一种水陆交通装置
阅读说明：本技术 一种水陆交通装置 (Land and water traffic device ) 是由 王全文 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种水陆交通装置,包括动力腔、悬浮腔和客货厢三部分,客货厢为全包围的车厢结构,客货厢后端设有车尾封板；动力腔设置在客货厢和悬浮腔之间,并且由动力腔底板、客货厢底板、迎风板和外壳围成,动力腔前端开口形成动力腔进气口,后端开口形成动力腔下喷口,本发明设有动力腔进气口和喷气机,喷气机前端吸气向后喷出的高压气体朝动力腔下喷口喷出,动力腔下喷口喷出的气流经悬浮腔,悬浮腔内客货厢与地面或水面表面之间因排气受限气压高而形成气垫产生升力,同时前端的迎风板、动力底板和客货厢底板一起与地面或水面之间产生地面效应升力,上述两种机制产生的升力共同作用形成高压气垫悬浮。(The invention relates to an amphibious traffic device, which comprises three parts, namely a power cavity, a suspension cavity and a passenger and cargo compartment, wherein the passenger and cargo compartment is of a fully-enclosed compartment structure, and the rear end of the passenger and cargo compartment is provided with a rear sealing plate; the power cavity is arranged between the passenger carriage and the suspension cavity and is enclosed by a power cavity bottom plate, the passenger carriage bottom plate, a windward plate and a shell, the front end opening of the power cavity forms a power cavity air inlet, the rear end opening forms a power cavity lower nozzle, the invention is provided with the power cavity air inlet and an air jet, high-pressure gas ejected backwards by the air jet sucked at the front end is ejected towards the power cavity lower nozzle, airflow ejected by the power cavity lower nozzle passes through the suspension cavity, an air cushion is formed between the passenger carriage and the ground or the water surface in the suspension cavity due to the limited air pressure of exhaust, and a ground effect is generated between the windward plate at the front end, the power bottom plate and the passenger carriage bottom plate and the ground or the water surface.)
技术领域
本发明涉及水陆交通工具技术领域，具体涉及一种水陆交通装置。
背景技术
