悬浮与驱动系统外置光滑内壁高温超导真空管道交通系统技术方案

悬浮与驱动系统外置光滑内壁高温超导真空管道交通系统，包括管道、车辆、永磁轨道、直线电机定子、动子、管肋、管箍。管道断面为圆形或椭圆形，内壁光滑，管壁很薄，用非磁性高强度材料制作；车辆重心位于管道下半部，永磁轨道在管道外底部，跟车辆的液氮杜瓦对应，紧贴管壁。直线电机定子在管道外顶部，紧贴管壁，跟车辆直线电机动子相对应；沿管壁纵向设置的管肋跟沿管道周向设置的管箍固定连接，保证管道不变形。本发明专利技术的优点是，为采用活塞式推压排气方法形成真空创造条件，消除管道内部动力热源，使施工安装、检查维修可方便地在管道外部完成，管肋、管箍对管壁发挥加强作用，防止翘曲、失稳，有效降低真空管道建设、运营与维护成本。

Suspension and drive system external smooth inner wall high temperature superconducting vacuum pipeline transportation system

The suspension and drive system is equipped with smooth inner wall high temperature superconducting vacuum pipeline transportation system, including pipeline, vehicle, permanent magnet track, linear motor stator, mover, tube rib and tube hoop. The section of the pipe is round or elliptical, the inner wall is smooth, the pipe wall is very thin, made of non-magnetic high-strength materials; the center of gravity of the vehicle is located in the lower half of the pipe, the permanent magnet track is at the bottom of the pipe, corresponding to the vehicle's liquid nitrogen dewar, close to the pipe wall. The stator of the linear motor is on the top of the pipe, close to the pipe wall, and corresponds to the linear motor mover of the vehicle. The invention has the advantages of creating conditions for forming vacuum by adopting piston-type pushing and exhausting method, eliminating internal power and heat source of pipeline, making construction, installation, inspection and maintenance conveniently completed outside the pipeline, strengthening the pipe wall by pipe ribs and pipe hoops, preventing warpage and instability, effectively reducing the construction, operation and maintenance of vacuum pipeline. Maintenance cost.

