KR20030092467A - An Inertia Force Generating System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 외부와의 상호작용없이 시스템 자체내의 역학관계를 이용하여 물체를 공중부양하거나, 가속 또는 감속시킬 수 있는 관성력발생시스템(Inertia Force Generating System)에 관한 것이다.The present invention relates to an Inertia Force Generating System capable of levying, accelerating or decelerating an object using dynamics within the system itself without interaction with the outside.
현재까지 물체를 공중부양하거나, 가속 또는 감속시킬 수 있는 장치로는 비행기나 헬리콥터와 같이 공기와의 역학관계를 이용한 비행 시스템, 로켓과 같이 시스템 내부의 분사로 인해 추력을 얻는 시스템, 자동차와 같이 바퀴와 지면과의 마찰을 이용한 시스템 등이 있다.To date, devices capable of levying, accelerating, or decelerating objects include flight systems using air dynamics, such as airplanes and helicopters, systems that gain thrust from injections inside the system, such as rockets, and wheels, such as cars. And friction systems with the ground.
이와 같은 시스템들은 모두 시스템 외부와의 상호작용에 의해 작동하거나 외부에 영향을 끼치는 것들이다.All of these systems operate by or interact with the outside of the system.
예컨대, 비행기나 헬리콥터는 주위의 공기와의 작용/반작용으로 공중에 부양하므로 공기가 없는 환경속에서는 공중부양을 할 수 없으며, 로켓의 경우는 내부 연료를 태워 외부로 분사시켜 추력을 얻으므로 로켓 전체의 질량감소 및 외부로 영향을 주게 된다.For example, airplanes and helicopters float in the air by the action / reaction with the surrounding air, so they cannot lift in the airless environment.In the case of rockets, the internal fuel is burned and injected to the outside to gain thrust. Mass loss and external influence.
또한, 자동차가 가속 또는 감속하는 경우에는 바퀴와 노면과의 마찰력이 존재해야만 가능하므로, 눈길이나 빗길 등에서와 같이 마찰력이 작은 경우에는 제어가 어려운 등의 문제점이 있다.In addition, when the vehicle accelerates or decelerates, the friction force between the wheel and the road surface may exist, and thus, when the frictional force is small, such as snow or rain, control may be difficult.
이와 같은 문제점들을 해결하고자 외부와 상호관계가 없이 시스템 자체적으로 관성력을 발생시켜, 공중 부양하거나, 가속 또는 감속시킬 수 있는 관성력발생시스템을 개발하기 위하여 세계적으로 여러 가지 방법들로 시도되고 있지만, 현재까지 성공한 사례가 없음은 물론, 이론적 배경도 정립되지 않은 상태이다.In order to solve these problems, various methods have been attempted in the world to develop an inertial force generating system that can generate an inertial force by itself and lift it, accelerate or decelerate it without any external relation. There is no successful case, and no theoretical background is established.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 외부 환경에 상관없이 시스템 자체내에서의 역학관계를 이용하여 가속/감속 및 반중력 부상이 가능한 시스템을 제공하는 것과, 시스템의 기본원리에 대한 이론적 배경을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to provide a system capable of accelerating / decelerating and anti-gravity injury using dynamics in the system itself regardless of the external environment. To provide a theoretical background of the basic principles of the system.
도1a는 1개의 스프링질량체로 구성된 회전진동시스템의 개략도1A is a schematic diagram of a rotary vibration system composed of one spring shock mass
도1b는 운동방정식을 유도하기 위한 도1a의 좌표계에 대한 개략도FIG. 1B is a schematic diagram of the coordinate system of FIG. 1A for deriving an equation of motion
도2a, 도2b, 도2c는 회전진동시스템의 회전시 질량체의 궤적을 도시한 참조도2A, 2B and 2C are reference views showing the trajectories of the masses during rotation of the rotary vibration system;
도3a는 본 발명의 원리를 간단히 설명하기 위한 참조도3A is a reference diagram for briefly explaining the principles of the present invention.
도3b는 도3a에서 궤적의 변화를 부연 설명하기 위한 참조도FIG. 3B is a reference diagram for explaining the change in trajectory in FIG. 3A.
