一种以管道为轨道的快速交通运输装置的制作方法

本发明涉及一种以管道为轨道的快速交通运输装置，属于车辆技术领域。

背景技术：

在我们的生活中，常用的运输工具有汽车、火车、飞机、船舶、电动车、摩托车等。其中，汽车的种类很多，按照用途可分为主要供人员乘坐的载客汽车、主要用于运载货物的载货汽车、用于建筑工程、农业生产、运动竞技等的特殊用途汽车；按照对道路的适应性可分为普通汽车和越野车；按照动力装置类型可分为活塞式内燃机汽车、电动汽车、燃气轮汽车。飞机的种类也很多，按照用途可分为民用客运飞机、军用运输飞机、军用战斗飞机等；按照发动机的类型可分为螺旋桨飞机和喷气式飞机。火车有普通列车、磁悬浮列车和高速列车等。目前美国正在开发的管道超级高铁代表未来高速轨道交通的一个发展方向，但维持其管道的真空及悬浮状态运行是目前亟待解决的技术难题。另外在美国正在开发的地下隧道快速运行系统，也以其高昂的建设成本和运营成本为代价。而现有的高铁可以提升速度，但是脱轨风险无法解决。随着社会的进步和时代的发展，人们对如何提高对时间的利用效率越来越高，节约时间也就成为提高效率的代名词，因此开发一种既具有火车和汽车地面运输的便捷性，同时高铁提升速度也没有脱轨风险，又能够超越现有的地面运行速度，直至达到飞机运行速度而节约时间的快速交通工具，具有非常重要的实用价值。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种更加运行稳定便捷快速的交通运输装置。

为实现上述目的，本发明提供一种以管道为轨道的快速交通运输装置，其特征为所述快速交通运输装置的运行轨道为由管道壁包围的延伸性管道结构，所述管道壁上安装有气流流向可控的单向气流窗；所述快速交通运输装置的运行结构包含有驱动系统和运载结构，由驱动装置驱动并在所述管道结构内运行。

所述单向气流窗包括被动开启式单向气流窗和机械动能主动开启式单向气流窗：

1）所述被动开启式单向气流窗为由所述管道结构内外气压差启动的被动开启式单向气流窗式结构，包括所述管道结构内气压大于所述管道结构外气压时的外向被动开启式单向气流窗；所述被动开启式单向气流窗分布于所述管道结构的管道壁的多个部位；

2）所述机械动能主动开启式单向气流窗为由机械动能驱动的主动开启式结构，包括外向主动开启式单向气流窗和内向主动开启式单向气流窗，所述主动开启式单向气流窗分布于所述管道结构的管道壁的多个部位。

所述快速交通运输装置包括管道结构、运载结构、驱动系统、控制系统和制动系统，具有如下一种以上的特征：

1）所述驱动系统包括位于所述管道结构内的管道内腔封堵式运行驱动结构；所述管道内腔封堵式运行驱动结构为位于所述运载结构运行前方的安装有驱动其自身前后运行的驱动装置的塞状管道封堵式运行驱动结构；

2）所述驱动系统包括位于所述管道结构内的管道内腔运行封堵结构；所述管道内腔运行封堵结构为位于所述运载结构运行后方的可以前后运行的塞状管道内运行封堵结构；

3）所述管道结构内以所述运载结构运行方向从前往后顺序排列有所述管道内腔封堵式运行驱动结构、一个或一个以上的所述运载结构、所述管道内腔运行封堵结构；

4）所述管道内腔封堵式运行驱动结构、所述运载结构和所述管道内腔运行封堵结构的外周壁与所述管道结构内周壁之间形成运行腔隙；

5）所述驱动系统包括管道内腔减压结构，所述管道内腔减压结构为位于所述管道结构内的设置有排气动力装置的排气装置，所述排气动力装置的进气口与所述运行腔隙直接相通，所述排气动力装置的排气口与所述运行腔隙之外的所述管道结构内的空气相通。

所述管道内腔封堵式运行驱动结构具有如下至少一种特征：

1）所述管道内腔封堵式运行驱动结构为位于所述运载结构运行前方的不透空气的可封闭大部分管道结构内腔横断面的安装有驱动其自身前后运行的驱动装置的塞状管道封堵式运行驱动结构；

2）所述管道内腔封堵式运行驱动结构为位于所述运载结构运行前方的不透空气的由驱动结构、驱动型运行结构和驱动型封堵结构组成的可封闭大部分管道结构内腔横断面的安装有驱动其自身前后运行的驱动装置的管道封堵式运行驱动结构；

