用于抽真空管运输系统的管部段技术方案

本发明专利技术涉及一种用于构造用于负压应用的管的管部段，所述管部段具有直径为至少2m的内切圆，并且涉及一种由所述管部段生产而成的抽真空管运输系统管。真空管运输系统管。真空管运输系统管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于抽真空管运输系统的管部段


[0001]本专利技术涉及一种用于构造用于负压应用的管的管部段，所述管部段具有直径为至少2m的内切圆，并且涉及一种由所述管部段生产而成的抽真空管运输系统管。

技术介绍

[0002]负压应用意味着管中的压力低于管外部的压力。因此，管处于外部压力之下。一种这样的负压应用为抽真空管运输系统(ETT：evacuated tube transport system)中的管。超级高铁是一种用于乘客运输和/或货物运输的ETT拟建模式，首先被用来描述由来自Tesla和SpaceX的联合团队所发布的开源空气动力火车设计。在很大程度上借鉴Robert Goddard的空气动力火车的超级高铁包括密封的真空管或真空管系统，舱可以行进通过所述密封的真空管或真空管系统而受到较少的空气阻力或摩擦或者甚至不受空气阻力或摩擦，从而以高的速度和加速度运送人或物体。于2012年首次公开提及的Elon Musk版本的概念包含减压管，其中加压舱支撑于由线性感应电动机和空气压缩机驱动的空气轴承上。所述管在地面之上将在塔架上延伸或者在地面之下将在隧道中延伸。所述概念将容许比当前的铁路或航空行进显著地更快的行进。理想的超级高铁系统将比现有的大众运输模式更加节能、安静和自主。
[0003]高速铁路的发展在历史上受到管理摩擦和空气阻力的困难的阻碍，摩擦和空气阻力在车辆接近高速时变得显著。空气动力火车概念在理论上通过在抽真空的(无气的)或部分地抽真空的管中采用磁悬浮列车而消除这些障碍，从而容许非常高的速度。在US1020942中公开磁悬浮的原理。然而，磁悬浮的高成本以及在长距离之上维持真空的困难一直阻止这种类型的系统的建造。超级高铁类似于空气动力火车系统但是在大约1毫巴(100Pa)的压力下运行，并且因此可以被描述成抽真空管运输(ETT：evacuated tube transport)系统，如在US5950543中概括地公开的。
[0004]ETT系统通过使所有障碍物运动离开行进路径而解决与经典运输相关联的许多问题。行进的物体(在这种情况下舱)处于管中，所以它停留在预期路径上并且没有障碍物可以到达路径。如果随后的舱经历相同的加速和减速，则许多舱可以一次完全安全地在管中沿同一方向行进。对加速和减速进行计划以防止舱变成随后的舱的障碍物。由于最低限度地依赖于或根本不依赖于活动部件，所以舱的可靠性非常高。在减速期间回收加速所需的大部分能量。
[0005]ETT
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系统的重要元件之一是管。这些管需要大的内径，以容许容纳货物或乘客的舱通过。管中的压力为大约100Pa，所以它必须能够承受为大约101kPa的周围大气压力，所述周围大气压力高大约1000倍。由于管在地面以上通常将被支撑(例如通过塔架)，所以所述管还必须能够跨越两个支撑件之间的间隙而不弯曲或屈曲。根据超级高铁阿尔法(Hyperloop Alpha)项目的完整建议，对于乘客管而言，需要在20mm至23mm之间的管壁厚度以为考虑到的载荷情况提供足够的强度，比如压力差、间隔大约30m定位的塔架之间的弯曲和屈曲、由于舱的重量和加速度所引起的载荷、以及地震考虑。对于乘客加车辆管而言，较
大的管的管壁厚度将在23mm至25mm之间。这些计算基于具有3.30m的内径的管。然而，计算还表明，通过增大行进通过管的舱尺寸，可以大大地改进ETT
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系统的经济性。这些增大的舱尺寸需要大约3.50米至5.00米的内径。如果由钢板或钢带生产这些直径的管，则这需要大约30mm的厚度。没有带钢热轧机能够供应这种厚度的材料，因此将必须由板生产这些管。随着所提出的ETT系统和作为管的优选材料的钢的广泛使用，这将需要大约3000ton/km
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20000km＝60Mton。目前，EU28中的板的总产量为大约10Mton/年。除了该生产力问题之外，由板生产管需要大量的繁琐的现场处理和成型以及板的焊接，并且管变得非常重。由30mm厚的钢制成的5m直径的管重3700kg/m，这意味着10m的段重37公吨。Mi
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26直升飞机的有效载荷为大约22公吨。考虑到高架桥或其它限制，经由道路运输是不切实际的。
[0006]屈曲指的是结构的稳定性的损失，并且以它的最简单的形式与材料强度无关，其中假定这种稳定性的损失在材料的弹性范围内发生。细长的结构或薄壁结构在压缩载荷下易于屈曲。因此，管不仅必须能够承受压力差并且能够在没有显著下垂的情况下跨越30m，它还必须具有足够的抗屈曲能力。使用较高强度的钢可以增加机械性能，并且由此通过容许较薄的壁厚度而实现一些材料节省，但是未实现抗屈曲能力。
[0007]WO2019162068公开一种ETT系统管，所述ETT系统管包括由双壁金属管组成的多个管段，所述双壁金属管包括外部金属管和内部金属管，其中所述外部金属管与所述内部金属管之间的空间填充有加强化合物，并且其中所述加强化合物结合至所述外部管的内部表面以及所述内部管的外部表面并且与所述外部管的内部表面以及所述内部管的外部表面紧密接触。
[0008]专利技术目的
[0009]本专利技术的目的是提供一种用于构造用于负压应用的管的管部段，所述管部段比常规生产的螺旋焊接管部段轻，并且不易屈曲。
[0010]本专利技术的另一个目的是提供一种用于构造用于负压应用的管的管部段，所述管部段可以现场生产。
[0011]本专利技术的另一个目的是提供一种用于构造用于ETT
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系统的管的管部段，所述管部段可以容易地在道路上运输。
[0012]本专利技术的另一个目的是提供一种适合于ETT
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系统的管，所述管使用比单蒙皮管更少的材料，同时以可常规地由热轧带钢或冷轧带钢制造的方式提供具有可接受的刚度的类似的屈曲性能。

