CN108909723A - 一种喷射液氮的新型管道 - Google Patents

Abstract

本发明型设计一种喷射液氮的新型管道，属于物理技术领域。该改良系统适用于冬天或较冷的天气，可使磁悬浮列车运行更加安全、有效、节能，首先半封闭式列车管道设置在轨道上，列车管道可包围住整个列车，在列车管道外侧设有小型吸收塔、液氮制造机、液氮运输罐、液氮喷射器，同样在列车头下方装有在列车底部装有制造和储存液氮的装置，以及喷射液氮的装置，管道和列车制造的液氮可喷出，使环境温度降低，当温度低于一定标准时，将会产生超导现象，使电阻大大减小，从而使电力更有效地运输，更有效地产生磁力，保证了磁悬浮列车的运行，同时液氮会在轨道上形成一层薄冰，从而使磁悬浮列车可以依靠惯性在轨道上滑行。

Description

一种喷射液氮的新型管道

技术领域

本发明涉及一种喷射液氮的新型管道，属于物理技术领域。

背景技术

众所周知，传统的铁路列车都是依靠诸如蒸汽、燃油、电力等各种类型机车作为牵引动力, 车轮和钢轨之间的相互作用作为运行导向, 由铁路线路承受压力, 借助于车轮沿着钢轨滚动前进的。而磁悬浮列车则是一种依靠电磁场特有的“同性相斥异性相吸”的特性将车辆托起, 使整个列车悬浮在线路上, 利用电磁力进行导向, 并利用直线电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进的最新颖的第五代交通运输工具。而磁悬浮列车在发展历程中，也在不断改进，不断进步，使其更加完善。列车在冷天行驶时，有时候会收天气影响，而导致列车行驶速度降低，也会有一定积雪障碍，轨道不光滑导致能耗增加等问题，这里则提供了一种喷射液氮的新型管道，可降低能耗，在磁悬浮原有的基础增加了一些功能，使其能够在冬天或寒冷的天气行驶过程中，清除导轨上的积雪和冰霜，并能顺着车头两侧向后排出，同时利用液氮升华发生超导现象，使电流能够在电线中达到最大，大大提高了产生磁力的效率。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明型要解决的技术问题是通过设计一种喷射液氮的新型管道，属于物理技术领域。该改良系统适用于冬天或较冷的天气，可使磁悬浮列车运行更加安全、有效、节能，首先半封闭式列车管道设置在轨道上，列车管道可包围住整个列车，在列车管道外侧设有小型吸收塔、液氮制造机、液氮运输罐、液氮喷射器，同样在列车头下方装有在列车底部装有制造和储存液氮的装置，以及喷射液氮的装置，管道和列车制造的液氮可喷出，使环境温度降低，当温度低于一定标准时，将会产生超导现象，使电阻大大减小，从而使电力更有效地运输，更有效地产生磁力，保证了磁悬浮列车的运行，同时液氮会在轨道上形成一层薄冰，从而使磁悬浮列车可以依靠惯性在轨道上滑行。

本发明采用的技术方案是：一种喷射液氮的新型管道，包括液氮制造机、液氮运输罐、液氮喷射器、温度传感器、单片机、列车管道、吸收塔、磁悬浮轨道、电磁阀，液氮制造机、液氮运输罐、液氮喷射器、温度传感器、吸收塔和单片机连接；半封闭式列车管道内设置磁悬浮轨道，列车管道竖截面类似于隧道口的形状，列车管道可包围住整个列车，列车管道由钢制成，顶部设有通风口，通风口为圆形，在列车管道外侧设有吸收塔、液氮制造机、液氮运输罐、液氮喷射器，各装置连接顺序为吸收塔、液氮制造机、液氮运输罐、液氮喷射器，吸收塔与列车管道侧面之间通过管道相连接，同时吸收塔与列车管道顶部通风口之间同样通过管道相连; 液氮喷射器一端通过管道连接液氮运输罐，另一端设置在管道内部，且能将液氮准确喷射至列车管道内的轨道上；吸收塔能将列车管道内的二氧化碳通过与通风口连接的管道和管道侧面连接的管道吸入液氮制造机；液氮制造机能将二氧化碳压缩处理为液氮后储存在液氮运输罐中。

悬浮列车底部装有气泵，气泵和单片机连接，气泵能从列车管道内抽取空气后从列车底部向磁悬浮轨道上喷射，并在磁悬浮轨道与磁悬浮列车形成气垫。吸收塔与列车管道侧面之间通过管道相连接，同时吸收塔与列车管道顶部通风口之间同样通过管道相连。

