一种高速火车 |
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| 申请号 | CN201410653075.X | 申请日 | 2014-11-17 | 公开(公告)号 | CN104442860A | 公开(公告)日 | 2015-03-25 |
| 申请人 | 朱晓义; | 发明人 | 朱晓义; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种高速火车，其中一个技术方案为包括壳体，壳体内分别设有内层 流体 通道和外 层流 体通道，内层流体通道通过第一通气口与外界相通，外层流体通道通过第二通气口与外界相通，外层流体通道与 发动机 的吸气口相通；内层流体通道内的低流速气流向外层流体通道内的高流速气流转移压 力 差，所述压力差转变为火车的推动力。解决 现有技术 的高速火车需要耗费超过三分之二的动力用于克服流体阻力而产生的 能源 损耗及环境污染问题。利用内层低流速产生的高压力向外层高流速的低压力转移而形成的压力差作为推动火车的主要动力，该能源无任何污染排放问题的绿色能源，从源头上减少能源的损耗，大大减少排 碳 量，更好的为环境的保护做出贡献。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高速火车，包括壳体，其特征在于，所述壳体内分别设有内层流体通道和外层流体通道，所述内层流体通道通过第一通气口与外界相通，所述外层流体通道通过第二通气口与外界相通，所述外层流体通道与发动机的吸气口相通。 |
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| 说明书全文 | 一种高速火车技术领域[0001] 本发明涉及高速交通运输领域，具体说的是一种高速火车。 背景技术[0002] 自从工业革命以来，首先出现火车，之后不断的产生出各种在流体中快速运动的运动装置，由于没有产生相应的有效减少流体阻力的理论，方法及装置的出现，所以任何在流体中快速运动的运动装置，为克服流体阻力所耗费的动力都非常之大，速度越快，能耗越高。 [0003] 于是人们采用各种流线形设计来减少流体阻力，但达到的效果甚微，如高速火车快速行驶时超过90％左右的动力用在克服流体阻力上，仅剩10％左右动力用在驱动火车正常行驶，对此几乎是束手无策。 [0004] 若能从90％左右的用于克服流体阻力的能耗中，通过减少10％的流体阻力，就直接可转变为至少50％以上运动装置的推动力来源，甚至更多，如果能成为现实，那么全球因运动装置产生的排碳量将突破性的减少，使气候变暖将在源头上得到真正的控制。因此，有必要提供一种能够减少流体阻力转变为推动力来源的高速火车，以解决上述问题。 发明内容[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： [0007] 一种高速火车，包括壳体，所述壳体内分别设有内层流体通道和外层流体通道，所述内层流体通道通过第一通气口与外界相通，所述外层流体通道通过第二通气口与外界相通，所述外层流体通道与发动机的吸气口相通。 [0008] 本发明还提供另一个技术方案： [0009] 一种高速火车，包括壳体，至少在火车壳体前部设有两个以上的通气口与壳体内的流体通道和壳体后部设置的发动机吸气口相通。 [0010] 本发明还提供另一个技术方案： [0011] 一种高速火车，包括壳体，所述壳体内分别设有内层流体通道和外层流体通道，所述内层流体通道通过第一通气口与外界相通，所述外层流体通道通过第二通气口与外界相通；所述外层流体通道内壁或设有延长流体经过路径的扰流装置。 [0012] 本发明的有益效果在于：本发明在火车壳体内设置有与外界相通的内外层流体通道，且外层流体通道还与发动机的吸气口相通，外层流体通道在发动机强大的吸气下使其流速明显快于内层流体通道，使内层低流速的气流产生的高压力基于自然规律向外层高流速的低压力转移压力差，形成围绕其周围的压力差转移区，而这一压力差可转变为推动火车的动力。