CN102684370A

CN102684370A - 一种将离心力转化为平动力的推进系统

Info

Publication number: CN102684370A
Application number: CN2011100656248A
Authority: CN
Inventors: 贾东明; 鲍福庭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明涉及一种将离心力转化为平动力的推进系统，其利用旋转体在旋转时会产生离心力，通过偏心转子的往复摆动，实现了将离心力转化为平动力的目的，因而不需要燃料就可以推进，本发明包括旋转机构，旋转机构与曲柄连杆机构连接，曲柄连杆机构与转子连接，转子通过转子轴承与机壳连接，转子为偏心轮机构，曲柄连杆机构中的曲柄为单列或多列结构，每列均设置有一个连杆，构成多冲程机构，转子一侧设置有限位装置。

Description

一种将离心力转化为平动力的推进系统

一、技术领域：

本发明涉及一种动力系统，尤其是涉及一种将离心力转化为平动力的推进系统，为一种可以作为发动机使用，适用于火箭、飞机、汽车、潜艇、轮船等移动物体的动力系统。

二、背景技术：

在人类冲进宇宙的前进途中，到目前为止火箭扮演了最主要的角色，借助于反喷原理，火箭可以将地球上的一些物质送入太空中，现在世界上所有的宇航器都是通过火箭送入太空的。但是火箭存在一个最大的问题就是：它必需燃料，这是它的工作原理决定的，发动机工作时需要消耗燃料，而燃料是有限的，这注定了火箭所能产生的推力是有限的，因而从宇航的角度看，火箭并不是宇宙航行的最佳方案，最佳的方案应当是不消耗任何燃料的推进方案。

通过对这个问题进行的长期、仔细的研究，认识到要突破反喷原理，必须要找到使牛顿第一定律失效的条件，这个定律是说当物质不受外力作用时，物质应该做匀速直线运动。

长期以来，由于受到牛顿第一定律的思维拘束，人们一直误以为系统内力不可能使系统产生平动加速度，因而必须利用反喷或外力来使物体移动，本发明人注意到牛顿第一定律其实不是一个普适的定律，它只能在惯性系中成立，而在非惯性系中牛顿第一定律的反例比比皆是，一个反例就是刚体旋转产生的离心力，离心力不遵守牛顿第一定律，也不遵守牛顿第三定律(作用力与反作用力定律)，因而如果能够利用离心力来提供一个平动作用力，就可以突破牛顿第一定律。

利用离心力来提供平动所需的作用力，这个想法很久就有人提出了，但本发明找到了将离心力有效地转化为平动作用力的一种方法，从而使这种想法变成了现实。

利用离心力转化平动力的动力装置不需要燃料，只需要能量输入就可以保证动力装置的正常运行，因而可以用于解决太空飞行时长期动力的问题，而且这种装置没有喷出任何物质，因而它还可以作为飞机、汽车、潜艇、轮船等的理想的动力装置。

三、发明内容：

本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种将离心力转化为平动力的推进系统，其利用旋转体在旋转时会产生离心力，通过偏心转子的往复摆动，实现了将离心力转化为平动力的目的，因而不需要燃料就可以推进，

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种将离心力转化为平动力的推进系统，其特征在于：包括旋转机构，旋转机构与曲柄连杆机构连接，曲柄连杆机构与转子连接，转子通过转子轴承与机壳连接。

上述转子为偏心轮机构。

上述曲柄连杆机构中的曲柄为单列或多列结构，每列均设置有一个连杆，构成多冲程机构。

上述转子一侧设置有限位装置。

一种将离心力转化为平动力的推进系统的实现方法，其特征在于：主动力由旋转机构提供，通过曲柄连杆机构的传力，带动转子作往复摆动，在转子的摆动过程中转子产生离心力，通过转子轴承传递给机壳，机壳受力之后带动本推进装置同步运动。

