PL242806B1 - Urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest tunel, zwłaszcza drogowy lub kolejowy posiadający wjazd (1), wyjazd (2) oraz ściany boczne (3), podłoże (4) i strop (5). Tunel charakteryzuje się on tym, że na obwodzie tunelu znajduje się co najmniej jedna zwężka rurowa (6) wygięta w łuk, której wlot (7) znajduje się od strony wyjazdu z tunelu (2), natomiast wylot (8) o mniejszym polu przekroju od wlotu (7) znajduje się od strony wjazdu do tunelu (1). Wlot (7) i wylot (8) zwężki rurowej (6) znajdują się w podłożu tunelu (4) lub w ścianie bocznej tunelu (3). W zwężce rurowej (6) może znajdować się turbina (9) oraz filtr (10).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym, zwłaszcza drogowym lub kolejowym.

Dotychczas znane konstrukcje i systemy zmniejszające napór powietrza na pojazd poruszający się w tunelu polegają głównie na odprowadzaniu sprężanego powietrza przez odpowiednio zaprojektowany system wentylacyjny tunelu.

W opisach patentowych KR101693720 (B1) i KR101445251 (B1) przedstawione są konstrukcje i systemy redukujące zwiększone ciśnienie powietrza przed czołem pociągu poruszającego się w tunelu. Konstrukcje te składają się z przewodów wentylacyjnych zamontowanych w stropie równolegle do wzdłużnej osi tunelu. Odprowadzane jest nimi powietrze sprężane przez jadący pociąg. Przewody wentylacyjne połączone są ze zlokalizowanym w stropie tunelu układem odpowietrzającym, który zintegrowany jest z systemem sterującym wentylacją tunelu.

W opisie patentowym KR101647988 (B1) przedstawione jest urządzenie do redukcji naporu strumienia powietrza na pojazd wjeżdżający lub wyjeżdżający z tunelu. Na wjeździe i wyjeździe z tunelu znajdują się połączone ze sobą specjalne zbiorniki do gromadzenia powietrza. Pojazd wjeżdżający do tunelu przepycha powietrze do zbiornika znajdującego się na wjeździe do tunelu, z którego za pomocą dmuchawy kieruje się je do części wyjazdowej tunelu. Tam wytwarzana kurtyna powietrzna stanowi barierę blokującą wlot powietrza do tunelu.

Zasadniczymi elementami systemu zmniejszającego napór powietrza na pociąg poruszający się w tunelu, który opisany jest w zgłoszeniu patentowym KR20140124149 (A) są czujniki informujące o aktualnej lokalizacji pociągu w tunelu oraz urządzenia do odprowadzania i doprowadzania powietrza. Zasygnalizowany wjazd lub ruch pociągu w tunelu inicjuje odprowadzanie powietrza z części wjazdowej do tunelu lub z części, w której znajduje się przód poruszającego się pociągu.

W opisie patentowym KR101900332 (B1) przedstawiona jest konstrukcja części wjazdowej do tunelu, w której w obwodzie umieszczony jest co najmniej jeden przewód wentylacyjny zmniejszający lub opóźniający wzrost ciśnienia powietrza w czasie wjazdu pociągu do tunelu.

Opis zgłoszenia patentowego RU2006134764 (A) przedstawia sposób i urządzenie do usuwania radonu z tunelu kolejowego. Strumień powietrza generowany przez poruszający się pociąg w tunelu jest kierowany do zainstalowanego systemu wentylacyjnego. Część tego powietrza, na skutek wytwarzanego podciśnienia, jest zasysana do przestrzeni za poruszającym się pociągiem. Wytwarzana w dolnych partiach tunelu turbulencja powietrza pozwala na usuwanie radonu do systemu wentylacyjnego. Istotnym elementem są szczelne wrota, które otwierają się przed nadjeżdżającym pociągiem i zamykają za przejeżdżającym pociągiem.

W opisie zgłoszenia patentowego CN104727841 (A) przedstawiony jest system wyd echowego oczyszczania powietrze w tunelu. Powietrze do tunelu jest dostarczane za pomocą rury nadmuchowej umieszczonej wzdłuż tunelu w stropowej jego części. Po obydwu stronach znajdują się równolegle ułożone przewody z otworami, którymi jest zasysane powietrze z tunelu.

Celem wynalazku jest ekonomiczniejszy i szybszy przejazd pojazdów przez obecnie istniejące oraz budowane w przyszłości tunele drogowe i kolejowe.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym posiadającym wjazd, wyjazd oraz podłoże i ściany boczne połączone stropem, zawierające przewody rurowe.

Istotą urządzenia w pierwszej odmianie wykonania jest to, że wewnątrz ścian bocznych wzdłuż tunelu znajdują się ułożone w szereg pary zakrzywionych zwężek rurowych. Zwężki rurowe rozmieszczone są symetrycznie względem osi tunelu, a ich wloty umieszczone są naprzeciw siebie i znajdują się od strony wyjazdu z tunelu. Wyloty zwężek rurowych o mniejszym polu przekroju od wlotów umieszczone są naprzeciw siebie i znajdują się od strony wjazdu do tunelu i skierowane są ukośnie w stronę osi tunelu i wyjazdu z tunelu. Korzystnie w zwężkach rurowych znajdują się turbiny powietrzne lub znajdują się filtry powietrza.