3）所述驱动型封堵结构为可以侧向伸缩进而调节所述封堵结构外侧面与所述管道结构内周壁之间的距离及接触紧密程度的封堵装置。

所述管道内腔运行封堵结构具有如下至少一种特征：

1）所述管道内腔运行封堵结构为位于所述运载结构运行后方的不透空气的可封闭大部分管道结构内腔横断面的可以前后运行的塞状管道内运行封堵结构；

2）所述管道内腔运行封堵结构为位于所述运载结构运行后方的不透空气的由封堵型运行结构和封堵型封堵结构组成的可封闭大部分管道结构内腔横断面的可以前后运行的管道内运行封堵结构；

3）所述封堵型封堵结构为可以侧向伸缩进而调节所述封堵结构外侧面与所述管道结构内周壁之间的距离及接触的紧密程度的封堵装置。

所述塞状管道封堵运行驱动结构发挥双重作用，既作为将管道内空气通过单向气流窗排出管道外的驱动装置，使管道内局部形成半真空状态，同时也是运载结构向前运行的驱动装置，这种半真空状态与运载结构后方形成压差，产生施加到运载结构后部的向前推动力。

所述管道内腔减压结构包含有管道内腔封堵式运行减压结构，所述管道内腔封堵式运行减压结构为在所述管道内腔运行封堵结构内设置有排气动力装置；所述排气动力装置的进风口位于所述管道内腔运行封堵结构的运行方向的前部并与前部的所述运行腔隙相通；所述排气动力装置的排气口位于所述管道内腔运行封堵结构的运行后部并与所述管道内腔运行封堵结构后方的所述管道结构内的空气相通；所述管道内腔封堵式运行减压结构包括独立于所述运载结构且在所述运载结构后方运行的管道内腔封堵式运行减压独立结构和与所述运载结构为一体的管道内腔封堵式运行减压组合结构。

所述排气动力装置的进气口前部设置有气压控制开启的气流流向可控的单向气流阀，所述气压控制开启为可控的负压控制开启，所述单向气流阀的气流方向为从所述运行腔隙内的空间流向所述运行腔隙以外的空间。

所述排气动力装置常见的有涡轮风扇、涵道风扇、轴流风扇、冲压喷气、脉冲喷气、无叶风扇、电动风扇、风扇发动机、涵道风扇发动机、涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机、冲压喷气式发动机、脉动喷气式发动机、涡轮风扇喷气发动机等。

所述运载结构包括车厢式结构和载物台式结构，包含有如下至少一种特征：

1）设置有独立的驱动装置；

2）位于所述管道内腔封堵式运行驱动结构的后方；

3）所述运载结构的后方跟随有所述管道内腔运行封堵结构；

4）所述运载结构的下部设置有与所述管道结构下侧壁所对应的磁悬浮结构；

5）所述运载结构有多个所述运载结构前后串联组合运行。

所述驱动装置的驱动方式包括轮轨驱动、直线电机驱动、排气式发动驱动、反作用力发动驱动的至少一种。

位于所述管道内腔封堵式运行驱动结构和所述管道内腔运行封堵结构上的所述封堵结构上设置有在所述管道结构内运行的位置限定结构，所述位置限定结构为位于所述管道结构壁内侧面和所述封堵结构外侧面的相互匹配的磁性相斥配对结构和所述封堵结构上设置的向外侧面弹性伸展的弹性伸展结构；所述位置限定结构分布于所述管道结构壁和所述封堵结构的多个部位；所述管道结构的内侧壁与所述封堵外侧面之间间隙的宽度选择0-50毫米，优选0-30毫米，更优选0-10毫米。

所述封堵结构为与运行结构为一体的可以自动调节控制伸缩状态的局部凸出结构，这样不仅可以保证所述封堵结构的封堵效果，同时又不会由于两者在管道内的长度影响其在管道内的转弯。

所述制动系统包括主动关闭位于所述运行结构或所述管道内腔封堵式运行驱动结构的运行部位前方的位于所述管道结构壁上的所述单向气流窗。

所述驱动系统包括主动开启位于所述运行结构或所述管道内腔运行封堵结构运行部位后方的位于所述管道结构壁上的所述单向气流窗。

所述管道结构侧壁上设置有向外开启式的管道安全出口，所述运载结构侧面设置有侧向或向内开启式的运载安全出口，所述管道安全出口与所述运载安全出口为不等距错位方式排列。例如在运载结构一节车厢两侧不等距离的设置4个门，在管道结构的对应长度不等距离的设置两个门，这样无论车厢停在什么位置，总有一个门与车厢门是相对应的，进而保证了故障疏散的可控性。

还包括设置在所述运载结构、所述管道结构、所述制动系统和所述驱动系统上的传感器，各所述传感器均与所述控制系统电连接。

所述以管道为轨道的快速交通运输装置在快速交通运输装置开发中的应用。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明由于采用了以管道作为运行轨道的技术设计，有效避免了列车超高速运行时的脱轨风险。同时在管道壁上安装单向气流窗，车头前向运行时，使前方的气压升高，单向气流窗被动打开，保持车头前方空气压力与管道外空气压力平衡，使车头部位的压差阻力不变，提高了运行效率。