同时，可以通过对发动机的控制，调节外层流体通道内流体的流速，进而控制压力差转移，实现对这一压力差产生的推动力的控制，实现高速火车的调速。再来，本发明中利用压力差转移区形成的压力差作为动力，即推动力资源是取之不尽，用之不竭，且无任何污染排放问题的绿色能源，为社会的持续发展提供了必要的能源保障。最后，本发明所述的高速火车利用流速之间产生的压力差转变为推动力，使内外两层流体通道的流速之间差异越大，产生的压力差推动力越大，显而易见，在发动机强大吸力的作用在，内外层流体通道内的流速差异极大，因此，转变为驱动火车的推动力就越大，从源头上减少能源的损耗，大大减少排碳量，更好的为环境的保护做出贡献。附图说明 [0013] 图1为本发明一实施例一种高速火车的主视图； [0014] 图2为图1中A-A剖面的视图； [0015] 图3为本发明一具体实施例一种高速火车的结构组成图。 [0016] 标号说明： [0017] 1、壳体； 2、内层流体通道； 3、外层流体通道； [0018] 4、第一通气口； 5、第二通气口； 40、发动机； 7、管道； [0019] 8、第三通气口； 9、扰流面； [0020] 101、外壳； 6、小通气口； 601、大通气口； [0021] 301、高速流体层； 302、压力差转移圈； 105、凹凸面扰流面。 具体实施方式[0022] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。 [0023] 本发明最关键的构思在于：火车壳体内设有与外界相通的内外层流体通道，外层流体通道与发动机吸气口相通，利用内层低流速产生的高压力向外层高流速的低压力转移而形成的压力差转变推动火车的主要动力。 [0024] 现有运动装置在运动时，其壳体外周围自然形成内外两层不同流速的流体，内层流速快、外层流速慢，内层靠近壳体周围是大约等同其运动速度的快速流体层，相对离开壳体的为慢速流体层，越向外流速逐渐减少至到等同于环境流速；于是外层慢流速包括逐渐向外，至环境周围的更慢流速的流体，更大范围的共同形成外层流体，由于低流速产生的高压力，一点不剩的，只多不少的，非常完美的从外向内，统统都向内层快流速层转移压力差，形成巨大的包括环境流体的额外流体压力，统统作用在壳体上。使所有运动装置不得不耗费90％左右的动力来克服流体压力，只剩10％才作为推动力来源的真正原因，大量能源很浪费，也是直接造成全球气候变暖的罪魁祸首。 [0025] 本发明的基本构思为：与所有的运动装置的流体分布相反，本发明围绕运动装置的内层为低流速层，外层为快流速层，其必然由内层的低流速产生的高压力向外层高流速产生的低压力区转移压力差，由此围绕运动装置周围形成一圈压力差转移区，把运动装置在快速运动中由外向内作用在壳体1上的流体压力，又朝相反方向，由内向外转移流体压力差，压力差就是推动力，内外层之间流速相差越大产生的压力差越大，获得的推动力越大。运动装置的内外层之间产生的压力差，如转移出的流体压力而减少10％的流体阻力，可转变成至少运动装置产生50％的动力来源，就可使包括火车在内的所有运动装置，空气中运动的运动装置都减少50％的能耗，甚至更多。 [0026] 请参照图1以及图2，本发明提供一种高速火车，包括壳体1，所述壳体1内分别设有内层流体通道2和外层流体通道3，所述壳体1、外层流体通道3和内层流体通道2由外向里依次排列设置；所述内层流体通道2通过第一通气口4与外界相通，所述外层流体通道3通过第二通气口5与外界相通，所述外层流体通道3与发动机40的吸气口相通；所述内层流体通道2内的低流速气流向外层流体通道3内的高流速气流转移压力差，所述压力差转变为火车的推动力。 [0027] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：所述壳体1内均设有内层流体通道2和外层流体通道3，改变火车在快速运动中围绕其周围的内外二层流体分布的状态，使内层低流速高压力，向外层高流速的低压力转移压力差，形成围绕其周围的压力差转移区，内外两层流速差异越大，产生的压力差越大，而形成的压力差转变为推动火车前进的动力。