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Title:
RUNNING GEAR WITH SYSTEM FOR LEVITATION BY SUPERCONDUCTORS AND ELECTROMAGNETIC INDUCTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/232119
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a running system that uses levitation by superconductors and electromagnetic induction in order to transmit mechanical energy (traction and braking) and repulsion energy (levitation) without friction on wheels of road, railway and military vehicles, and on aircraft landing gear. This system allows the transmission of mechanical energy and levitation force by electromagnetic and magnetic forces, through permanent magnets in the movable outer wheel, armatures/windings in the superconductive ceramic wheel, and in the fixed inner wheel. This system is absolutely more efficient in terms of energy than vehicles driven by internal combustion engines, and significantly more efficient when compared to vehicles driven by conventional electric motors. The system allows levitation by superconductors, permanent magnets, electromagnetic windings and electromagnetic induction in order to transmit mechanical energy (traction and braking) and repulsion energy (levitation) without friction on wheels of road, railway and military vehicles, and on aircraft landing gear; the railway wheel makes it possible for the vehicle to travel on various track gauges, with a difference of up to 1000 mm (or 1 metre) between them; a system that is provided with a movable outer wheel, which literally 'floats' around the inner wheel, while remaining laterally centred by magnetic and electromagnetic forces; on aircraft landing gear, the system for additional traction and acceleration on take-off, and additional braking on landing, and also for balancing the circumferential velocity of the tyre and the angular velocity of the wheel with the linear velocity of the aircraft at the moment of landing, reducing wear due to friction at the moment of touchdown on landing.

Inventors:
NETO MANOEL (BR)
JUNIOR MANOEL (BR)
Application Number:
PCT/BR2020/050260
Publication Date:
November 25, 2021
Filing Date:
July 15, 2020
Export Citation:
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Assignee:
NETO MANOEL (BR)
JUNIOR MANOEL (BR)
International Classes:
B60B19/00; B60L13/00; B60K7/00; B60L7/00
Domestic Patent References:
WO2017162144A12017-09-28
Foreign References:
CN108357384A2018-08-03
ES1244931U2020-04-21
EP2210807A12010-07-28
KR20180052880A2018-05-21
CN111186456A2020-05-22
Attorney, Agent or Firm:
ANDRE ALVARES DE LIMA MACHADO FRANÇA (BR)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de Rodagem com Sistema de Levitação por Supercondutores e Indução Eletromagnética com aplicação na indústria automobilística em veículos de pequeno, médio e grande porte, utilitários, caminhões, ônibus e demais veículos leves e pesados, aplicado também em veículos bélicos, com rodagem por pneumáticos ou por esteiras metálicas, bem como em trens de pouso de aviões.

2. Reivindicamos a patente de um Conjunto de Rodagem com Sistema de Levitação por Supercondutores e Indução Eletromagnética que tenha as seguintes características: a. Levitação por Supercondutores e Indução Eletromagnética para transmitir energia mecânica (tração e frenagem) e de repulsão (levitação) sem atrito em rodas de veículos Rodoviários, Ferroviários, Bélicos e em Trens de Pouso de Aviões; b. Transmissão de energia mecânica e força de levitação através de imãs permanentes na roda externa, roda cerâmica supercondutora e induzidos / enrolamentos na roda interna; c. Pneu ‘duplo’ composto de um pneumático (inflado com ar ou outro gás) externo e um pneu de material elastopolimérico sólido interno, que permite o veículo rodar com o pneu furado; d. Roda ferroviária multi-bitolas, que permite que o veículo transite em várias bitolas de trilho, com uma diferença de até 1.000 mm (ou 1 metro) entre elas; e. Sistema de Refrigeração da cerâmica supercondutora, integrado à roda, composto de compressor, condensador, válvula de expansão, evaporador (serpentina no interior da roda cerâmica supercondutora), que refrigera a cerâmica para que atinja temperaturas inferiores a -200QC para que a cerâmica atinja suas propriedades supercondutoras; f. Feixes de imãs permanentes de tração e repulsão na roda externa / móvel, em conjunto com feixes de espiras / enrolamentos eletromagnéticos de tração e repulsão na roda cerâmica supercondutora, esta última fixada na roda fixa/interna, que possibilita a levitação e tração com zero atrito. A Roda externa literalmente ‘flutua’ no entorno da roda interna; g. Roda externa móvel e roda interna fixa dotadas de anéis magnéticos de centralização lateral. A roda externa permanece lateralmente centralizada de forma magnética, sem tocar a roda interna; h. Sistema que possui uma roda externa móvel e uma roda interna fixa, que através de forças eletromagnéticas a roda móvel gira no entorno da roda fixa sem contato físico, possibilitando repulsão e tração sem atrito; i. Sistema de repulsão eletromagnética que utiliza feixes de imãs permanentes em uma roda móvel e cerâmica supercondutora e enrolamentos eletromagnéticos instalados nesta roda cerâmica, fixados em uma roda fixa, que emitem campo eletromagnético. Com campos magnéticos repulsivos, a roda externa ‘flutua’ no entorno da roda interna. São dois feixes em cada roda, um em cada extremidade da roda externa (imãs permanentes) e um em cada extremidade da roda interna (enrolamentos eletromagnéticos e cerâmica supercondutora super-resfriada). Os campos magnéticos resultantes possibilitam a repulsão e a levitação eletromagnética relativa nas rodas interna e externa; j. Sistema de tração eletromagnética que utiliza feixe central de imãs permanentes na roda móvel, com polaridades alternadas no sentido do comprimento circular, e feixe central de roda cerâmica supercondutora em conjunto com enrolamentos energizados de forma alternada na roda fixa, gerando campos magnéticos alternados de atração e repulsão entre os imãs da roda móvel e os enrolamentos e cerâmica supercondutora da roda fixa, resultando em torque e tração; k. Sistema de roda rodoviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética instalado em todas rodas dos trens de pouso de um avião, promovendo tração e aceleração complementar na decolagem, e frenagem complementar na aterrisagem;