Istotą urządzenia w drugiej odmianie wykonania jest to, że w podłożu wzdłuż tunelu znajdują się ułożone w szereg zakrzywione zwężki rurowe, których wloty znajdują się od strony wyjazdu z tunelu. Wyloty zwężek rurowych o mniejszym polu przekroju od wlotów znajdują się od strony wjazdu do tunelu i skierowane są ukośnie w stronę osi tunelu i wyjazdu z tunelu. Korzystnie w zwężkach rurowych znajdują się turbiny powietrzne lub znajdują się filtry powietrza.

W urządzeniu według wynalazku wykorzystywane jest prawo ciągłości strugi oraz aerodynamiczne właściwości pojazdów poruszających się w ograniczonych ścianami przestrzeniach.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że w nieznacznie przekonstruowanych istniejących tunelach oraz w nowobudowanych tunelach pojazdy będą uzyskiwały dodatkową prędkość bez zwiększania zużycia paliwa lub innych nośników energii. Zastosowany wynalazek niweluje opór medium dla pojazdów poruszających się w tunelach jednotorowych. Dotyczy to również tuneli systemu loop, w których pojazdy poruszają się na wytwarzanych poduszkach powietrznych albo magnetycznych. Uzyskiwane mogą być wówczas relatywnie duże prędkości pojazdów, konkurujące z systemem Hyperloop tunel, bez konieczności wytwarzania kosztownej próżni. Dodatkowo możliwa jest filtracja i oczyszczanie medium w tunelach dzięki zastosowaniu filtrów zamontowanych w zwężkach. Możliwy jest również odzysk energii ze sprężanego przez pojazd medium i zamiana jej np. na energię elektryczną, którą można wykorzystać do zasilania oświetlenia lub wspomagania wentylacji tunelu.

Wynalazek został przedstawiony w przykładach wykonania na schematycznym rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają:

Fig. 1 - tunel jednotorowy, w którym zainstalowane jest urządzenie do kierowania powietrza w pierwszym przykładzie w widoku od strony wjazdu,

Fig. 2 - urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym w pierwszym przykładzie w przekroju wzdłuż linii A-A,

Fig. 3 - urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym w pierwszym przykładzie w przekroju wzdłuż linii B-B,

Fig. 4 - tunel jednotorowy w którym zainstalowane jest urządzenie do kierowania powietrza w drugim przykładzie w widoku od strony wjazdu,

Fig. 5 - urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym w drugim przykładzie w przekroju wzdłuż linii C-C,

Fig. 6 - urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym w drugim przykładzie w przekroju wzdłuż linii D-D.

W pierwszym przykładzie wykonania urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym zainstalowane jest w tunelu drogowym o jednym pasie ruchu. Tunel posiada wjazd 1, wyjazd 2 oraz podłoże 4 i ściany boczne 3 połączone płaskim stropem 5. Wewnątrz ścian bocznych 3 wzdłuż tunelu znajdują się ułożone w szereg pary zakrzywionych zwężek rurowych 6.1, 6.2. Zwężki rurowe 6.1, 6.2 rozmieszczone są symetrycznie względem osi tunelu, a ich wloty 7.1, 7.2 posiadają prostokątne przekroje poprzeczne, umieszczone są naprzeciw siebie i znajdują się od strony wyjazdu 1 z tunelu. Wyloty 8.1, 8.2 zwężek rurowych 6.1, 6.2 znajdują się również w ścianach bocznych 3 tunelu, posiadają prostokątne przekroje poprzeczne o powierzchni mniejszej od powierzchni wlotów 7.1, 7.2, umieszczone są naprzeciw siebie i znajdują się od strony wjazdu 2 do tunelu. Wyloty 8.1,8.2 zwężek rurowych 6.1, 6.2 skierowane są ukośnie w stronę osi tunelu i wyjazdu 2 z tunelu. W co drugiej parze zwężek rurowych 6.1, 6.2 znajdują się turbiny 9.1, 9.2 powietrzne, a w pozostałych parach zwężek rurowych 6.1, 6.2 znajdują się filtry 10.1, 10.2 powietrza.