技术实现思路

[0013]利用一种用于构造适合于负压应用的管(1)的管部段(2)达到这些目的中的一个或多个，所述管部段(2)具有长度L，所述管部段(2)具有直径为至少2m的内切圆，其中所述管部段包括多个纵向桁条(3)、多个周向部段(4)以及具有曲率半径R的多个蒙皮部段(5)，并且其中所述曲率沿着所述蒙皮部段的整个长度延伸，其中所述纵向桁条(3)连接至所述周向部段(4)的外表面(4a)，其中所述多个纵向桁条(3)安装至所述周向部段以形成用于附接所述蒙皮部段(5)的骨架框架(6)，其中所述蒙皮部段(5)的长边缘气密地安装至所述纵向桁条(3)，并且其中所述蒙皮部段(5)的所述曲率半径R的中心点M位于所述管部段外部，并且其中，当所述管部段被用作负压应用时，所述纵向桁条(3)之间的所述蒙皮部段在所述
纵向桁条(3)之间受到拉伸载荷。在从属权利要求中提供优选实施例。
[0014]WO2020169411公开一种管部段，所述管部段包括多个纵向桁条、多个周向部段以及具有曲率半径R的多个薄壁蒙皮部段，并且其中所述曲率沿着所述薄壁蒙皮部段的整个长度延伸，其中所述纵向桁条连接至所述周向部段的内表面，其中所述纵向桁条和所述周向部段形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于构造适合于负压应用的管(1)的管部段(2)，所述管部段(2)具有长度L，所述管部段(2)具有直径为至少2m的内切圆，其中所述管部段包括多个纵向桁条(3)、多个周向部段(4)以及具有曲率半径R的多个蒙皮部段(5)，并且其中曲率沿着所述蒙皮部段的整个长度延伸，其中所述纵向桁条(3)连接至所述周向部段(4)的外表面(4a)，其中所述多个纵向桁条(3)安装至所述周向部段以形成用于附接所述蒙皮部段(5)的骨架框架(6)，其中所述蒙皮部段(5)的长边缘气密地安装至所述纵向桁条(3)，并且其中所述蒙皮部段(5)的曲率半径R的中心点M位于所述管部段外部，并且其中，当所述管部段被用作负压应用时，所述纵向桁条(3)之间的所述蒙皮部段在所述纵向桁条(3)之间受到拉伸载荷。2.根据权利要求1所述的管部段(2)，其特征在于，i)所述纵向桁条(3)中的一个、多个或全部为中空的，和/或其中ii)所述周向部段(4)中的一个、多个或全部为中空的。3.根据前述权利要求中的任一项所述的管部段(2)，其特征在于，所述周向部段(4)之间的距离朝向所述管部段的在长度L的二分之一处的中部比在所述管部段的两个末端处小。4.根据前述权利要求中的任一项所述的管部段(2)，其特征在于，所述周向部段(4)中的一个、多个或全部具有曲形形状，并且优选地具有圆形形状、卵形形状或椭圆形形状。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的管部段(2)，其特征在于，所述周向部段(4)中的一个、多个或全部为具有至少8个边的多边形。6.根据前述权利要求中的任一项所述的管部段(2)，其特征在于，所述纵向桁条(3)中的一个、多个或全部由矩形管生产而成。7.根据前述权利要求中的任一项所述的管部段(2)，其特征在于，所述周向部段(4)中的一个、多个或全部由矩形管生...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：塔塔钢铁荷兰科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：