I. Sistema de roda rodoviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética instalado em todas rodas dos trens de pouso de um avião, promovendo rotação das rodas e equalização da velocidade angular e velocidade periférica dos pneus à velocidade linear real do avião no momento do toque, reduzindo drasticamente o desgaste dos pneus das aeronaves devido ao atrito do momento do toque no solo no pouso;

3. Este invento será superior nos seguintes aspectos: eficiência operacional, custos de fabricação, custos de aquisição, custos de manutenção, custos operacionais, emissão de poluentes, ruídos, vibrações, segurança operacional, economia/ eficiência energética, complexidade técnica, custos com combustível/energia, confiabilidade, desempenho dinâmico, peso, diminuição drástica na quantidade de componentes, redução de falhas, eficiência energética, redução de perdas viscosas, perdas mecânicas, perdas por energia sonora, perdas térmicas, aproveitamento de espaço;

Description:
Conjunto de Rodagem com Sistema de Levitação por Supercondutores e Indução Eletromagnética

[001] A presente invenção trata de um Sistema de Rodagem que utiliza Levitação por Supercondutores e Indução Eletromagnética para transmitir energia mecânica (tração e frenagem) e de repulsão (levitação) sem atrito em rodas de veículos Rodoviários, Ferroviários, Bélicos e em Trens de Pouso de Aviões. Este sistema permite a transmissão de energia mecânica e força de levitação através de imãs permanentes na roda externa, roda cerâmica supercondutora e induzidos / enrolamentos na roda interna. Este sistema, devido à sua concepção técnica, apresenta uma série de vantagens em relação aos sistemas de rodagem automotivos tradicionais, conforme será explanado no projeto conceptivo do mesmo a seguir.

[002] Veículos Rodoviários ou Ferroviários atualmente são tracionados por motores a combustão e/ou motores elétricos, com estes motores trabalhando separadamente ou em conjunto (ex.: Locomotivas diesel/elétricas, automóveis híbridos). Sabe-se que o motor elétrico apresenta uma eficiência de aproveitamento mecânico e energético significativamente superior ao motor a combustão. Motores elétricos modernos apresentam eficiência de aproveitamento mecânico na ordem de 90%. Ou seja, de toda potência elétrica que entra no motor, aproximadamente 90% desta potência / energia se converte em energia mecânica, sendo o restante dissipado na forma de energia sonora, térmica e mecânica (atritos internos).

[003] Já em um motor a combustão, o rendimento energético é consideravelmente menor, se situa entre 20% e 35%, a depender do combustível utilizado (gás natural, gasolina, etanol, diesel...). Ou seja, para um motor diesel com rendimento de 35%, de todo poder calorífico e energético disponibilizado pelo combustível, somente 35% se converte em energia mecânica. O restante é dissipado nas formas de perdas viscosas, mecânicas (internas), sonoras e térmicas. Isso sem falar nas perdas pelos sistemas de transmissão (caixa de transmissão, embreagem, a depender de cada tipo de transmissão) esta eficiência diminui ainda mais.

[004] Já é patente a necessidade de veículos com motores mais eficientes, e de formas de transmissão de energia mecânica mais eficientes. O elevado crescimento populacional e nossa matriz energética limitada demandam formas de transmissão de energia mecânica mais eficientes, veículos mais eficientes tanto em termos de desempenho, quanto de aproveitamento energético não poluentes, visando se adequar às novas realidades que o mundo impõe. O aumento populacional tem uma tendência exponencial, logo veículos eficientes energeticamente se fazem cada vez mais necessários.

[005] Os sistemas de rodagem tradicionais de freios, suspensão, direção, tração e rodagem ocupam significativo espaço no interior do veículo, logo há um grande espaço que poderia ser aproveitado se houvesse um sistema de rodagem mais compacto e mais eficiente.

[006] Um sistema de tração convencional (transmissão) tem elevadas perdas, seja viscosas, mecânicas, sonoras ou de energia térmica. Estas perdas reduzem consideravelmente a eficiência mecânica do sistema, aumentando os custos energéticos e reduzindo a eficiência. Um sistema que tracione as rodas diretamente reduziria custos e aumentaria a confiabilidade do sistema. Se este sistema também transmitir energia mecânica sem atrito, a eficiência será muito superior.

[007] É sabido que motores a combustão, além de poluentes, apresentam elevada quantidade de componentes, bem como elevados custos de aquisição e manutenção. Sendo dotados de somente 1 motor em cada veículo, não há margem para falhas. Se o motor falhar, o veículo todo para. Já em veículos que possuem 1 motor elétrico em cada roda, a confiabilidade é aumentada de 300% a 1.500%, a depender da quantidade de rodas que o veículo possuir. Veículos com motor elétrico aliado a supercondutores atingirão níveis inéditos de eficiência e confiabilidade.

