SISTEMA DE TRANSPORTE LINEAL MAGNETO-NEUMÁTICO.
Sistema de transporte lineal magneto-neumático, constituido por una banda lineal activa sobre la que se desplazan los vehículos sobre un colchón de aire,
impulsados por un motor electromagnético lineal. La energía se suministra a los imanes permanentes a partir de dispositivos de captura solar térmica y fotovoltaica extendidos sobre la banda lineal de transporte que contribuyen a la sustentación e impulso durante el paso del vehículo. Una red de comunicación y proceso de datos que gestiona la captura, acumulación y transferencia de energía.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201101057.
Solicitante: FUNDACION PARA LA INVESTIGACION Y DESARROLLO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS (FIDEAS).
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: VILLANUEVA MARTINEZ,EUGENIO, GUINEA DIAZ,DOMINGO, MARTIN GOMEZ,DAVID, GUINEA GARCIA-ALEGRE,DOMINGO MIGUEL, GARCIA-ALEGRE SANCHEZ,MARIA CARMEN.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B60L13/10 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B60 VEHICULOS EN GENERAL. › B60L PROPULSION DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE (disposición o montaje de conjuntos de propulsión eléctrica o de varios motores principales diferentes para una propulsión recíproca o común sobre los vehículos B60K 1/00, B60K 6/20; disposición o montaje de la transmisión eléctrica en los vehículos B60K 17/12, B60K 17/14; prevención del patinado de las ruedas reduciendo la fuerza motriz en vehículos sobre raíles B61C 15/08; máquinas dinamoeléctricas H02K; control o regulación de motores H02P ); SUMINISTRO DE LA ENERGIA ELECTRICA AL EQUIPO AUXILIAR DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE (circuitos eléctricos para el acoplamiento de vehículos B60D 1/64; calefacción eléctrica para vehículos B60H 1/00 ); SISTEMAS DE FRENOS ELECTRODINAMICOS PARA VEHICULOS, EN GENERAL (control o regulación de motores H02P ); SUSPENSION O LEVITACION MAGNETICAS PARA VEHICULOS; CONTROL DE LOS PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO SOBRE LOS VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE SEGURIDAD SOBRE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE. › B60L 13/00 Propulsión eléctrica para vehículos monorail, vehículos suspendidos o ferrocarriles de cremallera; Suspensión o levitación magnéticas para vehículos. › Combinaciones de propulsión eléctrica y suspensión magnética o de levitación.
- B60V3/04 B60 […] › B60V VEHICULOS DE COLCHON DE AIRE. › B60V 3/00 Vehículos terrestres, buques o aeronaves adaptados o modificados para viajar sobre colchones de aire. › que utilizan concurrentemente raíles u otros medios de guiado, p. ej. colchón de aire entre el raíl y el vehículo.
- E01B25/30 CONSTRUCCIONES FIJAS. › E01 CONSTRUCCION DE CARRETERAS, VIAS FERREAS O PUENTES. › E01B VIAS FERREAS; HERRAMIENTAS PARA VIAS FERREAS; MAQUINAS PARA LA CONSTRUCCION DE VIAS FERREAS DE CUALQUIER TIPO (dispositivos descarriladores o para situar los vehículos en la vía, frenos de vía o dispositivos ralentizadores B61K; retirada de materia indeseable de las vías de ferrocarril, control de la vegetación, applicación de líquidos E01H). › E01B 25/00 Vías para tipos particulares de ferrocarriles (sistemas ferroviarios B61B; vías de carretera E01C 9/02). › Vías para vehículos de suspensión magnética o levitación.
Fragmento de la descripción:
ÁMBITO DE LA INVENCIÓN
El campo de nuestra invención se encuentra dentro del sector del transporte y más específicamente dentro del transporte lineal con vehículos ligeros de muy bajo rozamiento.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En los últimos años se ha producido un importante desarrollo de los distintos modos de transporte. Esto es debido, entre otras causas, al incremento de la movilidad de personas y mercancías, particularmente en las áreas más pobladas; a los desequilibrios en la accesibilidad en el conjunto del territorio, a los impactos del transporte sobre la salud y el medio ambiente, al volumen y origen de los recursos destinados a la construcción y operación de las infraestructuras. Por ello, aumentan los retos de un sistema de transporte cada vez más integrado que exige mayor competitividad y mayor atención a la seguridad, eficiencia energética y control de la contaminación e impacto sobre el terreno.
