公路的掩蔽及优化的制作方法
专利名称：公路的掩蔽及优化的制作方法
公路的掩蔽及优化
相关串请的交叉引用本申请要求于2009年11月18日提交的美国临时申请61/262，398的权益，将其整个披露内容通过引用结合在此，包括所有的附图和正式的纸质文件。
背景技术：
1.发明领域本发明涉及一种公路掩蔽物结构。更具体地，本发明涉及一种公路掩蔽物，用于将一条道路的一部分进行封闭以及用于优化和收集能量并且将该能量转化为电力和燃料源。
2.相关技术说明
联邦公路系统具有贯穿美国延伸的数万英里的公路。上百万的车辆途经这些错综复杂的公路，每天产生了对环境有害的排放物并且加剧了全球变暖。每年，严酷的气候和不良道路条件，如潮湿的或结冰的公路引起了很多事故，导致了成千上万人死亡和受伤。在对环境极大关注的时代，对于减少来自车辆排放物的空气污染，增加汽油里程数，并且将我们日渐减少的陆地资源的使用效率最大化的要求是处于前所未有的高度。此外，对增加联邦公路系统的安全性也一直有所要求。而在掩蔽公路的同时有效地使用周围自然资源的系统却仍不存在。此外，据信，不断上升的能源成本可能某天会彻底改变我们生产和使用电力的方式，并且找到收集能量以将其转化成电力的新方法可能在经济上是可行的。因此一直在探索收集和使用能量的新颖且改进的方式。例如，在现有技术中存在多个针对由车辆产生的气流而驱动的风力涡轮机的专利。例如，授予Wither的美国专利号5，272，378、授予Gutterman的美国专利号6，409, 467、授予Wiegel等人的美国专利号7，098, 553、授予Chen等人的美国专利号7, 427，173、以及授予Fein等人的美国专利号7，498，684和7，525，210。然而，风力涡轮机的效率和经济可行性高度地依赖于用来驱动这些叶片的一个恒定的且较高的平均风速。全天的交通低潮和流动取决于时间，并且它在晚上的时候就必然慢下来。因此，由交通提供的气流并不是恒定的，并且简单地使用来自车辆的气流来驱动风力涡轮机在很多领域都不是可行的解决方案。这个问题的可行解决方案会是用于控制空气流动以增加其速度的结构或其他机械手段，由此使得风力涡轮机在更多的地方是一种经济上合理的解决方案。因此，在本领域中对于一种结构存在需要，这种结构将现有的基础设施优化以便使现有的基础设施更有效，并且以一种高效且安全的方式来收集能量的方式对其进行优化。
发明概述在本发明的一个第一方面，提供了一种用于掩蔽公路并且优化其使用的结构。该结构总体上包括(a)在一条公路上方延伸的结构，具有至少一路交通并且优选两路交通以及一个中间隔离带，(b)连接到该结构上的罩盖，该罩盖封闭了该公路并且保护其免受上方的降水和阳光，以及(C)多个固定到所述罩盖上以便将日光转化成有用功率的太阳能电池板。
在本发明的一个第二方面，本发明提供了一种用于掩蔽公路并且优化附近能量收集的结构，该结构包括(a) —个在该公路上方延伸的框架，以及(b)固定到该框架的至少一部分上的罩盖，其中该框架的形状使穿过该结构的风流被加速。在本发明的另外一个实施方案中，该结构进一步包括多个风力涡轮机，其中这些风力涡轮机中的至少一个是位于该罩盖的下方而与该公路的一侧和/或该公路中间隔离带中的至少一个相邻。该结构可任选地包括，其中这些风力涡轮机中的至少一个被定位在该罩盖的顶上靠近该结构的顶峰的位置处。通过行进贯穿或越过该公路掩蔽物的空气来驱动多个风力涡轮机。穿过公路掩蔽物以及在其周围流动的空气流是通过该公路结构的几何形状和特征来增加的，以便将驱动这些风力涡轮机的风速最大化。这些风力涡轮机各自具有一个塔、一个附接到该塔上并且具有多个叶片(或轮叶)的转子、以及一个发电机。可任选地，该结构可以包括一个电解池、一个氢气压缩机、一个氢气燃料供应站 和/或压缩的氢气储罐。该电解池是流体连接到一个水储罐上的，以便对储存于该储罐中的水进行电解。该氢气压缩机是流体连接到该电解池上的，以便压缩由该电解池生产的氢气。还提供了一个压缩的氢气燃料供应站，这个压缩的氢气燃料供应站是流体连接到该氢气压缩机上的，以便接收压缩的氢气。本发明还可以提供一种高架轨道公共交通系统。如在以下进一步详细讨论的，这个高架轨道可以位于该罩盖内并且在该公路的顶上亦或它可以被定位在该罩盖的顶上。在本发明的还另一个实施方案中，提供了一种用于掩蔽公路并且优化其使用的结构，该结构包括(a) —个第一主拱形梁，该梁具有一个弧形的形状，该形状带有一个第一端和一个第二端，该主拱形梁的每端被固定在该公路的相对侧的地面上，横过该公路并且与其垂直；以及(b) —个第一横构件桁架，该桁架包括对应地在该第一主拱形梁上的第一和第二端附近固定到该第一主拱形梁上的第一端和第二端。该第一横构件桁架被以一个高度固定在该公路之上，以便允许该公路上的交通间隙。一个第二主拱形梁与该第一主拱形梁实质上类似并且具有一个第一端和一个第二端，该第二主拱形梁实质上类似于且平行于该第一主拱形梁来进行固定。该结构还包括一个第二横构件桁架，该桁架包括对应地在该第二主拱形梁的第一和第二端附近被固定到该第二主拱形梁上的第一端和第二端。该第二横构件桁架以一个实质上与该第一横构件桁架类似的高度进行固定。一个第一支撑梁被固定在该第一和第二主拱形梁之间、与该公路的一个第一边缘相邻。该第一支撑梁平行于该公路的第一边缘延伸。一个第二支撑梁被固定在该第一和第二主拱形梁之间、与同该第一支撑梁相对的该公路的一个第二边缘相邻。该第二支撑梁平行于该公路的第二边缘延伸。多个弧形支撑梁形成一个在该第一和第二主拱形梁之间的肋状结构并且具有多个被固定在该第一支撑梁上的第一端以及多个被固定在该第二支撑梁上的第二端。一个罩盖在该第一和第二主拱形梁之间并且在该多个支撑梁上方延伸，以便在该公路上方形成一个顶棚状结构。根据这个实施方案，多个太阳能电池板固定在该罩盖上以便将阳光转化成可用功率。本发明可以进一步包括一种用于掩蔽公路并且将其使用优化的方法，该方法包括(a)用一个跨在公路上方的、封闭的结构来覆盖该公路；(b)将一个太阳能电池板连接到该结构上以便将阳光转化为可用功率；(C)将一个风力涡轮机连接到该结构上以便将风能转换为可用功率；并且(d)在该结构内提供一个竖直的风力涡轮机以便收集能量并且将从该竖直的风力涡轮机中流出的空气流用公路上的交通流动重新定向，以便减少空气对交通的阻力。该公路掩蔽物设计的关键之处是该空气流的速度实质上随着它在该公路掩蔽物上、横穿其中、或者通过其中流动而增加，由此使得由这些风力涡轮机从空气抽取的能量最大化。当空气从一侧接近该公路掩蔽物时，该公路掩蔽物的弧形形状迫使空气向上，并且将该空气加速，像一个飞机翼的设计一样。然后将所加速的空气朝风力涡轮机重新定向并且穿过其中以便利用这个增加的风速。据信，风力涡轮机在其他方面不适合于在以下区域中使用，这些区域不具有足够的平均的恒定风速，而不能使这些风力涡轮机成为一种经济上可行的解决方案。然而，该公路掩蔽物的内在设计可以将环境风速增大百分之20或更大，由此使得风力涡轮机在比先前已知的多得多的地方都成为现实的解决方案。此外，风力涡轮机的效率随着风速的增加而按指数地增加。因此，该公路掩蔽物的设计造成了风速的增加，该风速能够被收集和最大·化。为了更全面的理解本发明，请参见以下详细描述的说明以及附图。附图中，贯穿这些图中的相似的参考符号指代的是相似的部分。
