专利名称：拖曳式空中运输装置及其运输方法
技术领域：
本发明属于空中运输领域，特别涉及到利用一种高速磁悬浮车头拖曳空中的飞行器沿磁浮轨道载运乘客或货物的运输装置及其运输方法。
背景技术：
随着高科技工业的发展，诞生了各种交通运输工具，这些交通运输工具虽然缩短了人们与各地方的距离并带给了人们极大的便利，但亦因使用了大量燃油而带来了空气污染的问题，近年来因工业上及各类运输工具使用燃油量需求大增，而使各产油国不断开采石油及提高石油产量，以适应实际需求，但石油在过度开采及过度使用情况下，目前已出现石油短缺的问题，尽管油价一直持续狂涨，但人们对于石油的需求仍一直增加，因此，目前在许多可靠客观预测下，石油可能于未来几十年间即被开采及使用殆尽，届时对于人类的影响可想而知。
在此之前，各国一直致力于能替代石油作为能源的各类研究，如太阳能源、电动机等，试图取代或减少人们对石油的依赖及使用量，但尽管如此，目前各类交通工具使用燃油者仍未有太大的改变，而于各类交通运输工具中除传统大型轮船外，飞机亦为耗费燃油量较大的交通运输工具之一，而飞机之所以能飞行于空中，是利用其上的燃油推进器所产生的推力，使飞机产生高速行进，进而借由空气与其机翼间产生的推力而承载飞机飞行于空中，但此种持续之飞行状态则必须依靠燃油推进器持续保持一定的推力使飞机保持高速行进，因此，飞机将耗费大量的燃油，除造成空气污染外，在此石油日益短缺且油价不断狂涨之际，将使运输成本大幅提高。
再者，目前之磁浮列车已被世界多国所采用，但其因附挂多节乘载乘客的车箱，进而因车箱本身之重量及空气的阻力，而使磁浮列车的速度受到相当程度的影响，而且，其载重量直接由磁铁及其支撑磁轨的路基承担，这就必须使用相当多的电磁铁及较高成本的路基建筑。
本发明是有关一种拖曳式空中运输装置及其运输方法，尤指一种藉由一高速之磁浮车头拖曳一如飞机之飞行器，藉由该高速磁浮车头于高速行进时以钢索拖曳飞行器，使飞行器于高速行进时藉由空气的浮力而起飞，并由该磁浮车头以一定的速度沿所设之磁浮轨道行进，进而使该飞行器保持一特定之高度持续飞行，藉由以耗用电能磁浮车头拖曳飞行器载运乘客或货物，将乘客或货物运送至目的地，而仅于飞行器起飞或降落时方使用燃油推进器做为辅助推进起飞及降落时滑行之用，进而可大大减少燃油之消耗，该拖曳式空中运输方法可大幅降低空中运输成本外，亦可节省石油用量、降低空气污染及减缓石油危机的到来。
本发明人盼能提供一突破性的方法，以大幅减少燃油之使用量，以达到节约能源之目的，乃潜心研思、设计，综集其多年从事相关产品设计产销的专业技术知识与实践设计经验，终研究出本发明一种拖曳式空中运输装置及其运输方法，以提供使用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题，主要针对目前空中运输中因使用大量燃油而带来了对空气污染的问题，同时，大量的油耗加剧了石油短缺的严重性，而且空中运输的成本也居高不下，为了克服所述弊端，需要研究出一种新的拖曳式空中运输装置及方法，以取代单纯依靠燃油才能进行的传统的空中运输作业。本发明的目的在于提供一种拖曳式空中运输装置及其运输方法，旨在大幅减少燃油的使用量，而且较大提高磁浮车头的速度，减小电磁铁用量，同时有利于国家安全单位监控每一架进行的飞行器，防止恐怖分子劫持而造成的危机。