该能源是利用高压力向低压力转移这一自然规律得来的，取之不尽，用之不竭，且无污染、零排放，为人类社会的持续发展提供了必要的能源保障。 [0028] 进一步的，所述壳体1上均布有两个以上的所述第二通气口5和第一通气口4，所述第一通气口4的进气面积小于所述第二通气口5的进气面积。 [0029] 需要说明的是，壳体1上均布的多个第二通气口5和第一通气口4，用于在发动机40产生强大的吸力时能够通过壳体1周围上、下、左、右四面均布的第二通气口5把壳体1外的流体高速吸入外层流体通道3内，在壳体上和外层流体通道3形成高速流体层；而内层流体通道2只能通过第一通气口4与外界相通，没有吸力作用，便在内层流体通道2内形成低速的流体层，进而形成内外层流速差。 [0030] 进一步地，所述内层流体通道2与外层流体通道3之间的隔板上布设有两个以上的第三通气口8。 [0031] 有上述可知，内层流体通道2与外层流体通道3之间的隔板上布设有多个不大的第三通气口8，通过第三通气口8使内外流体通道相通，在火车行驶过程中，流体进入内层流体通道2和外层流体通道3内，此时，由于第三通气口8的进气面积远小于第二通气口5的进气面积，所以由发动机40强大吸力从壳体1上均布的第二通气口5把壳体1上的流体高速吸入外层流体通道3内，使高速气流在壳体1和外层流体通道3上共同形成两层彼此相通的高速流体层，与内层流体通道2内的低速流体之间产生极大压力差，内层流体通道2内的低流速高压力只能通过第三通气口8向高速流体层转移，最终在火车壳体1外形成压力差转移区，并转变为火车的推动力。 [0032] 向外方向转移流体压力的压力差转移圈把火车周围向内方向的流体压力部分或大部分阻挡在其外，使火车行驶中的流体阻力大大减少。 [0033] 进一步地，所述内层流体通道2通过管道7与所述外壳上的第一通气口4相通。 [0034] 进一步地，设于所述壳体1表面的第二通气口5上设有启闭可控和进气量大小可控的控制装置。 [0035] 由上述描述可知，本发明能够通过控制装置开启、关闭第二通气口5，同时，还能控制第二通气口5的角度变化，从而控制通入的气流量。具体的，如可以关闭布设在火车上部的第二通气口5，使其火车底部在发动机强大吸力作用下形成高速流体层，其流速快于上部，使火车升力消失，附地力更强，在高速行驶或转弯时更安全。 [0036] 进一步地，所述发动机40为能产生吸气和喷气功能的，如涡扇发动机或喷气发动机。 [0037] 本发明提供的另一个技术方案为： [0038] 一种高速火车，包括壳体1，所述壳体1内设有外层流体通道3，所述壳体1内除火车头前部外还设有内层流体通道2；所述内层流体通道2通过第一通气口4与外界相通，所述外层流体通道3通过第二通气口5与外界相通，火车头前部的所述壳体1上布设有两个以上的第二通气口5，所述外层流体通道3与发动机40的吸气口相通。 [0039] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明同样利用内层低流速产生的高压力向外层高流速的低压力转移而形成的压力差转变为推动火车的主要动力。但是本技术方案中的火车头前部仅设有外层流体通道3，并在火车头前部的壳体1上布设多个第二通气口5，通过在火车行驶时发动机40产生的强大吸力把火车头前部壳体1外的气流高速吸入外层流体通道3内，在火车前部形成极高的负压区，而后通过发动机40把吸入的流体从后部高速喷出形成推动力，即高正向区。又因为流体连续性经过火车周围不同路径而同时到达火车后部，使围绕火车周围的流体具有整体的连续性，于是在火车前部的高负压区与后部的高正压区之间产生极大的压力差，该压力差即火车的推动力，由此从后向前方向推动火车，使火车获得向前的第一推动力来源，而从火车发动机40向后喷出流体产生向后的第二推动力，通过第一推动力和第二推动力共同产生更大的推动力来源。 [0040] 需要说明的是，火车前后部的高负压与高正压区之间，正负压力相差越大，产生从后向前的第一次推动力就越大，显然发动机40吸入多少流体就喷出多少流体，也可理解为发动机40一半功率产生前部负压区，另一半功率产生后部正压区，两者相结合不是1+1等于2的结果，而是大于2的结果，通过合理设计第一次推动力不少于第二次推动力，由此火车前部为高负压区，周围为压力差转移区，使流体阻力大大减少，后部为高正压区，相对模拟运动装置在太空状态中行驶，同时又有两次推动力的作用下，共同产生更大推动力来源，所以火车速度进一步提高，能耗又进一步的减少，由此产生一种更大推动力驱动的高速节能火车，为高速火车进一步提速找到了又一新的推动力来源，也为高速火车的进一步发展开辟了新的方向。 [0041] 进一步的，所述壳体1上布设有两个以上的所述第二通气口5和第一通气口4，所述内层流体通道2通过管道7与所述外壳上的第一通气口4相通；所述第一通气口4的进气面积小于第二通气口5的进气面积；所述第二通气口5上设有启闭可控和进气量大小可控的控制装置。 [0042] 优选的，如图3所示，在火车头前部的最大横截面，向左位置的前部的壳体1区域上均匀布设有多个第二通气口5，以产生出高负压区和高正压区更大的压力差。 [0043] 本发明并没有增加额外的动力，而是利用运动装置领域中，被弃之不用的发动机40负压动力的巨大吸力形成高负压区，才能与高正压区之间产生压力差，它们之间形成正负压力差越大，产生的推动就越大，由此发动机40产生的负压功率和正压功率，又共同产生更大功率，形成更大推动力。 [0044] 本发明提供的另一个技术方案为：一种高速火车，包括壳体1，所述壳体1内分别设有内层流体通道2和外层流体通道3，所述内层流体通道2通过第一通气口4与外界相通，所述外层流体通道3通过第二通气口5与外界相通；所述外层流体通道3内壁设有扰流面9，所述扰流面9用于使流体经过外层流体通道3时的路径延长，进而使流体从外层流体通道3经过的路径大于内层流体通道2而产生压力差。 [0045] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本方案通过在外层流体通道3上加设扰流面9，利用扰流面9使流体经过外层流体通道时经过的路径延长，从而使流体从外层流体通道3经过的路径大于内层流体通道2和所述外层流体通道3的路径而产生压力差，从而转化为推动力来源。 [0046] 进一步的，所述扰流面9为凹凸于壳体表面或螺旋形表面、及其多个均布的螺旋形扰流条、或鱼鳞形状的扰流片或羽毛形状的扰流片来更多的延长流体经过的路径；所述内层流体通道2通过管道7与所述外壳上的第一通气口4相通；所述壳体1上均布有两个以上的所述第二通气口5和第一通气口4，所述第一通气口4的进气面积小于所述第二通气口5的进气面积。 [0047] 请参阅图3，本发明的实施例一为： [0048] 一种高速火车的外壳101内，设有内外两层环绕火车周围的内层流体通道2和外层流体通道3，通过各自的小通气口6、大通气口601与外界相通，其中外层流体通道3与设置在火车壳体后部的发动机40的吸气口相通，发动机40的排气口与外界相通，来产生驱动火车行驶的推动力，大通气口601的进气面积大于小通气口6的进气面积，内层流体通道2通过导管602与外壳101上均布的小通气口6相通。发动机40包括能吸气和喷气功能的，如涡扇发动机或喷气发动机等。 [0049] 当火车行驶时，发动机40产生强大的吸力通过外壳周围上、下、左、右四面都均布的多个大通气口601，把外壳上的流体高速吸入外层流体通道3内，使外壳101和外层流体通道3内流速极快，从而共同形成高速流体层301，与内层流体通道2内在自然状态，甚至流通不太畅的流体低流速之间产生压力差，于是内层流体通道2内的低流速产生出的高压力，通过多个进气面积不太大的小通气口6，从内层流体通道2内把火车快速行驶时，从向外内方向产生的流体压力，朝相反方向，即从内向外方向，向高速流体层301转移压力差，从而在火车上、下、左、右四面即整个火车周围，形成压力差转移圈302，使火车高速行驶时其周围的压力差转移圈302把巨大的流体阻力转变为巨大的压力差，而压力差就是推动力。 [0050] 内层流体通道2和外层流体通道3之间流速相差越大，产生的压力差就越大，通过对发动机40的控制，显而易见，使外层流体通道3内的流速在发动机强大吸力之下加快，在强大吸力状态中，不太宽的通道内对流量影响不太大，但对流速的影响极大，极高的流速比自然状态的内层流体通道2快若干倍，甚至几十倍都很容易做到，如内层流体通道2和外层流体通道3之间产生多倍的压力差，就使压力差转移圈302把作用在火车壳体上的流体压力瞬间以多倍的压力差向外转移流体压力，使火车高速行驶时流体阻力大大减少，更重要是由此通过压力差转化的推动力，使火车获得很大推动力来源。 [0051] 高速火车能达到时速大约350公里左右，再进一步提高速度已很困难，最重要的原因就是流体阻力，同时速度越高能耗越大。本发明内层流体通道2和外层流体通道3之间产生的压力差大一些，火车速度就提高一些，同时火车的能耗减少一些，火车获得的动力来源相应就多一些。所以产生的压力差越大，火车速度就越快，获得动力来源就更多，通过对发动机40的控制，也就实现了压力差转移圈的控制，进而实现火车速度及获得推动力来源的控制，通过对铁轨，火车周围内层流体通道2、外层流体通道3及小通气口6、大通气口601的合理设计，实现火车进一步地提速是很容易实现的。 [0052] 优选的，通过对发动机40的控制，对外层流体通道3中流速的控制，进而对内外通道产生压力差多少的控制，进而对压力差转移圈转移多少阻力，也就控制了流体阻力对火车行驶的影响，实现对火车速度的控制，同时火车获得推动力多少的控制，这些控制都是一一对应关系的控制，对火车的设计和开发找到了有章可循的对应关系，由此一种系列的高速节能的火车由此产生。 [0053] 优选的，本发明的火车由于获得动力来源，所以非常节能，同时因流体阻力的减少速度很快，火车行驶时的实际能耗不大，可以去掉火车沿线的电力供应系统，也能使高速火车正常长途行驶，使修建高铁系统的成本减少1/3左右。 [0054] 优选的，在大通气口601上设有通过控制的能开启、关闭或角度变化的控制装置603，按具体需要来控制，如关闭火车上部的大通气口601，使其底部流速快于上部使火车升力消失，附地力更强，在高速行驶或转弯时更安全。 [0055] 优选的，火车前后部都为俗称子弹头的壳体时，发动机40分别可设在前后部子弹头的头部上，与外层流体通道3相通，火车后部为前部，反向行驶时，可封闭原后部发动机进气口。 [0056] 本发明的实施例二为： [0057] 在火车前部内只设外层流体通道3通过多个大通气口601与外壳101相通，其它同实施例一相同结构。 [0058] 火车行驶时，发动机40产生强大吸力，把前部外壳101上的多个导入口(即大通气口601)把流体高速吸入外层流体通道3内，使火车前部形成极高的负压区，此时发动机40把吸入的流体从后部高速喷出形成推动区，即高正向区，又因为流体连续性经过火车周围不同路径而同时到达后部，使围绕火车周围的流体成为整体的连续性。于是，火壳前部的高压区与后部的高正压区之间在流体连续性的状态中前后部产生的极大的压力差，压力差就是推动力，由此产生从后向前方向的推动力，使火车获得向前的第一次推动力来源，此时发动机向后喷出流体产生向后第二次推动力，第一、第二推动力共同产生更大的推动力来源。 [0059] 火车前后部的高负压与高正压区之间，正负压力相差越大，产生从后向前的第一次推动力就越大，显然发动机吸入多少流体就喷出多少流体，也可理解为发动机一半功率产生前部负压区，另一半功率产生后部正压区，两者相结合不是1+1等于2的结果，而是大于2的结果，通过合理设计第一次推动力甚至不少于第二次推动力 [0060] 在火车前部的最大横截面，向左的前部外壳101区域上，均布大通气口601与外层流体通道3相通，才能产生出高负压区与高正压区更大压力差。 [0061] 值得一提的是，本发明并没有增加额外的动力，而是利用运动装置领域中，被弃之不用的发动机负压动力的巨大吸力形成高负压区，才能与高正压区之间产生压力差，它们之间形成正负压力差越大，产生的推动就越大，由此发动机产生的负压功率和正压功率，又共同产生更大功率，形成更大推动力。 [0062] 进一步地，在火车下部、上部、两侧部中至少其一设有内层流体通道2和外层流体通道3或和外层流体通道3与发动机40相通。由此火车前部为高负压区，周围为压力差转移区，使流体阻力大大减少，后部为高正压区，相对模拟运动装置在太空状态中行驶，同时又有两次推动力的作用下，共同产生更大推动力来源，所以火车速度进一步提高，能耗又进一步的减少，由此产生一种更大推动力驱动的高速节能火车，为高速火车进一步提速找到了又一新的推动力来源，也为高速火车的进一步发展开辟了新的方向。 [0063] 本发明的实施例三为： [0064] 与实施例二不同的是，去掉设置在外壳101上的小通气口6及导管602，内层流体通道2和外层流体通道3之间的内壳上，均布多个不大面积的第三通气口8，使内外流体通道相通，大通气口601的进气面积大于小通气口6。 [0065] 当火车行驶时，由于小通气口6的进气面积远小于大通气口601，所以发动机40强大的吸力把大量流体从外壳101上均布的多个大通气口601高速吸入外层流体通道3内，在通道和外壳上共同形成两层流速大约相等又彼此相通的高速流体层301，与内层流体通道2的流体之间产生极大压力差，于是内层流体通道2内低流速产生出的高压力，通过均布在内壳上不大的多个第三通气口8向外高速流体层301转移压力差，在火车周围形成围绕四周的一圈压力差转移区，把火车行驶时由外向内作用在火车壳体上的流体压力，朝相反方向向外转移，使火车高速行驶时的流体阻力减少，并转变成相应的推动力，使火车获得动力来源。 [0066] 进一步地，火车前后部都为俗称子弹头的壳体时，发动机40分别可设在前后部子弹头的头部上，与外层流体通道3相通，火车后部为前部，反向行驶时，可封闭原后部发动机进气口。 [0067] 进一步地，若火车较长可设至少一个发动机来推动。 [0068] 本发明的实施例四为： [0069] 在外层流体通道3内的左右两侧面设有凹凸面扰流面105或螺旋形扰流条或扰流面，两种扰流面可使用至少其一，还可模拟鱼鳞和羽毛结构的鱼鳞扰流片和羽毛扰流片来进一步的延长流体路径，使流体从中经过的路径大于内层流体通道2而产生压力差，火车可用传统的各种动力驱动。 [0070] 高速火车行驶时，围绕四周的流体向内同时产生很大的流体压力—侧力，在侧力的作用下，使大量流体从多个小通气口6、大通气口601进入内层流体通道2和外层流体通道3内，由于大通气口601的进气面积大于小通气口6，所以外层流体通道3内有大量流体在侧力作用下涌入，经过凹凸于壳体表面的凹凸面扰流面105或和螺旋形扰流条或扰流面，使流体经过的路径延长，尤其是螺旋形扰流面或多条均布的螺旋形扰流条，更多延长流体经过路径，使外层流体通道3内和外壳101形成高速流体层301(低于动力作用下的流速)，与内流体通道2之间产生较大压力差，于是内流体通道内层的低流速产生的高压力通过导管602向外壳101均布的多个小通气口6向外转移压力差，把火车行驶时向内方向的流体压力改变为靠相反方向转移，由于流体阻力向外转移，从而转化为推动力来源。 [0071] 进一步地，去掉扰流装置，与外层流体通道3相通的大通气口601大于内层流体通道2相通的小通气口6，当火车快速行驶时，外层流体通道3的流速自然大于内存流体通道2的流速，由此产生压力差。 [0072] 综上所述，本发明提供的一种高速火车，通过内层低流速产生的高压力向外层高流速的低压力转移而形成的压力差转变为推动火车的主要动力，大大减少火车的流体阻力，并将之转化为推动力，使火车获得更大的推动力来源；降低能源的损耗及对能源消耗对环境产生的污染，为环境的保护做出贡献。 |
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