附图简要说明图I是本披露的公路掩蔽物的透视图；图2是图I中描绘的公路掩蔽物的前视图；图3是该公路掩蔽物的透视图，显示了位于该罩盖顶部上的有轨汽车；图4是图I中描绘的公路掩蔽物的一部分的截面前视图；图5是图4中描绘的公路掩蔽物的一部分的截面视图；图6是图I中描绘的竖直风力涡轮机的截面俯视图；图7是图3中描绘的公路掩蔽物的截面视图；图8是图3中描绘的公路掩蔽物的截面视图，显示了气流横过该公路掩蔽物；图9和10是跨越这些主拱形梁之间的距离的筛的前视图和侧视图；并且
图11是由该公路掩蔽物覆盖的公路的示例性交叉点的顶视图。
优选实施方案的详细说明如以上指出的，本发明是针对一种用于掩蔽公路并且优化在其附近收集到的、用来转化为电力或其他可用燃料源的能量量值的结构。该结构包括一个构造在公路上方的结构支撑框架、一个在该结构支架的一部分上方的罩盖(掩蔽该公路免受这些元素)、以及多个太阳能电池板。这些太阳能电池板被安装在该罩盖上并且被连接到一个电网。在一个第二实施方案中，至少一个竖直的风力涡轮机位于该公路的中间隔离带上并且被固定在这些结构支撑梁的多个部分上。还可以提供至少一个水平涡轮机，它在该罩盖上延伸并且它由在该罩盖上方流动的气流驱动。在一个第三实施方案中，提供了一个电解池，它对在储存在一个水储罐中的水进行电解，该储罐由一个收集了从该罩盖上流下的雨水的排水系统来填充。在一个第四实施方案中，一个高架轨道位于该罩盖的附近、在该结构的内侧或外侧。具有本领域内一般技术的人员将认识到，所描述的公路掩蔽物可以是多个相同的“格栅件”之一，这些格栅件可以逐次连接以产生伸展数英里的公路掩蔽物。以下对优选实施方案的描述在性质上仅仅是展示性的并且并非意欲以任何方式限制本发明、其应用、或用途。参见附图中的图I和2，根据本发明的传授内容构造的公路掩蔽物总体上是以参考数字10来标明的。该公路掩蔽物10包括一个结构框架12、一个罩盖14、多个高架风力涡轮机16、以及一个高架轨道18。该结构12被设计为跨过一条公路或高速路20，该公路或道路具有一个中间隔离带22以及公路边缘24和26，例如美国州际高速公路。在本发明的这个示例性实施方案中，该结构框架12包括多个间隔开的主拱形梁28和30、横构件桁架32和34、拱形支撑构件36和38、多个支撑梁(每个以40指示)、以及 地基42。该结构12可以是由任何适合的建筑材料制成的，例如，结构钢、混凝土、等等。这些主拱形梁28、30可以包括一对弧形工字梁，对应地具有末端28a、28b以及30a、30b。这些主拱形梁28、30垂直于该公路20并且在其上方延伸，并且在末端28a、28b、30a、以及30b处通过与公路边缘24、26相邻的地基42进行稳定。优选地，这些主拱形梁28、30从这些地基42以约70° -80°的角度相对于水平面向上延伸。这些主拱形梁28、30基本上平行于彼此进行定向，并且优选间隔开约100英尺。然而，该间距可以根据公路曲率或其他设计参数进行调整。这些横构件桁架32包括末端44和46，这些末端按惯例方式在约20英尺的高度连接到主拱形梁28上，使得该横构件桁架32与主拱形梁28共面并且延伸横过公路20并且与其垂直。可替代地，该横构件桁架32可以在任何希望的高度连接到主拱形梁28，以便允许具有不同高度的车辆在公路20上的间隙是在车辆之上至少约20英尺。与横构件桁架32很类似，该横构件桁架34包括连接到主拱形梁30上的末端48和50，如横梁28连接到拱形梁28上一样。该拱形支撑构件36包括末端52和54。末端52以一种常规的方式连接到主拱形梁28上并且末端54以一种类似的方式连接到该主拱形梁30上。该拱形支撑构件36是处于该公路20上方约30英尺的高度处并且实质上平行于公路边缘24进行定向。可替代地，该拱形支撑构件36可以在一个不同的高度连接到这些主拱形梁28、30上以便改变道路20上驾驶员可见的环境的量。该拱形支撑构件38包括末端56和58。以类似于该拱形支撑构件36在路20的相对侧面上的方式来将末端56连接到主拱形梁28上并且将端58连接到主拱形梁30上，使得该拱形支撑构件38平行于该公路边缘26进行定向。该多个支撑梁40可以是弧形的工字梁或者桁架，其尺寸小于主拱形梁28、30并且具有末端60和62。以一种常规方式将末端60连接到拱形支撑构件36上而末端62连接到拱形支撑构件38上，使得该支撑梁40垂直于该公路20并且在其上方延伸。这些支撑梁40可以均匀地(例如每20英尺)放置在这些主拱形梁28、30之间以便形成一个肋状结构。然而，这些支撑梁40的布局可以根据结构需要以及地理位置而发生变化。任选地，可以提供至少一个布置在这些顺序的支撑梁40之间的平台41。优选地，所提供的每个平台41的宽度是4英尺，并且五个相邻的平台41、41'等被提供为跨在相邻的每组支持梁40之间。这些平台41各自可以被构形为用于希望的用途。例如，这些平台41中的至少一个可以包括一个罐或槽(未示出)用于储存从罩盖14上流下来的雨水。这些平台41中的至少一个还可以包括一个用于储存电池(未示出)的位置，这些电池正在(或者已经)以一种在下面更详细说明的方式进行充电。这些平台41中的至少一个还可以包括一个管道43，用于接收加速的外部空气并且用于将所加速的空气递送到一个对应的竖直风力涡轮机106。在一种安排中，一个系列连续的平台41可以被构形为在罐、电池位置、管道43等之间旋转。如图7和8所示，这些对应的横构件桁架32和34的末端44、46和56、58可任选地延伸超过这些主拱形梁28和30。对于包括一个水罐的任何平台41，其末端44、46延伸超过这些梁28、30从而允许该罐的延伸的部分接住任何从罩盖14上流下的水，由此给公路掩蔽物10提供一个水收集系统。该罐还可以包括用于过滤的装置(未示出)以便清洁进入该罐中的水。对于任何包括管道43的平台41，这个延伸的管道43提供了一个对于加速的外部空气的收集点45，如图7和8中所示。具有本领域内普通技术的人员应理解的是，接近该公路掩蔽物10的气流被向上引导，并且当它向上移动进入到由伸出的管道43所产生的接收点45中时其速度被加速。然后该管道43将所加速的空气递送到一个对应的竖直风力涡轮机106之中。该管道43可任选地包括一个阀(未示出)以便关闭或调整气流穿过管道43的量值。该罩盖14可以是任何适合用于封闭结构12的材料，如金属板、玻璃、等等。该罩盖14通过具有本领域内普通技术的人员所熟知的任何常规手段而固定到该多个支持梁40上、并从该主拱形梁28上延伸到该主拱形梁30并且从该拱形支持构件36延伸到该拱形支持构件38，以便在由支持梁40形成的肋状结构上产生一个顶棚状的封闭物。该罩盖14保护公路20免受环境因素，像雨、雪、以及日晒的影响，因此可以得到更安全的驾驶条件以及甚至在恶劣天气下促进公路建设的能力。现在参见图4-5，对该罩盖14和相关联的部件的截面进行了更详细地展示。该罩盖14可任选地包括多个整体形成的通道80，这些通道从主拱形梁28横向延伸到该主拱形梁30以便收集降水并且安排其排放路线。