本发明目的，是采用以下技术方案来实现的，一种拖曳式空中运输装置，包括高速磁浮车头，一条以上的磁浮轨道，其特征在于，磁浮车头底部设有与磁浮轨道配合的轨槽，该轨槽前、后段设有与轨上所设永磁铁呈相同磁极性的永磁铁，以产生斥力使轨槽与磁浮轨道产生不接触的浮动状态，该轨槽中段，设有一电磁铁，通电后使其产生与磁浮轨道上所设永磁铁之间处于推斥力，推动磁浮车头悬于磁浮轨道上高速行进，磁浮车头两端设计呈风阻系数小的斜面形状；所述磁浮轨道将机场与另一机场之间相连通该轨道或铺设于地面，或铺设于所建高架桥上，全部磁浮轨道上均设有永久磁铁。
所述磁浮车头，在其顶部设置一个具有电脑控制的卷扬器置有卷收一定长度钢索及与飞行器上电脑相连的馈线，卷扬器两侧设有一个卷收导引钢索的导引滚筒，与卷扬器相连的钢索的末端，设有可钩固连接于飞行器腹部的钩固器。
所述机场，对于近目的地机场的磁浮轨道两侧不同距离上，分别设有多组感应器，依次向磁浮车头发出信息，使其减速并使卷扬器收卷钢索。
一种拖曳式空中运输方法，包括能独立起飞、降落的飞行器件的空中运行，其特征在于，按照以下运输步骤操作a、使飞行器移至升降跑道的起飞点，再将停滞于升降遗产另一的磁浮车头顶部钢索端头的钩固器与飞行器腹部的钩固器互相钩固连接b、利用飞行器自身的燃油推进器及拖曳牵引使飞行器起飞离地并高速行进；c、高速磁浮车头以钢索拖曳飞行器保持一特定高度，持续一定速度沿所设磁浮轨道所对应限制的航道高速飞行；d、飞行器上电脑主动侦测飞行器高度及钢索所呈角度，调整至所设状态；e、关闭原有两个燃油推进器并保持暖机待机状态，使降落前耗油量减至最小，仅耗用磁浮车头电磁能，即可将所载乘客及货物送至目的地；f、待飞行器降落时，再使用燃油推进器作为辅助推进其降落时滑行之用；此前该飞行器升降副翼自动控制使磁浮车头减速停止于终点位置，并控制钢索与飞行器脱离，飞行器降落。
所述调整至所设状态，是指钢索拖曳角度设定于30°-35°斜角范围，飞行器正常高度设定于250-300米范围。
本方法中所使用的磁浮车头，因为是单一车头，没连接其他车箱乘座乘客的设计，因此可产生极高的速度，且其动力需求被设计为大于拖曳该飞行器飞行所需最大拉力之20％或更高的动力，而且，上述提及飞行器在被拖曳飞行途中仍保留其中两燃油推进器于暖机的待机状态，若遇紧急状况时，可即时将钢索与飞行器脱离，并可即时启动原为暖机状态的燃油推进器，于紧急状态时即可即时使飞行器自行飞离至安全降落的机场。
所述磁浮轨道的布设，遇地形为丘陵地时，则可于其间挖空成一凹形沟道通过；遇地形为高山时，则以绕道方式以各城市的机场利用推进器推动机轮在机场转向，绕过山脉。
本发明的有益效果为，利用该拖曳式空中运输方法，可以减少燃油的消耗，并可大幅降低空中运输成本，亦可节省石油用量降低空气污染及减缓石油危机，同时，由于磁浮车头拖曳该飞行器以空气承载沿所设磁浮轨道行进，除大幅减小行进中的阻力而大幅提高磁浮车头的速度外，同时亦减少电磁铁的用量，大幅降低器材成本，并有利于监控每一架行进中的飞行器，进而防止受恐怖分子劫持而形成的危机，因此是非常符合当前形势所需的产物。
图1为本发明磁浮车头拖曳飞行器行进飞行时之实施例立体2为本发明磁浮车头与磁浮轨道之实施例立体3为本发明磁浮车头与磁浮轨道之断面剖示4为本发明卷扬器部分的放大视5a为本发明磁浮车头近于机场时该飞行器下降时的动作示意5b为本发明磁浮车头远于机场时该飞行器下降时的动作示意6为本发明磁浮车头近机场时该飞行器下降并脱离钢索飞行降落跑道的实施例7为本发明以磁浮车头拖曳飞行器起飞前之实施例示意图具体实施方式