[008] Aviões atualmente apresentam elevadas distâncias de pista necessárias para decolagem e pouso, sendo que aeronaves que possuíssem formas de tração e aceleração complementares, poderiam reduzir as distâncias de pista para decolagem e pouso. Desta forma, aeronaves de maior porte poderiam eventualmente utilizar aeroportos menores, maximizando as opções logísticas da malha aérea global. Somente para decolagem, para saída do solo, uma aeronave de médio porte chega a gastar mil litros de querosene. Um sistema de tração que reduzisse drasticamente a necessidade de propulsão das turbinas (e consumo de combustível) para aceleração da aeronave até uma velocidade intermediária (ex.: 100 nós), poderia reduzir em mais de 60% (ou 600 litros) o consumo de combustível na decolagem. O desgaste dos pneus durante o momento do toque na pista também é outro ponto crítico. As rodas do trem de pouso, no momento imediatamente anterior ao toque na pista, vão de praticamente paradas à velocidade de pouso de forma praticamente instantânea, o que gera grande desgaste nos pneus. Isto se traduziria em grande economia de pneus, haja vista que não haveria este desgaste devido à aceleração angular repentina do pneu para equalização da velocidade periférica dos pneus à velocidade linear da aeronave naquele momento.

[009] Em síntese, trata-se de um sistema radicalmente mais eficiente que veículos movidos por motor a combustão interna e significativamente mais eficiente que veículos movidos por motores elétricos, haja vista o consumo de energia extremamente reduzido para sistemas de levitação eletromagnética e supercondutores.

[010] Com o intuito de solucionar tais problemas desenvolveu-se a presente invenção. A proposta deste sistema é que se substitua os sistemas tradicionais que utilizam tanto motores a combustão, quanto motores elétricos, em diferentes configurações, além de também substituir onerosos e complexos sistemas de transmissão (caixa de câmbio, sistema de embreagem, caixa de transmissão, por exemplo). O sistema de tração e de rodagem será integrado à roda, e funcionará transmitindo energia mecânica para as rodas sem atrito! Ou seja, um sistema que transmita movimento às rodas dos veículos ferroviários, rodoviários e trens de pouso de aviões, com atrito interno zero, dispensando os atuais sistemas motor/transmissão, sejam estes motores a combustão ou elétricos. Este invento será superior nos seguintes aspectos: eficiência operacional, eficiência energética, custos de fabricação, custos de aquisição, custos de manutenção, custos operacionais, emissão de poluentes, ruídos, vibrações, segurança operacional, economia/ eficiência energética, complexidade técnica, custos com combustível/energia, confiabilidade, desempenho dinâmico, peso, diminuição drástica na quantidade de componentes, redução de falhas, eficiência energéticas, viscosas, mecânicas, sonoras, térmicas, aproveitamento de espaço.

[011] A invenção poderá ser melhor compreendida através da seguinte descrição detalhada, em consonância com as figuras em anexo, onde:

[012] Na FIGURA 1 tem-se verifica-se a aplicabilidade do presente invento, se destinando a veículos ferroviários em geral, veículos rodoviários em geral, veículos bélicos e trens de pouso de aviões.

[013] Na FIGURA 2 tem-se uma vista superior das rodas instaladas em veículo ferroviário, que andam sobre trilhos (1), através de trucks (2) que contém as rodas ferroviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética (3). Estas rodas estão instaladas em veículo objeto de outra patente (4) dos mesmos autores do presente relatório. O truck ferroviário (2) também é objeto de outra patente, não estando incluído nas reivindicações deste invento.

[014] Na FIGURA 3 tem-se somente os trucks (2) (objetos de outra patente), com as rodas ferroviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética (3), que andam sobre trilhos convencionais (1). Insta observar que estas rodas objeto deste invento (3) também poderão ser utilizadas em trucks ferroviários convencionais. Ou seja, as rodas objeto deste invento (3) poderão ser instaladas em trens convencionais.

[015] Na FIGURA 4 tem-se as vistas do truck ferroviário (2) (objeto de outra patente), onde estão instaladas as rodas ferroviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética (3). Também se visualiza as calotas (5), que servem para proteger os sistemas internos, haja vista o tráfego deste veículo em alta velocidade. Como se verá na sequência, se faz necessária esta proteção desta calota. No destaque tem-se o eixo do sistema de truck ferroviário (6). Como dito anteriormente, este sistema poderá ser utilizado em qualquer veículo ferroviário. Qualquer veículo que trafegue sobre trilhos poderá utilizar esta roda objeto desta patente (3).

[016] Na FIGURA 5 visualiza-se em (I) uma vista frontal das rodas ferroviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética (3), os trilhos (7) e os dormentes (8). Em (II) verifica-se que estas rodas ferroviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética (3) também poderão transitar em trilhos tubulares, com destaque para os trilhos tubulares (9) e os dormentes (10). Esta configuração de veículo tuboviário é objeto de outra patente dos mesmos autores deste invento. As rodas ferroviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética (3) também poderão ser utilizadas no sistema tuboviário de alta velocidade, objeto de outro invento destes mesmos autores.

