ES1245101U - Improvements to two-track trains and very high-speed unrailpable monorails (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Mejoras en trenes de dos vías y monoraíles indescarrilables de muy alta velocidad.Improvements in two-track trains and very high-speed unrailable monorails.
Campo de la invenciónField of the Invention
En vehículos de transporte terrestre, parques de atracciones, juguetería, y en especial en trenes de alta velocidad.In ground transportation vehicles, amusement parks, toy stores, and especially in high-speed trains.
Estado de la técnicaState of the art
Los sistemas de levitación experimentales actuales, como el maglev, utilizan vías excesivamente caras, su funcionamiento es muy complejo y necesitan una enorme cantidad de energía para su desplazamiento, lo cual los hace impracticables, quedando confinados al campo experimental. Los trenes convencionales son excesivamente pesados, produciendo gran fricción y alto gasto de energía. Los aviones no tienen rozamiento por rodadura, pero el gasto energético es elevado. Todos ellos presentan una gran resistencia frontal, trasera y de fricción a alta velocidad. La presente invención soluciona dichos problemas, utilizando trenes ultraligeros, y sencillas y económicas vías.The current experimental levitation systems, such as the maglev, use excessively expensive routes, their operation is very complex and they require an enormous amount of energy for their displacement, which makes them impractical, being confined to the experimental field. Conventional trains are excessively heavy, producing high friction and high energy expenditure. Airplanes do not have rolling friction, but the energy consumption is high. All of them have great front, rear and high-speed friction resistance. The present invention solves these problems, using ultralight trains, and simple and economical tracks.
Descripción de la invención.Description of the invention.
Objetivo de la invención v ventajasObject of the invention and advantages
Aportar mejoras en trenes sencillos, económicos, prácticos, indescarrilables, seguros, aerodinámicos y de poco mantenimiento, que por ahorrar energía reducen la contaminación. Usar trenes ultraligeros, de peso muy reducido por metro de longitud, lo cual redunda en vías más económicas y en un menor coste total del sistema, que junto con la reducción de la resistencia frontal y de fricción, proporcionan gran ahorro de energía y permite altas velocidades.Providing improvements in simple, economical, practical, unroutable, safe, aerodynamic and low-maintenance trains, which, by saving energy, reduce pollution. Using ultralight trains, with a very low weight per meter in length, which results in cheaper tracks and a lower total cost of the system, which, together with the reduction of frontal resistance and friction, provide great energy savings and allow high speeds.
Usar unos sistemas indescarrilables que no necesitan como en los trenes actuales un gran peso para evitar su descarrilamiento, lo cual produce una gran fricción. Cosa que no ocurre con el presente sistema.Use some derailable systems that do not need a great weight as in current trains to avoid derailment, which produces great friction. Which is not the case with the present system.
Poder utilizar vagones con un fuselaje monocasco abierto por su zona inferior.To be able to use wagons with a monocoque fuselage open at the bottom.
Utilizar un tren ultraligero de baja altura y de perfil transversal aerodinámico u ovalado y ligeramente aplastado por lo cual resulta poco o menos afectado por el viento lateral.Use an ultralight low-rise train with an aerodynamic or oval cross-section and slightly flattened, which is little or less affected by side wind.
Usar amortiguación de caucho, neumática, de flejes o muelles helicoidales.Use rubber, pneumatic, strapping or coil springs.
Los cojinetes pueden ser de aire o magnéticosBearings can be air or magnetic
Utilizar un sistema de regulación de la temperatura de los raíles que evita su dilatación o contracción. Esto es especialmente útil en vías de raíl continuo o sin empalmes.Use a rail temperature regulation system that avoids its expansion or contraction. This is especially useful on continuous rail tracks or without splices.
Usar un sistema de fijación de los raíles elástico, amortiguado, sencillo y seguro, de vía en placa, aunque puede utilizar los sistemas existentes de: Carril embebido, Apoyo directo, Apoyo indirecto, Bloques recubiertos con elastómeros, Monolítico con traviesas, Traviesas recubiertas de elastómero, Traviesas sobre losa. Losa flotante con traviesas, Losas sobre mortero no elástico y Losa flotante sin traviesas. Use a cushioned, simple and safe elastic track fixing system for track track, although you can use the existing systems: embedded rail, direct support, indirect support, blocks covered with elastomers, monolithic with sleepers, sleepers covered with elastomer, sleepers on slab. Floating slab with sleepers, Slabs on non-elastic mortar and Floating slab without sleepers.