交通工具是现代人的生活中不可缺少的一个部分。随着时代的变化和科学技术的进步，人们周围的交通工具越来越多，给每一个人的生活都带来了极大的方便。陆地上的汽车，海洋里的轮船，天空中的飞机，大大缩短了人们交往的距离。
现有技术中的交通工具基本上都需要燃油或者燃气来产生动力，或者通过电力来产生动力，众所周知，石油是一种不可再生的矿物燃料，属于不可再生资源，人类开发利用后,在相当长的时间内,不可能再生。且燃油或者燃气可能会产生有害气体污染空气，燃油或者燃气都需要产生高能来产生动力，存在危险。电力属于可再生资源，但需要通过其他设备来产生驱动交通工具的动力，其来源的过程较为不易，且用电同样存在危险。另一方面燃油、燃气或者电力来驱动的交通工具的速度有限，效率不高。
现代陆地交通比如汽车是通过发动机直接驱动车轮转动来实现陆地前行的，水上交通比如轮船是通过水下螺旋桨驱动前行的，也有气垫船依靠气垫悬浮和空气螺旋桨驱动前行的，但都效率较低。
气悬浮列车的原理是利用功率很强的航空发动机向轨道上喷射压缩空气，使列车的车底和轨道之间形成一层几毫米厚的空气垫，从而将整个列车托起，悬浮在轨道面上。再用装在后面的螺旋桨式发动机推动列车前进。这种火车通常叫作“气悬浮列车”。由于它好像被气垫托起来一样，所以又叫作“气垫列车”。法国是世界上最早修建气垫列车的国家。20世纪60年代，在巴黎和奥尔良郊外建成了两条气悬浮式铁路，一条长18公里，另一条长6.7公里，曾进行了多次运行试验。列车的试验速度为每小时200至422公里。1969年在奥尔良郊外使用的气垫车，长26米，宽3.2米，高4.35米，重20吨，可乘3人。1955年，易安迪制造两款LWT-12气垫列车，被联合太平洋等铁路公司购买，但没能流行起来。
气悬浮列车是在轨道交通上有试验和运用，但是在水上和陆地上至今未被使用。且现有的交通工具都是只能实现在一种场景下的交通，能够实现陆地和水上都能通行的交通工具很少，因此限制了我们在特殊条件下的交通运输和出行，因此特别需要一种水陆两用无缝通行的交通工具。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水陆交通装置来解决现有技术中存在的驱动交通工具移动的方式存在的浪费资源、存在危险、速度不够快的问题，以及现有的交通工具基本不可在水陆场景同时使用的问题。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：提供一种水陆交通装置，包括动力腔、悬浮腔和客货厢三部分，其创新点在于，所述的客货厢为全包围的车厢结构，客货厢后端设有车尾封板；所述的动力腔设置在客货厢和悬浮腔之间，并且由动力腔底板、客货厢底板、迎风板和外壳围成，动力腔前端开口形成动力腔进气口，后端开口形成动力腔下喷口，所述的动力腔下喷口预留在动力腔底板和客货厢底板之间，动力腔进气口上还设有防护格栅，动力腔进气口的面积＞动力腔下喷口的面积；动力腔内还通过固定装置安装有喷气机，喷气机的吸气口与动力腔进气口相连通，喷气机的喷气口与动力腔下喷口相连通；所述的悬浮腔由动力腔底板、客货厢底板、迎风板和厢体围成，所述的悬浮腔前端开口形成悬浮腔进气口，后端开口形成下尾喷口；所述的动力腔底板与水平方向呈0-30度角设置，所述的迎风板设置在动力腔底板上并与动力腔底板之间呈135-180度角；客货厢或厢体两侧下部各设有一个浮筒，两个浮筒最外端之间的距离≥客货厢或厢体的宽度；厢体两侧下部还各设有两个车轮导流弧面，所述的车轮导流弧面由厢体下部的厢壁向内弯曲而成；浮筒底面上通过弹性连接杆安装有车轮。
进一步的，所述的迎风板可转动的设置在动力腔底板上；客货厢内部被分割成若干区域并分别用于驾驶室、设备间、卫生间、客舱或货舱；所述的车尾封板上安装有活动客梯和车尾出入门；所述的喷气机的数量至少为一个且的转速可调，喷气机(3)为涵道喷气发动机、涡扇喷气发动机、涡轮喷气发动机、涡喷发动机、冲压喷气发动中的一种，喷气机(3)的能源供给方式为燃油、燃气、氢燃料电池、高压储气罐、蓄电池储或电力中的一种。