[017] Na FIGURA 6 tem-se outra característica das rodas ferroviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética (3). Estas rodas, em vista de sua banda de rodagem ferroviária de elevada largura, superior a 500 mm, permite que o veículo transite em várias bitolas de trilho. Ou seja, no presente invento, as rodas ferroviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética (3), tem-se como parte integrante de seu escopo a roda multi-bitolas, que permite que o veículo transite em várias bitolas de trilho (11), haja vista a elevada largura da banda de rodagem destas rodas. Na referida imagem verifica-se um exemplo, no qual o veículo equipado com as rodas ferroviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética (3) poderia transitar em bitolas ferroviárias variadas, com distância entre trilhos (I), (II), (III), ou qualquer outra bitola que esteja inserida nas distâncias entre as bitolas (I) e (III).

[018] Na FIGURA 7 verifica-se a banda de rodagem (12) das rodas ferroviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética. Na imagem à direita tem-se no destaque o sistema de refrigeração (14) que tem a função de refrigerar o fluído refrigerante para resfriar a roda cerâmica supercondutora (19). Este sistema de refrigeração (14) utiliza as tecnologias existentes, trata-se de um sistema de refrigeração convencional, dotado de um compressor (15), condensador (16), válvula de expansão (17) e evaporadora (item 18 da FIGURA 8). Este sistema de refrigeração procede o resfriamento do fluído refrigerante a aproximadamente - 200 Q C, ou seja, uma temperatura de Duzentos Graus Celsius NEGATIVOS, uma temperatura ultra baixa, com vistas a refrigerar a roda cerâmica supercondutora (19), como se verificará na sequência. Este sistema de refrigeração (14), como se verifica na FIGURA 7, está instalado no interior da roda interna do sistema. Também se verifica na FIGURA 7 a viga de conexão da roda ao truck (13). Esta viga se comporta como um eixo, que faz parte do truck ferroviário, objeto de outro invento destes mesmos autores.

[019] Na FIGURA 8 à Esquerda, tem-se novamente o sistema de refrigeração convencional, dotado de um compressor (15), condensador (16), válvula de expansão (17) e evaporadora (18). Esta Evaporadora é uma serpentina que fica no interior do anel cerâmico (19). O fluído refrigerante, ao passar pela evaporadora a temperaturas inferiores -200 Q C, transmite este ‘frio’ para o anel cerâmico supercondutor (19), que então, conjuntamente com enrolamentos / induzidos neste anel cerâmico supercondutor (19) fixado na roda fixa / interna, procede esforços de repulsão e tração eletromagnética em relação aos feixes imãs permanentes (28) que se situam na roda móvel / externa. Desta forma, com energia elétrica transitando nos enrolamentos, bem como roda cerâmica supercondutora (19) e imãs permanentes, tem-se transmissão de energia mecânica sem atrito e com eficiência muito superior aos motores elétricos convencionais. Como o motor é integrado à roda, também prescinde da existência de sistema de transmissão/câmbio, que resultariam em perdas significativas.

[020] Na FIGURA 8 à Direita, tem-se a banda de rodagem / roda ferroviária externa (12), os feixes de imãs permanentes instalados na roda externa (28), a serpentina da evaporadora (18) do sistema de refrigeração da roda cerâmica supercondutora (19), o Sistema de Refrigeração completo (14) e a viga de conexão do truck ferroviário (13).

[021] Na FIGURA 9 tem-se a vista em corte transversal da roda ferroviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética. A viga de conexão da roda ao truck se verifica em (13). Depois tem-se o compressor (15) e a condensadora (16), os tubings (27) do sistema de refrigeração da roda cerâmica supercondutora (19). A banda de rodagem da roda ferroviária móvel / externa (12), a roda isolante (20). Esta Roda Isolante (20) tem a função de isolar a roda externa (12) de indução eletromagnética, para não interferir no movimento do veículo nos trilhos. Após tem-se a roda externa primária (21) feita de alumínio ou outro material não ferromagnético, que abarca o imã centralizador interno (23) e (26), que se verá posteriormente no sistema de centralização magnética da roda. Nesta roda externa primária (21) estão conectados os feixes circulares de imãs permanentes (28), sendo que os feixes de imãs permanentes nas extremidades (28.2) exercem um campo magnético de repulsão, em conjunto com a roda cerâmica supercondutora (19) e os enrolamentos de indução eletromagnética de repulsão eletromagnética (29.2). No centro na roda externa primária (21) tem-se os feixes de imãs permanentes (28.1) responsáveis pelo campo magnético de tração, em conjunto com a roda cerâmica supercondutora (19) e os enrolamentos de indução eletromagnética de tração (29.1). Dentro da roda cerâmica supercondutora (19) e do anel inferior de roda cerâmica supercondutora (19) (30), circulam as serpentinas da evaporadora do sistema de refrigeração, responsável por resfriar as cerâmicas supercondutoras a temperaturas inferiores a 200 graus celsius negativos. A roda interna / fixa primária (25), onde ficam fixadas as cerâmicas supercondutoras (19 e 30), também abarca os imãs de centralização lateral (26) e (27). Na sequência tem-se a roda interna / móvel secundária (26). Esta roda está conectada ao Anel de montagem final (22), sendo que este anel também abarca os imãs de centralização lateral (23) e (24). O sistema teve que ser montado em várias ‘rodas’ (primária, secundária interna, primária, secundária externa), pois somente desta forma foi possível se montar o layout final dos componentes do sistema.