当提供时，这些通道80可以是约4英寸宽。然而，它们的尺寸可以根据结构优选项或者一个具有特殊地理位置的降水排放要求而发生变化。这些通道80收集水并且将水的路线确定为到达主拱形梁28、30中的任何一者或两者或者到达以上说明的罐。如图5中所见，路线被确定的水可以进入工字梁凸缘84、86之间的工字梁空腔82，在此由于重力，该水的路线被进一步确定为到达地面上或者一个替代的排水系统上。在图2的一个实施方案中，管系83可以提供为同该横构件梁32呈线性伸展并且在该主拱形梁28与横构件梁32的交叉处收集来自该工字梁空腔82的水。当提供时，管系83可以将所收集的水引导到一个水储存罐87中，这个罐可以位于该公路掩蔽物10的附近，以进行稍后的使用或者到另一个位置的运输。罩盖14还可以包括多个光伏电池太阳能电池板88。因为太阳能电池板是本领域 众所周知的，无需对其技术结构进行讨论。可以使用任何适合类型的市售光伏电池太阳能电池板用于同此一起使用。这些太阳能电池板88可以是矩形的并且大致4英尺长、2英尺宽、并且横过罩盖14纵向地进行定位，如图I中所示。这些太阳能电池板88优选在这些通道80的两侧上间隔开约4英寸、单独地附接到该罩盖14，以便允许降水的排放。可替代地，这些太阳能电池板88可以在一个连续卷筒(roll)中进行互连并且原样连接到该罩盖14上。这些太阳能电池板88是电连接到一个逆变器(当电被引入到一个AC电路中时)和/或多个用于储存由这些太阳能电池板88产生的电力的电池(未示出)上的。在一个第二优选的实施方案中，并且参见图I和图3，该公路掩蔽物10可以包括至少一个高架风力涡轮机16。每个风力涡轮机16包括一个塔100、一个具有多个突出叶片104的转子组件102、以及一个发电机(未示出)。这些塔100从该罩盖14向上延伸并且可以被定位在沿着该罩盖14的拱形的任何位置上。优选地，这些塔100被定位在该拱形的顶峰附近以便收集被加速的气流以获得最大化的效率。尽管未被要求，但是每个塔100可任选地被定位为与这些主拱形梁28、30中的每个共面，使得每个塔100可以从中间隔离带22向上延伸通过并且在各自对应的中点处连接到该横构件桁架32和该主拱形梁28或该横构件桁架34以及主拱形梁30。这些转子组件102连接到这些塔100的顶部上，其中这些叶片104从其延伸。该风力涡轮机16的叶片104将风能转化为动能，这在本领域内是众所周知的。尽 管展示了一个三叶片型的水平风力涡轮机，但是也可使用任何适合的风力涡轮机。然后通过发电机将这些叶片104和转子组件102的旋转动能转换成电能。由该风力涡轮机16产生的电然后被储存在多个电池(未示出)中以便随后使用、被连接到一个电网、被用于为该公路掩蔽物10本身内的特殊结构提供动力，等等。参见图1、6和7，可任选地还提供了至少一个竖直风力涡轮机106。当提供时，每个竖直风力涡轮机106优选位于该公路20的中间隔离带22上，尽管它们可以定位在沿着该公路的这个或这些侧上或者定位在由具有本领域内普通技术的人员确定为适合的任何其他位置。每个竖直风力涡轮机106优选10到15英尺高并且包括一个转子轴108以及多个叶片110，这些叶片与该转子轴108的长度相邻并且连接到其上。这些竖直风力涡轮机106可以包括任何适合类型的市售风力涡轮机，包括更通常地被称为为风力螺旋(windspire)、萨沃尼斯(Savonius)风力润轮机、达里厄(Darrieus)风力润轮机、等等的润轮机。每个转子轴108是通过叶片110以逆时针方向来转动的。优选地，这些叶片110的形状和方向被确定为使得空气从该竖直风力涡轮机106中离开的方向是使用公路20的车辆的行进方向，因此减少对这些车辆的空气阻力。如以上说明的，进入这些竖直风力涡轮机106的加速的空气可以由一个对应的管道43来递送。由这些竖直风力涡轮机106产生的风流将会减少车辆的燃料消耗以及对环境有害的车辆排放物。该转子轴108和这些叶片110还可以连接到一个用于将风能转换为电能的发电机(未示出)上。另外，这些竖直风力涡轮机106可以进一步包括至少一个排气偏转壁112。每个排气偏转壁112可以在对角线式相对的象限中进行定位，以便阻挡这些从涡轮机106离开的空气使其不被导向进入的车流。这些排气偏转壁112的曲率是与这些竖直风力涡轮机106的旋转路径互补的，并且在将气流引入车流行进的方向方面协助了这些竖直风力涡轮机106。由竖直风力润轮机106产生的、撞击排气偏转壁112的气流将被引导为在逆时针方向上并且在公路20的对应侧上的交通流动的方向上在该弯曲部的周围。在一个第三实施方案中，可任选地提供一个电解池200。当提供时，该电解池200优选位于该水储存罐87附近或者任何位于平台41上的罐附近，如图I中所示。该电解池200可以是由风力涡轮机16来提供动力的一个可替代的系统。从这些通道80、工字梁空腔82、以及管系83中收集到并且路线被确定到罐87中的降水可以被递送到电解池200中经受电解。该风力涡轮机16和/或竖直风力涡轮机106可以电连接到该电解池200上，它以熟知的方法使用电力将水分解成氢气和氧气。另外，该电解池200可以由太阳能电池板88或者一个标准电源来提供动力。自电解产生的氢气然后可以通过一个氢气压缩机202来进行压缩并且通过管道转移到一个氢气储存罐(未示出)或者一个位于该公路掩蔽物10内用于为车辆补充燃料的压缩氢气燃料站204。压缩的氢气还可以被送到其他地点。
在一个第四实施方案中，该公路掩蔽物10还可以任选地包括一个高架轨道运输系统18，如图I和3所示。这个高架轨道运输系统18可以如所希望地被定位在该罩盖14的之上亦或之下。当这个高架轨道18位于该罩盖14之下时，该高架轨道18包括一个跨接构件300、一个轨道302、多个支撑柱304、以及一个或多个有轨汽车306。该跨接构件300位于该公路掩蔽物10内、在该公路中间隔离带22之上并且由从这些公路中间隔离带22升起的支撑柱304支撑在一个升高的位置处。这些风力涡轮机16的塔100还可以如所示的用作支撑柱或者用作补充的支撑柱。这些跨接构件300支撑了一个或多个轨道302以及一个或多个行进在该轨道302上的有轨汽车306。该跨接构件300可以是任何希望的宽度以便容纳多个轨道302以及有轨汽车306。如图3中所示，当该高架轨道18位于该罩盖14的顶部上时，该跨接构件300是位于罩盖14的顶上，并且轨道302和有轨汽车306如通常地被定位在该跨接构件300的顶上。任选地，该公路掩蔽物10可以包括一个高架平台120，它可以包括一个伸出部分122。具有本领域内普通技术的人员将理解当这个高架轨道18位于该罩盖14顶上时，这个高架平台120具有特别的效用。太阳能电池板88可以位于该伸出部分122的顶上。该伸出部分122还为该有轨汽车306提供了一个掩蔽物。如图8中所示，该伸出部分122进一步俘获并引导加速的空气流向上穿过该公路掩蔽物10。这个高架平台120可任选地包括一个高架风力涡轮机124，这个涡轮机是由该伸出部分122引导的加速的空气来驱动的。