2、本发明由于采用了位于前方的封堵驱动结构和后方的运行封堵结构，将运载车辆包裹在前后结构之间，而外壁为管道结构，在这样设计的小环境下是处于局部相对密闭状态，此时在后方的封堵结构上加载高效涡轮风扇发动机，使残留以及随时少量漏入的空气被迅速清除出去，进而保持了含有运载车辆的小环境处于半真空状态，其实际真空度将取决于涡轮风扇发动机的功率以及小环境的密闭程度，这些在实际运作中可以根据情况进行调整。

3、本发明由于在管道壁上设置有由管道内外气压差启动的被动开启式的外向型单向气流窗，同时有位于管道结构内的管道内腔封堵式运行驱动结构，当管道内腔封堵式运行驱动结构在管道内运行时，前方气压增大，形成管道结构内气压大于管道外气压的大气压差，打开外向型单向气流窗，使管道内的空气通过外向型单向气流窗快速向外流动，进而形成管道内腔封堵式运行驱动结构后方低气压。这时管道内腔封堵式运行驱动结构后方的管道内的气压低于管道外的气压，与管道外形成负的压差，又可使外向型单向气流窗迅速关闭，使位于其后方的运载结构在低气压状态下运行，降低运载结构在管道内运行的前向和侧向空气阻力，提高运行效率。

4、本发明由于在管道结构内同时设置了管道内腔运行封堵结构且位于运载结构的后方，封堵位于其后方的高压空气进入所述运载结构的低气压区，维持运载结构区域的低气压状态，降低运载结构在管道内运行的侧向空气阻力，提高运行效率。

5、本发明由于在管道壁上设置有机械动能主动开启式单向气流窗，在运行中的运载装置的后方的管道内腔运行封堵结构运行的后方主动开启内向型单向气流窗，使管道外空气快速进入管道内，消除管道内腔封堵式运行驱动结构运行中在运载结构的尾部形成的负压状态所导致的反向推力，提高运行效率。

6、本发明由于在管道结构内同时设置了管道内腔封堵式运行减压结构，辅助维持运载结构区域的低气压状态。管道内运载结构在运行过程中，外部的少量气流会不断流入管道内，影响管道内的低气压状态，位于运载结构后方的管道内腔封堵式运行减压结构通过其排气动力装置不断排出管道内的流入空气，维持运载结构区域的低气压状态，降低运载结构在管道内运行的侧向空气阻力，提高运行效率。

7、本发明在管道内腔封堵式运行驱动结构与运载结构之间设置了柔性可伸缩连接结构，既可以保证管道内腔封堵式运行驱动结构后方的负压的形成，又可以避免管道内腔封堵式运行驱动结构减速时运载结构前向运行对管道内腔封堵式运行驱动结构所形成的冲击力和撞击力，保证运行的安全。

8、本发明采用关闭所述管道内腔封堵式运行驱动结构运行部位前方的管道壁上的所述单向气流窗，使管道内腔封堵式运行驱动结构前方的空气不能排除，形成管道内的空气阻力层，形成管道车体一体化的制动系统，提高了制动效能。

9、本发明所述管道内腔封堵式运行驱动结构和所述管道内腔运行封堵结构对所述管道结构的横切面的封堵面积大于所述运载结构对所述管道结构的横切面的封堵面积，即所述运载结构的横切面积小于所述管道内腔封堵式运行驱动结构的横切面积，所述运载结构的横切面积小于所述管道内腔运行封堵结构的横切面积，使经所述管道内腔封堵式运行驱动结构和所述管道内腔运行封堵结构与所述管道结构之间的间隙漏入的气体量显著小于所述运载结构与所述管道结构之间间隙的体积，形成负压。

10、本发明的运载结构由于在管道结构内运行，因此可以有效避免运载结构在运行过程中受风、雨、雪、雷电等外界环境的影响，不仅提高了运行的安全性，同时显著降低用于克服上述环境影响所施加的额外的设计和建造成本。同时管道结构简单、施工方便，因此可以安置在地面上、地面下、桥梁上和隧道内等多个位置，可显著降低道路建设投入。

附图说明

图1是本发明装置整体结构的俯视示意图；

图2是本发明装置加置封堵结构的整体结构示意图

图3是本发明装置加置封堵结构的整体结构的侧视示意图；

图4是设置在管道结构两侧壁的单向气流窗开启结构示意图；

图5是设置在管道结构两侧壁的单向气流窗关闭结构示意图；

图6是管道内腔封堵式运行驱动结构示意图；

图7是管道内腔运行封堵结构示意图；

图8是管道内腔封堵式运行驱动结构在管道内运行的位置限定结构示意图；

图9是管道内腔运行封堵结构在管道内运行的位置限定结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，但不是对本发明的限定。