参照图1-图4，表示本发明为一种拖曳式空中运输装置及运输方法，尤指一种藉由一高速之磁浮车头1拖曳一如飞机的飞行器3，藉由该高速磁浮车头1于高速行进时以钢索143拖曳飞行器3，使其处于高速行进时借助由空气之浮力而起飞，并由该磁浮车头1以一定速度沿所设置的之磁浮轨道2行进，进而使该飞行器3保持一特定的高度持续飞行，借助以耗用电能磁浮车头1拖曳飞行器3载运乘客或货物，将乘客或货物运送至目的地，而仅于3起飞或降落时方使用燃油推进器32做为辅助推进起飞及降落时滑行之用，进而可大大减少燃油之消耗，除可大幅降低空中运输成本外，亦可节省石油用量、降低空气污染及减缓石油危机之来临，其主要方式是在一机场4与另一机场4间布设有一条以上的磁浮轨道2(图6所示)，并于磁浮轨道2上设有永久磁铁21，于磁浮轨道2上则行驶有高速且具较大拖曳力的磁浮车头1，于磁浮车头1底部设有与磁浮轨道2组合之轨槽11，于该轨槽11内的前后段，均设有与磁浮轨道2上所设永久磁铁21呈相同磁极的永久磁铁12，以产生斥力，而使磁浮车头1的轨槽11与磁浮轨道2间产生不接触的悬空浮动状态，并借助承载磁浮车头1之重量，于磁浮车头1的轨槽11内中段，设有一电磁铁13，藉由通电后该组电磁铁13使其产生与磁浮轨道2上所设永久磁铁21间的一推斥力，而可推动该磁浮车头1于磁浮轨道2上呈高速行进，该磁浮车头1的两端设计呈风阻系数之斜面要求，且于其顶部设有一以电脑控制的卷扬器14，于该卷扬器14上的主卷筒141上，卷收有呈特定长度的钢索143及与飞行器3上控制电脑相衔接的讯号线，于卷扬器14两侧，各设有一导引钢索143卷收的导引滚筒142，同时于该钢索143的末端部，设有可钓固连结于飞行器3腹部钓固部31之钓固器1431，本发明方法系于飞行器3欲载运乘客或货物由甲机场至乙机场时，使飞行器3移至升降跑道4的起飞点，此时飞行器3的全部燃油推进器32均处于准备推进起飞之状态，再将停滞于升降跑道41上另一端之磁浮车头1顶部钢索143端部之钓固器1431与飞行器3腹部钓固器31相互钓固处于完整，准确完成后启动该磁浮车头1以拖曳该飞行器3高速行进，并于该时间同时借由飞行器3上呈全速推进状态的燃油推进器32所产生之推力，而使飞行器3于高速行进一较短时即可起飞离地，于飞行器3起飞后，除藉由该磁浮车头1沿一定之磁浮轨道2将飞行器3呈高速拖曳行进外，此时飞行器3上的电脑(或驾驶员)则主动侦测飞行器3之高度及钢索143所呈之角度，而一般可将钢索143之拖曳角度设定于30度±5度之斜度范围，而飞行器3的正常飞行高度则设定于250米，进而藉由此设定之数据，使电脑控制卷扬器14产生收、放钢索143的动作，使钢索143可达拖曳角30度且飞行器3的飞行高度为250米高度的要求，当磁浮车头1持续高速行进并使所拖曳之飞行器3达所需之高度时，此时飞行器3因磁浮车头1之高速拖曳前进，进而借助空气将飞行器3承载而呈飞行状态，此时，可将飞行器3之其中两燃油推进器32关掉，仅保留其中两燃油推进器32于暖机之待机状态，而使飞行器3于起飞后及降落前的此段行程内仅耗用极少量之燃油即可完成载运乘客或货物之目的，而可大大减少燃油之使用量，当快到达目的地机场时，于距终点不同距离位置上，分别设有多组感应器43，使磁浮车头1接收到讯号，而使卷扬器14开始卷收钢索143，而飞行器3之升降副翼33则自动控制将飞行器3缓慢下降(如图5a、5b所示)，该磁浮车头1则开始减速，当磁浮车头1接受第二组感应器43的讯号时，驾驶员则由飞行器3上控制将钢索143与飞行器3脱离准备降落，但在此之前，飞行器3亦恢复全部燃油推进器32之推进状态，以使飞行器3与钢索143脱离后，飞行器3则由燃油推进器32的推进而自行飞行至升降跑道41滑行降落，而完成一飞行里程，于进入联络道上、下乘客或装卸货物后，则再驶至升降跑道准确下一站之飞行运输(如图6所示)，而其拖曳工程由机场另一端之拖车作起飞及拖至下一站之任务(如图7所示)。