En lugar de las traviesas puede portar una estructura o canal monolítico de sección en U, rectangular o trapecial abierto por arriba cuyos extremos laterales verticales o inclinados soportan los raíles.Instead of the sleepers, it can carry a monolithic structure or channel with a U, rectangular or trapezoidal section open at the top, whose vertical or inclined lateral ends support the rails.
Las amortiguaciones anteriores evitan o reducen las oscilaciones verticales y horizontales. The above cushions prevent or reduce vertical and horizontal oscillations.
Poder desarrollar altas velocidades, compitiendo con los aviones en distancias medias, no teniendo competencia en las cortas, pudiendo alcanzar de 600 a 1000 km/h. El TGV ha alcanzado velocidad de 574.8 km/h. pero solo por un instante y sin seguridad.To be able to develop high speeds, competing with the planes in medium distances, not having competition in the short ones, being able to reach from 600 to 1000 km / h. The TGV has reached a speed of 574.8 km / h. but only for an instant and without security.
Utilizar complementariamente energías alternativas: eólica y solar para alimentar eléctricamente los vehículos, energía que se almacena en baterías. La energía de las cuales se transforma en alterna para su envío al tren.Complementary use of alternative energies: wind and solar to electrically power the vehicles, energy that is stored in batteries. The energy of which is transformed into alternating energy for delivery to the train.
Para juguetes puede añadir un sistema de radio-control a distancia.For toys you can add a radio remote control system.
Sin competencia en Velocidad, Seguridad, Confortabilidad, Bajo peso, Sencillez, Mínima resistencia frontal, trasera y de fricción, Mínimo gasto de energía en la propulsión, Rendimiento, Coste por kg. transportado, Sube con facilidad las pendientes, Trasporte muy ecológico, no contamina, ni produce CO2, y compite con trenes y aviones.No competition in Speed, Safety, Comfort, Low weight, Simplicity, Minimum front, rear and friction resistance, Minimum energy expenditure in the propulsion, Performance, Cost per kg. transported, Climbs slopes with ease, Very ecological transport, does not pollute or produce CO2, and competes with trains and planes.
Problema técnico actualCurrent technical problem
Los trenes actuales necesitan costosas vías, gran peso para adaptarse o adherirse a las mismas y evitar el descarrilamiento, no adquieren muy altas velocidades, son muy afectados por el viento lateral, la energía eléctrica externa se aplica con dificultad, la existencia frontal, posterior y lateral son muy elevadas, tienen gran gasto de energía, y por lo tanto son poco ecológicos. Se puede decir que no están al día respecto a otros avances tecnológicos. La presente invención soluciona dichos problemas.The current trains need expensive tracks, great weight to adapt or adhere to them and avoid derailment, they do not acquire very high speeds, they are very affected by the lateral wind, the external electrical energy is applied with difficulty, the front, rear and lateral are very high, have high energy expenditure, and therefore are not very ecological. It can be said that they are not up to date with other technological advances. The present invention solves such problems.
Las mejoras en trenes de dos vías y monorraíles indescarrilables de muy alta velocidad, consiste en utilizar en los vagones de los trenes ultraligeros unas ruedas o ruedas poleas verticales o inclinados sobre unos raíles igualmente verticales o inclinados, con los cuales quedan atrapados, añadiendo unas ruedas de imanes permanentes o con electroimanes que se adosan, o discurren próximas y, atraídas por los raíles, pero permitiendo su giro libremente, añadiendo unos sistemas reductores de la fricción lateral.The improvements in two-track trains and very high-speed unrailable monorails consist of using wheels or wheels that are vertical or inclined on equally vertical or inclined rails, in the cars of ultralight trains, with which they are trapped, adding wheels of permanent magnets or with electromagnets that are attached to, or run next to, and attracted by the rails, but allowing their rotation freely, adding systems that reduce lateral friction.
Las ruedas pueden ser independientes o usarse por parejas con un eje común. Las de eje común pueden tener el eje aislado en su zona media, para permitir la alimentación eléctrica por los raíles y las ruedas como con las ruedas independientes que pueden estar aisladas.The wheels can be independent or used in pairs with a common axle. The common axle ones can have the insulated axle in its middle zone, to allow the electrical supply by the rails and the wheels as with the independent wheels that can be isolated.