도4는 본 발명에서 복수개의 전자석을 설치한 가진기의 구조도4 is a structural diagram of an exciter provided with a plurality of electromagnets in the present invention
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 회전축 3 : 질량체1: rotation axis 3: mass
5 : 탄성수단 7 : 가이드 아암5 elastic means 7 guide arm
11 : 가진력 제어수단11: excitation force control means
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 관성력발생시스템은, 별도의 구동원에 의해 자전하는 회전축과, 상기 회전축의 자전시 상기 회전축을 중심으로 공전하는 질량체와, 상기 회전축과 질량체를 연결하며 상기 질량체를 상기 회전축을 중심으로 회전반경 방향으로 진동시키는 탄성수단과, 상기 질량체가 공전하면서 진동하도록 가진력을 부여하는 가진력 제어수단을 포함하여 구성되어, 상기 회전축의 회전진동수를 상기 질량체가 회전하면서 진동할 때의 고유진동수와 정확히 일치시켜 상기 회전축을 회전시킴으로써, 진동하면서 회전하는 질량체에 의해 탄성수단을 통해서 매회전시 마다 상기 회전축에 작용하는 힘의 벡터합이 나타나는 방향으로 관성력이 발생되는 원리를 이용하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an inertial force generating system according to the technical concept of the present invention includes a rotating shaft rotated by a separate driving source, a mass body revolving about the rotating shaft when the rotating shaft rotates, and the rotating shaft and the mass body. And elastic means for oscillating the mass body in a rotational radius direction about the rotation axis, and an excitation force control means for imparting an excitation force to vibrate while the mass body revolves, wherein the mass body rotates the rotation frequency of the rotation shaft. By rotating the rotary shaft to exactly match the natural frequency at the time of vibration, the inertial force is generated in the direction of the vector sum of the force acting on the rotation shaft every time through the elastic means by the rotating mass mass Using the technical configuration features The.
여기서, 상기 탄성수단과 이에 연결되는 질량체를 상기 회전축을 중심으로복수개 설치하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to provide a plurality of the elastic means and the mass connected to the center around the rotation axis.
또한, 상기 회전축에 반경방향으로 가이드 아암이 설치되고, 상기 질량체는 상기 가이드 아암을 따라 진동하도록 설치될 수 있다.Further, a guide arm may be installed in the radial axis in the radial direction, and the mass may be installed to vibrate along the guide arm.
또한, 상기 가진력 제어수단은 상기 질량체에 대해 인력을 가하여 상기 질량체를 회전반경 방향으로 진동시키는 전자석인 것이 바람직하다.In addition, the excitation force control means is preferably an electromagnet for vibrating the mass in the direction of rotation by applying an attractive force to the mass.
한편, 상기 질량체를 자성체로 대체하거나 또는 자성체가 부착된 경우, 상기 가진력 제어수단은 상기 자성체에 대해 인력 또는 척력을 가하여 상기 질량체를 회전반경 방향으로 진동시키는 전자석으로 구성될 수 있다.On the other hand, when the mass is replaced by a magnetic body or when the magnetic body is attached, the excitation force control means may be configured of an electromagnet for vibrating the mass in the direction of rotation radius by applying an attractive force or repulsive force to the magnetic body.
여기서, 상기 전자석은 상기 질량체의 회전반경 외측 원주상에 대응되는 위치에 설치되고, 상기 전자석에 흐르는 전류방향을 조절하여 발생되는 관성력의 방향을 조절하고, 전류세기를 조절하여 관성력의 크기를 조절하는 것이 가능하다.Here, the electromagnet is installed at a position corresponding to the outer circumference of the rotation radius of the mass, and adjusts the direction of inertial force generated by adjusting the current direction flowing through the electromagnet, and adjusts the magnitude of the inertial force by controlling the current strength It is possible.
또한, 상기 전자석은 상기 질량체의 회전반경 외측에 원주방향을 따라 일정간격 이격되어 복수개 설치되고, 상기 전자석에 흐르는 전류를 제어하여 관성력의 크기 및 방향을 조절하는 것이 가능하다.In addition, a plurality of the electromagnets are spaced apart at regular intervals along the circumferential direction outside the rotation radius of the mass, it is possible to adjust the magnitude and direction of the inertial force by controlling the current flowing through the electromagnet.
또한, 상기 관성력발생시스템의 중심을 일치시켜 쌍으로 배치하고 회전축을 상호 반대방향으로 회전시켜 자이로 효과(gyroscopic effect)를 보상하는 것이 가능하게 구성될 수 있다.In addition, the center of the inertial force generating system can be arranged in pairs and the rotation axis can be rotated in opposite directions to compensate for the gyroscopic effect (gyroscopic effect).
이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the spirit of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1a는 본 발명에 의한 관성력발생시스템(회전진동시스템)의 개략도이다.1A is a schematic diagram of an inertial force generating system (rotational vibration system) according to the present invention.