这个高架平台120可包括空气闸、或阀(未示出)以便调整驱动这个高架风力涡轮机124的空气量值。如图9和10中所示，该公路掩蔽物10可任选地包括一个筛126，在这些拱形支持梁36和38下方，该筛跨过这些主拱形梁28与30之间的距离的至少一部分。优选地，该筛126在其每个末端上连接到这些主拱形梁28和30上。该筛126包括一种半渗透的材料从而允许极小部分的空气穿过它并且将大部分的空气向上重新引导。该筛126可以包括多个尺寸为约I英寸直径或更小的孔(未示出)。可替代地，该筛126可以由包括非常小的开口128的阵列或矩阵的一种材料形成。该筛126允许在公路掩蔽物10下穿过的车内的人看见公路掩蔽物10的外面并且允许光进入到该公路20，还有为了最大化风速的目的重新引导大部分的风流以便在这些风力涡轮机106上得到利用。以上说明的公路掩蔽物10可以是一个大得多的公路掩蔽物的一个格栅部分，该公路掩蔽物由多个沿着公路的伸展部分彼此连接的、相同的格栅段组成。以上说明的一个或多个特征可以在一个特殊的格栅段中被排除或改变，这是由于例如运输要求、建筑要求、以及地理位置。公路掩蔽物10还可以适合用于与公路的交叉点一起使用。图11包括，当风接近该公路掩蔽物10之下的公路交叉点时，代表风向的多个风矢量。如所示的，该风朝向交叉点是成漏斗形的以便进一步加速该空气。具有本领域内普通技术的人员已知的是，可以将多个竖直风力涡轮机围绕其竖直轴线经受来自高风速的偏转，并且这个偏转造成了效率的降低。因此，有利的是提供了多个竖直风力涡轮机，它们被可转动地安装在顶部和底部两者上以便实质上消除偏转，如对于本发明的实例性实施方案提供的。具有本领域内 普通技术的人员应理解一个“水平的”涡轮机是通体上包括一个旋转水平轴线的涡轮机，而一个“竖直的”涡轮机是通体上包括一个旋转竖直轴线的涡轮机。本发明并不旨在受任何特定的、水平的或竖直的涡轮机的披露内容的限制。所预期的是，可以使用具有本领域内普通技术的人员已知的、任何适合的涡轮机，如以上总体上说明的。具有本领域内普通技术的人员将认识到，该公路掩蔽物可以被连接到一个供电网上以便允许公路掩蔽物在停电的过程中为周围的居住和商业区域提供临时电力。在这方面，该公路掩蔽物可以提供由太阳能电池板以及这些不同的风力涡轮机产生的接近瞬时的电力，该接近瞬时的电是比许多传统电源(例如，煤电厂、核电厂等等)有利的，这些传统电源可能花费数天来“打开”和逐渐上升到满容量。具有本领域内普通技术的人员还将认识到，在此说明的本发明提供了灵活的和自适应的解决方案。该公路掩蔽物可以如希望地被修改或配套有以上说明的不同的实施方式。例如，当该公路掩蔽物紧密位于居住或商业区域附近时，这些竖直风力涡轮机可以被忽略。此外，该公路掩蔽物使用了涡轮机、太阳能电池板、以及其他市售的产品，以便允许在更新且更有效的产品可用时用它们来替换更旧的部件，由此连续地改进该公路掩蔽物的效率。因此，本发明提供了一种能量有效的发明，它在地理上被优化以用于解决现代的能量问题。此外，上述这些讨论披露了且描述了本发明的仅示例性的实施方案。本领域普通技术人员将从该讨论并且从附图以及权利要求中认识到，在不脱离本发明的如在以下权利要求中限定的精神和范围的情况下，可以对其作出不同的变化、修改、以及变更。提出权利要求的内容如下。
权利要求
1.一种用于掩蔽公路并且对其附近的能量收集作用进行优化的结构，该结构包括 (a)—个在该公路上方延伸的框架； (b)ー个被固定在该框架的至少ー个部分上的罩盖；以及 (C)多个固定到该罩盖上的太阳能电池板。
2.如权利要求I所述的结构，其中该框架的形状使穿过该结构的风流被加速。
3.如权利要求I所述的结构，包括至少ー个被定位在该公路附近的竖直风カ涡轮机，该竖直风カ涡轮机使得空气在与沿着该公路的行进方向基本相同的方向上离开该竖直风カ涡轮机。
4.如权利要求3所述的结构，其中每个竖直风カ涡轮机是由一个通过该框架的形状而被加速的风流来驱动的。
5.如权利要求I所述的结构，包括ー个高架轨道以及ー个沿着该轨道行进的高架有轨汽车，该轨道和该有轨汽车位于该罩盖的下方。
6.如权利要求I所述的结构，包括至少ー个从该罩盖向上延伸的水平风カ涡轮机。
7.如权利要求6所述的结构，其中该框架的形状使穿过该结构的风流被加速。
8.如权利要求I所述的结构，包括ー个高架轨道以及ー个沿着该轨道行进的高架有轨汽车，该轨道和该有轨汽车位于该罩盖的顶上。
9.如权利要求8所述的结构，包括ー个定位在该罩盖顶上的高架平台，该高架平台包括ー个高架涡轮机以及ー个伸出部分，该伸出部分将ー个风流引导到该高架涡轮机。
10.如权利要求I所述的结构，包括ー个定位在该罩盖顶上的高架平台，该高架平台包括ー个高架涡轮机以及ー个伸出部分，该伸出部分将ー个风流引导到该高架涡轮机。
11.一种用于掩蔽公路并且对其附近的能量收集作用进行优化的结构，该结构包括 (a)一个在该公路上方延伸的框架；以及 (b)ー个被固定在该框架的至少ー个部分上的罩盖； (C)其中该框架的形状使穿过该结构的风流被加速。
12.如权利要求I所述的结构，包含多个被固定到该罩盖上的太阳能电池板。
13.如权利要求I所述的结构，包括至少ー个从该罩盖向上延伸的水平风カ涡轮机。
14.如权利要求13所述的结构，包含多个被固定到该罩盖上的太阳能电池板。
15.如权利要求11所述的结构，包括至少ー个被定位在该公路附近的竖直风カ涡轮机，该竖直风カ涡轮机使得空气在与沿着该公路的行进方向基本相同的方向上从该竖直风力涡轮机离开。
16.如权利要求15所述的结构，其中每个竖直风カ涡轮机是由一个通过该框架的形状而被加速的风流来驱动的。
17.如权利要求11所述的结构，包括ー个高架轨道以及ー个沿着该轨道行进的高架有轨汽车，该轨道和该有轨汽车是位于该罩盖的下方。
18.如权利要求11所述的结构，包括ー个高架轨道以及ー个沿着该轨道行进的高架有轨汽车，该轨道和该有轨汽车是位于该罩盖的顶上。
19.如权利要求18所述的结构，包括ー个定位在该罩盖顶上的高架平台，该高架平台包括ー个高架涡轮机以及ー个伸出部分，该伸出部分将ー个风流引导到该高架涡轮机。
20.如权利要求11所述的结构，包括ー个定位在该罩盖顶上的高架平台，该高架平台包括一个高架涡轮机以及一个伸出部分，该伸出部分将一个风流引导到该高架涡轮机。·
全文摘要
一种用于掩蔽和优化公路系统的结构包括一个在公路上方延伸的弧形结构以及一个在该结构上方用于形成封闭物的罩盖。该封闭物保护公路和公路的使用者免受雨、雪、以及日晒，同时环境景色对于驾驶员来说仍然是可见的。多个不同的添加件优化了公路的使用。例如，多个太阳能电池板铺设在该罩盖上，并且使用风力涡轮机产生有用的能量，一个气流发生系统减少了车辆的风阻从而增加了汽油里程数，并且一个高架轨道系统沿着该公路长距离地运输了许多乘客。
文档编号E01F7/04GK102713072SQ201080061253
公开日2012年10月3日 申请日期2010年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者雷蒙德·拉奇科夫斯基 申请人:雷蒙德·拉奇科夫斯基
公路的掩蔽及优化