La cabeza de los raíles puede ser de sección circular, semicircular o semiovalada, rectangular con sus esquinas redondeadas y también raíles estándar. Pueden utilizarse los raíles perpendiculares y las ruedas poleas inclinadas a ambos lados. Las ruedas pueden ser libres o motoras, en el primer caso los trenes serían propulsados solo por los fanes.The head of the rails can be circular, semi-circular or semi-oval, rectangular with rounded corners and also standard rails. Perpendicular rails and pulley wheels inclined on both sides can be used. The wheels can be free or motorized, in the first case the trains would be powered only by fans.
La resistencia frontal y trasera se reduce usando fanes o turbinas, las cuales succionan el aire en la zona frontal del vagón delantero y otras lo descargan en la posterior del último vagón. La fricción lateral se reduce utilizando múltiples microranuras por las que se insufla aire, produciendo microburbujas, se pueden disponer verticales u horizontales.Front and rear resistance is reduced using fans or turbines, which suck air into the front area of the front car and others discharge it into the rear of the last car. Lateral friction is reduced by using multiple micro-grooves through which air is blown, producing micro-bubbles. They can be arranged vertically or horizontally.
Los motores eléctricos se pueden aplicar directamente a las ruedas y se alimentan con baterías, células de combustible o con la corriente eléctrica aplicada desde tierra aplicada a las vías y captada por las ruedas, o por unas grandes placas fijas que actúan de condensadores con otras placas en la zona inferior o lateral de los vagones. Loa raíles pueden hacer de masa o bien se puede utilizar una segunda placa para la misma. La corriente alterna aplicada tiene una frecuencia y voltaje relativamente altos para permitir su circulación a través de los condensadores.Electric motors can be applied directly to the wheels and are powered by batteries, fuel cells or by the electric current applied from the ground applied to the tracks and captured by the wheels, or by large fixed plates that act as capacitors with other plates in the lower or lateral area of the wagons. The rails can be made of dough or a second plate can be used for it. The applied alternating current has a relatively high frequency and voltage to allow its circulation through the capacitors.
En todos los casos las ruedas rodean y atrapan los raíles y las ruedas magnéticas evitan la separación de las ruedas y por lo tanto los vagones de los raíles. En el caso de usar electroimanes su alimentación puede ser variable de forma que se regule y aumente su atracción en los tramos más peligrosos, curvas o cuando se detecte que las ruedas se separan en exceso de los raíles. Para esto unos sensores miden constantemente la separación entre ruedas y raíles. En una variante los electroimanes se alimentan secuencialmente atrayendo solo los que están en la zona de avance, lo cual además de proteger del descarrilamiento, permite avanzar al girar la rueda. Con los electroimanes se puede aplicar un flujo electromagnético giratorio.In all cases the wheels surround and catch the rails and the magnetic wheels prevent the separation of the wheels and therefore the rail cars. In the case of using electromagnets, its power may be variable so that it is regulated and increases its attraction in the most dangerous sections, curves or when it is detected that the wheels are excessively separated from the rails. For this, sensors constantly measure the separation between wheels and rails. In a variant the electromagnets are fed sequentially attracting only those in the advance zone, which in addition to protecting from derailment, allows the wheel to advance when turning. A rotating electromagnetic flux can be applied with the electromagnets.
En todos los casos puede añadir unas ruedas que en caso de elevación excesiva de los vagones tocan en las cabezas de los raíles y hacen de retén. También pueden servir de aviso de elevación excesiva de las ruedas o los vagones, mandando una señal para que los electroimanes aumenten su atracción.In all cases, you can add wheels that in case of excessive elevation of the wagons touch the rail heads and act as a stop. They can also serve as a warning of excessive lifting of the wheels or wagons, sending a signal for the electromagnets to increase their attraction.
En los raíles de cabeza hueca, esta puede utilizarse para introducir un fluido y controlar la temperatura de los raíles evitando su dilatación o contracción.In socket head rails, it can be used to introduce a fluid and control the temperature of the rails avoiding their expansion or contraction.
Descripción de los dibujosDescription of the drawings
La figura 1 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de una pareja de ruedas poleas unidas por un eje y dispuestas sobre dos raíles verticales.Figure 1 shows a schematic and partially sectioned view of a pair of pulley wheels connected by an axle and arranged on two vertical rails.