上述过程中，可以通过改变曲柄转动的角速度的大小来改变推进系统推力的大小。

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

本发明可以采用电力来推进，此时没有采用燃料，只要能够提供足够的电能，就能使星际宇宙航行成为可能，而且由于没有燃料，不会造成污染，它同样也可以成为飞机、汽车等运载器的动力装置，作为汽车发动机，它最大的优点就是对路面没有任何要求，即使在水面或沙地，也能产生推力。

四、附图说明：

图1为推进系统的结构示意图；

图2 为推进系统转子运动状态分析图；

图3 推进系统的动态活动图。

图1中，1-转子，2-机壳，3-旋转机构，4-曲柄连杆机构，图2是转子1的运动状态分析，其中O点、D点是转动轴心，OAC为转子1，AB为连杆，DB为曲柄。

五、具体实施方式：

本发明为一种将离心力转化为平动力的推进系统，由含有发生旋转的物体(即转子1)、机壳2、旋转机构机3和曲柄连杆机构组成，转子的质心应偏离转子的转动轴心，因此是一种偏心轮，曲柄连杆机构的转动端与旋转机构相连，平动端与转子相连，转子通过转子轴承与机壳连接，转子一侧设置有限位装置。曲柄连杆机构中的曲柄为单列或多列结构，每列均设置有一个连杆，构成多冲程机构。当曲柄连杆机构的转动端转动时，就会带动平动端作往复运动，并拉动转子作往复摆动，在转子的摆动过程中转子会产生离心力，通过转子轴承传递给机壳，机壳受力之后带动本推进装置同步运动。系统由1个或若干个基本推进装置组成，每个基本推进装置至少包含1个旋转机构、1个或多个曲柄连杆系统、1个或多个转子、1个机壳和相关控制电路，如果把一个转子的一个往复摆动称为一个冲程，则一个推进系统可以在一个周期内实现多个冲程。旋转机构是指能够提供旋转动力的机构，例如可以采用发动机、皮带轮系统提供旋转动力，发动机可以采用电动机，也可以采用其他形式的发动机，要求这种旋转发动机能够提供转动所需的力矩，通过改变电动机转动周期来改变推力的大小。

本发明为一种动力系统，和火箭发动机功能相同，和火箭发动机不一样的是它不需要燃料，也不借助反喷原理工作，而是通过使离心力转化为平动力，产生推力，因而也可以用于替代汽车、飞机等的发动机。

参见图1，包括旋转机构3，旋转机构3与曲柄连杆机构4的转动端连接，曲柄连杆机构4的平动端与转子1连接，转子1通过转子轴承与机壳2连接。主动力由旋转机构3提供。图1中所示的旋转机构3是电动机通过皮带轮带动曲柄连杆机构4的情形，实际设计时也可以采用别的方式来带动曲柄连杆机构4转动，可以有很多种方式，如电动机直接驱动曲柄、通过齿轮系统来驱动曲柄等；转子1的质心应偏离转子的转动轴心，因此是一种偏心轮，曲柄连杆机构4的曲柄转动端与旋转机构相连，推动连杆运动，连杆的一端连接曲柄，另一端为平动端，平动端与转子1相连，当曲柄连杆机构的转动端转动时，就会带动平动端作往复运动，并拉动转子1作往复摆动，在转子的摆动过程中转子1会产生离心力，通过转子轴承传递给机壳2，机壳2受力之后带动本推进装置同步运动。

现在来分析所产生的推力的大小。如图2所示推进装置的转子运动状态分析图，曲柄DB以角速度转动，设O点的坐标为(0,0)，D点的坐标为

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE004

，转子OA在t时刻的角度为

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE006

，则A点的坐标为A

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE008

，B点的坐标为B

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE010

，因此有

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE012

………(1)

上式经整理可得

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE014

……………(2)

其中

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE016

由(2)解得

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE018

……………(3)

由(3)可以求出转子OA的角速度

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE020

：

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE022

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE024

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE026

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE030

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE032

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE034

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE036

……………(4)

则O点受到的离心力为

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE038

…………………………………(5)

