基本信息
- 项目名称：
- 水轨列车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 目前，我国煤炭运输已经占到铁路运力的40%以上，面对日益增加的煤炭产量和需求，铁路运力紧张，开扩更多的铁路又有诸多不可行的因数。需要寻找其他运输方式，虽然水运是成本最低的，但由于北方缺少便于航运的大江大河，所以对于主要分布在西部北部的煤炭，水运是行不通的。 水轨列车是设计是一种成本低、不受江河分布限制的煤炭运输工具，可以缓解我国煤炭运输运力紧张的状况。
- 详细介绍：
- 本项目水轨列车，包括车体、管道和导轨，管道埋在地表下，导轨在管道内沿管道铺设，车体的车轮与导轨接触，管道内下部有水，车体下部浸在水中，车体的车头前部安装有喷水推进器。 车体上部有导向轮，管道内上部有上导轨，导向轮与上导轨接触。因为车体的下部浸在水中，车体受向上浮力的作用，车体容易脱离其下方，当车体上部导向轮与上导轨接触时，车体即使有向上脱离导轨的趋势，上导向轮只能沿上导轨运动，车体不会脱离导轨。 车体的车头与车体的车厢、车体的车厢与车厢间有导流罩。车体包括车头和车厢，车头与车厢、车厢与车厢之间用挂钩连接，车头与车厢、车厢与车厢间的导流罩可以减小水对车厢的阻力。 在两个不同水平高度的管道间有凸起的过渡管道。如果管道铺设很长，管道的起点和终点不可能在同一水平高度上；另外，在铺设管道的时，也可能根据地形条件把管道铺设在不同的水平高度，但是，如果管道铺设成为一端高一端低，则不同位置管道内的水深则不同，车体在行驶时阻力不一样，影响车体的行驶，甚至会出现一端水深很浅，而另一端水太深把整个管道全部灌满，车体根本无法行驶。在不同的水平高度铺设水平管道，而两个不同水平高度的管道间有凸起的过渡管道，凸起的过渡管道可以阻止水平高度高的管道里的水流向水平高度低的管道。所以水轨列车建设可以不受地形条件的限制。 车头包括车架、内燃机、传动装置、车轮、导向轮、喷水推进器和导流锥体，内燃机、传动装置和喷水推进器安装在车架上，传动装置与内燃机和喷水推进器相连接，导流锥体在喷水推进器前方，车架下方安装有车轮，车架上方安装有导向轮，内燃机上部还有进气过滤器。工作时，内燃机转动带动传动装置运动，传动装置运动带动喷水推进器的旋叶转动，旋叶转动向后吸水而产生向前的动力，使车头带动车厢沿导轨及上导轨运动。水流通过喷水推进器加速后由车头底部的排水管排除，因为车体的下部浸在水中，车体受有向上的浮力，基本处于悬浮状态，车体前进的阻力主要是水的阻力，而水的阻力在低速时很小，所以在低速运行的情况下营运成本低。 喷水推进器包括旋叶、支架、转轴、中间支撑，转轴穿过支架和中间支撑，转轴与支架、中间支撑滑动连接，旋叶在转轴端部。在喷水推进器下部设有水流排出的排水管。 车厢包括厢体、车轮和导向轮，车轮安装在厢体下方，导向轮安装在厢体下方。 管道包括水泥管、水平排水管和竖向排水管，水平排水管在水泥管下方，竖向排水管在管道的侧面，水平排水管与管道及竖向排水管连通。当管道中的水过多，可通过竖向排水管向外排水；由于管道的微渗水作用，长期储水的管道水位会有微小的下降，在下雨时，少量雨水可以飘进通风管，以对管道的水量进行微补充，当管道内的水过少时，可通过竖向排水管向管道内注水，从而保证管道内的水位基本不变。在管道内下部安装有导轨，在管道内上部安装有上导轨，在管道上部还安装有通气管，用来保持与管道外空气流通。 为了方便上下货物，在管道沿线设有上下货物的站点，站点处管道相对凸起，这样，车体浸在水里的深度就浅，车体所受的浮力就小，车体的大部分重量都落导轨上，车体进入站点后，车体停在站点的轨道上，以方便上货和卸货。 因为车体的下部浸在水中，车体受向上的浮力，而水轨列车的运行速度比较低，所以车体对导轨的冲击力小，对导轨及其地基（受力面积大）要求不像铁路那样严格，施工容易且投资费用低。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 水轨列车创新点是将火车与船的特点结合其来，提供车体运行的水道和轨道. 车体在充有水的特制管道(管道对渗水有严格要求)中运行，外形设计近似火车，有车头和车身，车头牵动车体，列车动力来自车头的喷水推进器。在不同的水平高度铺设水平管道，而两个不同水平高度的管道间有凸起的过渡管道，以此实现水轨列车上下坡的问题。车体上部有导向轮，管道内上部有一线的上导轨，导向轮与上导轨接触，下面近似火车的两线轨道，以此实现水轨列车在管道中平稳行驶。
科学性、先进性
- 设车体匀速行驶是牵引力为F，阻力为f。 则 F=f=CSpV^2 /2 其中: C为水轨列车车体表面与水之间的粘阻系数，取C=0.0015(与一般货船相同)。 S为水轨列车湿面积: S=πDL （D为水轨列车直径，取1米 。L 为水轨列车长度，取1300米）。 P为水的比重，取1000千克/立方米 V为水轨列车匀速行驶速度，取5米/秒。 按照以上数据计算得水轨列车匀速行驶时，额定牵引力为，额定功率W=382KW，载重为G=1000吨。可以得出水轨列车于一般相同载重级别的轮船相同。例如一艘1000吨集装箱船，其实际载重为978吨，额定功率为441kw，额定航速10节（18.5公里/小时）。 实现将水运延伸到没有河流的地方。
获奖情况及鉴定结果
- 暂无
作品所处阶段
- 实验论证阶段
技术转让方式
- 专利所有权转让
作品可展示的形式
- 图片 、PPT、3D模型、解说视屏。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该品技术特点是将火车和船结合起来，是内陆运输成本像船舶运输一样成本低又可以像火车一样基本不受江河季节等条件限制，让船舶运输延伸到没用河流的地方。该作品主要应用于煤炭运输，附带运输钢铁等密度大体积小货物。如实际可行经济效益将是十分可观。
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