进一步的，客货厢上部两侧各开设有一个侧上喷气道，侧上喷气道前端开口形成侧上喷气道入口，后端开口形成侧上喷气道尾喷口；所述的侧上喷气道入口连通到动力腔；侧上喷气道入口上设有入口风量调节板，侧上喷气道尾喷口上设有侧上喷气道尾喷口调节板；所述的动力腔底板上可活动的设有一块下喷口位置调节板，下喷口位置调节板最后端距离悬浮腔最前端的距离为厢体总长度的40％-80％，所述的动力腔下喷口上还设有一个下喷口风量调节板，所述的下喷口风量调节板可滑动的设置在客货厢底板上。
进一步的，所述的迎风板、动力腔底板、下喷口位置调节板和客货厢底板为平面或者上拱弧面结构，优选为上拱弧面结构。
进一步的，每个侧上喷气道顶部各开设有两个顶部安装孔，所述的顶部安装孔上可转动的安装有升降力调节板，所述的升降力调节板可转动的角度为±90度。
进一步的，每个侧上喷气道的两侧各开设有至少一个侧面安装孔，两个侧上喷气道上的侧面安装孔对称设置；所述的侧面安装孔中可向内转动的安装有侧向力调节板，所述的侧向力调节板可转动角度为±45度。
进一步的，所述的喷气机与动力腔内壁之间用隔板密封连接，使得动力腔被分割成两部分。
进一步的，所述的客货厢顶部还安装有至少一个垂直翼。
进一步的，所述的垂直翼上安装有用于辅助转向的方向舵和/或用于提升升力的飞翼，所述的方向舵安装在垂直翼的后面，所述的飞翼安装在垂直翼的上面。
进一步的，飞翼的尾部还设有用于辅助升力或调节车体前后升力平衡的后缘襟翼。
本发明和现有技术相比，产生的有益效果为：
(1)本发明的一种水陆交通装置设有动力腔进气口和喷气机，喷气机前端吸气向后喷出的高压气体朝动力腔下喷口喷出，动力腔下喷口喷出的气流经悬浮腔，悬浮腔内客货厢与地面或水面表面之间因排气受限气压高而形成气垫产生升力，同时前端的迎风板、动力底板和客货厢底板一起与地面或水面之间产生地面效应升力，上述两种机制产生的升力共同作用形成高压气垫悬浮，气体从下尾喷口喷出产生前行力，且产生的气垫托起水陆交通装置整体悬浮在地面或水面上高速飞行或者跳跃状滑行，能够避免使用燃油、燃气或者电力来产生驱动交通装置前行的动力带来的速度提高有限、浪费资源以及存在安全隐患的问题。
(2)本发明的一种水陆交通装置设置垂直翼、方向舵和飞翼、后缘襟翼，垂直翼用于高速行驶时稳定辅助，方向舵用于高速行驶时的转弯辅助，后缘襟翼用于辅助升力或者调节装置前后升力平衡，飞翼用于提高升力，调节喷气机的转速和飞翼的迎角产生升力，和有益效果(1)中的两种升力共同作用使交通装置前行中升高，减小前行摩擦力甚至实现整个交通装置悬浮在地面或者水面上。
(3)本发明的一种水陆交通装置车轮都用车轮导流弧面隔开，既避免了进入车底的气流被车轮扰流又能确保车轮转弯的足够空间，车轮与车轮导流弧面之间的弹性连接杆采用可伸缩的液压或气压连接杆或者弹簧，该设置在陆地因地面不平呈跳跃状飞行时车轮触地时都具有上下弹性可以独立伸缩适应异形地面高度，尽量保证交通装置整体平稳前行。
(4)本发明设置两个侧上喷气道能够加强交通装置的推力，且侧上喷气道上设置的升降力调节板和侧向力调节板，当升降力调节板向上开时因迎风且吸入外界迎风从而提高升力和喷力，升降力调节板的上开和下开可分别起到吸入外界迎风提高升力、喷力和导出上气道内气体降低喷力的作用；在交通装置转弯时，向交通装置内侧转动对立侧的侧向力调节板，打开对立侧的侧向力调节板可抵消转弯产生的离心力，避免交通装置因离心力倾斜。
(5)本发明的一种水陆交通装置既可以在地面行驶也能在水面形式，提高了交通装置的使用效率，使用范围广，不再限制在特殊条件下的交通运输和出行。
附图说明
为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种水陆交通装置的侧面内部结构透视图。
图2为图1中的一种水陆交通装置进入在水面的结构示意图。
图3为图2中的A-A截面图。
图4为图1的右视图。
图5为图2中的C-C截面图。
图6为图1中的一种水陆交通装置加设侧上喷气道的结构图。
图7为图6的右视图。
图8为图6中的侧上喷气道顶部设有升降力调节板的结构示意图。
图9为图8的俯视图。
图10为图8中侧上喷气道侧面设有侧向力调节板的结构示意图。
图11为图10的俯视图。
图12为图1的左视图。
图13为图10中安装垂直翼的结构示意图。