如图1所示，本发明包括管道结构1和位于管道内的由驱动系统4和运载结构2组成的运行结构，驱动系统4包括驱动装置7和驱动运行装置20。在管道结构1的侧壁5上设置有单向气流窗3，包括位于运载结构2前部的被动开启式9、中部的关闭式8和后部的主动开启式10，单向气流窗3分布于运载结构的顶部及左右两侧。当管道结构1内的运行结构向前运行时，前方空气压力增大，当大于管道结构1外的空气压力时，被动开启式单向气流窗9被动打开，呈开启式9。当管道结构1内的空气压力等于或小于管道结构1外的空气压力时，被动开启式单向气流窗9自动关闭，呈关闭式8。通过这样的气流开关调节，使管道内腔封堵式运行驱动结构4运行方向前方的气压与管道结构1的外部气压平衡，消除车辆在管道内前向运行时形成的高压空气阻力。

如图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明加置封堵结构设计内容，包括管道结构1，在管道结构1的上壁25和侧壁5上设置有单向气流窗3，包括位于运载结构2前部的被动开启式9、中部的关闭式8和后部的主动开启式10，单向气流窗3分布于运载结构的顶部及左右两侧。在管道结构1的内部底面23紧固连接有运行导轨24，在运行导轨24上滑动运行的有管道内腔封堵式运行驱动结构4、呈车厢式结构的运载结构2和管道内腔运行封堵结构19。管道内腔封堵式运行驱动结构4和管道内腔运行封堵结构19是一种使管道结构1接近全封闭的管道内腔封堵运行结构。管道内腔封堵式运行驱动结构4是由驱动结构7、驱动型运行结构20和驱动型封堵结构6组成，管道内腔封堵式运行驱动结构4安置位于运载结构2的前方，有一个或以上的驱动装置7，驱动型封堵结构6为可伸缩结构，可通过伸缩调整与管道结构1内侧壁之间的接触紧密程度及间隙距离。管道内腔运行封堵结构19是由封堵型运行结构21和封堵型封堵结构16组成，封堵型封堵结构16为可伸缩结构，可通过伸缩调整与管道结构内侧壁之间的接触紧密程度及间隙距离，位于运载结构2后方的管道内腔，以封堵为主，避免运载结构2后方的管道内的常压空气大量涌入低压空间，影响运行腔隙18的低压状态。管道内腔封堵式运行驱动结构4位于运载结构2的前方，通过驱动连接结构22直接与运载结构2连接。管道内腔运行封堵结构19位于运载结构2的后方且与运载结构2进行直接连接。管道内腔封堵式运行驱动结构4与运载结构2之间、管道内腔运行封堵结构19与运载结构2之间以及运载结构2与运载结构2之间通过车钩式刚性连接。在运载结构2的前方管道内腔封堵式运行驱动结构4的前部设置有竖直方向设置且向前延伸的气流分割装置11，分割装置11用于将管道内腔封堵式运行驱动结构4前方的气流分割为向左右两侧的气体流动，减少前向运行空气阻力。

上述实施例中，如图1、图2、图3、图4、图5所示，在管道结构1的两侧壁5上设置有被动开启式单向气流窗9，当管道结构1内的空气压力大于管道结构1外的空气压力时，被动开启式单向气流窗9被动打开，呈开启式9；当管道结构1内的空气压力等于或小于管道结构1外的空气压力时，被动开启式单向气流窗9自动关闭，呈关闭式8。通过这样的气流开关调节，使管道内腔封堵式运行驱动结构4运行方向前方的气压与管道结构1的外部气压平衡，消除车辆在管道内前向运行时形成的高压空气阻力。

上述实施例中，如图2、图3所示，在管道结构1的两侧壁5和上壁25上设置有主动开启式单向气流窗10，当管道结构1内的管道内腔运行封堵结构19通过主动开启式单向气流窗10时，主动开启式单向气流窗10被主动打开，呈开启式10，管道结构1外的空气迅速流入管道结构1内，使管道内腔运行封堵结构19运行方向后方的低气压状态被迅速纠正，降低了管道内腔封堵式运行驱动结构4与管道内腔运行封堵结构19之间的前后压差，显著提高管道内腔封堵式运行驱动结构4的驱动效率。

上述实施例中，如图2所示，管道内腔封堵式运行驱动结构4为在管道结构1内呈完全或不完全封闭式的且在与管道结构1相邻接的外周留有较小空间或呈接触式不留空间的封堵式结构，管道内腔封堵式运行驱动结构4的外周面与管道结构1的内周面之间的间隙宽度选择0-50mm，优选0-30mm，更优选0-10mm。

上述实施例中，如图2、图3、图7所示，管道内腔运行封堵结构19内设置排气动力装置组成管道内腔封堵式运行减压结构，在运载结构2后方设置了管道内腔封堵式运行减压结构，通过负压控制开启式的排气动力装置15，使运行过程中漏入运行腔隙18内的空气从进气口14进入，从出气口17排出，由于进气口的气流开启阀门13为负压控制，即当排气动力装置15的进气口达到设定的负压值时，位于运行腔隙18一侧的气流开启阀门13才能开启，位于运行腔隙18的空气经排气动力装置15排入管道内腔封堵式运行减压结构后方的管道结构1内，进而可以持续维持运载结构2区域的低气压状态。