도1a에 도시된 바와 같이, 본 발명은 별도의 구동원에 의해 자전하는 회전축(1)과, 상기 회전축(1)을 중심으로 공전하는 질량체(3)와, 상기 회전축(1)과 질량체(3)를 연결하며 상기 질량체(3)를 상기 회전축(1)을 중심으로 회전반경 방향으로 진동시키는 탄성수단(5)을 포함하여 구성된다.As shown in Fig. 1A, the present invention provides a rotating shaft 1 rotating by a separate drive source, a mass body 3 revolving about the rotating shaft 1, the rotating shaft 1, and a mass body 3; And elastic means (5) for vibrating the mass (3) in a rotation radius direction about the rotation axis (1).
여기서, 도3a에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 질량체(3)가 상기 회전축(1)을 중심으로 공전할 때, 상기 탄성수단(5)에 의해 상기 질량체(3)를 회전반경 방향으로 진동하도록 가진력을 부여하는 가진력 제어수단(11)을 포함하여 구성된다.Here, as shown in FIG. 3A, the present invention vibrates the mass 3 in the rotation radius direction by the elastic means 5 when the mass 3 revolves about the rotation axis 1. And an excitation force control means 11 for imparting an excitation force.
이와 같은 구성으로서, 본 발명에 의한 관성력 발생 시스템은 상기 회전축(1)의 회전진동수를 상기 질량체(3)가 회전하면서 진동할 때의 고유진동수와 정확하게 일치시켜 상기 회전축(1)을 회전시키면, 매회전시 마다 상기 회전축(1)에 작용하는 힘의 벡터합이 나타나는 방향으로 관성력이 발생되게 된다.As such a configuration, the inertial force generating system according to the present invention rotates the rotating shaft 1 by exactly matching the rotation frequency of the rotating shaft 1 with the natural frequency when the mass body 3 vibrates while rotating. The inertial force is generated in the direction in which the vector sum of the forces acting on the rotation shaft 1 appears every time.
여기서, 상기 탄성수단(5)과 이에 연결되는 질량체(3)를 상기 회전축(1)을 중심으로 복수개 설치하여 더욱 효율적인 시스템이 되도록 할 수 있다.In this case, the elastic means 5 and the mass 3 connected thereto may be installed around the rotating shaft 1 to provide a more efficient system.
또한, 상기 질량체(3)가 상기 회전축(1)에 반경방향으로 설치되는 가이드 아암(7)을 따라 진동하도록 구성했을 경우, 슬라이딩이 용이하도록 상기 질량체(3)와 상기 가이드 아암(7)의 접촉 부위에 베어링 등을 설치하는 것이 바람직하다.In addition, when the mass 3 is configured to vibrate along the guide arm 7 provided in the radial direction on the rotation shaft 1, the mass 3 and the guide arm 7 are in contact with each other to facilitate sliding. It is preferable to provide a bearing or the like at the site.
이와 같이 본 발명에서 제안하는 시스템의 기본원리를 동역학적 접근을 통해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.As described above, the basic principle of the system proposed by the present invention will be described in more detail through a dynamic approach.
설명의 간단화를 위하여, 도1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 관성력 발생시스템의 질량체(3)는 질량(m)으로 구성되고, 탄성수단(5)은 스프링(k)으로 구성되며, 회전축(1)은로 회전하는 것으로 본다.For simplicity of explanation, as shown in Fig. 1A, the mass 3 of the inertial force generating system of the present invention is composed of a mass m , the elastic means 5 is composed of a spring k , and a rotating shaft (1) is Seen to rotate.
시스템의 동적 특성(dynamic characteristics)을 규명하기 위하여, 평면에서 회전하는 시스템에 대하여 도1b와 같이 좌표축을 설정하여 운동방정식(equation of motion)을 유도하도록 한다.In order to identify the dynamic characteristics of the system, a coordinate axis is set as shown in FIG. 1B for a system rotating in a plane to derive an equation of motion.
여기서r은 회전 중심으로부터 질량체까지의 거리이고,는 회전각도이며,는 스프링이 변형되지 않은 상태에서의 길이(free length)이다.Where r is the distance from the center of rotation to the mass, Is the rotation angle, Is the free length of the spring without deformation.
이 회전진동시스템의 운동 방정식은 Lagrange 방법을 이용하여 간단히 유도할 수 있다. 운동 에너지를T라 하고, 위치 에너지를V라고 하면, Lagrangian 함수L과 Lagrange 공식은 식(1), 식(2)와 같다.The equations of motion of this rotary vibration system can be derived simply using the Lagrange method. If the kinetic energy is T and the potential energy is V , the Lagrangian functions L and Lagrange's formulas are given by equations (1) and (2).