La figura 2 y 3 muestran vistas esquematizadas y parcialmente seccionadas con los mismos raíles de la figura 1 con ruedas poleas independientes e inclinadas.Figures 2 and 3 show schematic and partially sectioned views with the same rails of figure 1 with independent and inclined pulley wheels.
La figura 4 muestra una vista esquematizada, frontal y parcialmente seccionada de las ruedas y raíles de las figuras 1 a la 3 vistas y utilizadas simultáneamente.Figure 4 shows a schematic, front and partially sectioned view of the wheels and rails of Figures 1 to 3 seen and used simultaneously.
La figura 5 muestra una vista similar a la de la figura 1 pero el eje porta una unión aislada eléctricamente y añade unas ruedas retén laterales.Figure 5 shows a view similar to that of Figure 1 but the axle carries an electrically insulated joint and adds lateral catch wheels.
La figura 6 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de un sistema de ruedas inclinadas con unas ruedas retén laterales.Figure 6 shows a schematic and partially sectioned view of a system of inclined wheels with lateral catch wheels.
La figura 7 muestra una vista esquematizada, lateral y parcial de un vagón con múltiple microhendiduras en su superficie.Figure 7 shows a schematic, lateral and partial view of a wagon with multiple micro-slits on its surface.
Las figuras 8 a la 11 muestran vistas esquematizadas y parcialmente seccionadas de sistemas de ruedas estándar con unas ruedas reten laterales.Figures 8 through 11 show schematic and partially sectioned views of standard wheel systems with side detent wheels.
Las figuras 12 y 13 muestran vistas esquematizadas y laterales de dos ruedas de imanes permanentes.Figures 12 and 13 show schematic and side views of two permanent magnet wheels.
Las figuras 14 a la 18 muestran vistas esquematizadas y parcialmente seccionadas de ruedas con electroimanes dispuestos de varios modos. Estas y las de imanes permanente pueden contactar con los raíles o discurrir con una pequeña separación con los mismos. Figures 14 to 18 show schematic and partially sectioned views of wheels with electromagnets arranged in various ways. These and those of permanent magnets can contact the rails or run with a small separation with them.
Descripción más detallada de una forma de realización de la invenciónMore detailed description of an embodiment of the invention
La figura 4 y la 16 muestran una forma de realización de la invención. La figura 4 porta dos parejas de ruedas poleas (5x) unidas por un eje (60) con una pieza aisladora (61) en su zona central, y varias ruedas poleas inclinadas (5) las cuales al rodear y atrapar los raíles evitan el descarrilamiento. Además la figura 16 muestra la rueda (72c) con un electroimán (73) cuya bobina coincide con el eje de giro (71) y cuya atracción colabora con las ruedas poleas en la protección antidescarrilamiento.Figures 4 and 16 show an embodiment of the invention. Figure 4 carries two pairs of pulley wheels (5x) joined by an axis (60) with an insulating part (61) in its central area, and several inclined pulley wheels (5) which, by surrounding and catching the rails, avoid derailment . Furthermore figure 16 shows the wheel (72c) with an electromagnet (73) whose coil coincides with the axis of rotation (71) and whose attraction collaborates with the pulley wheels in the anti-derailment protection.
La figura 1 muestra la traviesa (2) con los orificios (21) para los tirafondos, los raíles (4x) con sus almas verticales incrustadas en las traviesa y la pareja de ruedas poleas (5x) soportadas por el eje (60).Figure 1 shows the sleeper (2) with the holes (21) for the lag bolts, the rails (4x) with their vertical webs embedded in the sleeper and the pair of pulley wheels (5x) supported by the shaft (60).
La figura 2 muestra el mismo sistema de raíles y traviesas de la figura 1 pero con ruedas poleas (5) independientes e inclinadas de afuera hacia el interior.Figure 2 shows the same rail and sleeper system of figure 1 but with independent pulley wheels (5) and inclined from the outside to the inside.
La figura 3 es similar a la figura 2 pero con las ruedas inclinadas de dentro hacia afuera.Figure 3 is similar to Figure 2 but with the wheels tilted from the inside out.
La figura 5 es similar a la figura 1 pero añade las ruedas laterales de retén (63) que evitan el descarrilamiento.Figure 5 is similar to Figure 1 but adds the detent side wheels (63) that prevent derailment.