列车管道内设置有摄像头和温度传感器，摄像头、温度传感器、与单片机连接；摄像头能监控列车在管道中的位置；温度传感器能够检测列车管道内轨道上的问题；单片机根据摄像头和温度传感器采集的信息，实时控制液氮喷射器向管道内的磁悬浮轨道上喷射液氮，以保证列车在磁悬浮轨道的任何位置上，其对于位置的磁悬浮轨道的液氮喷射量均刚好满足列车运行要求。进一步的，系统所用单片机型号为AT89C51。

磁悬浮列车车头装有弧形清理板，车头底部也装有液氮制造机、液氮储存器、液氮喷射器、温度传感器，液氮制造机制造液在液氮储存器的上方，液氮喷射器与液氮储存器连接，温度传感器在车头顶端底部。

液氮制造机采用市场上现有的机器；液氮运输罐采用市面上现有的技术，液氮运输罐有一个通道连接液氮制造机，通过电磁阀控制开关，使通道打开，液氮可通过通道进入液氮运输罐内；通过电磁阀控制开关，液氮喷射器可接收来自液氮运输罐内的液氮。

设置有中央控制器，中央控制器包含控制列车管道内部和外部设备的一号控制器和控制磁悬浮列车上设备的二号控制器；设置在管道处的单片机与一号控制器电连接；设置在磁悬浮列车上的单片机与二号控制器电连接；一号控制器和二号控制器采用PC机，单片机设置有通信串口，通信串口与PC数据云端连接，由单片机进行本装置的数据接收与信息控制；同时一号控制器与二号控制器由无线通讯模块来完成数据的中介传输，由PC数据云端进行数据处理与数据信息交流指控。

一种喷射液氮的新型管道，其控制方法包括如下步骤：

步骤1.在列车行驶过程中，采用磁悬浮和气悬浮两种方式，列车使用磁悬浮方式悬浮的同时，列车底部的气泵通过电力不停压缩空气，产生气压，并向下喷射，可使列车产生一定的浮力；该列车车头的弧形清理板在列车行驶过程中可有效清理障碍物，使得列车行驶更加安全。

步骤2.列车管道外侧的吸收塔通过列车管道侧面和顶部的通风口处的管道吸收列车管道内部的气体，吸收塔吸收气体后通过管道将气体输送至液氮制造机，通过液氮制造机来制造液氮，产生的液氮通过管道输送并储存在液氮运输罐内，然后液氮运输罐内液氮又通过管道进入液氮喷射器，列车经过时，液氮喷射器可将液氮喷射进列车管道内。

步骤3.列车底部的温度传感器会检测列车环境温度经过单片机分析，若列车所处的轨道上温度升高影响低温超导的实现，则会发出指令到控制模块，从而使列车上各部分 装置开始工作；首先，液氮制造机开始制造液氮，产生的液氮通过管道储存在液氮运输罐内，然后液氮运输罐内液氮又通过管道进入液氮喷射器，液氮喷射器采用气压喷射的方式，液氮运输罐可通过压缩气体产生气压差，从而利用气压通过列车底部小孔将液氮喷出。

步骤4.列车管道外部和列车喷出液氮后，使周围环境温度降低，达到制冷的效果；当温度低于一定温度时，会使电缆发生超导现象，使电线的直流电阻率在一定的低温下突然消失，没有了电阻，电流流经时就不发生能量损耗，电流就可以在电线中形成强大的电流，产生超强磁场，大大提高了产生磁场的效率。

步骤5. 由于悬浮列车底部装有气泵，气泵和单片机连接，气泵能从列车管道内抽取空气后从列车底部向磁悬浮轨道上喷射，并在磁悬浮轨道与磁悬浮列车形成气垫，实现了磁悬浮、其悬浮相结合的功能，更节能、驱动效果更好。

本发明型的工作原理是：液氮制造机利用空气制造液氮，产生的液氮通过管道储存在液氮运输罐内，然后液氮运输罐内液氮又通过管道进入液氮喷射器，液氮喷射器利用气压将液氮喷出，液氮喷出后，导致液氮迅速升华变为气体，吸收了空气大量热量，使周围环境温度降低，当温度低于一定温度时，会使电缆发生超导现象，使电线的直流电阻率在一定的低温下突然消失，电流流经时就不发生能量损耗，电流就可以在电线中形成强大的电流，产生超强磁场。同时由于悬浮列车底部装有气泵，气泵和单片机连接，气泵能从列车管道内抽取空气后从列车底部向磁悬浮轨道上喷射，并在磁悬浮轨道与磁悬浮列车形成气垫，实现了磁悬浮、其悬浮相结合的功能，更节能、驱动效果更好。