[022] Na FIGURA 10 novamente tem-se a Viga de conexão da roda interna fixa ao truck ferroviário, os componentes do sistema de refrigeração, o compressor (15), válvula de expansão (17), condensadora e evaporadora (18), sendo que a evaporadora (18) consiste de uma serpentina que fica no interior da roda cerâmica supercondutora (19), visando se proceder seu resfriamento a temperaturas super baixas, inferiores a -200 Q C, pois somente neste nível de temperatura é que a cerâmica apresenta qualidades supercondutoras. Também se verifica os feixes de enrolamentos eletromagnéticos de repulsão (29.2), nas extremidades da roda cerâmica supercondutora (19), e os feixes de enrolamentos eletromagnéticos de tração (29.1), no centro da roda cerâmica supercondutora (19). Esta última está fixada na porção fixa da roda.

[023] Na FIGURA 11 , novamente visualiza-se o sistema de refrigeração, dotado de compressor (15), condensadora (16), válvula de expansão (17) e evaporadora (18). Este sistema procede a refrigeração da roda cerâmica supercondutora (19) a temperaturas ultra baixas, inferiores a - 200 Q C. Esta roda cerâmica supercondutora (19) abarca os enrolamentos eletromagnéticos (29), responsáveis pela repulsão e tração do sistema. Também pode-se perceber o anel magnético de centralização lateral da roda móvel (24), que centraliza a roda móvel / externa junto à roda fixa / interna.

[024] Na FIGURA 12 visualiza-se vista em corte transversal no detalhe do sistema, com a Roda ferroviária externa (12), composta de material não ferromagnético, visando se evitar interferências no sistema. Na sequência desta Roda, tem-se a roda isolante (20). Esta roda tem a função de proceder isolamento magnético entre os imãs permanentes (28), o campo magnético de tração e repulsão gerado e os trilhos, que são ferromagnéticos. Pode-se identificar a roda móvel primária (21). Esta roda também é composta de material não ferromagnético. Após esta roda móvel primária (21), tem-se os feixes de imãs permanentes e repulsão (28.2) e de tração (28.1). A roda cerâmica supercondutora (19) resfriada (19) e (30) através da passagem de fluído refrigerante super-resfriado através da serpentina / evaporadora (18), tem os enrolamentos eletromagnéticos de repulsão (29.2) e de tração (29.1). Esta interação entre os imãs permanentes (28), roda cerâmica supercondutora (19) e (30) e enrolamentos eletromagnéticos (29), possibilitam tanto a repulsão eletromagnética, quanto a tração eletromagnética. Importa frisar os anéis de imãs centralizadores

(26) e (27), (23) e (24), sendo que os anéis imãs centralizadores externos

(27) e (24), estão fixados na roda fixa primária (25) e anel de montagem final (22), e os anéis imãs centralizadores internos (23) e (26) estão fixados na roda móvel (21) e (12).

[025] Na FIGURA 13 visualiza-se vista em corte longitudinal da roda ferroviária, sendo que na porção externa tem-se a roda externa ferroviária (12), após tem-se a roda isolante (20). Esta roda tem a função de proceder isolamento magnético entre os imãs permanentes (28), o campo magnético de tração e repulsão gerado e os trilhos, que são ferromagnéticos. Logo na sequência tem-se a roda móvel primária (21) Esta roda também é composta de material não ferromagnético. Conectados a esta roda móvel primária (21), tem-se os feixes de imãs permanentes e repulsão e de tração (28). Na sequência tem-se a roda cerâmica supercondutora (19), que abarca os enrolamentos eletromagnéticos (29), responsáveis pelos campos magnéticos de repulsão e tração, em conjunto com os imãs permanentes

(28). Logo na sequência verifica-se a roda cerâmica supercondutora interna (30), onde fica posicionada as serpentinas (evaporadora) (18), responsáveis por refrigerar as cerâmicas supercondutoras. A seguir a roda fixa primária (25), que vem na sequência conectada à roda fixa secundária (31).

[026] Na FIGURA 14 tem-se uma vista explodida do sistema da roda rodas ferroviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética, na qual, da esquerda para direita, tem-se a roda ferroviária externa (12), a roda isolante (20), a roda móvel primária, anéis magnéticos de centralização lateral da roda móvel (24), os feixes de imãs permanentes de tração (28.1) e de repulsão (28.2), a roda cerâmica supercondutora (19), os feixes eletromagnéticos supercondutores de tração (29.1) e repulsão (29.2), a roda cerâmica supercondutora secundária (30), a roda fixa secundária (31), os anéis magnéticos de centralização da roda móvel (27), a roda interna / móvel secundária (26), o anel de montagem final (22), a roda fixa primária (25) e o sistema de refrigeração (14) da cerâmica supercondutora.

[027] Na FIGURA 15 tem-se os princípios de funcionamento do sistema, que utiliza os feixes de imãs permanentes de repulsão (28.2) na roda móvel que, em conjunto com os enrolamentos eletromagnéticos de repulsão (29.2), que estão fixados na roda cerâmica supercondutora fixa (19), geram um campo magnético de repulsão (R). Já os feixes de imãs permanentes de tração (28.1) na roda móvel que, em conjunto com os enrolamentos eletromagnéticos de tração (29.1) na roda cerâmica supercondutora fixa (19), geram um campo magnético de tração. Tudo isso é possível também devido ao sistema de refrigeração (14), que permite que a roda cerâmica adquira características supercondutoras. Basicamente, a roda externa/móvel ‘levita’ no entorno da roda interna/fixa. Além desta levitação, o sistema possibilita a tração da roda, deslocando o veículo. A roda móvel fica centralizada através de repulsão eletromagnética no sentido lateral. Ou seja, a roda móvel jamais toca a roda fixa. E toda transmissão de esforços, seja de repulsão, seja de tração, é feita sem atrito, o que aumenta tremendamente a eficiência do sistema.