相关串请的交叉引用本申请要求于2009年11月18日提交的美国临时申请61/262，398的权益，将其整个披露内容通过引用结合在此，包括所有的附图和正式的纸质文件。
背景技术：
1.发明领域本发明涉及一种公路掩蔽物结构。更具体地，本发明涉及一种公路掩蔽物，用于将一条道路的一部分进行封闭以及用于优化和收集能量并且将该能量转化为电力和燃料源。
2.相关技术说明
联邦公路系统具有贯穿美国延伸的数万英里的公路。上百万的车辆途经这些错综复杂的公路，每天产生了对环境有害的排放物并且加剧了全球变暖。每年，严酷的气候和不良道路条件，如潮湿的或结冰的公路引起了很多事故，导致了成千上万人死亡和受伤。在对环境极大关注的时代，对于减少来自车辆排放物的空气污染，增加汽油里程数，并且将我们日渐减少的陆地资源的使用效率最大化的要求是处于前所未有的高度。此外，对增加联邦公路系统的安全性也一直有所要求。而在掩蔽公路的同时有效地使用周围自然资源的系统却仍不存在。此外，据信，不断上升的能源成本可能某天会彻底改变我们生产和使用电力的方式，并且找到收集能量以将其转化成电力的新方法可能在经济上是可行的。因此一直在探索收集和使用能量的新颖且改进的方式。例如，在现有技术中存在多个针对由车辆产生的气流而驱动的风力涡轮机的专利。例如，授予Wither的美国专利号5，272，378、授予Gutterman的美国专利号6，409, 467、授予Wiegel等人的美国专利号7，098, 553、授予Chen等人的美国专利号7, 427，173、以及授予Fein等人的美国专利号7，498，684和7，525，210。然而，风力涡轮机的效率和经济可行性高度地依赖于用来驱动这些叶片的一个恒定的且较高的平均风速。全天的交通低潮和流动取决于时间，并且它在晚上的时候就必然慢下来。因此，由交通提供的气流并不是恒定的，并且简单地使用来自车辆的气流来驱动风力涡轮机在很多领域都不是可行的解决方案。这个问题的可行解决方案会是用于控制空气流动以增加其速度的结构或其他机械手段，由此使得风力涡轮机在更多的地方是一种经济上合理的解决方案。因此，在本领域中对于一种结构存在需要，这种结构将现有的基础设施优化以便使现有的基础设施更有效，并且以一种高效且安全的方式来收集能量的方式对其进行优化。
发明概述在本发明的一个第一方面，提供了一种用于掩蔽公路并且优化其使用的结构。该结构总体上包括(a)在一条公路上方延伸的结构，具有至少一路交通并且优选两路交通以及一个中间隔离带，(b)连接到该结构上的罩盖，该罩盖封闭了该公路并且保护其免受上方的降水和阳光，以及(C)多个固定到所述罩盖上以便将日光转化成有用功率的太阳能电池板。
在本发明的一个第二方面，本发明提供了一种用于掩蔽公路并且优化附近能量收集的结构，该结构包括(a) —个在该公路上方延伸的框架，以及(b)固定到该框架的至少一部分上的罩盖，其中该框架的形状使穿过该结构的风流被加速。在本发明的另外一个实施方案中，该结构进一步包括多个风力涡轮机，其中这些风力涡轮机中的至少一个是位于该罩盖的下方而与该公路的一侧和/或该公路中间隔离带中的至少一个相邻。该结构可任选地包括，其中这些风力涡轮机中的至少一个被定位在该罩盖的顶上靠近该结构的顶峰的位置处。通过行进贯穿或越过该公路掩蔽物的空气来驱动多个风力涡轮机。穿过公路掩蔽物以及在其周围流动的空气流是通过该公路结构的几何形状和特征来增加的，以便将驱动这些风力涡轮机的风速最大化。这些风力涡轮机各自具有一个塔、一个附接到该塔上并且具有多个叶片(或轮叶)的转子、以及一个发电机。可任选地，该结构可以包括一个电解池、一个氢气压缩机、一个氢气燃料供应站 和/或压缩的氢气储罐。该电解池是流体连接到一个水储罐上的，以便对储存于该储罐中的水进行电解。该氢气压缩机是流体连接到该电解池上的，以便压缩由该电解池生产的氢气。还提供了一个压缩的氢气燃料供应站，这个压缩的氢气燃料供应站是流体连接到该氢气压缩机上的，以便接收压缩的氢气。本发明还可以提供一种高架轨道公共交通系统。如在以下进一步详细讨论的，这个高架轨道可以位于该罩盖内并且在该公路的顶上亦或它可以被定位在该罩盖的顶上。在本发明的还另一个实施方案中，提供了一种用于掩蔽公路并且优化其使用的结构，该结构包括(a) —个第一主拱形梁，该梁具有一个弧形的形状，该形状带有一个第一端和一个第二端，该主拱形梁的每端被固定在该公路的相对侧的地面上，横过该公路并且与其垂直；以及(b) —个第一横构件桁架，该桁架包括对应地在该第一主拱形梁上的第一和第二端附近固定到该第一主拱形梁上的第一端和第二端。该第一横构件桁架被以一个高度固定在该公路之上，以便允许该公路上的交通间隙。一个第二主拱形梁与该第一主拱形梁实质上类似并且具有一个第一端和一个第二端，该第二主拱形梁实质上类似于且平行于该第一主拱形梁来进行固定。该结构还包括一个第二横构件桁架，该桁架包括对应地在该第二主拱形梁的第一和第二端附近被固定到该第二主拱形梁上的第一端和第二端。该第二横构件桁架以一个实质上与该第一横构件桁架类似的高度进行固定。一个第一支撑梁被固定在该第一和第二主拱形梁之间、与该公路的一个第一边缘相邻。该第一支撑梁平行于该公路的第一边缘延伸。一个第二支撑梁被固定在该第一和第二主拱形梁之间、与同该第一支撑梁相对的该公路的一个第二边缘相邻。该第二支撑梁平行于该公路的第二边缘延伸。多个弧形支撑梁形成一个在该第一和第二主拱形梁之间的肋状结构并且具有多个被固定在该第一支撑梁上的第一端以及多个被固定在该第二支撑梁上的第二端。一个罩盖在该第一和第二主拱形梁之间并且在该多个支撑梁上方延伸，以便在该公路上方形成一个顶棚状结构。根据这个实施方案，多个太阳能电池板固定在该罩盖上以便将阳光转化成可用功率。本发明可以进一步包括一种用于掩蔽公路并且将其使用优化的方法，该方法包括(a)用一个跨在公路上方的、封闭的结构来覆盖该公路；(b)将一个太阳能电池板连接到该结构上以便将阳光转化为可用功率；(C)将一个风力涡轮机连接到该结构上以便将风能转换为可用功率；并且(d)在该结构内提供一个竖直的风力涡轮机以便收集能量并且将从该竖直的风力涡轮机中流出的空气流用公路上的交通流动重新定向，以便减少空气对交通的阻力。该公路掩蔽物设计的关键之处是该空气流的速度实质上随着它在该公路掩蔽物上、横穿其中、或者通过其中流动而增加，由此使得由这些风力涡轮机从空气抽取的能量最大化。当空气从一侧接近该公路掩蔽物时，该公路掩蔽物的弧形形状迫使空气向上，并且将该空气加速，像一个飞机翼的设计一样。然后将所加速的空气朝风力涡轮机重新定向并且穿过其中以便利用这个增加的风速。据信，风力涡轮机在其他方面不适合于在以下区域中使用，这些区域不具有足够的平均的恒定风速，而不能使这些风力涡轮机成为一种经济上可行的解决方案。然而，该公路掩蔽物的内在设计可以将环境风速增大百分之20或更大，由此使得风力涡轮机在比先前已知的多得多的地方都成为现实的解决方案。此外，风力涡轮机的效率随着风速的增加而按指数地增加。因此，该公路掩蔽物的设计造成了风速的增加，该风速能够被收集和最大·化。为了更全面的理解本发明，请参见以下详细描述的说明以及附图。附图中，贯穿这些图中的相似的参考符号指代的是相似的部分。