(1) (One)
(2) (2)
식(1)을 식(2)에 대입하여 정리하고, 회전축(1)의 회전속도가 일정하므로이 됨을 고려하면 식(3)과 같은 운동 방정식을 얻을 수 있다.Substituting Equation (1) into Equation (2), the rotation speed of the rotating shaft (1) is constant, Considering this can be obtained the equation of motion as shown in equation (3).
(3) (3)
이 결과는 Newton의 제2법칙을 이용해서도 간단히 유도할 수 있다. 식(3)에서 알 수 있는 바와 같이, 질량(m)과 스프링(k)로 이루어진 진동시스템은 회전축이로 회전함으로 인해서, 회전하지 않는 경우의 고유진동수에 비해 원심력의 영향을 받아 시스템의 강성(stiffness)이 작아지는 효과가 발생된다. 이 때의 고유진동수(natural frequency)를라고 하면,는 식(4)와 같다.This result can also be derived simply using Newton's second law. As can be seen from equation (3), the vibration system consisting of mass ( m ) and spring ( k ) Due to the rotation of the furnace, the stiffness of the system is reduced by the influence of the centrifugal force compared to the natural frequency of the non-rotation. The natural frequency at this time Speaking of Is as shown in equation (4).
(4) (4)
여기서 강성계수이며, 이것은 회전축(1)이로 회전할 때의 스프링 탄성계수이다.Stiffness coefficient This means that the axis of rotation (1) The spring modulus of elasticity when rotating at.
식(3)에서 알 수 있듯이이면, 회전반경이 지속적으로 증가하는 발산 불안정(divergence instability) 현상이 발생한다.As you can see from equation (3) On the other hand, a divergence instability phenomenon occurs in which the radius of rotation continuously increases.
회전축(1)이 회전하지 않을 때, 즉일 때의 고유진동수를로 정의하면 식(5)을 얻을 수 있다.When the rotating shaft 1 does not rotate, i.e. Natural frequency when Equation (5) can be obtained.
(5) (5)
회전진동수가 회전진동시스템의 고유진동수의 1/n배가 되면, 즉이면, 식(6)의 관계가 있다.Rotation frequency Natural frequency of rotating vibration system Multiply by 1 / n , that is, If it is, there is a relationship of equation (6).
(6) (6)
만일n=1이면 회전진동시스템의 고유진동수와 회전축의 회전진동수가 같은 경우이다. 따라서 스프링질량체 시스템의 탄성계수(k)와 질량(m)을 알면가 되도록 회전시켜야 할 회전진동수는 식(7)과 같이 구할 수 있다.If n = 1, the natural frequency of the rotating vibration system and the rotating frequency of the rotating shaft are the same. Therefore, if we know the elastic modulus ( k ) and mass ( m ) of the spring mass system, The rotation frequency to be rotated to be can be found as Equation (7).
(7) (7)
로 회전할 때 평형위치, 즉 진동하지 않을 때의 회전반경을라고 하면,는 힘의 평형식(equilibrium equation)으로부터 구할 수 있다. 즉, Equilibrium position when rotating at, that is, rotation radius when not vibrating Speaking of Is obtained from the equilibrium equation. In other words,
(8) (8)
과 식(6)을 고려하면 식(9)와 같이 평형위치를 구할 수 있다. Considering Eq. (6), the equilibrium position can be obtained as Eq. (9).
(9) (9)
따라서, 회전진동시스템의 고유진동수회전축(1)의 회전진동수가 일치할 경우(즉,n=1), 회전 평형상태에서의 회전반경는의 2배가 된다.Therefore, natural frequency of rotational vibration system Rotation frequency of the rotating shaft (1) If is identical (i.e. n = 1), the radius of rotation at rotation equilibrium Is Doubled.
다음으로 회전수 변화에 따른 질량(m)의 운동궤적을 살펴보자.Next, let's look at the motion trajectory of the mass ( m ) according to the rotational speed.
비감쇠 시스템(undamped system)의 경우는 시스템 에너지 손실이 없으므로 이론적으로 진폭이 줄어들지 않고 일정한 진폭으로 계속 진동하게 된다. 이 경우, 회전진동수 변화에 따른 질량체(3)의 궤적을 도2a, 도2b, 도2c에 나타내었다.In the case of undamped systems, there is no system energy loss, so in theory it will continue to oscillate at a constant amplitude without decreasing its amplitude. In this case, the trajectory of the mass 3 according to the change of the rotation frequency is shown in Figs. 2A, 2B and 2C.