W drugim przykładzie wykonania urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym zainstalowane jest w tunelu kolejowym z jednym torem. Tunel posiada wjazd 1, wyjazd 2 oraz podłoże 4 i ściany boczne 3 połączone łukowym stropem 5. W podłożu 4 wzdłuż tunelu znajdują się ułożone w szereg zakrzywione zwężki rurowe 6.3, których wloty 7.3 posiadają prostokątne przekroje poprzeczne i znajdują się od strony wyjazdu 2 z tunelu. Wyloty 8.3 zwężek rurowych 6.3 posiadają prostokątne przekroje poprzeczne o powierzchni mniejszej od powierzchni wlotów 7.3 i znajdują się od strony wjazdu 1 do tunelu. Wyloty 8.3 zwężek rurowych 6.3 skierowane są ukośnie w stronę osi tunelu i wyjazdu 2 z tunelu. W co drugiej zwężce rurowej 6.3 znajduje się turbina 9.3 powietrzna, a w pozostałych zwężkach rurowych 6.3 znajdują się filtry 10.3 powietrza.

Pojazd 11 poruszający się w tunelu jednotorowym spręża przed sobą powietrze, które w pierwszym przykładzie wykonania znajduje ujście zwężkami rurowymi 6.1, 6.2 znajdującymi się w ścianach bocznych 3 po obydwu stronach osi tunelu, a w drugim przykładzie wykonania zwężkami rurowymi 6.3 znajdującymi się w podłożu 4 tunelu. Sprężane powietrze dostaje się do wlotów 7.1, 7.2 par zwężek rurowych 6.1, 6.2 (w pierwszym przykładzie wykonania) albo do wlotów 7.3 zwężek rurowych 6.3 (w drugim przykładzie wykonania) i przepływając przez te zwężki zwiększa swoją prędkość w miarę zmniejszania się ich pola przekroju poprzecznego. Wypływające z dużą prędkością powietrze przez wyloty 8.1, 8.2 par zwężek rurowych 6.1, 6.2 kierowane jest ukośnie w stronę boków pojazdu 11 i wyjazdu 2 z tunelu (w pierwszym przykładzie wykonania) albo wypływające z dużą prędkością powietrze przez wyloty 8.3 zwężek rurowych 6.3 kierowane jest ukośnie w stronę podwozia pojazdu 11 i wyjazdu 2 z tunelu (w drugim przykładzie wykonania). W obydwu przykładach wykonania zmniejszany jest opór aerodynamiczny działający na poruszający się pojazd 11 i znacząco zwiększana jest jego prędkość w tunelu. Znajdujące się w zwężkach rurowych 6.1, 6.2 turbiny 9.1,9.2 powietrzne (w pierwszym przykładzie wykonania) albo znajdujące się w zwężkach rurowych 6.3 turbiny 9.3 powietrzne (w drugim przykładzie wykonania) generują prąd elektryczny wykorzystywany do oświetlania i wentylacji tunelu. Znajdujące się w zwężkach rurowych 6.1, 6.2 filtry 10.1, 10.2 powietrza (w pierwszym przykładzie wykonania) albo znajdujące się w zwężkach rurowych 6.3 filtry 10.3 powietrza (w drugim przykładzie wykonania) oczyszczają powietrze w tunelu z zanieczyszczeń, których źródłem jest poruszający się pojazd 11.

Claims (6)

1. Urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym posiadającym wjazd (1), wyjazd (2) oraz podłoże (4) i ściany boczne (3) połączone stropem (5), zawierające przewody rurowe, znamienne tym, że wewnątrz ścian bocznych (3) wzdłuż tunelu znajdują się ułożone w szereg pary zakrzywionych zwężek rurowych (6.1,6.2), przy czym zwężki rurowe (6.1,6.2) rozmieszczone są symetrycznie względem osi tunelu, a ich wloty (7.1,7.2) umieszczone są naprzeciw siebie i znajdują się od strony wyjazdu (2) z tunelu, natomiast wyloty (8.1, 8.2) zwężek rurowych (6.1, 6.2) o mniejszym polu przekroju od wlotów (7.1, 7.2) umieszczone są naprzeciw siebie i znajdują się od strony wjazdu (1) do tunelu i skierowane są ukośnie w stronę osi tunelu i wyjazdu (2) z tunelu.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w zwężkach rurowych (6.1, 6.2) znajdują się turbiny (9.1,9.2) powietrzne.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w zwężkach rurowych (6.1, 6.2) znajdują się filtry (10.1, 10.2) powietrza.

4. Urządzenie do kierowania powietrza w tunelu jednotorowym posiadającym wjazd (1), wyjazd (2) oraz podłoże (4) i ściany boczne (3) połączone stropem (5), zawierające przewody rurowe, znamienne tym, że w podłożu (4) wzdłuż tunelu znajdują się ułożone w szereg zakrzywione zwężki rurowe (6.3), których wloty (7.3) znajdują się od strony wyjazdu (2) z tunelu, natomiast wyloty (8.3) zwężek rurowych (6.3) o mniejszym polu przekroju od wlotów (7.3) znajdują się od strony wjazdu (1) do tunelu i skierowane są ukośnie w stronę osi tunelu i wyjazdu (2) z tunelu.

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że w zwężkach rurowych (6.3) znajdują się turbiny (9.3) powietrzne.

6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że w zwężkach rurowych (6.3) znajdują się filtry (10.3) powietrza.