图14为图13中安装方向舵的结构示意图。
图15为图14中安装飞翼的结构示意图。
图16为图15中安装后缘襟翼的结构示意图。
图17为图15中的垂直翼的侧视图。
图18为图15中的垂直翼和方向舵的截面图。
图19为图15中的飞翼的俯视结构图。
图20为图15中的飞翼的截面图。
图21为图15中的飞翼和后缘襟翼的截面图。
其中，1-悬浮腔进气口、2-动力腔进气口、3-喷气机、4-固定装置、5-驾驶室、6-侧上喷气道入口、7-入口风量调节板、8-飞翼、9-垂直翼、10-方向舵、11-后缘襟翼、12-侧上喷气道尾喷口调节板、13-车尾出入门、14-侧上喷气道尾喷口、15-下尾喷口调节板、16-车轮导流弧面、17-车轮、18-下喷口位置调节板、19-动力腔底板、20-侧上喷气道、21-车尾封板、22-下尾喷口、23-弹性连接杆、24-活动客梯、25-动力腔下喷口、26-混合气垫层、27-下喷口风量调节板、28-厢体、29-迎风板、30-客货厢底板、31-设备间、32-客货厢、33-浮筒、34-顶部安装孔、35-升降力调节板、36-侧向力调节板、37-侧面安装孔。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明的保护范围不受实施例所限制。
实施例1
本发明提供一种水陆交通装置，包括动力腔、悬浮腔和客货厢三部分，如图1和2所示，其中，图2为本发明的装置在水面的结构图，虚线为水平面，客货厢32为全包围的车厢结构，客货厢后端设有车尾封板21；动力腔设置在客货厢和悬浮腔之间，并且由动力腔底板19、客货厢底板30、迎风板29和外壳围成，动力腔前端开口形成动力腔进气口2，后端开口形成动力腔下喷口25，动力腔下喷口预留在动力腔底板和客货厢底板之间，动力腔进气口上还设有防护格栅，以此来防止鸟或者其他物体进入。动力腔进气口的面积＞动力腔下喷口的面积；动力腔内还通过固定装置4安装有喷气机3，喷气机被固定装置固定在动力腔内的高位位置为了防止在水面漂浮时淹水，车体载重量应以不水淹喷气机为准。喷气机的吸气口动力腔进气口相连通，喷气机的喷气口与动力腔下喷口相连通；悬浮腔由动力腔底板、客货厢底板、迎风板和厢体28围成，悬浮腔前端开口形成悬浮腔进气口1，后端开口形成下尾喷口22，下尾喷口处设有下尾喷口调节板15；动力腔底板与水平方向呈0-30度角设置，迎风板设置在动力腔底板上并与动力腔底板之间呈135-180度角。
本发明的动力腔底板上可活动的设有一块下喷口位置调节板18，下喷口位置调节板最后端距离悬浮腔最前端的距离为厢体总长度的40％-80％，动力腔底板的长度和下喷口位置调节板共同组合决定了动力腔下喷口的位置，可将下喷口位置调节板前后移动改变动力腔下喷口的位置，动力腔下喷口的位置应该在下尾喷口到喷气机喷口的位置范围内，动力腔下喷口上还设有一个下喷口风量调节板27，下喷口风量调节板可滑动的设置在客货厢底板上，可滑动调节动力腔下喷口风量。
本发明的客货厢或厢体两侧下部各设有一个浮筒33，如图3所示，用于在水面行驶时提高水位减少吃水深度有利于减少气浮喷气量和能耗，使用时，可以将浮筒加宽超出车体宽度以提高浮力减少吃水深度。两个浮筒最外端之间的距离≥客货厢或厢体的宽度；厢体两侧下部还各设有两个车轮导流弧面16，车轮导流弧面由厢体下部的厢壁向内弯曲而成；浮筒底面上通过弹性连接杆23安装有车轮17。本发明的车轮都用车轮导流弧面隔开，既避免了进入车底的气流被车轮扰流又能确保车轮转弯的足够空间，车轮与车轮导流弧面之间的弹性连接杆采用可伸缩的液压或气压连接杆或弹簧，该设置在陆地因地面不平呈跳跃状飞行时车轮触地时都具有上下弹性可以独立伸缩适应异形地面高度，尽量保证交通装置整体平稳前行。
本发明的迎风板可转动的设置在动力腔底板上；客货厢内部被分割成若干区域并分别用于驾驶室5、设备间31、卫生间、客舱或货舱；车尾封板上安装有活动客梯24和车尾出入门13，如图4-5所示，人员货物从客货厢的上部或顶部进出；喷气机的数量至少为一个且的转速可调，喷气机的转速可调从而可以改变喷气量改变前行速度和悬浮状态。本发明的一种水陆交通装置，其喷气机种类不限，喷气机的种类可以为涵道喷气发动机、涡扇喷气发动机、涡轮喷气发动机、涡喷发动机、冲压喷气发动中的一种，喷气机的能源供给方式为燃油、燃气、氢燃料电池、高压储气罐、蓄电池储或电力中的一种。