도2a 및 도2b은 회전진동수가 시스템 고유진동수의 각각 1/3배, 1/2배인 경우이다. 이 때 회전축이 1회전하는 동안 질량(m)은 도2a 및 도2b의 굵은 실선(r3및 r2)과 같이 각각 3회 및 2회 진동한다. 평형위치는 도2a 및 도2b에서 가는 실선으로 나타내었다.2A and 2B show a case where the rotational frequencies are 1/3 and 1/2 times the natural frequencies, respectively. At this time, the mass m vibrates three and two times as shown by the thick solid lines r 3 and r 2 of FIGS. 2A and 2B while the rotating shaft rotates once. Equilibrium position Is indicated by a thin solid line in FIGS. 2A and 2B.
한편 회전진 동시스템의 회전진동수와 고유진동수가 일치했을 경우는 질량(m)은 도2c에 도시된 굵은 실선(r1)과 같이 회전하면서 진동하게 된다. 즉 1회전하는 동안 1번 진동하므로, 최대진폭과 최소진폭이 각각 한번씩 나타나게 된다.On the other hand, when the rotational frequency and the natural frequency of the rotational vibration system coincide, the mass m vibrates while rotating as shown by the thick solid line r 1 shown in FIG. 2C. In other words, the oscillation once during one rotation, the maximum amplitude and the minimum amplitude will appear once each.
이와 같은 시스템에 있어서 회전축(1)을 당기는 힘은 결국은 "스프링의 변위에 비례"하므로 간단히 추정될 수 있다.In such a system the force pulling the rotary shaft 1 is eventually estimated as "proportional to the displacement of the spring".
따라서 도2c에서 볼 수 있듯이, 질량(m)은 도면상 오른쪽 반경을 돌 때가 왼쪽 반경을 돌 때보다 회전축(1)을 당기는 힘이 더 크므로 1회전시 회전축(1)에 작용하는 순관성력(net inertia force)은 오른쪽으로 향하게 된다.Therefore, as can be seen in Figure 2c, the mass ( m ) is a net inertia force acting on the rotating shaft (1) in one rotation because the force to pull the rotating shaft (1) is larger than when turning the right radius in the drawing than the left radius ( net inertia force is directed to the right.
즉 회전축(1)에 연결되어 회전하면서 진동하는 질량체(m)의 고유진동수와 회전축(1)의 회전진동수를 정확히 일치시켜 회전진동시킬 경우 질량체(m)의 진동으로 인해 스프링이 회전축을 당기는 힘에 변화가 생기게 되며, 이 스프링력의 변화에 의해 회전축(1)을 움직이도록 하는 순관성력이 발생되게 된다. 이것이 제안된 관성력 발생 시스템의 기본원리이다.In other words, when the natural frequency of the mass body ( m ) vibrating and rotating while being connected to the rotating shaft (1) exactly matches the rotation frequency of the rotating shaft (1), the spring pulls the rotating shaft due to the vibration of the mass body ( m ). A change occurs, and a net inertia force for moving the rotating shaft 1 is generated by the change of the spring force. This is the basic principle of the proposed inertial force generation system.
비감쇠 시스템의 경우는 진폭이 일정하게 유지되는 반면, 감쇠시스템(damped system)의 경우는 회전하면서 진폭이 점차 줄어든다. 즉, 감쇠시스템의 경우 가진력이 작용하지 않으면 점점 질량체(m)의 진폭이 줄어들게 되어 결국은 원운동을 하게됨에 따라 시스템을 움직이는 관성력이 없어지게 된다.In the case of undamped systems, the amplitude remains constant, while in damped systems, the amplitude gradually decreases as it rotates. That is, in the case of the damping system, if the excitation force is not applied, the amplitude of the mass body ( m ) gradually decreases and eventually the inertial force moving the system disappears as the circular motion is performed.
이와 같은 경우에m이 지속적으로 진동하도록 하고, 진동 진폭을 조절하기 위한 방법으로써 회전하는 질량체(3)를 제어하기 위해 전자석을 이용한 가진력 제어수단(11)을 사용하도록 한다.In such a case, m is continuously vibrated, and an excitation force control means 11 using an electromagnet is used to control the rotating mass 3 as a method for adjusting the vibration amplitude.
도3a는 가진력 제어수단(11)인 두 개의 전자석이 맞은편에 배치되고, 시스템에 작용하는 불균형력의 영향을 줄이고자 동일한 스프링질량체를 서로 반대쪽에 부착한 구조를 나타낸다.Fig. 3a shows a structure in which two electromagnets, which are the excitation force control means 11, are disposed opposite each other, and the same spring-loaded masses are attached to opposite sides to reduce the influence of the imbalance force acting on the system.