本发明型的有益效果是：本发明在轨道上设置有管道，在管道外侧有吸收氮气和制造液氮的装置，可将列车上喷射的液氮进行重复利用；磁悬浮列车上进行了改装，对磁悬浮列车有一个改良，车头前的弧形清理板可有效清理冬天或天气寒冷时导轨上的积雪和冰霜，并能顺着车头两侧向后排出；磁悬浮列车同时使用磁悬浮和气悬浮两种方式结合，可使磁悬浮所需磁力有一定减小，达到节能的效果，同时喷射液氮也能达到一定的气悬浮效果，可与气泵共同起作用；车底部装有液氮制造机，可储存，可喷射，作用同于轨道上管道设置的装置，喷射液氮以后可大大降低环境温度，当低于一定温度时，会发生超导现象，能使电线的电阻率瞬间消失，电流就大大增加，使电流损耗率减小，可产生超强磁场；同时可对前方轨道检测，根据实际情况液氮会降低温度使水蒸气在轨道上形成一层薄冰，使轨道变得光滑，减小摩擦，从而使磁悬浮列车可以依靠惯性在轨道上滑行。

附图说明

图1为本发明的列车管道外观图；

图2为本发明的列车底部结构图；

图3为本发明的列车外观图；

图4为本发明的部分电路逻辑图。

图中各标号为1-弧形清理板；2-液氮制造机；3-液氮运输罐；4-液氮喷射器；5-温度传感器；6-单片机；7-电磁铁；8-磁悬浮列车；9-气泵；10-摄像头；11-列车管道；12-气泵；13-通风口；14-吸收塔。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明：

实施例：如图所示，一种喷射液氮的新型管道，包括弧形清理板1、液氮制造机2、液氮运输罐3、液氮喷射器4、温度传感器5、单片机6、磁悬浮列车8、磁悬浮轨道、电磁阀、列车管道11、通风口13、吸收塔14，液氮制造机2、液氮运输罐3、液氮喷射器4、温度传感器5、吸收塔14和单片机6连接，吸收塔14与列车管道11侧面之间通过管道相连接，同时吸收塔14与列车管道11顶部通风口13之间同样通过管道相连。

通过电磁阀控制开关，液氮喷射器4可接收来自液氮运输罐3内的液氮，然后通过小孔将液氮喷出；液氮喷出后，在一般环境下，可导致液氮迅速升华变为气体，并吸收了空气大量热量，使周围环境温度降低，达到制冷的效果；当温度低于-53.16℃时，会使电缆发生超导现象，使电缆内组成电阻材料的分子停止无规则运动，即电线的直流电阻率在一定的低温下突然消失，则电子在通过材料的时候将不会受到分子的撞击而减速，没有了电阻，电流流经时就不发生能量损耗，电流就可以在电线中形成强大的电流，产生超强磁场，大大提高了产生磁场的效率，同时液氮会降低温度使水蒸气在轨道上形成一层薄冰，使轨道变得光滑，减小了摩擦，从而使磁悬浮列车可以依靠惯性在轨道上滑行；液氮喷射器4利用现有技术，采用喷枪喷射的方式进行液氮喷射。

吸收塔14采用现有技术，吸收塔14的进口与列车管道11的侧面和顶部的通风口13之间通过管道连接，可吸收列车管道11里液氮升华后的氮气，同时在吸收塔14的出口通过管道连接液氮制造机2的入口，利用空气和氮气制造液氮，生成的液氮储存在液氮运输罐3内，液氮运输罐3与液氮喷射器4连接，在列车经过时，液氮喷射器4又将液氮喷射进列车管道11内；列车管道11外侧各部分装置之间设有电磁阀，通过管道连接，通过单片机6控制，同时列车管道11电磁阀的开关，来控制氮气的流向，列车管道11内设有气体传感器，若检测到氮气密度达到一定数值，单片机6控制电磁阀打开，使吸收塔14开始吸收氮气，同时使外侧各部分装置开始工作。

单片机6设置有通信串口，通信串口和计算机连接，单片机6仅用于连接传感器和接收传感器信号，传感器信号经单片机6接收后传给计算机，计算机进行深度处理，这样提高了处理效率。

液氮制造机2、液氮运输罐3、液氮喷射器4、温度传感器5、电磁阀和单片机6连接，当温度传感器5检测出温度较低，经单片机6分析后，首先发出指令使液氮制造机2和钢瓶之间的电磁阀打开，使氮气液体进入液氮制造机2并使其开始制造液氮；制造的液氮后，单片机6又控制液氮制造机2和液氮运输罐3之间的电磁阀打开，使液氮使通过通道进入液氮运输罐3；单片机6又控制液氮运输罐3和液氮喷射器4之间的电磁阀打开，液氮通过通道进入液氮喷射器4，液氮喷射器4将液氮从列车底部的小孔喷出，使液氮迅速升华，降低环境温度。