附图简要说明图I是本披露的公路掩蔽物的透视图；图2是图I中描绘的公路掩蔽物的前视图；图3是该公路掩蔽物的透视图，显示了位于该罩盖顶部上的有轨汽车；图4是图I中描绘的公路掩蔽物的一部分的截面前视图；图5是图4中描绘的公路掩蔽物的一部分的截面视图；图6是图I中描绘的竖直风力涡轮机的截面俯视图；图7是图3中描绘的公路掩蔽物的截面视图；图8是图3中描绘的公路掩蔽物的截面视图，显示了气流横过该公路掩蔽物；图9和10是跨越这些主拱形梁之间的距离的筛的前视图和侧视图；并且
图11是由该公路掩蔽物覆盖的公路的示例性交叉点的顶视图。
优选实施方案的详细说明如以上指出的，本发明是针对一种用于掩蔽公路并且优化在其附近收集到的、用来转化为电力或其他可用燃料源的能量量值的结构。该结构包括一个构造在公路上方的结构支撑框架、一个在该结构支架的一部分上方的罩盖(掩蔽该公路免受这些元素)、以及多个太阳能电池板。这些太阳能电池板被安装在该罩盖上并且被连接到一个电网。在一个第二实施方案中，至少一个竖直的风力涡轮机位于该公路的中间隔离带上并且被固定在这些结构支撑梁的多个部分上。还可以提供至少一个水平涡轮机，它在该罩盖上延伸并且它由在该罩盖上方流动的气流驱动。在一个第三实施方案中，提供了一个电解池，它对在储存在一个水储罐中的水进行电解，该储罐由一个收集了从该罩盖上流下的雨水的排水系统来填充。在一个第四实施方案中，一个高架轨道位于该罩盖的附近、在该结构的内侧或外侧。具有本领域内一般技术的人员将认识到，所描述的公路掩蔽物可以是多个相同的“格栅件”之一，这些格栅件可以逐次连接以产生伸展数英里的公路掩蔽物。以下对优选实施方案的描述在性质上仅仅是展示性的并且并非意欲以任何方式限制本发明、其应用、或用途。参见附图中的图I和2，根据本发明的传授内容构造的公路掩蔽物总体上是以参考数字10来标明的。该公路掩蔽物10包括一个结构框架12、一个罩盖14、多个高架风力涡轮机16、以及一个高架轨道18。该结构12被设计为跨过一条公路或高速路20，该公路或道路具有一个中间隔离带22以及公路边缘24和26，例如美国州际高速公路。在本发明的这个示例性实施方案中，该结构框架12包括多个间隔开的主拱形梁28和30、横构件桁架32和34、拱形支撑构件36和38、多个支撑梁(每个以40指示)、以及 地基42。该结构12可以是由任何适合的建筑材料制成的，例如，结构钢、混凝土、等等。这些主拱形梁28、30可以包括一对弧形工字梁，对应地具有末端28a、28b以及30a、30b。这些主拱形梁28、30垂直于该公路20并且在其上方延伸，并且在末端28a、28b、30a、以及30b处通过与公路边缘24、26相邻的地基42进行稳定。优选地，这些主拱形梁28、30从这些地基42以约70° -80°的角度相对于水平面向上延伸。这些主拱形梁28、30基本上平行于彼此进行定向，并且优选间隔开约100英尺。然而，该间距可以根据公路曲率或其他设计参数进行调整。这些横构件桁架32包括末端44和46，这些末端按惯例方式在约20英尺的高度连接到主拱形梁28上，使得该横构件桁架32与主拱形梁28共面并且延伸横过公路20并且与其垂直。可替代地，该横构件桁架32可以在任何希望的高度连接到主拱形梁28，以便允许具有不同高度的车辆在公路20上的间隙是在车辆之上至少约20英尺。与横构件桁架32很类似，该横构件桁架34包括连接到主拱形梁30上的末端48和50，如横梁28连接到拱形梁28上一样。该拱形支撑构件36包括末端52和54。末端52以一种常规的方式连接到主拱形梁28上并且末端54以一种类似的方式连接到该主拱形梁30上。该拱形支撑构件36是处于该公路20上方约30英尺的高度处并且实质上平行于公路边缘24进行定向。可替代地，该拱形支撑构件36可以在一个不同的高度连接到这些主拱形梁28、30上以便改变道路20上驾驶员可见的环境的量。该拱形支撑构件38包括末端56和58。以类似于该拱形支撑构件36在路20的相对侧面上的方式来将末端56连接到主拱形梁28上并且将端58连接到主拱形梁30上，使得该拱形支撑构件38平行于该公路边缘26进行定向。该多个支撑梁40可以是弧形的工字梁或者桁架，其尺寸小于主拱形梁28、30并且具有末端60和62。以一种常规方式将末端60连接到拱形支撑构件36上而末端62连接到拱形支撑构件38上，使得该支撑梁40垂直于该公路20并且在其上方延伸。这些支撑梁40可以均匀地(例如每20英尺)放置在这些主拱形梁28、30之间以便形成一个肋状结构。然而，这些支撑梁40的布局可以根据结构需要以及地理位置而发生变化。任选地，可以提供至少一个布置在这些顺序的支撑梁40之间的平台41。优选地，所提供的每个平台41的宽度是4英尺，并且五个相邻的平台41、41'等被提供为跨在相邻的每组支持梁40之间。这些平台41各自可以被构形为用于希望的用途。例如，这些平台41中的至少一个可以包括一个罐或槽(未示出)用于储存从罩盖14上流下来的雨水。这些平台41中的至少一个还可以包括一个用于储存电池(未示出)的位置，这些电池正在(或者已经)以一种在下面更详细说明的方式进行充电。这些平台41中的至少一个还可以包括一个管道43，用于接收加速的外部空气并且用于将所加速的空气递送到一个对应的竖直风力涡轮机106。在一种安排中，一个系列连续的平台41可以被构形为在罐、电池位置、管道43等之间旋转。如图7和8所示，这些对应的横构件桁架32和34的末端44、46和56、58可任选地延伸超过这些主拱形梁28和30。对于包括一个水罐的任何平台41，其末端44、46延伸超过这些梁28、30从而允许该罐的延伸的部分接住任何从罩盖14上流下的水，由此给公路掩蔽物10提供一个水收集系统。该罐还可以包括用于过滤的装置(未示出)以便清洁进入该罐中的水。对于任何包括管道43的平台41，这个延伸的管道43提供了一个对于加速的外部空气的收集点45，如图7和8中所示。具有本领域内普通技术的人员应理解的是，接近该公路掩蔽物10的气流被向上引导，并且当它向上移动进入到由伸出的管道43所产生的接收点45中时其速度被加速。然后该管道43将所加速的空气递送到一个对应的竖直风力涡轮机106之中。该管道43可任选地包括一个阀(未示出)以便关闭或调整气流穿过管道43的量值。该罩盖14可以是任何适合用于封闭结构12的材料，如金属板、玻璃、等等。该罩盖14通过具有本领域内普通技术的人员所熟知的任何常规手段而固定到该多个支持梁40上、并从该主拱形梁28上延伸到该主拱形梁30并且从该拱形支持构件36延伸到该拱形支持构件38，以便在由支持梁40形成的肋状结构上产生一个顶棚状的封闭物。该罩盖14保护公路20免受环境因素，像雨、雪、以及日晒的影响，因此可以得到更安全的驾驶条件以及甚至在恶劣天气下促进公路建设的能力。现在参见图4-5，对该罩盖14和相关联的部件的截面进行了更详细地展示。该罩盖14可任选地包括多个整体形成的通道80，这些通道从主拱形梁28横向延伸到该主拱形梁30以便收集降水并且安排其排放路线。当提供时，这些通道80可以是约4英寸宽。