优选的，迎风板、动力腔底板、下喷口位置调节板和客货厢底板为平面或者上拱弧面结构，优选为上拱弧面结构，如图12所示，采用上拱弧面时更有利于气浮平衡。
在车体高速前行时，迎风板紧连着动力腔底板与地面或水面之间会形成迎风气体压缩悬浮层产生地面效应升力，上下转动迎风板改变迎风角度可以调节悬浮腔进气口的大小，从而改变迎面进风量和地面效应的升力大小，迎角大则升力大，迎角小则升力小；悬浮腔进气口进风产生的地面效应气流与悬浮腔进气口的进风经过喷气机喷射后从动力腔下喷口喷出来的气流合并后形成混合气垫层26，继续通过客货厢底板与地面或水面之间，并从下尾喷口喷出，这股混合气垫层会由于从动力腔下喷口喷出来的气流速度更高而通过分子间力和射流效应吸附卷裹从悬浮腔进气口进来的气体从而加强混合气垫层的气量气压和悬浮力；
实施例2
本发明的一种水陆交通装置的客货厢上部两侧各开设有一个侧上喷气道20，如图6和7所示，侧上喷气道前端开口形成侧上喷气道入口6，后端开口形成侧上喷气道尾喷口14；侧上喷气道入口连通到动力腔；侧上喷气道入口上设有入口风量调节板7，可以调节侧上喷气道的气量，当两侧喷气道的气量不同时，两侧上喷气道尾喷口的喷力不同，两侧推力差形成转弯力矩可以有助于转弯，且能与下喷口风量调节板配合，调节动力腔下喷口和侧上喷气道尾喷口的喷气量相对比例，从而改变推力和气垫浮力，针对不同的交通状况实现最佳的运行状态；侧上喷气道尾喷口上设有侧上喷气道尾喷口调节板12。其余同实施例1。
本发明的每个侧上喷气道顶部各开设有两个顶部安装孔34，如图8和9所示，顶部安装孔上可转动的安装有升降力调节板35，升降力调节板可转动的角度为±90度。升降力调节板向上开时因迎风且吸入外界迎风从而提高升力和喷力，当升降力调节板向下开时因侧上喷气道的风量被升降力调节板导出上方而产生向下压力，这样通过升降力调节板可以调节本水陆交通装置的最佳平衡稳定悬浮前行状态。
本发明的每个侧上喷气道的两侧各开设有至少一个侧面安装孔37，如图10和11所示，两个侧上喷气道上的侧面安装孔对称设置；侧面安装孔中可向内转动的安装有侧向力调节板36，侧向力调节板可转动角度为±45度。当车体向右转弯时车体会产生向左离心力，打开左侧侧向力调节板向内转动一定角度，左侧上喷气道内的气流就被分流一部分往左后方喷出，会产生一个向右的反作力，而且这个车厢上部的向右反作用力相对于对车体下部还有一个向右倒的力矩作用，如此就可以抵消一定的右转弯时因产生向左离心力的左倾危险，同理当车体左转弯时把右侧侧向力调节板向内转动一定角度即可。
优选的，喷气机与动力腔内壁之间用隔板密封连接，使得动力腔被分割成两部分，这样能确保喷气机喷出的气体只能全部从动力腔下喷口或者侧上喷气道尾喷口喷出而不会因高气压往前面悬浮腔进气口反流。
实施例3
本发明的一种水陆交通装置的客货厢顶部还安装有至少一个垂直翼9，垂直翼的侧视图是矩形或半梯形，两表面成流线型曲面，如图13和17所示。
优选的，垂直翼上安装有用于辅助转向的方向舵10和/或用于提升升力的飞翼8，方向舵安装在垂直翼的后面，用于高速行驶时的拐弯辅助，飞翼安装在垂直翼的上面，用于提高升力，飞翼的俯视图为三角形，宽度不超过厢体的宽度，飞翼下表面为平面，上表面为曲面，高速运行中可提供升力。如图14-15以及图18-20所示。
优选的，飞翼的尾部还设有用于辅助升力或调节车体前后升力平衡的后缘襟翼11，使用时，后缘襟翼下转，用于提高升力或调节车体前后升力平衡，如图16和21所示。其余同实施例1或实施例2。
本发明的一种水陆交通装置设置垂直翼、方向舵和飞翼、后缘襟翼，垂直翼用于高速行驶时稳定辅助，方向舵用于高速行驶时的转弯辅助，后缘襟翼用于辅助升力或者调节装置前后升力平衡，飞翼用于提高升力，调节喷气机的转速和飞翼的迎角产生升力，可减小前行摩擦力甚至实现整个交通装置悬浮在地面或者水面上。
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