上述实施例中，如图8、图9所示，在管道结构1的两内侧壁上设置有与封堵结构运行部位向对应的位置限定结构，位于管道上的所述位置限定结构为磁性装置27，位于管道内腔封堵式运行驱动结构4和管道内腔运行封堵结构19上的所述位置限定结构为磁性装置28，用于保持管道内腔封堵式运行驱动结构4和管道内腔运行封堵结构19及运载结构2在运行过程中与管道结构1内侧壁之间保持一定的运行空间，避免发生摩擦碰撞。同时位于封堵结构6上的弹性结构29保持封堵结构一直处于向外侧的弹性伸展状态。磁性装置的向内排斥和弹性结构的向外伸展的平衡可以保证封堵结构在车辆运行过程中一直处于适当的封堵状态。

上述实施例中，运载结构2的底部与运行导轨7可为轮轨驱动和/或直线电机驱动。

上述实施例中，磁性装置27和磁性装置28采用永久磁性装置和/或电动磁性装置。

上述实施例中，管道结构1的顶部管壁内侧面与运载结构2的顶部之间空隙在0-50mm之间，优选0-30mm之间，更优选0-10mm之间。

上述实施例中，排气动力装置15可采用电动风扇、风扇发动机、涵道风扇发动机、涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机、冲压喷气式发动机、脉动喷气式发动机、涡轮风扇喷气发动机的一种或多种组合，其供能选择电、氢、氧、燃油中的一种或多种组合，优选电、氢、氧中的一种或多种组合。

上述实施例中，还包括安装在运载结构2、运行导轨7、管道结构1、排气动力装置15、单向气流窗3、运载结构2、管道内腔封堵式运行驱动结构4、管道内腔运行封堵结构19上的传感器，各传感器均与控制系统电连接。

本发明在工作时，首先通过控制系统启动管道内驱动装置7，带动驱动运行装置20运行。当管道结构1内的运行结构向前运行时，前方空气压力增大，当大于管道结构1外的空气压力时，被动开启式单向气流窗9被动打开，呈开启式9。当管道结构1内的空气压力等于或小于管道结构1外的空气压力时，被动开启式单向气流窗9自动关闭，呈关闭式8。通过这样的气流开关调节，使管道内腔封堵式运行驱动结构4运行方向前方的气压与管道结构1的外部气压平衡，消除车辆在管道内前向运行时形成的高压空气阻力。同时当管道结构1内的运行结构向前运行，在其尾部形成负压，此时自动控制主动开启式单向气流窗10主动打开，呈主动开启式10，使管道外气流大量进入管道内，保持其尾部气压与管道结构1外的气压平衡，增加驱动系统的驱动效率。

进一步的，本发明带有封堵结构运行装置在管道内运行时，首先通过控制系统启动管道内腔封堵式运行驱动结构4的驱动装置7，使管道内腔封堵式运行驱动结构4向前运行，此时管道内腔封堵式运行驱动结构4前方的空气压力随着运行速度的增加而增加，当管道结构1内的空气压力大于管道结构1外的压力时，位于运载结构2前方的被动开启式单向气流窗9开启，形成由内向外的空气流动。当管道内腔封堵式运行驱动结构4运行通过开启的单向气流窗时，由于管道内腔封堵式运行驱动结构4的封堵排气作用，显著减少管道结构1内的空气容量，使管道内腔封堵式运行驱动结构4运行后方形成低气压，使单向气流窗3被动关闭9，形成管道内腔的局部低气压。同时管道内腔运行封堵结构19位于运载结构2的后方，封堵防止运载结构2后方的空气大量进入，维持运载结构2局部低气压。启动管道内腔运行封堵结构19的排气动力装置15，此时运载结构2处在管道结构1内的低气压状态运行，同时排气动力装置15通过高速抽吸并将位于运载结构2的周围漏入的少量空气，经排气口17排到运载结构2后方的管道内腔运行封堵结构19后方，使运载结构2的周围维持低气压状态，降低空气阻力，同时启动轮轨驱动和/或直线电机驱动，整体推动运载结构2向前运行，保持局部低气压，低阻力状态运行。同时由于管道内腔封堵式运行驱动结构4外侧面与管道结构1内侧面之间的间隙显著小于运载结构2外侧面与管道结构1内侧面之间的间隙，使运行时漏入的空气量显著少于其常压状态时应有的空气量，形成负压，降低空气阻力。同时当管道结构1内的运行结构向前运行，在其尾部形成负压，此时自动控制主动开启式单向气流窗10主动打开，呈主动开启式10，使管道外气流大量进入管道内，保持其尾部气压与管道结构1外的气压平衡，增加驱动系统的驱动效率。