상기 질량체(3)는 영구자석으로 대체되거나 자성체를 부착할 수 있도록 구성되고, 상기 가진력 제어수단(11)은 상기 질량체(3)에 인력 또는 척력을 가하여 상기 질량체(3)를 회전반경 방향으로 진동시키는 전자석으로 구성된다.The mass 3 is configured to be replaced by a permanent magnet or to attach a magnetic body, and the excitation force control means 11 vibrates the mass 3 in a rotational radius direction by applying attractive force or repulsive force to the mass 3. It consists of electromagnets.
도3a에서 회전축(1)을 회전진동시스템의 고유진동수와 정확히 일치시켜 반시계 방향으로 회전시킬 때, 전자석에 전류가 흐르지 않으면 회전하는 질량체는 진동하지 않고, 따라서 궤적 a를 따라 원운동을 하며 회전한다.In FIG. 3A, when the rotating shaft 1 is rotated counterclockwise by exactly matching the natural frequency of the rotating vibration system, the rotating mass does not vibrate unless current flows in the electromagnet, thus rotating in a circular motion along the trajectory a. do.
전자석에 전류가 흘러 양쪽에서 상이한 자극을 생성되고, 그 결과X방향에서 인력이, ―X방향에서 척력이 발생한 경우, 궤적은 b와 같이 바뀌게 된다.The current flows in the electromagnet and produce different magnetic poles on both sides, as a result, force in the X direction, and - if the repulsive force generated in the X direction, the trajectory is changed as shown in b.
즉, 궤적이 전체적으로Y방향으로 이동되고, 결과적으로Y방향으로 관성력이 발생한다. 여기서, 주목할 것은 시스템이 고유진동수로 구동되고 있으므로 입력 가진력과 출력 변위 사이에 90°의 위상차(phase difference)가 존재하여 질량체에 힘이X방향으로 작용하면 변위는Y방향으로 발생하게 된다는 점이다.That is, the trajectory is moved in the Y direction as a whole, and as a result, an inertial force is generated in the Y direction. Note that the system is driven with a natural frequency, so there is a 90 ° phase difference between the input excitation force and the output displacement, so that if the force acts in the X direction, the displacement will occur in the Y direction.
즉, 진동시스템에서 진동시스템의 고유진동수와 가진 진동수가 동일할 때, 시스템의 응답이 가진력에 대하여 90°의 위상차가 있다는 것과 일치하는 것이다.In other words, when the vibration system has the same natural frequency as the vibration frequency, the response of the system is consistent with the phase difference of 90 ° with respect to the excitation force.
이와 반대로, 전자석들의 전류 방향을 상기한 방향과 반대로 바꾸면,X방향에서 반발력이, ―X방향에서 인력이 발생되도록 할 수 있고, 이 경우 궤적은 c와같이 바뀌게 되며, 결과적으로 ―Y방향으로 관성력이 발생하게 된다.On the other hand, change contrary to the above the current direction of the electromagnet direction, the reaction force in the X direction, and - it is possible to ensure that the force generated in the X direction, in which case the sign is changed, such as c, resulting in - Y direction by force of inertia This will occur.
도3a에서 회전 질량의 궤적을 도3b에서 보다 자세히 살펴보면, 회전하는 질량체(3)을 전자석으로 가진하기 전에는 도3b에서의 가는 실선(a)을 따라 움직이다가 가진하게 되면 굵은 실선(b)을 따라 움직이게 된다. 즉 0°위치(A점)에서 회전하는 질량체(3)을 잡아당기는 힘을 받으면, 점점 늘어나다가 90°위치(B점)에서 최대로 늘어난 후, 다시 점점 줄어들다가 평형위치인 180°위치(C점)에서 압축되는 힘을 받게된다. 그러면 다시 압축되기 시작하고, 270°위치(D점)에서 최대로 압축된 후 원래 위치(A점) 상태로 돌아오게 된다.Looking at the trajectory of the rotational mass in FIG. 3a in more detail in FIG. 3b, it moves along the thin solid line (a) in FIG. 3b before exciting the rotating mass 3 as an electromagnet. Move along. That is, when the force to pull the rotating mass (3) at the 0 ° position (point A) increases, and gradually increases to the maximum at the 90 ° position (point B), and then decreases again and again the equilibrium position 180 ° position (C Will be subjected to the force being compressed). It will then begin to compress again, compress to the maximum at the 270 ° position (point D) and return to its original position (point A).