En la mayor parte de los vehículos, coches, trenes, buques, aviones, junto al elemento transportado o carga es necesario añadir el combustible y el motor que lo transforma en movimiento. Ello incrementa la masa a transportar y la energía necesaria para ello, restando eficacia al sistema. El motor de explosión requiere el combustible a bordo e implica la limitación de eficiencia (15-30%) impuesta por el principio de Carnot.
Los tranvías o trenes eléctricos reciben el flujo de energía eléctrica a través de un conductor continuo con un contacto deslizante. A medida que crece la demanda de potencia (5-10MW para un tren de alta velocidad) y la velocidad del móvil, crecen drásticamente las exigencias de precisión dimensional y mantenimiento de la infraestructura, lo que encarece y dificulta el sistema.
Esto se consigue por soporte del trazado sobre balasto,
frecuentemente reconstituido, sobre placa de hormigón de
gran estabilidad y elevado coste o en viaducto sobre
pilares. Este último método evita la compartimentación
del terreno, localizando el ajuste dimensional en los
puntos de apoyo.
El movimiento sobre ruedas requiere el peso de los elementos de rodadura y el notable coste energético por rozamiento. La rodadura en hierro sobre hierro aporta la precisión requerida por catenarias de alta velocidad pero la pendiente o aceleración máxima se limita por la baja fricción entre rueda y raíl.
El transporte por impulso lineal y la levitación surge y se desarrolla en un vehículo carente de ruedas y de motor a bordo. En los últimos años se han propuesto diversos diseños, positivos y prototipos con este objetivo.
Ya en 1971 el inglés AK.Jarvis patenta en USA, con fecha 30 de Noviembre de 1971 y número 3.623.434, un vehículo con motor lineal y transporte sobre colchón de aire. El compresor eléctrico se encuentra a bordo y adquiere la potencia en continua sobre contactos deslizantes paralelos al carril de deslizamiento.El francés J.C.Guimbal propone en patente US 3.802.349 de Abril de 1974, un motor linear para impulso de vehículos con ruedas. El japonés Naoko Maki, desarrolla en 1975 para Hitachi un dispositivo lineal electromagnético que combina la levitación de soporte magnético con el impulso de motor lineal, aplicable en trenes de alta velocidad según patente US 3.858.522.
J.A. y T.L.Beck desarrollan en 1987 un sistema de transporte de objetos por inducción lineal y levitación magnética controlada para cadenas de producción según patente US 4.704.568. Nakamura y otros realizan para Hitachi en 1988, con patente, US4.721.892, un sistema para gestión del impulso en un motor lineal para transporte con aportación de diversas fuentes de energía a lo largo del recorrido.
Matsui y otros patentan en Agosto de 1994 para la East Japan Railway Co. con número US.5.333.553, un motor lineal para vehículos urbanos con imanes permanentes a bordo y soporte convencional por ruedas. El deslizamiento entre el elemento móvil y la estructura fija puede ser favorecido por agua, como es el caso de la patente US2007/0207867 del canadiense R.D.Hunter para transporte magnético por motor lineal en parques acuáticos y atracciones similares.
Kitamura y otros patentan para Hitachi en Agosto del 2010 y número US 7.768.158B2, un motor linear cilíndrico con imanes permanentes en la pieza móvil para un vehículo eléctrico de estructura convencional. El artículo de Thornton y otros en los Proceedings del IEEE, Vol. 97 noll de Noviembre de 2009, compendia el papel del motorlineal en el transporte.
Frente a las aplicaciones estacionarias de la energía, el transporte ofrece la dificultad de un consumo distribuido en la trayectoria del móvil. De forma que en cada punto solo se aporta energía durante los instantes de paso del
10 vehículo. El requerimiento de energía dispersa se corresponde con las aportaciones de algunas fuentes renovables, en particular la radiación solar, como recurso permanente más abundante y mejor distribuido.DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención aporta un sistema para captura y acumulación de la energía solar a lo largo de un sistema de transporte lineal que se transfiere en la sustentación neumática e impulsión electromagnética del vehículo en cada punto del recorrido.
Se reivindica un sistema de transporte lineal magneto-neumático, constituido por:
• Una banda lineal activa sobre la que se desplazan los vehículos
• Un mecanismo de soporte neumático del vehículo sobre un colchón de aire.
• Un motor electromagnético lineal para impulso y frenada.
• Un conjunto de dispositivos de captura solar térmica y fotovoltaica extendidos sobre la banda lineal de transporte.