下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术效果。

实验例1、被动开启式单向气流窗模拟实验：

实验材料：500x375x375mm电动遥控玩具车、遥控器、3mm厚有机玻璃板、橡胶垫圈、400x400mm有机玻璃管。

实验装置的制备：在有机玻璃管的侧壁上，以间隔100mm横向开90x90mm的方孔。取有机玻璃板，切成100x100mm方板，在一侧粘贴95x95mm见方橡胶垫圈。以橡胶垫圈向内以悬吊式固定在有机玻璃管的开孔外侧。直线连接有机玻璃管长20米。将电动遥控玩具车放入管道的一端。

实验方法与结果：遥控启动电动遥控玩具车，加速，可见电动遥控玩具车在管道内快速运行，同时看到在电动遥控玩具车所经过的部位，悬吊式有机玻璃板在电动遥控玩具车进入开孔前开启，运行经过开孔时关闭。电动遥控玩具车在管道内的运行速度未见明显减慢。结束试验。说明本发明被动开启式单向气流窗在管道内气流加压时开启，压力解除后关闭。

实验例2、运行结构管道内运行实验：

实验材料：1.5mm厚的不锈钢板、30x30mm的角铁、橡胶垫、永磁块、轴承、0-100kpa真空压力表、8.5kw植保机、11v8000madupu锂电池、直径180mm橡胶轮、电调、遥控器、轴承。

实验装置的制备：

1、管道结构的制备：用1.5mm厚的不锈钢板制作如图2的长1.5米直径600x600mm的不锈钢管道150个。在预先进行平面处理的试验场地上，将各节不锈钢管道对接，用螺丝钉固定连接，制成长200米的试验管道结构。

2、有驱动的管道内运行结构的制备：先用角铁制作590x590x590mm方形支架，用1.5mm厚的不锈钢板加装底板及左右两侧面。取4个植保机与橡胶轮固定连接，再分别与侧面板连接固定，固定安装锂电池和电调，固定安装遥控器，在左右和上侧面板上对称安装4个轴承，然后用1.5mm厚的不锈钢板安装顶板和前面板，运行方向的后侧不封闭，运行方向前部安装牵拉挂钩及如图4的凸出结构。然后，先用角铁制作1200x580x580mm（长宽高）长方形支架，支架外周用1.5mm厚的不锈钢板包装，下面及左右面和上面各对称安装4个轴承，作为滑动轮，运行方向后部为可以开关的窗式结构。连接植保机、电调、锂电池和遥控器。

实验方法与结果：

在运载结构中加载100公斤的负载，经入口端将运行结构推入管道结构内。遥控启动植保机，以30米/秒的速度在管道内运行，此时可见运行结构所经过的部位呈现单向气流窗在有运行结构经过之前的瞬间开启，同时可见运行结构在管道结构内快速向前运行。说明运行结构通过单向气流窗将位于其前方的管道内空气排出，不增加向前运行的阻力，同时可以完全不免脱轨的风险。实验结束。

实验例3、管道封堵运行减压实验（一）：

实验材料：1.5mm厚的不锈钢板、30x30mm的角铁、直径3mm的钢丝绳、橡胶垫、合页、永磁块、15kw三相电动机、立式卷扬机、轴承、0-100kpa真空压力表。

实验装置的制备：

1、管道结构的制备：用1.5mm厚的不锈钢板制作如图2的长1.5米直径600x600mm的不锈钢管道150个，每个侧面开100x150mm单向气流窗9个，以不锈钢板作窗盖，橡胶垫作密封条，永磁块作闭合器。在预先进行平面处理的试验场地上，将各节不锈钢管道对接，用螺丝钉固定连接，制成长200米的试验管道结构。

2、牵拉运行装置的制备：取卷扬机滚筒，立式安装，在滚筒的上端立式安装15kw三相电动机，将钢丝绳的一端与滚筒固定连接。

3、管道内腔封堵式运行驱动结构的制备：先用角铁制作590x590x590mm（长宽高）方形支架，支架外周用1.5mm厚的不锈钢板包装，上下及左右面各对称安装4个轴承，运行方向前部安装牵拉挂钩及如图5的凸出结构，运行方向后部为可以开关的窗式结构。

4、运载结构的制备：先用角铁制作1200x580x580mm（长宽高）长方形支架，支架外周用1.5mm厚的不锈钢板包装，下面及左右面和上面各对称安装4个轴承，作为滑动轮，运行方向后部为可以开关的窗式结构。