즉, 질량체(3)는 도3a에서 b로 도시된 궤적을 따라 회전하게 되고,Y방향으로 관성력이 발생하게 된다.That is, the mass 3 rotates along the trajectory shown by b in FIG. 3A, and an inertial force is generated in the Y direction.
만약 도3a에서 도면상 우측에 설치된 전자석이 질량체(3)에 척력을 가하는 경우에는 상기 질량체(3)는 평형위치인 A점을 출발할 때, 스프링은 압축력을 받게 되고, 그 결과 질량체(3)는 c로 도시된 궤적을 따라 회전하게 되며, ―Y방향으로 관성력이 발생하게 된다. 참고로 b와 c 등 변형된 궤적은 원은 아니다.If the electromagnet installed on the right side of the drawing in FIG. 3A exerts a repulsive force on the mass 3, the spring is subjected to a compressive force when starting the point A at the equilibrium position, resulting in the mass 3. Rotates along the trajectory indicated by c, and an inertial force occurs in the -Y direction. Note that deformed trajectories such as b and c are not circles.
여기서, 가진력을 발생시키는 가진력 제어수단(11)은 도3a에서와 같이 두 개의 전자석이 질량체(3)를 중심으로 맞은편에 배치되지 않고 상기 질량체(3)의 일편에만 설치하여 구성할 수도 있다.Here, the excitation force control means 11 for generating an excitation force may be configured to be provided only on one side of the mass body (3) without two electromagnets are disposed opposite the center of the mass body (3) as shown in FIG.
이때 상기 질량체(3)는 영구자석으로 대체되거나 자성체를 부착하여, 상기 전자석의 전류 방향을 조절하여 상기 질량체(3)에 인력 또는 척력을 가하도록 구성될 수 있다.In this case, the mass 3 may be replaced with a permanent magnet or attach a magnetic body to adjust the current direction of the electromagnet to apply attraction or repulsive force to the mass 3.
전자석에 흐르는 전류의 세기를 크게 하면 상기 질량체(3)와의 인력 또는 척력이 크게 되어 상기 질량체(3)는 더욱 크게 진동하면서 회전하게 되어 시스템에 발생되는 관성력이 더욱 커지게 되므로, 상기 전자석에 흐르는 전류의 세기를 조절하여 관성력의 크기를 조절할 수 있다.When the intensity of the current flowing through the electromagnet is increased, the attraction force or repulsive force with the mass 3 increases, and the mass 3 vibrates with greater vibration, thereby increasing the inertial force generated in the system. You can adjust the magnitude of the inertia force by adjusting the intensity of.
임의의 방향으로 관성력을 발생시키기 위한 구조를 도4에 나타내었다.4 shows a structure for generating an inertial force in an arbitrary direction.
상기 전자석은 상기 질량체(3)의 회전반경 외측에 원주방향을 따라 일정간격 이격되어 복수개 설치되어 있으므로, 회전 질량체(3)들의 진폭과 방향을 임의로 제어할 수 있다.Since the plurality of electromagnets are spaced apart at regular intervals along the circumferential direction outside the rotation radius of the mass 3, the amplitude and direction of the rotating masses 3 can be controlled arbitrarily.
도4에서 보는 바와 같이, 발생되는 관성력을 증가시키고, 질량체의 회전으로 인한 시스템에 미치는 불균형력의 영향을 감소시키기 위하여 회전축(1)에 여러 개의 스프링질량체를 일정한 간격으로 부착하는 것이 유리하다.As shown in Fig. 4, it is advantageous to attach several springs masses to the rotating shaft 1 at regular intervals in order to increase the inertial force generated and to reduce the influence of the imbalance force on the system due to the rotation of the mass.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 회전하는 스프링질량체 시스템의 고유진동수와 회전축의 회전진동수를 정확히 일치시킴으로써 질량체의 궤적이 회전 중심으로부터 일정한 방향으로 편향되게 유지할 수 있고, 이 때 매회전 마다 스프링을 통해 회전축에 전달되는 힘의 벡터합의 방향으로 관성력이 발생된다는 원리를 따른다.As described above, according to the present invention, by accurately matching the natural frequency of the rotating spring mass system and the rotation frequency of the rotating shaft, the trajectory of the mass can be maintained to be deflected in a predetermined direction from the center of rotation, whereby each spring Follow the principle that inertial forces are generated in the direction of the vector sum of the forces transmitted to the axis of rotation.