• Un conjunto de elementos de acumulación de energía térmica y eléctrica que contribuyen a la sustentación e impulso durante el paso del vehículo
• Una red de comunicación y proceso de datos que gestiona la captura, acumulación y transferencia de energía.
El soporte neumático se realiza mediante la inyección de aire desde la base lineal estática y por la aerodinámica del perfil del móvil en su desplazamiento. El impulso y frenada se realiza por la interacción magnética entre los imanes permanentes ubicados en el vehículo y la secuencia de bobinas fijas en la base estática. La energía necesaria para la sustentación y desplazamiento de los vehículos se captura, total o 5 parcialmente, de la radiación solar incidente sobre la banda o plataforma lineal de desplazamiento. La energía se acumula localmente sobre la trayectoria de forma separada, térmica para la sustentación y electroquímica para la impulsión. El incremento de velocidad o ascenso del vehículo se recupera en la frenada o descenso por el acoplamiento electromagnético. La medida y control de la sustentación neumática y la interacción electromagnética se realiza por una red digital de datos extendida por toda la trayectoria. La energía necesaria para el transporte puede ser complementada localmente, tanto con fuentes térmicas o eléctricas renovables como convencionales. Los vehículos ligeros empleados son susceptibles de acoplamiento a plataformas rodantes motorizadas, 20 flotantes u otros mecanismos de transporte.DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
• La figura 1 muestra la banda que determina la trayectoria, el soporte y el sistema de captura y almacenamiento de energía del sistema de transporte correspondiente al ejemplo l.
• La figura 2 representa un esquema en sección de la interacción entre el vehículo y el soporte.
• La figura 3 visualiza en perspectiva el vehículo circulando en viaducto sobre el terreno.
• La figura 4 ofrece el diagrama de bloques con el flujo de energía y control en red del sistema de transporte.
• La figura 5 visualiza un elemento unitario ultra-ligero
• La figura 6 contiene el esquema en perspectiva de un vehículo deslizante ultraligero de dos plazas.
• La figura 7 presenta un panorama del sistema lineal ultraligero en un entorno suburbano.REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A continuación se particulariza el sistema propuesto en:
EJEMPLO 1
Como primer ejemplo de aplicación...
Reivindicaciones:
l. Sistema de transporte lineal magneto-neumático, constituido por:
a. Una banda lineal activa sobre la que se desplazan los vehículos
b. Un mecanismo de soporte neumático del vehículo sobre un colchón de aire.
e. Un motor electromagnético lineal para impulso y frenada.
d. Un conjunto de dispositivos de captura solar térmica y fotovoltaica extendidos sobre la banda lineal de transporte.
e. Un conjunto de elementos de acumulación de energía térmica y eléctrica que contribuyen a la sustentación e impulso durante el paso del vehículo
f. Una red de comunicación y proceso de datos que gestiona la captura, acumulación y transferencia de energía.
2. Sistema de transporte lineal magneto-neumático, según reivindicación 1, caracterizado porque el soporte neumático se realiza mediante la inyección de aire desde la base lineal estática y por la aerodinámica del perfil del móvil en su desplazamiento.
3. Sistema de transporte lineal magneto-neumático, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el impulso y frenada se realiza por la interacción magnética entre
los imanes permanentes ubicados en el vehículo y la secuencia de bobinas fijas en la base estática.
4. Sistema de transporte lineal magneto-neumático, según reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado porque la energía necesaria para la sustentación y desplazamiento
5. Sistema de transporte lineal magneto-neumático, según reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, caracterizado porque la energía se acumula localmente sobre la trayectoria y de forma separada, térmica para la sustentación y electroquímica para la impulsión.
6. Sistema de transporte lineal magneto-neumático, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, caracterizado porque el incremento de velocidad o ascenso del vehículo se recupera en la frenada o descenso por el acoplamiento electromagnético.
7. Sistema de transporte lineal magneto-neumático, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5 y 6, caracterizado porque la medida y control de la sustentación neumática y la interacción electromagnética se realiza por una red digital de datos extendida por toda la trayectoria.
8. Sistema de transporte lineal magneto-neumático, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7, caracterizado porque la energía necesaria para el transporte puede ser complementada localmente, tanto con fuentes térmicas o eléctricas renovables como convencionales.
9. Sistema de transporte lineal magneto-neumático, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7, caracterizado porque los vehículos ligeros empleados son susceptibles de acoplamiento a plataformas rodantes motorizadas, flotantes u otros mecanismos de transporte.
de los vehículos se captura, total o parcialmente, de
la radiación solar incidente sobre la banda o
plataforma lineal de desplazamiento.
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