5、管道内腔运行封堵结构的制备：先用角铁制作590x590x590mm（长宽高）方形支架，支架外周用1.5mm厚的不锈钢板包装，上下及左右面各对称安装4个轴承。

实验方法与结果：

实验一：将牵拉运行装置固定于管道一端（出口端）的管道外侧，用钢丝绳与管道内腔封堵式运行驱动结构连接，然后将管道内腔封堵式运行驱动结构推入管道内并牵拉至管道的另一端（入口端）。在运载结构中加载100公斤的负载，经入口端推入管道结构内，随后再推入管道内腔运行封堵结构。在管道内的顺序为连接牵拉运行装置的管道内腔封堵式运行驱动结构、运载结构、管道内腔运行封堵结构,相互之间不直接连接。启动牵拉运行装置，以15米/秒的速度牵拉钢丝绳索，带动管道内腔封堵式运行驱动结构在管道内向前滑动，看到绳索拉动的管道内腔封堵式运行驱动结构所经过的部位呈现单向气流窗在管道内腔封堵式运行驱动结构经过之前的瞬间开启，经过后迅速关闭，同时可见之后的运载结构及其随后的管道内腔运行封堵结构也在管道内快速向前运行，单向气流窗均处于关闭状态。说明管道内腔封堵式运行驱动结构通过单向气流窗将位于其前方的管道内空气排出，以及位于其后的运载结构和管道内腔运行封堵结构的封堵作用，使其后方形成低气压，进而带动的位于其后的运载结构和管道内腔运行封堵结构向前运行。实验结束。

实验二：再次实验，在同上述条件下，在管道内腔封堵式运行驱动结构后部安装真空压力表及读表摄像头，将管道结构入口端封闭。启动牵拉运行装置，以30米/秒的速度牵拉钢丝绳索，带动管道内腔封堵式运行驱动结构在管道内向前滑动，看到绳索拉动的管道内腔封堵式运行驱动结构所经过的部位呈现单向气流窗在管道内腔封堵式运行驱动结构经过之前的瞬间开启，经过后迅速关闭，同时可见之后的运载结构及其随后的管道内腔运行封堵结构也在管道内快速向前运行，单向气流窗均处于关闭状态，读取真空压力表上显示的压力变化。结果真空压力表显示的数字，从开始的100kpa最低降到了84kpa，结束实验。说明本发明技术在管道结构局部产生了负压。

实验例4、管道封堵运行减压实验（二）：

实验材料：8.5kw植保机、11v8000madupu锂电池、直径180mm橡胶轮、电调、0-100kpa真空压力表、遥控器、轴承，其它同实施例3。

实验装置的制备：

1、管道结构的制备：同实施例3。

2、有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构的制备：先用角铁制作590x590x590mm方形支架，用1.5mm厚的不锈钢板加装底板及左右两侧面。取4个植保机与橡胶轮固定连接，再分别与侧面板连接固定，固定安装锂电池和电调，固定安装遥控器，在左右和上侧面板上对称安装4个轴承，然后用1.5mm厚的不锈钢板安装顶板和前面板，运行方向的后侧不封闭，运行方向前部安装牵拉挂钩及如图4的凸出结构。连接植保机、电调、锂电池和遥控器。

3、管道内腔运行封堵结构的制备：同实施例3。

4、运载结构的制备：同实施例3。

实验方法与结果：

实验一：在运载结构中加载100公斤的负载，经入口端依次将有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构、运载结构和管道内腔运行封堵结构推入管道结构内。在管道内的顺序为有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构、运载结构和管道内腔运行封堵结构,相互之间不直接连接。遥控启动植保机，以30米/秒的速度在管道内运行，此时可见有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构所经过的部位呈现单向气流窗在有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构经过之前的瞬间开启，经过后迅速关闭，同时可见之后的运载结构及其随后的管道内腔运行封堵结构也在管道内快速向前运行，单向气流窗均处于关闭状态。说明有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构通过单向气流窗将位于其前方的管道内空气排出，以及位于其后的运载结构和管道内腔运行封堵结构的封堵作用，使其后方形成低气压，进而带动的位于其后的运载结构和管道内腔运行封堵结构向前运行。实验结束。

实验二：再次实验，在同上述条件下，在有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构后部安装真空压力表及读表摄像头，将管道结构入口端封闭。遥控启动有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构，以30米/秒的速度在管道内向前滑动，此时可见有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构所经过的部位呈现单向气流窗在有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构经过之前的瞬间开启，经过后迅速关闭，同时可见之后的运载结构及其随后的管道内腔运行封堵结构也在管道内快速向前运行，单向气流窗均处于关闭状态，读取真空压力表上显示的压力变化。结果真空压力表显示的数字，从开始的100kpa最低降到了85kpa，结束实验。说明本发明技术在管道结构局部产生了负压。