[028] Na FIGURA 16 (I), tem-se expostos novamente, no detalhe, os campos magnéticos de Repulsão (R) e Tração (T) gerados entre a roda fixa e a roda móvel. Também pode ser verificar os anéis de centralização magnética lateral da roda móvel (23) e (26) e os anéis de centralização magnética lateral da roda fixa (24) e (27), que tem o condão de proceder a repulsão e centralização magnética da roda móvel na roda fixa. Na FIGURA 16 (II) tem-se no detalhe os campos magnéticos de repulsão eletromagnética entre a roda fixa e a roa móvel, que ocorre pela existência dos anéis de centralização magnética lateral da roda móvel (23) e (26) e os anéis de centralização magnética lateral da roda fixa (24) e (27).

[029] Na FIGURA 17 verifica-se o feixe de imãs permanentes de tração (28.1), que são dispostos com polaridades alternadas (32) e (33) conforme desenho. Já os enrolamentos eletromagnéticos de tração (29.1), fixados na roda cerâmica supercondutora, são energizados com polaridades alternadas, o que possibilita campos magnéticos alternados de atração (A) e repulsão (R) entre a roda fixa e a roda móvel. Este layout permite a tração da roda (T) com uma velocidade angular (W), movimentando o veículo em que estiver instalada.

[030] Na FIGURA 18 verifica-se no detalhe como são impressos os campos magnéticos de Repulsão (R) e Atração (A) entre feixe de imãs permanentes de tração (32) e (33) e os enrolamentos eletromagnéticos de tração (29.1), fixados na roda cerâmica supercondutora, que são energizados com polaridades alternadas, o que possibilita campos magnéticos alternados de atração (A) e repulsão (R) entre a roda fixa e a roda móvel. Este layout permite a tração da roda (T) com uma velocidade angular (W), movimentando o veículo em que estiver instalada.

[031] Na FIGURA 19 tem-se o mesmo detalhe da Figura 18, porém ilustrando os campos magnéticos de Repulsão (R) e Atração (A) propriamente ditos. Esta repulsão e atração alternada entre a roda fixa e a roda móvel que possibilita a tração da roda (T) com uma velocidade angular (W).

[032] Na FIGURA 20 tem-se diversas vistas da Versão Rodoviária do Sistema, ou seja, rodas rodoviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética. Em (34) tem-se a banda de rodagem e a calota externa (35) de proteção. Já na porção interna da roda tem-se o sistema de direção elétrica por pinhão, cremalheira circular e eixo triangular (36) e eixo de acoplamento da roda no veículo (37). O Sistema de direção exposto (36) é objeto de outra patente, e não faz parte do objeto do presente relatório. [033] Na FIGURA 21 tem-se novamente o sistema de direção elétrica por pinhão, cremalheira circular e eixo triangular (36) e o sistema de suspensão por molas de tração e compressão (38) e (39) no interior da roda. Estes sistemas de direção (36) e suspensão (38) e (39) fazem parte e outro invento, não estando inclusas neste relatório.

[034] Na FIGURA 22 tem-se uma vista lateral da roda rodoviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética, com destaque para o sistema de refrigeração da cerâmica supercondutora, que engloba compressor (15), condensadora (16), válvula de expansão (17) e evaporadora (esta última está no interior da roda e não está visível no desenho.

[035] Na FIGURA 23 tem-se uma vista em corte transversal da roda rodoviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética. O sistema de levitação e tração basicamente é o mesmo da roda ferroviária, exposto no desenho em corte da Figura 9, mudando somente a roda rodoviária principal (42), na qual são instalados os pneus, pneumático externo (40) e pneu sólido elastopolimérico interno (41). Este conjunto roda/pneu é dotado de um pneu externo pneumático (40), inflado com ar, e um pneu interno em material elastopolimérico sólido (41). Estes pneus são instalados na roda rodoviária principal (42), de tal sorte que, caso ocorra o furo o pneu pneumático externo (40), o veículo poderá prosseguir transitando, em vista do pneu interno (41) sustentar a rodagem até que se proceda o reparo ou substituição do pneumático (40).