然而，它们的尺寸可以根据结构优选项或者一个具有特殊地理位置的降水排放要求而发生变化。这些通道80收集水并且将水的路线确定为到达主拱形梁28、30中的任何一者或两者或者到达以上说明的罐。如图5中所见，路线被确定的水可以进入工字梁凸缘84、86之间的工字梁空腔82，在此由于重力，该水的路线被进一步确定为到达地面上或者一个替代的排水系统上。在图2的一个实施方案中，管系83可以提供为同该横构件梁32呈线性伸展并且在该主拱形梁28与横构件梁32的交叉处收集来自该工字梁空腔82的水。当提供时，管系83可以将所收集的水引导到一个水储存罐87中，这个罐可以位于该公路掩蔽物10的附近，以进行稍后的使用或者到另一个位置的运输。罩盖14还可以包括多个光伏电池太阳能电池板88。因为太阳能电池板是本领域 众所周知的，无需对其技术结构进行讨论。可以使用任何适合类型的市售光伏电池太阳能电池板用于同此一起使用。这些太阳能电池板88可以是矩形的并且大致4英尺长、2英尺宽、并且横过罩盖14纵向地进行定位，如图I中所示。这些太阳能电池板88优选在这些通道80的两侧上间隔开约4英寸、单独地附接到该罩盖14，以便允许降水的排放。可替代地，这些太阳能电池板88可以在一个连续卷筒(roll)中进行互连并且原样连接到该罩盖14上。这些太阳能电池板88是电连接到一个逆变器(当电被引入到一个AC电路中时)和/或多个用于储存由这些太阳能电池板88产生的电力的电池(未示出)上的。在一个第二优选的实施方案中，并且参见图I和图3，该公路掩蔽物10可以包括至少一个高架风力涡轮机16。每个风力涡轮机16包括一个塔100、一个具有多个突出叶片104的转子组件102、以及一个发电机(未示出)。这些塔100从该罩盖14向上延伸并且可以被定位在沿着该罩盖14的拱形的任何位置上。优选地，这些塔100被定位在该拱形的顶峰附近以便收集被加速的气流以获得最大化的效率。尽管未被要求，但是每个塔100可任选地被定位为与这些主拱形梁28、30中的每个共面，使得每个塔100可以从中间隔离带22向上延伸通过并且在各自对应的中点处连接到该横构件桁架32和该主拱形梁28或该横构件桁架34以及主拱形梁30。这些转子组件102连接到这些塔100的顶部上，其中这些叶片104从其延伸。该风力涡轮机16的叶片104将风能转化为动能，这在本领域内是众所周知的。尽 管展示了一个三叶片型的水平风力涡轮机，但是也可使用任何适合的风力涡轮机。然后通过发电机将这些叶片104和转子组件102的旋转动能转换成电能。由该风力涡轮机16产生的电然后被储存在多个电池(未示出)中以便随后使用、被连接到一个电网、被用于为该公路掩蔽物10本身内的特殊结构提供动力，等等。参见图1、6和7，可任选地还提供了至少一个竖直风力涡轮机106。当提供时，每个竖直风力涡轮机106优选位于该公路20的中间隔离带22上，尽管它们可以定位在沿着该公路的这个或这些侧上或者定位在由具有本领域内普通技术的人员确定为适合的任何其他位置。每个竖直风力涡轮机106优选10到15英尺高并且包括一个转子轴108以及多个叶片110，这些叶片与该转子轴108的长度相邻并且连接到其上。这些竖直风力涡轮机106可以包括任何适合类型的市售风力涡轮机，包括更通常地被称为为风力螺旋(windspire)、萨沃尼斯(Savonius)风力润轮机、达里厄(Darrieus)风力润轮机、等等的润轮机。每个转子轴108是通过叶片110以逆时针方向来转动的。优选地，这些叶片110的形状和方向被确定为使得空气从该竖直风力涡轮机106中离开的方向是使用公路20的车辆的行进方向，因此减少对这些车辆的空气阻力。如以上说明的，进入这些竖直风力涡轮机106的加速的空气可以由一个对应的管道43来递送。由这些竖直风力涡轮机106产生的风流将会减少车辆的燃料消耗以及对环境有害的车辆排放物。该转子轴108和这些叶片110还可以连接到一个用于将风能转换为电能的发电机(未示出)上。另外，这些竖直风力涡轮机106可以进一步包括至少一个排气偏转壁112。每个排气偏转壁112可以在对角线式相对的象限中进行定位，以便阻挡这些从涡轮机106离开的空气使其不被导向进入的车流。这些排气偏转壁112的曲率是与这些竖直风力涡轮机106的旋转路径互补的，并且在将气流引入车流行进的方向方面协助了这些竖直风力涡轮机106。由竖直风力润轮机106产生的、撞击排气偏转壁112的气流将被引导为在逆时针方向上并且在公路20的对应侧上的交通流动的方向上在该弯曲部的周围。在一个第三实施方案中，可任选地提供一个电解池200。当提供时，该电解池200优选位于该水储存罐87附近或者任何位于平台41上的罐附近，如图I中所示。该电解池200可以是由风力涡轮机16来提供动力的一个可替代的系统。从这些通道80、工字梁空腔82、以及管系83中收集到并且路线被确定到罐87中的降水可以被递送到电解池200中经受电解。该风力涡轮机16和/或竖直风力涡轮机106可以电连接到该电解池200上，它以熟知的方法使用电力将水分解成氢气和氧气。另外，该电解池200可以由太阳能电池板88或者一个标准电源来提供动力。自电解产生的氢气然后可以通过一个氢气压缩机202来进行压缩并且通过管道转移到一个氢气储存罐(未示出)或者一个位于该公路掩蔽物10内用于为车辆补充燃料的压缩氢气燃料站204。压缩的氢气还可以被送到其他地点。
在一个第四实施方案中，该公路掩蔽物10还可以任选地包括一个高架轨道运输系统18，如图I和3所示。这个高架轨道运输系统18可以如所希望地被定位在该罩盖14的之上亦或之下。当这个高架轨道18位于该罩盖14之下时，该高架轨道18包括一个跨接构件300、一个轨道302、多个支撑柱304、以及一个或多个有轨汽车306。该跨接构件300位于该公路掩蔽物10内、在该公路中间隔离带22之上并且由从这些公路中间隔离带22升起的支撑柱304支撑在一个升高的位置处。这些风力涡轮机16的塔100还可以如所示的用作支撑柱或者用作补充的支撑柱。这些跨接构件300支撑了一个或多个轨道302以及一个或多个行进在该轨道302上的有轨汽车306。该跨接构件300可以是任何希望的宽度以便容纳多个轨道302以及有轨汽车306。如图3中所示，当该高架轨道18位于该罩盖14的顶部上时，该跨接构件300是位于罩盖14的顶上，并且轨道302和有轨汽车306如通常地被定位在该跨接构件300的顶上。任选地，该公路掩蔽物10可以包括一个高架平台120，它可以包括一个伸出部分122。具有本领域内普通技术的人员将理解当这个高架轨道18位于该罩盖14顶上时，这个高架平台120具有特别的效用。太阳能电池板88可以位于该伸出部分122的顶上。该伸出部分122还为该有轨汽车306提供了一个掩蔽物。如图8中所示，该伸出部分122进一步俘获并引导加速的空气流向上穿过该公路掩蔽物10。这个高架平台120可任选地包括一个高架风力涡轮机124，这个涡轮机是由该伸出部分122引导的加速的空气来驱动的。这个高架平台120可包括空气闸、或阀(未示出)以便调整驱动这个高架风力涡轮机124的空气量值。