슐트레인 시스템에서 부상 공극의 차이에 의한 회전 주행 안정성 향상 상태를 도시한 모식도이다.
우선, 상기 차량부(100)가 곡선 구선을 통과하는 경우에는 상기 추진 자석부(130)와 상기 추진 대항면(210) 사이에서의 흡입력이 발생하지 않도록 제어하며, 상기 보조 자석부(160, 170)에 의한 자력도 발생하지 않도록 제어한다.
나아가, 상기 날개부(180)의 각도를 제어하여, 상기 날개부(180)에 의한 다운 포스가 발생하지 않도록 제어한다.
상기 차량부(100)가 곡선 구간을 주행하는 경우, 도 7a에 도시된 바와 같이, 원심력에 의해 상기 차량부(100)는 화살표에 도시된 바와 같이 좌측으로 이동하게 된다. 이와 같이, 상기 차량부(100)가 좌측으로 이동하게 되면 상기 추진 자석부(130)를 기준으로 좌측에 위치한 상기 부상 자석부(150)에 의한 반발력이 우측에 위치한 상기 부상 자석부(140)에 의한 반발력보다 증가하게 된다.
그리하여, 상기 반발력의 차이에 의해, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 차량부(100)는 상기 무게중심(G)을 기준으로 시계방향으로 회전하게 되며, 이에 따라 상기 차량부(100)가 곡선 구간을 주행하는 경우 시계방향으로 기울어진 상태로 속도의 감소 없이 진행하게 된다.
이에 따라, 상기 좌석부(111)에 착석한 승객은 높은 승차감을 유지할 수 있으며, 상기 차량부(100)는 안정적으로 곡선 구간을 주행할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 차량부가 직선 구간을 주행하는 경우, 차량부의 하측에 형성되는 무게중심으로 인해 롤링 변화를 감소시키는 방향을 힘이 발생되고, 추진 자석부와 추진 대항면 사이에 추진 제어각 조절을 통해 흡입력이 발생되어 롤링 변화를 감소시키는 방향으로 안정성이 향상된다.
또한, 보조 자석의 비대칭적 형상에 의해 좌우 반발력의 차이가 발생하여 롤링 변화를 억제하는 방향으로 힘이 발생하고, 꼬리 날개에 의해 발생하는 다운 포스(down force)로 인해 롤링 발생을 억제하는 방향으로 안정성이 향상될 수 있다.
이와 달리, 차량부가 곡선 구간을 주행하는 경우, 원심력에 의해 차량부가 횡방향으로 움직이면 움직인 쪽의 부상 자석부에 의한 반발력이 증가하여 무게 중심을 중심으로 한 틸팅이 발생하여 자연스럽게 속도의 감소 없이 승차감 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
그리하여, 직선 구간은 물론 곡선 구간에서도 차량부의 안정성 및 승차감이 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 아음속 캡슐트레인 시스템은 아진공 상태의 튜브 또는 캡슐 내에서 철도차량이 추진되는 시스템에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.
10 : 아음속 캡슐트레인 시스템
100 : 차량부 110 : 차량 외부
120 : 차량 저면부 130 : 추진 자석부
140, 150 : 부상 자석부 160, 170 : 보조 자석부
180 : 날개부 200 : 튜브 가이드
210 : 추진 대항면 220, 230 : 부상 대항면
300 : 지지프레임 310 : 베이스 프레임
320 : 확장 프레임

Claims (11)

  1. 내부가 아진공 상태이며, 추진 대항면 및 부상 대항면이 형성된 튜브 가이드;
    상기 튜브 가이드의 하부를 고정하는 지지프레임; 및
    상기 튜브 가이드의 내부에서 주행되며, 상기 추진 대항면에 대응되는 추진 자석부, 상기 부상 대항면에 대응되는 부상 자석부, 및 상기 부상 자석부의 상부에 배치되는 보조 자석부를 포함하는 차량부를 포함하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지프레임은
    베이스 프레임; 및
    상기 베이스 프레임으로부터 상기 튜브 가이드의 저면을 지지하며 확장되는 확장 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 추진 대항면은,
    상기 튜브 가이드와 상기 지지프레임이 서로 접촉하는 부분의 중앙에 형성되는 것을 특징으로 하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 부상 대항면은,
    상기 튜브 가이드와 상기 지지프레임이 서로 접촉하는 부분에서, 상기 추진 대항면을 기준으로 양 측에 한 쌍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 추진 자석부는 상기 추진 대항면과의 상호작용으로 추력을 발생시키거나, 추진 제어 각도의 변화를 통해 상기 추진 대항면과 흡입력을 발생시키고,
    상기 부상 자석부는 상기 부상 대항면과의 상호작용으로 부상력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 차량부가 직선으로 주행되는 직선 구간에서는,
    상기 부상 자석부는 상기 부상 대항면과 동일한 너비 및 동일한 곡선 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 차량부가 곡선으로 주행되는 곡선 구간에서는,
    상기 부상 대항면은 상기 부상 자석부보다 넓은 너비를 가지는 것을 특징으로 하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 곡선 구간에서는,
    상기 추진 자석부의 흡입력 발생 및 상기 보조 자석부의 동작이 억제되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 보조 자석부는,
    상기 차량부의 중앙으로부터 외측으로 갈수록 두께가 증가하는 것을 특징으로 하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 차량부는,
    상부에 고정되어 상기 차량부의 주행시 다운 포스(down force)를 유도하는 날개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 차량부가 곡선으로 주행되는 곡선 구간에서는,
    상기 날개부의 각도를 제어하여 상기 다운 포스가 발생되지 않도록 유도하는 것을 특징으로 하는 아음속 캡슐트레인 시스템.
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