【技术实现步骤摘要】
悬浮与驱动系统外置光滑内壁高温超导真空管道交通系统
本专利技术属于真空管道交通
，具体涉及两种悬浮与驱动系统外置光滑内壁高温超导真空管道交通系统。
技术介绍
人类从未停止对速度的追求，今天的高铁、磁悬浮，都因受到空气阻力、气动噪声、气动振动等制约，无法进一步提高速度。飞机和汽车除受空气阻力影响外，其能耗和碳排放量很大，将来发展会受到限制。真空管道高速交通克服上述缺点，是一种能达到超高速度，且能耗很低、环境影响很小的交通模式，可望从根本上解决人类交通所面临的困境。真空管道交通由管道、磁悬浮车辆、驱动与控制、真空泵、真空测量、远程监控系统等组成。运行时，管道内抽成部分真空，然后车辆在其中行驶。因为同时消除了机械摩擦和空气阻力，不仅所需动力和能耗很小，而且速度很快。已有的真空管道交通技术方案都是基于把现有的铁路和磁悬浮置于管道中的基本理念，其共同特征是其轨道、动力和悬浮系统均在管道内部，如专利“VacuumRailway”（US1336732）、“VacuumTubeTransportationSystem”（US2511979）、“ApparatusforVacuumTubeTransportation”（US2488287）、“真空管道高速交通运行抽气系统”（CN200910305962.7）、“真空管道高速交通移动隔离门设置”（CN200910306188.1）、“一种真空管道交通的垂直移动隔离门”（CN200910219090.2）、“真空管道交通对开式移动隔离门设置”（CN201010300062.6）、“一种真空管道交通的旋转式气闸站及中途进出管道的方法”（CN201710172741.1）、“一种地铁系统用作真空管道交通支线及车站的方法与系统”（CN201710398387.4）、“一种椭圆形单管双向真空管道交通系统”（CN201710876815.X），其缺点是：悬浮与动力系统产生热量，会在管道内形成热积聚；安装施工、检查维修必须在管道内进行，十分不便且成本很高；不便于用更高效的方式抽真空，如专利“一种活塞式车辆推压排气为管道交通形成真空的方法及装置”（CN201710398386.X）给出的活塞式推压排气方式。专利“Vacuum-tubeMass-transitSystem”（US4184792）给出了一种管道内部光滑的真空管道交通系统，但该系统依靠空气动力，无法实现超音速、超高速，至多是一种气压管道物流系统，不属于现代真空管道交通范畴。专利“动力系统外置式薄壁真空管道磁浮交通系统”（CN201010192101.5）给出了悬浮与驱动系统外置的技术路线，但管道内仍保留轨道和支撑结构，内壁不完全光滑，不利于采用如活塞式推压排气等高效率的形成真空方式；该专利也未给出对薄壁管道进行加强的措施与方案。专利“一种活塞式车辆推压排气为管道交通形成真空的方法及装置”（CN201710398386.X）给出内部光滑的真空管道交通系统思路，但未给出管壁构造、车辆设置的具体方案。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供悬浮与驱动系统外置，且内壁光滑的真空管道交通系统技术方案，从而可以采用简便、高效、低成本的活塞式推压排气方法形成真空，有效消除管道内热源，同时使全部施工安装、检查维修不必进入管道内，极大提高效率，降低真空管道建设与运营成本。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种悬浮与驱动系统外置且内壁光滑的高温超导真空管道交通系统，包括管道1，车辆2，永磁轨道3，直线电机定子41，直线电机动子42，管肋51，管箍52，所述的车辆2包括直线电机动子42、悬浮装置22（液氮杜瓦与超导材料），其特征是，车辆2重心位于管道下半部，保证在悬浮及驱动系统失效时车辆不易发生倾覆，所述的永磁轨道3位于管道1外部、底部，跟车辆2的悬浮装置22对应，其表面紧贴管壁，所述的直线电机定子41位于管道3顶部，其表面向下，紧贴管壁，跟车辆2上的直线电机动子42相对应，所述的管肋51沿管壁纵向设置，沿管壁圆周布置4~8条，通过管箍52连接与固定，所述的车辆2两侧各设置两个支承滚轮23。所述的管道1断面为圆形，内壁光滑，管壁很薄（小于2mm），用不锈钢、铝合金、钛合金、碳纳米管或石墨烯等非磁性（不影响磁场、不磁化）的轻型高强度材料制作。管箍52与管壁间空间高度5~20cm，保证不影响直线电机定子41和永磁轨道3的连续安装。所述的断面为椭圆、管道1断面为椭圆。所述的支承滚轮23当悬浮装置失效或遇到剧烈颠簸时，支承滚轮23跟管壁接触，阻止车辆滚转。该滚轮也可以是万向轮，或者圆球。所述的车辆2断面可以是圆形、矩形，其特征是，四个滚轮23所形成的矩形轮廓6其对角线61长度大于椭圆管道1的短轴7，从而限制车辆在管道1内发生滚转。本专利技术的有益效果是：管道内部无任何固定部件，管壁光滑，为采用活塞式推压排气方法形成真空创造了条件，可有效降低抽真空和维持真空的成本；悬浮和驱动系统均布置在管道外部，不仅消除管道内部热源，而且施工安装、检查维修可方便地在管道外部完成，不必进入管道，提高工作效率，降低真空管道建设与运营成本；管肋、管箍对管壁发挥加强作用，防止翘曲、失稳；车辆顶部设置直线电机的优点是，当直线电机定子工作时，对动子以及车辆产生一定向上的吸引力，从而降低对超导材料悬浮力的要求。附图说明图1为本专利技术的横断面图。图2为本专利技术的正视图。图3为图1的A-A剖视图。图4为椭圆管道断面设置时的横断面图。图5为椭圆管道断面设置时的横断面图，图中示意由支承滚轮23确定的矩形轮廓6，对角线61和椭圆管道1的短轴7。图中1为管道；2为车辆，22为液氮杜瓦，23为支承滚轮；3为永磁轨道；41为直线电机定子，42为直线电机动子；51为管肋，52为管箍；6为支承滚轮23确定的矩形轮廓，61为矩形轮廓6的对角线；7为椭圆管道1的短轴。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做详细描述。实施方案一：如图1、图2、图3所示，一种圆形管道断面，悬浮与驱动系统外置，且内壁光滑的高温超导真空管道交通系统。包括管道1，车辆2，永磁轨道3，直线电机定子41，直线电机动子42，管肋51，管箍52。管道1断面为圆形，内壁光滑，管壁很薄（小于2mm），用不锈钢、铝合金、钛合金、碳纳米管或石墨烯等非磁性（不影响磁场、不磁化）的轻质高强度气密性良好的材料制作。为提高管壁强度，保证管道1在外压、动荷载作用下不变形，本专利技术给出了管肋51、管箍52设置。管肋51用高强度钢材或合金制作，沿管道1纵向布置，可以跟管道一起整体加工铸造，也可与管道焊接固定在一起，或粘贴在一起，或用适当的装配方法紧固在一起。管箍52用高强度钢材或合金制作，沿管道周向发挥加强固定作用，要求具有良好的抗弯强度，跟管肋51固定连接在一起，沿管道线路每隔2~5m设置一个。车辆2为高温超导磁悬浮车，悬浮装置包括液氮杜瓦22与超导材料，无论空载还是重载，车辆2的重心均位于管道下半部，以使悬浮及驱动系统失效时车辆不易发生倾覆。液氮杜瓦22设置在车辆底部，对应地，在管道1外部相应位置设置永磁轨道3，运行时通过磁场钉扎作用提供的悬浮力，使包含有超导块材的液氮杜瓦22连同车辆2一起悬浮在管道中。每节车辆2至少包括四组液氮杜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬浮与驱动系统外置且内壁光滑的高温超导真空管道交通系统，包括管道（1），车辆（2），永磁轨道（3），直线电机定子（41），直线电机动子（42），管肋（51），管箍（52），包括直线电机动子（42）、悬浮装置（22）（液氮杜瓦与超导材料），其特征在于，车辆（2）重心位于管道下半部，保证在悬浮及驱动系统失效时车辆不易发生倾覆，所述的永磁轨道（3）位于管道（1）外部、底部，跟车辆（2）的悬浮装置（22）对应，其表面紧贴管壁，所述的直线电机定子（41）位于管道（3）顶部，其表面向下，紧贴管壁，跟车辆（2）上的直线电机动子（42）相对应，所述的管肋（51）沿管壁纵向设置，沿管壁圆周布置4~8条，通过管箍（52）连接与固定，所述的车辆（2）两侧各设置两个支承滚轮（23）。