实施例5、封堵装置控制运行模拟实验：

实验材料：30mmx10mm汝铁硼永磁方块、10mm汝铁硼永磁园块、120mm12叶涵道风扇发动机、遥控器、pvc透明板材、弹簧。

实验装置的制备：用pvc透明板材制作500x500mm的方形管，做直径2米的环形连接。用pvc透明板材制作高400mm、宽400mm、长300mm的方盒。用pvc透明板材制作高300mm、厚度20mm、长100mm的方板2个，将2个方板的断面侧从上往下用4个弹簧连接，将2个方板断面的另一侧的上下各固定1个汝铁硼永磁园块。在制作的pvc透明板材方盒的前部上下开高310mm、厚度25mm的卡槽。将制作的方板置于卡槽内。在制作的pvc透明板材方形管内与方板上下磁铁块对应的位置，依次以管道延伸的方向固定排列上下2条汝铁硼永磁方块，极性与方板上极性的磁铁块相斥。在用pvc透明板材方盒的后侧安置120mm12叶涵道风扇发动机及电池和遥控装置，进气口在前方，排气口在后方，为本实验的运行装置。将制作的运行装置放入环状pvc透明板方形管内。

实验方法与结果：遥控启动120mm12叶涵道风扇发动机，加速至最大，可见运行装置在环形管内快速向前滑行，在滑行的过程中，始终可见方板与管道处于临接触状态，在不同的环形部位停顿，都可见两组磁铁之间有约1-2mm的间隙。说明磁性相斥与弹性外展的结构可以保持有效封堵和平稳运行的控制。实验结束。

实施例6、管道内腔封堵式运行减压结构对管道结构内低气压维持的影响：

实验材料：120mm12叶涵道风扇发动机，其它同实施例3。

实验装置的制备：

1、管道结构的制备：同实施例3。

2、牵拉运行装置的制备：同实施例3。

3、管道内腔封堵式运行驱动结构的制备：同实施例3。

4、运载结构的制备：同实施例3。

5、管道内腔封堵式运行减压结构的制备：先用角铁制作590x590x590mm（长宽高）方形支架，支架外周用1.5mm厚的不锈钢板包装，上下及左右面各对称安装4个轴承。给方盒前后开孔并安装前后通风管，然后以入风口向着运行前方，出风口向着运行后方的方向在通风管内安装120mm12叶涵道风扇发动机，并固定。

实验方法与结果：

实验同实施例3，在同上述条件下，向管道内依次推入管道内腔封堵式运行驱动结构、运载结构和管道内腔封堵式运行减压结构，将管道内腔封堵式运行减压结构的后端与入口端固定，使其不在管道内运行，将真空压力表置于管道内腔封堵式运行减压结构的前部并安装摄像头。启动牵拉运行装置，以30米/秒的速度牵拉钢丝绳索，带动管道内腔封堵式运行驱动结构在管道内向前滑动，看到绳索拉动的管道内腔封堵式运行驱动结构所经过的部位呈现单向气流窗在管道内腔封堵式运行驱动结构经过之前的瞬间开启，经过后迅速关闭，同时可见之后的运载结构也在管道内快速向前运行，单向气流窗均处于关闭状态。管道内腔封堵式运行驱动结构牵拉至出口端时，将管道内腔封堵式运行驱动结构固定，连续观察5分钟真空压力表上显示的压力值变化。实验组开启涵道风扇发动机，对照组保持涵道风扇发动机关闭状态。结果对照组真空压力表显示的数字，从开始的100kpa最低降到了85kpa，后续观察30秒时管道内压力即恢复到了100kpa；实验组真空压力表显示的数字，从开始的100kpa最低降到了86kpa，后续观察30秒时管道内压力为95kpa，5分钟时仍维持在99kpa，说明管道内腔封堵式运行减压结构有助于维持管道内的负压状态，结束实验。

实施例7、本发明运载系统负压包裹建立实验：

实验材料：120mm12叶涵道风扇发动机、橡胶条、3mm厚不锈钢板，其它同实施例3。

实验装置的制备：

1、管道结构的制备：同实施例3。取其中的3节相互连接作为实验管道。

2、管道内腔封堵式运行驱动结构的制备：同实施例3。

4、运载结构的制备：同实施例3。

5、管道内腔封堵式运行减压结构的制备：同实施例6。

实验方法与结果：

首先将管道内腔封堵式运行驱动结构、运载结构和管道内腔封堵式运行减压结构依次连接，将真空压力表置于运载结构的中部并安装摄像头，然后推入管道结构内，用橡胶条封堵管道内腔封堵式运行减压结构与管道结构之间的间隙，用橡胶条封堵管道内腔封堵式运行驱动结构与管道结构之间的间隙。实验时，开启涵道风扇发动机，连续运转10分钟，关闭涵道风扇发动机，取出运载系统，观察位于运载装置上的真空压力表上显示的压力值变化。结果真空压力表显示的数字，从开始的100kpa最低降到了82kpa，说明管道结构内的管道内腔封堵式运行驱动结构、运载结构和管道内腔封堵式运行减压结构实现了半真空包裹状态，结束实验。本次实验120mm12叶涵道风扇发动机的功率较低，如增加涵道风扇发动机功率形成的负压会降的更低。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。