系统所用单片机6型号为AT89C51。

如图3所示，时钟电路：晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号，通常一个系统公用一个晶振，以使各部分保持同步；两个谐振电容大小取决于晶振的负载电容值，作用是滤除干扰；为了保障单片机6运行，给单片机6增加复位电路。复位电路有以下功能：上电复位可以对内部存储器进行复位、同步内外的时钟信号、电压波动或不稳定时，复位电路给电路延时直到电路稳定、当程序出错时通过复位电路使单片机恢复正常运行状态；液氮喷射装置4由继电器控制；磁悬浮由电磁铁7之间斥力实现，当电磁铁7通电便产生磁场，与轨道磁场相斥，从而实现悬浮，另外车底安装气悬浮装置，喷射气体使列车更易悬浮。过程描述：摄像头检测前方道路情况，由列车前方弧形清理板清理轨道杂物，车上底部有温度传感器5，当检测到温度高于一定阈值时，液氮喷射装置4便喷射液氮是温度降低达到超导，使得电力更有效运输。

以上结合附图对本发明型的具体实施方式作了详细说明，但是本发明型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明型思想构思及宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种喷射液氮的新型管道，其特征在于：包括液氮制造机（2）、液氮运输罐（3）、液氮喷射器（4）、温度传感器（5）、单片机（6）、列车管道（11）、吸收塔（14）、磁悬浮轨道、电磁阀，液氮制造机（2）、液氮运输罐（3）、液氮喷射器（4）、温度传感器（5）、吸收塔（14）和单片机（6）连接；半封闭式列车管道（11）内设置磁悬浮轨道，列车管道（11）竖截面类似于隧道口的形状，列车管道（11）可包围住整个列车，列车管道（11）由钢制成，顶部设有通风口（13），通风口（13）为圆形，在列车管道（11）外侧设有吸收塔（14）、液氮制造机（2）、液氮运输罐（3）、液氮喷射器（4），各装置连接顺序为吸收塔（14）、液氮制造机（2）、液氮运输罐（3）、液氮喷射器（4），吸收塔（14）与列车管道（11）侧面之间通过管道相连接，同时吸收塔（14）与列车管道（11）顶部通风口（13）之间同样通过管道相连; 液氮喷射器（4）一端通过管道连接液氮运输罐（3），另一端设置在管道（11）内部，且能将液氮准确喷射至列车管道（11）内的轨道上；吸收塔（14）能将列车管道（11）内的二氧化碳通过与通风口（13）连接的管道和管道（11）侧面连接的管道吸入液氮制造机（2）；液氮制造机（2）能将二氧化碳压缩处理为液氮后储存在液氮运输罐（3）中。

2.根据权利要求1所述的一种喷射液氮的新型管道，其特征在于：磁悬浮列车底部装有气泵（12），气泵和单片机连接，气泵能从列车管道（11）内抽取空气后从列车底部向磁悬浮轨道上喷射，并在磁悬浮轨道与磁悬浮列车形成气垫。

3.根据权利要求1所述的一种喷射液氮的新型管道，其特征在于：列车管道（11）内设置有摄像头和温度传感器，摄像头、温度传感器、与单片机连接；摄像头能监控列车在管道中的位置；温度传感器能够检测列车管道（11）内轨道上的问题；单片机根据摄像头和温度传感器采集的信息，实时控制液氮喷射器（4）向管道（11）内的磁悬浮轨道上喷射液氮，以保证列车在磁悬浮轨道的任何位置上，其对于位置的磁悬浮轨道的液氮喷射量均刚好满足列车运行要求。

4.根据权利要求1所述的一种喷射液氮的新型管道，其特征在于：磁悬浮列车车头装有弧形清理板（1），车头底部也装有液氮制造机（2）、液氮储存器（3）、液氮喷射器（4）、温度传感器（5），液氮制造机（2）制造液在液氮储存器（3）的上方，液氮喷射器（4）与液氮储存器（3）连接，温度传感器（5）在车头顶端底部。

5.根据权利要求1所述的一种喷射液氮的新型管道，其特征在于：液氮制造机（2）采用市场上现有的机器；液氮运输罐（3）采用市面上现有的技术，液氮运输罐（3）有一个通道连接液氮制造机（2），通过电磁阀控制开关，使通道打开，液氮可通过通道进入液氮运输罐（3）内；通过电磁阀控制开关，液氮喷射器（4）可接收来自液氮运输罐（3）内的液氮。

6.根据权利要求1所述的一种喷射液氮的新型管道，其特征在于：设置有中央控制器，中央控制器包含控制列车管道（11）内部和外部设备的一号控制器和控制磁悬浮列车上设备的二号控制器；设置在管道（11）处的单片机与一号控制器电连接；设置在磁悬浮列车上的单片机与二号控制器电连接；一号控制器和二号控制器采用PC机，单片机设置有通信串口，通信串口与PC数据云端连接，由单片机进行本装置的数据接收与信息控制；同时一号控制器与二号控制器由无线通讯模块来完成数据的中介传输，由PC数据云端进行数据处理与数据信息交流指控。