[036] Na FIGURA 23 tem-se a vista em corte transversal da roda rodoviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética. Internamente, visualiza-se o compressor (15) e a condensadora (16), a válvula de expansão (17) do sistema de refrigeração da roda cerâmica supercondutora (19). A roda rodoviária principal (42), na qual são instalados os pneus, pneumático externo (40) e pneu sólido elastopolimérico interno (41). Após tem-se a roda isolante (20), a roda externa primária (21) feita de alumínio ou outro material não ferromagnético, que abarca o imã centralizador interno (23) e (26), do sistema de centralização magnética da roda. Nesta roda externa primária (21) estão conectados os feixes circulares de imãs permanentes (28), sendo que os feixes de imãs permanentes nas extremidades (28.2) exercem um campo magnético de repulsão, em conjunto com a roda cerâmica supercondutora (19) e os enrolamentos de indução eletromagnética de repulsão eletromagnética (29.2). No centro na roda externa primária (21) tem-se os feixes de imãs permanentes (28.1) responsáveis pelo campo magnético de tração, em conjunto com a roda cerâmica supercondutora (19) e os enrolamentos de indução eletromagnética de tração (29.1). Dentro da roda cerâmica supercondutora (19) e do anel inferior de roda cerâmica supercondutora (30), circulam as serpentinas da evaporadora do sistema de refrigeração, responsável por resfriar as cerâmicas supercondutoras a temperaturas inferiores a 200 graus celsius negativos. A roda interna / fixa primária (25), onde ficam fixadas as cerâmicas supercondutoras (19 e 30), também abarca os imãs de centralização lateral (26) e (27). Na sequência tem-se a roda interna / móvel secundária (26). Esta roda está conectada ao Anel de montagem final (22), sendo que este anel também abarca os imãs de centralização lateral (23) e (24). A seguir a roda fixa primária (25), que vem na sequência conectada à roda fixa secundária (31 ).

[037] Na FIGURA 24 tem-se o mesmo sistema exposto na FIGURA 23, porém no detalhe.

[038] Na FIGURA 25 tem-se uma vista explodida da roda rodoviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética. Da esquerda pra direita, tem-se o pneumático externo (40), o pneu sólido elastopolimérico interno (41), a roda fixa primária (25), o sistema de refrigeração (14) da cerâmica supercondutora, a roda fixa secundária (31), a roda cerâmica supercondutora interna, a roda cerâmica supercondutora (19), dotada dos feixes eletromagnéticos de tração (29.1) e repulsão (29.2), os feixes circulares de imãs permanentes de tração (28.1) e repulsão (28.2), a roda externa primária (21), a roda isolante (20), a roda rodoviária (42), os anéis magnéticos de centralização lateral (23) e (24) e o anel de montagem final (22). A roda rodoviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética também poderá ser usada para veículos bélicos, seja com rodas pneumáticas ou movidos por esteiras e rodas metálicas.

[039] Na FIGURA 26 tem-se vistas do trem de pouso que contém rodas rodoviárias com o mesmo sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética, objeto do presente trabalho. Em (I) tem-se a vista superior, com destaque para o pneumático externo (44) e a calota de proteção (45), em (II) tem-se vista em perspectiva do trem de pouso, sendo indicado o braço principal (43). Já em (III) uma vista frontal do sistema e em (IV) uma vista lateral. Estes trens de pouso poderão ser equipados com duas, quatro ou seis rodas por trem de pouso, a depender do tipo de avião e posição em que forem instalados. Este sistema tem o condão de proceder um tráfego praticamente sem arrastos internos, bem como tracionar e frear os trens de pouso dos aviões, e por consequência os aviões propriamente ditos em operações de decolagem e pouso.

[040] Na FIGURA 27, tem-se, de (I) a (III), situações de decolagem. Na situação (I), uma aeronave convencional, realiza a decolagem em uma distância D1 , utilizando somente a propulsão das turbinas (P), resultando em um consumo de combustível (C) igual a ‘X’. Na situação (II), tem-se a decolagem utilizando 100% da propulsão das turbinas (P) e 100% da tração (T) das rodas rodoviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética, objeto deste invento, resultando em uma distância de decolagem significativamente inferior, D2, 40% inferior à distância convencional de decolagem, com um consumo de combustível (C) igual a Ί ,05.C’, ou 5% a mais de consumo energético para reduzir em 40% a distância de decolagem. Esta redução expressiva de distância de pista necessária utilizando-se o presente invento possibilitará que aeronaves possam decolar em pistas consideravelmente menores, com um maior leque de aeroportos para operar, além da segurança adicional em se decolar em uma distância 40% inferior. Na situação (III), mantém-se a distância de decolagem original (D1=D3), porém em 70% do trajeto utiliza-se somente a tração das rodas deste invento (T), e nos 30% finais utiliza-se propulsão máxima (P) e tração máxima (T). Desta forma, os custos de energia para decolagem seriam reduzidos em nada mais nada menos que 65%, sendo que o consumo de energia nesta situação seria igual a 0,35.X, ou 35% dos custos de energia comparados com uma situação tradicional (I). Esta economia de custos com energia resultará em ganhos literalmente bilionários para as empresas aéreas, pois em rápida estimativa, chegou-se a uma economia de 700kg de combustível para um Boeing 767 em uma operação de decolagem utilizando-se o presente invento. Multiplique-se isto por milhares de aeronaves e milhões de operações de decolagem em cada ano, e se terá uma noção do potencial de economia. Em (IV) e (V) tem-se duas situações de pouso. Na situação (IV), um pouso convencional, utilizando Propulsão em Reverso (PR) e Freios (F), resultando em uma distância de pouso D4. Já em (V), utiliza-se Propulsão em Reverso (PR), Freios (F) e Tração em Reverso (este invento) (TR), através da reversão dos motores elétricos nas rodas, resultando em uma distância de pouso 40% inferior (D5) quando comparado a um pouso tradicional (D4), resultando em significativo aumento na segurança e possibilitando um maior leque de aeroportos para as aeronaves, dos mais diversos portes, operar. O Sistema objeto deste invento possibilita principalmente que aeronaves de portes maiores possam decolar e pousar com maior segurança, além de poder operar em aeroportos com pistas menores, aumentando e muito as opções de aeroportos para operação destas.