本发明方法所使用的磁浮车头1，因为是单一磁浮车头1，无其他车箱乘座乘客，因此，可产生极高之速度，且其动力需求系被设计为大于被拖曳该飞行器3飞行所需最大拉力之20％，且，于前述提及飞行器3于被拖曳飞行途中仍保留其中两燃油推进器32于暖机之待机状态时，此时即时将钢索143与飞行器3脱离，并同时启动原为暖机状态之燃油推进器32，即可即时使飞行器3自行飞离该处至安全降落的机场4。
本发明的磁浮轨道2之布设，遇地形为丘陵地时，则可于其间挖空成一凹形沟道通过，遇地形为高山时，则以绕道方式于各机场4转运及依靠机轮在机场转弯通过。
权利要求
1.一种拖曳式空中运输装置，包括高速磁浮车头，一条以上的磁浮轨道，其特征在于，磁浮车头底部设有与磁浮轨道配合的轨槽，该轨槽前、后段设有与轨上所设永磁铁呈相同磁极性的分段永磁铁，该轨槽中段，设有一电磁铁，通电后使其产生与磁浮轨道上所设永磁铁之间处于推斥力，磁浮车头两端设计呈风阻系数小的斜面形状；所述磁浮轨道将机场与另一机场之间相连通，该轨道或铺设于地面，或铺设于所建高架桥上，全部磁浮轨道上均设有永久磁铁。
2.根据权利要求1所述的拖曳式空中运输装置，其特征在于，所述磁浮车头，在其顶部设置一个具有电脑控制的卷扬器，具有卷收一定长度钢索及与飞行器上电脑相连的馈线，卷扬器两侧设有一个卷收导引钢索的导引滚筒，与卷扬器相连的钢索的末端，设有可钩固连接于飞行器腹部的钩固器。
3.根据权利要求1所述的拖曳式空中运输装置，其特征在于，所述机场，对于近目的地机场的磁浮轨道两侧不同距离上，分别设有多组感应器，依次向磁浮车头发出信息，使其减速并使卷扬器收卷钢索。
4.一种拖曳式空中运输方法，包括能独立起飞、降落的飞行器件的空中运行，其特征在于，按照以下运输步骤操作a、使飞行器移至升降跑道的起飞点，再将停滞于升降遗产另一的磁浮车头顶部钢索端头的钩固器与飞行器腹部的钩固器互相钩固连接b、利用飞行器自身的燃油推进器及拖曳牵引使飞行器起飞离地并高速行进；c、高速磁浮车头以钢索拖曳飞行器保持一特定高度，持续一定速度沿所设磁浮轨道所对应限制的航道高速飞行；d、飞行器上电脑主动侦测飞行器高度及钢索所呈角度，调整至所设状态；e、关闭原有两个燃油推进器并保持暖机待机状态，使降落前耗油量减至最小，仅耗用磁浮车头电磁能，即可将所载乘客及货物送至目的地；f、待飞行器降落时，再使用燃油推进器作为辅助推进其降落时滑行之用；此前该飞行器升降副翼自动控制使磁浮车头减速停止于终点位置，并控制钢索与飞行器脱离，飞行器降落。
5.根据权利要求4所述的拖曳式空中运输装置，其特征在于，所述调整至所设状态，是指钢索拖曳角度设定于30°-35°斜角范围，飞行器正常高度设定于250-300米范围。
全文摘要
拖曳式空中运输装置及其运输方法，属于空中运输领域，包括高速磁浮车头，一条以上的磁浮轨道，磁浮车头底部设有与磁浮轨道配合的轨槽，各磁浮轨道将机场之间相互连通；拖曳式空中运输方法，按照以下运输步骤操作使飞行器移至起飞点，起飞、离地并高速行进，高速磁浮车头以钢索拖曳飞行器保持高速飞行，电脑侦测飞行器高度并调整钢索角度，关闭原有两个燃油推进器并保持暖机待机状态，待飞行器降落时，再使用燃油推进器。利用该拖曳式空中装置及运输方法，可以减少燃油的消耗，大幅降低空中运输成本，并有利于监控飞行器。
文档编号B61B13/00GK1789080SQ20041009873
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月15日 优先权日2004年12月15日
发明者刘永和 申请人:刘永和