其中C为转子质心位置，m为转子的质量。

记

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE040

为发动机工作的一个周期，一个冲程就是指发动机的一个转子在[0,T)时间段内的动作，如果曲轴采用多列的结构，就可以有多个连杆同时推动多个转子运动，每个转子的(0,T]时间内的动作都被称为一格冲程。这样在一个冲程内发动机提供的平均推力为

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE042

…………………………………(6)

当发动机有N个转子时，发动机是个N冲程的发动机，每个冲程内曲柄、连杆以及转子的尺寸相同时，其中第i个冲程受到的离心力为

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE044

…………………………………(7)

发动机总的推力为

Figure 2011100656248100002DEST_PATH_IMAGE046

…………………………………(8)

从公式(8)中可以看到，本结构的发动机可以产生推力，这种推力来源于离心力，它实现了将离心力转化为平动力的目的。

这样就能看到该发明完整的结构，其特点是：

本发明应利用转子转动过程中产生的离心力，因而转子必须是个偏心结构，即它的质心不能在O点，在工作过程中，转子绕着O点往复摆动，导致转子摆动的力来自曲柄连杆机构；曲柄应以D点为中心旋转，通过连杆带动转子往复摆动，曲柄连杆机构的特性与汽车发动机的曲柄连杆机构相同，但连杆的平动端应通过轴承连在转子上，转动端连接在曲柄上；本发明需要一个旋转发动机为曲柄的转动提供动力，旋转发动机采用何种方式实现旋转并不是本发明的重点，可以采用电动机，也可以采用其他的能够旋转功能的发动机即可；为了产生较为平稳的推力，可以采用多冲程的发动机结构，这种推进系统由多个冲程的曲柄连杆机构带动多个转子来产生推力，但使用同一个旋转发动机，以便于曲柄产生一个角速度为

的转动；由于本发明需要O点、D点保持相对静止，并需要对外提供推力，因此需要一个机壳，固定O点和D点的位置，并对外提供推力，其实现方法为一般工程人员可都以想到的方法，如采用固定夹具固定旋转发动机和转子的轴承；在实际使用发动机的时候，需要防止转子转动时偏离指定的工作区域，为此可以增加限位装置，可以在机壳为转子或连杆加导向槽以防止转子的转动方向出现偏差，或者摆幅过大；另外，由于电机带动曲柄连杆机构时会导致机壳受到力矩，如果在太空中使用需要采取技术措施消除这个力矩，例如可以采用镜面对称结构的推进装置组成推进系统，或采用消旋发动机等；改变推进装置的推力时，最简单的办法是改变曲柄DB的角速度

，这样就会导致离心力出现变化。

Claims

1.一种将离心力转化为平动力的推进系统，其特征在于：包括旋转机构（3），旋转机构（3）与曲柄连杆机构（4）连接，曲柄连杆机构（4）与转子（1）连接，转子（1）通过转子轴承与机壳（2）连接。

2.根据权利要求1所述的一种将离心力转化为平动力的推进系统，其特征在于：转子（1）为偏心轮机构。

3.根据权利要求2所述的一种将离心力转化为平动力的推进系统，其特征在于：曲柄连杆机构（4）中的曲柄为单列或多列结构，每列均设置有一个连杆，构成多冲程机构。

4.根据权利要求3所述的一种将离心力转化为平动力的推进系统，其特征在于：转子（1）一侧设置有限位装置。

5. 根据权利要求1所述的一种将离心力转化为平动力的推进系统的实现方法，其特征在于：主动力由旋转机构（3）提供，通过曲柄连杆机构（4）的传力，带动转子（1）作往复摆动，在转子（1）的摆动过程中转子（1）产生离心力，通过转子轴承传递给机壳（2），机壳（2）受力之后带动本推进系统同步运动。

6.根据权利要求5所述的一种将离心力转化为平动力的推进系统的实现方法，其特征在于：通过改变曲柄转动的角速度的大小来改变推进系统推力的大小。