[041] Na FIGURA 28 visualiza-se um trem de pouso instalado no avião em procedimento de pouso. No panorama (VI), o sistema de rodas rodoviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética, objeto desta patente, não estão instalados na aeronave. No instante TO, a aeronave se aproxima do instante de toque ao solo em velocidade de trânsito V1 , sendo que a velocidade angular W e velocidade periférica VP são iguais a zero. Ou seja, as rodas estão praticamente estáticas (talvez leve rotação devido ao vento). Quanto tocam o solo, no instante T1 , ocorre uma aceleração praticamente instantânea da velocidade angular das rodas do trem de pouso aumenta para W1 e uma velocidade periférica V1 , se equiparando à velocidade linear real da aeronave. Desta forma, ocorre elevado desgaste dos pneus devido ao atrito neste momento de toque. No instante T2, após as rodas no solo, se inicia a frenagem (F) e Propulsão Reversa (PR), diminuindo a velocidade linear de pouso da aeronave. No panorama seguinte (VII), o sistema de rodas rodoviárias com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética, objeto desta patente, estão instalados na aeronave. No instante TO, a aeronave se aproxima do instante de toque ao solo em velocidade de trânsito V1. Um sistema computadorizado equaliza a velocidade da aeronave V1 para uma velocidade angular W1 e uma velocidade periférica nas rodas V1. Desta forma, no momento do toque, T1, praticamente não ocorre atrito de equalização de velocidade nas rodas do trem de pouso à velocidade linear V1 da aeronave no momento. Após o toque na pista, no momento T2 se inicia a diminuição da velocidade por frenagem, propulsão reversa e tração reversa, esta última devido ao atual sistema objeto desta patente, que imprime força motriz reversa, visando se reduzir a velocidade da aeronave no momento do pouso.

[042] Na FIGURA 29 tem-se uma vista lateral do sistema, onde se visualiza o compressor (15) e a condensadora (16) do sistema de refrigeração da cerâmica supercondutora. Também se observa parte da suspensão integrada à roda (46), que fica no interior da roda, esta suspensão objeto de outro invento destes mesmos autores. A porção superior do braço principal do trem de pouso (47) também se faz visível.

[043] Na FIGURA 30 tem-se uma vista em corte transversal de um trem de pouso equipado com roda rodoviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética. Urge frisar que internamente, conceitualmente o sistema é rigorosamente igual à roda rodoviária com sistema de levitação através de supercondutores e indução eletromagnética objeto desta patente, destinada a veículos rodoviários, como automóveis, utilitários, veículos bélicos, dentre outros. Ou seja, os componentes internos da versão para trens de pouso de aviões são os mesmos, e serão novamente descritos nesta figura 29. Em (47) tem-se a porção superior do braço principal do trem de pouso. Em (44) visualiza-se o pneu externo (pneumático), e logo a seguir o pneu sólido elastopolimérico interno (48), e a roda principal de rodagem (49), que possui as abas para a montagem do pneumático (44) e do pneu interno sólido (48). Assim como nos veículos rodoviários, o pneu sólido elastopolimérico interno (48) serve para, no caso de um pneumático (44) furar, o veículo continuará transitando sem maiores problemas, para posterior reparo ou substituição do pneumático avariado. Internamente, visualiza-se o compressor (15) e a condensadora (16), a válvula de expansão (17) do sistema de refrigeração da roda cerâmica supercondutora (19). Após tem-se a roda isolante (20), a roda externa primária (21) feita de alumínio ou outro material não ferromagnético, que abarca o imã centralizador interno (23) e (26), do sistema de centralização magnética da roda. Nesta roda externa primária (21) estão conectados os feixes circulares de imãs permanentes (28), sendo que os feixes de imãs permanentes nas extremidades (28.2) exercem um campo magnético de repulsão, em conjunto com a roda cerâmica supercondutora (19) e os enrolamentos de indução eletromagnética de repulsão eletromagnética (29.2). No centro na roda externa primária (21) tem-se os feixes de imãs permanentes (28.1) responsáveis pelo campo magnético de tração, em conjunto com a roda cerâmica supercondutora (19) e os enrolamentos de indução eletromagnética de tração (29.1). Dentro da roda cerâmica supercondutora (19) e do anel inferior de roda cerâmica supercondutora (30), circulam as serpentinas da evaporadora do sistema de refrigeração, responsável por resfriar as cerâmicas supercondutoras a temperaturas inferiores a 200 graus celsius negativos. A roda interna / fixa primária (25), onde ficam fixadas as cerâmicas supercondutoras (19 e 30), também abarca os imãs de centralização lateral (26) e (27). Na sequência tem-se a roda interna / móvel secundária (26). Esta roda está conectada ao Anel de montagem final (22), sendo que este anel também abarca os imãs de centralização lateral (23) e (24). A seguir a roda fixa primária (25), que vem na sequência conectada à roda fixa secundária (31 ). [044] Nas FIGURAS 31 e 32 tem-se os mesmos sistemas expostos na FIGURA 30, porém na FIGURA 31 está exposta somente uma roda, e na FIGURA 32, somente a porção superior do sistema. De restante, os componentes são rigorosamente os mesmos expostos na FIGURA 30.