【技术特征摘要】
1.一种悬浮与驱动系统外置且内壁光滑的高温超导真空管道交通系统，包括管道（1），车辆（2），永磁轨道（3），直线电机定子（41），直线电机动子（42），管肋（51），管箍（52），包括直线电机动子（42）、悬浮装置（22）（液氮杜瓦与超导材料），其特征在于，车辆（2）重心位于管道下半部，保证在悬浮及驱动系统失效时车辆不易发生倾覆，所述的永磁轨道（3）位于管道（1）外部、底部，跟车辆（2）的悬浮装置（22）对应，其表面紧贴管壁，所述的直线电机定子（41）位于管道（3）顶部，其表面向下，紧贴管壁，跟车辆（2）上的直线电机动子（42）相对应，所述的管肋（51）沿管壁纵向设置，沿管壁圆周布置4~8条，通过管箍（52）连接与固定，所述的车辆（2）两侧各设置两个支承滚轮（23）。2.根据权利要求1所述的一种悬浮与驱动系统外置且内壁光滑的高温超导真空管道交通系统，其特征在于，所述的管道（1）断面为圆形，内壁光滑，管壁很薄（小于2mm），用不锈钢、铝合金、钛合金、碳纳米管或石墨烯等非磁性（不影响磁场、不磁化）的轻型高强度材料制作。3.根据权利要求1所述的一种悬浮与驱动系统外置且内壁光滑的高温超导真空管道交通系统，其特征在于，所述的管箍（52）与管壁间空间高度5~20cm，保证不影响直线电机定子（41）和永磁轨道（3）的连续安装。4.根据权利要求1所述的一种悬浮与驱动系统外置且内壁光滑的高温超导真空管道交通系统，其特征在于，所述的支承...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀平，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61