La figura 6 es similar a la figura 2 pero añade las ruedas laterales de retén (63) que evitan el descarrilamiento.Figure 6 is similar to Figure 2 but adds the detent side wheels (63) that prevent derailment.
La figura 7 muestra el vagón 1 con las microhendiduras (64) por donde se insufla aire desde el interior.Figure 7 shows the wagon 1 with the micro slits (64) through which air is blown from the inside.
La figura 8 muestra la rueda estándar (66) su eje (60) sobre el raíl estándar (65) que añade la rueda retén horizontal (63). Puede añadir las ruedas magnéticas.Figure 8 shows the standard wheel (66) its axis (60) on the standard rail (65) that adds the horizontal catch wheel (63). You can add the magnetic wheels.
La figura 9 muestra la rueda estándar (66) su eje (60) sobre el raíl estándar (65) que añade la rueda retén inclinada (63). Puede añadir las ruedas magnéticas.Figure 9 shows the standard wheel (66) its axis (60) on the standard rail (65) that adds the inclined catch wheel (63). You can add the magnetic wheels.
La figura 10 muestra la rueda estándar (66) su eje (60) sobre el raíl estándar (65) que añade dos ruedas retén horizontales (63), una a cada lado.Figure 10 shows the standard wheel (66) its axis (60) on the standard rail (65) that adds two horizontal stop wheels (63), one on each side.
La figura 11 muestra la rueda estándar (66) su eje (60) sobre el raíl de cabeza (67) con sus laterales ovalados, sobre los que actúan las ruedas poleas de retén (68), una a cada lado.Figure 11 shows the standard wheel (66) its axle (60) on the head rail (67) with its oval sides, on which the wheel retaining pulleys (68) act, one on each side.
La figura 12 muestra la rueda de imán permanente (69) magnetizado en la dirección N-S paralelo a su eje.Figure 12 shows the permanent magnet wheel (69) magnetized in the N-S direction parallel to its axis.
La figura 13 muestra la rueda de múltiples imanes permanentes (70). Con su eje de giro (71). La figura 14 muestra la rueda (72a) formada por cuatro electroimanes (73) dispuestos radialmente, esta rueda gira loca sobre el raíl alrededor del eje (71) produciendo la atracción magnéticamente sobre los raíles, mediante el electroimán, que pasa por su proximidad.Figure 13 shows the wheel of multiple permanent magnets (70). With its axis of rotation (71). Figure 14 shows the wheel (72a) formed by four electromagnets (73) arranged radially, this wheel rotates idly on the rail around the axis (71) producing magnetically attraction on the rails, by means of the electromagnet, which passes by its proximity.
La figura 15 muestra la rueda (72b) formada por múltiples electroimanes (73) dispuestos radialmente, esta rueda gira loca sobre el raíl alrededor del eje (71) produciendo la atracción magnéticamente sobre los raíles, mediante el electroimán, que pasa por su proximidad.Figure 15 shows the wheel (72b) formed by multiple radially arranged electromagnets (73), this wheel rotates idly on the rail around the axis (71) producing magnetically attraction on the rails, by means of the electromagnet, which passes by its proximity.
La figura 17 muestra la rueda (72d) formada por múltiples electroimanes (73) dispuestos paralelos al eje, esta rueda gira loca sobre el raíl alrededor del eje (71) produciendo la atracción magnéticamente sobre los raíles, mediante el electroimán, que pasa por su proximidad.Figure 17 shows the wheel (72d) formed by multiple electromagnets (73) arranged parallel to the axis, this wheel rotates crazy on the rail around the axis (71) producing the magnetically attraction on the rails, by means of the electromagnet, which passes through its proximity.
La figura 18 muestra la rueda (72e) formada por múltiples electroimanes (73) dispuestos radialmente. Gira loca alrededor del eje (71) produciendo la atracción magnética sobre el raíl, mediante los electroimanes, de forma secuencial con la escobilla (74) que aplica la corriente a cada una de las bobinas que pasan por esa zona aplicándolo a las delgas o placas deslizantes (75), el circuito cierra por la rueda y el raíl a masa. Figure 18 shows the wheel (72e) formed by multiple electromagnets (73) arranged radially. It rotates crazy around the axis (71) producing the magnetic attraction on the rail, by means of the electromagnets, sequentially with the brush (74) that applies the current to each of the coils that pass through that area, applying it to the slits or plates sliders (75), the circuit closes by the wheel and the rail to ground.
Claims (14)
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2019
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