그리고, 관성력의 크기와 방향을 제어하기 위해서 질량체의 회전 궤적 주위로 전자석을 배치하여 질량체에 작용하는 전자기력을 이용한다.In order to control the magnitude and direction of the inertial force, an electromagnet is placed around the rotational trajectory of the mass to use the electromagnetic force acting on the mass.
이와 같은 관성력발생시스템에 있어서 무엇보다 중요한 것은 회전축에 연결되어 회전되는 물체는 스프링질량체를 이용한 진동체이어야 한다는 것이고, 회전시 스프링질량체의 고유진동수와 회전진동수를 정확하게 일치시켜야만 한다는 것이다. 만일 일치하지 않으면 시스템은 한 방향으로 가속되거나 감속될 수 없다.In this inertial force generation system, the most important thing is that the object rotated in connection with the rotating shaft must be a vibrating body using the spring-mass, and the rotational frequency must exactly match the natural frequency of the spring-mass. If they do not match, the system cannot be accelerated or decelerated in one direction.
이와 같이 관성력을 발생시키기 위하여 물체를 회전반경을 인위적으로 조절하면서 회전시킴으로써 원심력의 변화가 나타나도록 하는 시스템은 한쪽방향으로 관성력을 발생시킬 수 없음을 지적해 둔다.As described above, it is pointed out that a system in which a centrifugal force is changed by rotating an object by artificially adjusting a rotation radius to generate an inertial force cannot generate an inertial force in one direction.
본 발명에서 개발된 관성력발생시스템과 같이 시스템 내부에서 질량체가 회전운동을 하는 경우 회전축의 방향이 바뀌게 되면 자이로 효과(gyroscopic effect)가 발생하게 된다.When the mass moves in the system as the inertial force generating system developed in the present invention, if the direction of the rotation axis is changed, a gyroscopic effect occurs.
즉, 자이로 효과는 서로 반대 방향으로 회전하는 회전축을 구비한 시스템의 중심을 일치시켜 쌍으로 배치하면 서로 상쇄되어 없어지게 되므로, 시스템을 제작할 때는 이와 같은 자이로 효과를 반드시 고려하여 설계하는 것이 바람직하다.In other words, the gyro effect is canceled when the center of the system having a rotation axis that rotates in the opposite direction to be matched with each other in a pair to cancel each other, it is preferable to design in consideration of such a gyro effect when manufacturing the system.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention may use various changes, modifications, and equivalents. It is clear that the present invention can be applied in the same manner by appropriately modifying the above embodiments. Accordingly, the above description does not limit the scope of the invention as defined by the limitations of the following claims.
본 발명에 의한 관성력발생시스템은 세계 최초의 관성력발생시스템으로 산업적 및 상업적 이용성은 무궁무진할 것이다. 우선은 현재의 차량에 장착하여 눈길이나 빗길에서도 미끄러짐이 없는 감속시스템으로 사용할 수 있을 것이며, 좀 더발전한다면 엔진 및 브레이크를 대체할 수 있는 이동수단의 개발도 가능할 것이다. 이 경우 전기자동차와 마찬가지로 소음 및 배기가스로 인한 공해도 없거니와 노면상태에 상관없이 제어가 가능하다는 것이 전기자동차가 갖지 못한 큰 장점이다.The inertial force generating system according to the present invention is the world's first inertial force generating system, and industrial and commercial availability will be infinite. First of all, it would be possible to use it as a deceleration system without slip even in snow or rain on the current vehicle, and if it is further developed, it will be possible to develop a vehicle that can replace the engine and brakes. In this case, like the electric vehicle, there is no pollution due to noise and exhaust gas, and control is possible regardless of the road condition, which is a big advantage that the electric vehicle does not have.
또한 궁극적으로는 반중력장치로 이용할 수 있어 자유자재로 날아다니는 비행물체의 제작도 가능하다. 본 발명에 의한 시스템을 적용할 수 있는 분야를 간략히 소개하면 다음과 같다.Ultimately, it can also be used as an anti-gravity device, allowing the production of flying objects that fly freely. Briefly introducing the field to which the system according to the present invention can be applied as follows.
(1) 현재의 차량에 수평으로 부착하여 가속 및 감속 시스템으로 사용(1) Attached to the current vehicle horizontally and used as an acceleration and deceleration system
(2) 날아다니는 자동차 개발 등 신개념 항공수단 개발(2) Development of new concept aviation means such as flying car development
(3) 엔진 및 브레이크를 대체할 수 있는 가감속 시스템 개발(3) Development of acceleration / deceleration system to replace engine and brake
(4) 선박의 추진 프로펠러를 대체할 수 있는 추진장치로의 사용(4) Use as propulsion system to replace propulsion propeller of ships
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