如图9和10中所示，该公路掩蔽物10可任选地包括一个筛126，在这些拱形支持梁36和38下方，该筛跨过这些主拱形梁28与30之间的距离的至少一部分。优选地，该筛126在其每个末端上连接到这些主拱形梁28和30上。该筛126包括一种半渗透的材料从而允许极小部分的空气穿过它并且将大部分的空气向上重新引导。该筛126可以包括多个尺寸为约I英寸直径或更小的孔(未示出)。可替代地，该筛126可以由包括非常小的开口128的阵列或矩阵的一种材料形成。该筛126允许在公路掩蔽物10下穿过的车内的人看见公路掩蔽物10的外面并且允许光进入到该公路20，还有为了最大化风速的目的重新引导大部分的风流以便在这些风力涡轮机106上得到利用。以上说明的公路掩蔽物10可以是一个大得多的公路掩蔽物的一个格栅部分，该公路掩蔽物由多个沿着公路的伸展部分彼此连接的、相同的格栅段组成。以上说明的一个或多个特征可以在一个特殊的格栅段中被排除或改变，这是由于例如运输要求、建筑要求、以及地理位置。公路掩蔽物10还可以适合用于与公路的交叉点一起使用。图11包括，当风接近该公路掩蔽物10之下的公路交叉点时，代表风向的多个风矢量。如所示的，该风朝向交叉点是成漏斗形的以便进一步加速该空气。具有本领域内普通技术的人员已知的是，可以将多个竖直风力涡轮机围绕其竖直轴线经受来自高风速的偏转，并且这个偏转造成了效率的降低。因此，有利的是提供了多个竖直风力涡轮机，它们被可转动地安装在顶部和底部两者上以便实质上消除偏转，如对于本发明的实例性实施方案提供的。具有本领域内 普通技术的人员应理解一个“水平的”涡轮机是通体上包括一个旋转水平轴线的涡轮机，而一个“竖直的”涡轮机是通体上包括一个旋转竖直轴线的涡轮机。本发明并不旨在受任何特定的、水平的或竖直的涡轮机的披露内容的限制。所预期的是，可以使用具有本领域内普通技术的人员已知的、任何适合的涡轮机，如以上总体上说明的。具有本领域内普通技术的人员将认识到，该公路掩蔽物可以被连接到一个供电网上以便允许公路掩蔽物在停电的过程中为周围的居住和商业区域提供临时电力。在这方面，该公路掩蔽物可以提供由太阳能电池板以及这些不同的风力涡轮机产生的接近瞬时的电力，该接近瞬时的电是比许多传统电源(例如，煤电厂、核电厂等等)有利的，这些传统电源可能花费数天来“打开”和逐渐上升到满容量。具有本领域内普通技术的人员还将认识到，在此说明的本发明提供了灵活的和自适应的解决方案。该公路掩蔽物可以如希望地被修改或配套有以上说明的不同的实施方式。例如，当该公路掩蔽物紧密位于居住或商业区域附近时，这些竖直风力涡轮机可以被忽略。此外，该公路掩蔽物使用了涡轮机、太阳能电池板、以及其他市售的产品，以便允许在更新且更有效的产品可用时用它们来替换更旧的部件，由此连续地改进该公路掩蔽物的效率。因此，本发明提供了一种能量有效的发明，它在地理上被优化以用于解决现代的能量问题。此外，上述这些讨论披露了且描述了本发明的仅示例性的实施方案。本领域普通技术人员将从该讨论并且从附图以及权利要求中认识到，在不脱离本发明的如在以下权利要求中限定的精神和范围的情况下，可以对其作出不同的变化、修改、以及变更。提出权利要求的内容如下。
权利要求
1.一种用于掩蔽公路并且对其附近的能量收集作用进行优化的结构，该结构包括 (a)—个在该公路上方延伸的框架； (b)ー个被固定在该框架的至少ー个部分上的罩盖；以及 (C)多个固定到该罩盖上的太阳能电池板。
2.如权利要求I所述的结构，其中该框架的形状使穿过该结构的风流被加速。
3.如权利要求I所述的结构，包括至少ー个被定位在该公路附近的竖直风カ涡轮机，该竖直风カ涡轮机使得空气在与沿着该公路的行进方向基本相同的方向上离开该竖直风カ涡轮机。
4.如权利要求3所述的结构，其中每个竖直风カ涡轮机是由一个通过该框架的形状而被加速的风流来驱动的。
5.如权利要求I所述的结构，包括ー个高架轨道以及ー个沿着该轨道行进的高架有轨汽车，该轨道和该有轨汽车位于该罩盖的下方。
6.如权利要求I所述的结构，包括至少ー个从该罩盖向上延伸的水平风カ涡轮机。
7.如权利要求6所述的结构，其中该框架的形状使穿过该结构的风流被加速。
8.如权利要求I所述的结构，包括ー个高架轨道以及ー个沿着该轨道行进的高架有轨汽车，该轨道和该有轨汽车位于该罩盖的顶上。
9.如权利要求8所述的结构，包括ー个定位在该罩盖顶上的高架平台，该高架平台包括ー个高架涡轮机以及ー个伸出部分，该伸出部分将ー个风流引导到该高架涡轮机。
10.如权利要求I所述的结构，包括ー个定位在该罩盖顶上的高架平台，该高架平台包括ー个高架涡轮机以及ー个伸出部分，该伸出部分将ー个风流引导到该高架涡轮机。
11.一种用于掩蔽公路并且对其附近的能量收集作用进行优化的结构，该结构包括 (a)一个在该公路上方延伸的框架；以及 (b)ー个被固定在该框架的至少ー个部分上的罩盖； (C)其中该框架的形状使穿过该结构的风流被加速。
12.如权利要求I所述的结构，包含多个被固定到该罩盖上的太阳能电池板。
13.如权利要求I所述的结构，包括至少ー个从该罩盖向上延伸的水平风カ涡轮机。
14.如权利要求13所述的结构，包含多个被固定到该罩盖上的太阳能电池板。
15.如权利要求11所述的结构，包括至少ー个被定位在该公路附近的竖直风カ涡轮机，该竖直风カ涡轮机使得空气在与沿着该公路的行进方向基本相同的方向上从该竖直风力涡轮机离开。
16.如权利要求15所述的结构，其中每个竖直风カ涡轮机是由一个通过该框架的形状而被加速的风流来驱动的。
17.如权利要求11所述的结构，包括ー个高架轨道以及ー个沿着该轨道行进的高架有轨汽车，该轨道和该有轨汽车是位于该罩盖的下方。
18.如权利要求11所述的结构，包括ー个高架轨道以及ー个沿着该轨道行进的高架有轨汽车，该轨道和该有轨汽车是位于该罩盖的顶上。
19.如权利要求18所述的结构，包括ー个定位在该罩盖顶上的高架平台，该高架平台包括ー个高架涡轮机以及ー个伸出部分，该伸出部分将ー个风流引导到该高架涡轮机。
20.如权利要求11所述的结构，包括ー个定位在该罩盖顶上的高架平台，该高架平台包括一个高架涡轮机以及一个伸出部分，该伸出部分将一个风流引导到该高架涡轮机。·
全文摘要
一种用于掩蔽和优化公路系统的结构包括一个在公路上方延伸的弧形结构以及一个在该结构上方用于形成封闭物的罩盖。该封闭物保护公路和公路的使用者免受雨、雪、以及日晒，同时环境景色对于驾驶员来说仍然是可见的。多个不同的添加件优化了公路的使用。例如，多个太阳能电池板铺设在该罩盖上，并且使用风力涡轮机产生有用的能量，一个气流发生系统减少了车辆的风阻从而增加了汽油里程数，并且一个高架轨道系统沿着该公路长距离地运输了许多乘客。
文档编号E01F7/04GK102713072SQ201080061253
公开日2012年10月3日 申请日期2010年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者雷蒙德·拉奇科夫斯基 申请人:雷蒙德·拉奇科夫斯基
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