CN105667793A - 一种圆周翼反重力装置及悬浮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种圆周翼反重力装置及悬浮装置，所述反重力装置包括圆周翼(1)、扰流机构、控制机构、动力源；所述圆周翼(1)的正投影为圆环形，且沿圆周翼(1)的垂直方向剖，剖面为对称的翼型，所述圆周翼(1)的内缘较厚，外缘较薄，内缘为迎风面；所述扰流机构设置于所述圆周翼(1)的内缘内，用于改变圆周翼(1)上方和下方的气流的流速，以改变反重力装置的升力；所述控制机构电连接扰流机构，并对扰流机构控制；所述动力源为所述扰流机构和控制机构提供能量。悬浮装置，除包括所述反重力装置外，还包括有壳体、连接件(9)。反重力装置整体结构紧凑，易于制作，运行效率高，应用广泛。

Description

一种圆周翼反重力装置及悬浮装置
技术领域
本发明涉及飞行器反重力装置，尤其是一种圆周翼反重力装置及悬浮装置。
背景技术
飞机要实现飞行，首先依靠机翼的升力。由伯努利原理可知，水与空气等流体，流速大的地方，压强小；流体流速小的地方，压强大。定翼飞机的机翼纵向剖开，会形成一个翼截面或翼剖面，在航空上称翼型。当空气流过机翼时，气流会沿上下表面分开，并在后缘处汇合。上表面弯曲，气流流过时走的路程较长，下表面下表面较平坦，气流的行程较短。上下气流最后要在一处汇合，因而上表面的气流必须速度较快，才能与下表面气流同时到达后缘。根据伯努利原理，上表面高速气流对机翼的压力较小，下表面低速气流对机翼压力较大，这就产生了一个压力差，也就是向上的升力。在实际的飞机机翼上，升力来自两部分，一是机翼下面的气流高压产生的向上的冲顶力，一是机翼上面的高速气流的低压产生的吸力。简单地说，升力是气流对机翼“上吸、下顶”共同作用的结果。在全部升力中，机翼上表面的吸力比下表面的冲力更大。直升机飞行原理和结构与固定翼飞机不同，飞机靠它的固定机翼产生升力，而直升机是靠它头上的桨叶(螺旋桨)旋转产生升力。桨叶通过高速的旋转对大气施加向下的巨大的力，然后利用大气的反作用力(相当与直升飞机受到大气向上的力)使飞机能够平稳的悬在空中。
现有的小型悬浮装置，主要有两种，一种是采用磁悬浮技术，让滑板在固定的轨道面上悬浮，运行轨迹很具有局限性，例如雷克萨斯公司生产的hoverboard；另一种则采用涵道和风扇的反作用推力，使物体悬浮在空中，由于单个风扇的推力很小，需要串联多个风扇，会产生大量的热量，所需能源及设备散热很难解决，例如ArcaSpace公司生产的ArcaBoard。
发明内容
为了解决现有悬浮装置升力机构存在局限性、结构较大、单位能量密度需求过大，风扇直接作用于空气产生推力较小等问题，本发明提供了一种圆周翼反重力装置及悬浮装置，其通过对反重力机构的结构进行改进，在同等能量密度条件下提供更大的升力。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：该反重力装置包括圆周翼、扰流机构、控制机构、动力源；所述圆周翼的正投影为圆环形，且沿圆周翼的垂直方向剖，剖面为对称的翼型，所述圆周翼的内缘较厚，外缘较薄，内缘为迎风面；所述扰流机构设置于所述圆周翼的内缘内，用于改变圆周翼上方和下方的气流的流速，以改变反重力装置的升力；所述控制机构电连接扰流机构，并对扰流机构控制；所述动力源为所述扰流机构和控制机构提供能量。
本发明进一步的技术方案是：所述的圆周翼内部设置有空腔，即可减轻自重，又能节省材料。
本发明进一步的技术方案是：所述的扰流机构和所述圆周翼之间还设置有防自旋整流装置。
本发明进一步的技术方案是：所述防自旋整流装置包括上环片、下环片、导流件，若干所述导流件均匀的设置于所述上环片和所述下环片之间，所述导流件为弧形导流板。
本发明进一步的技术方案是：所述扰流机构包括风扇及驱动电机。
本发明进一步的技术方案是：所述风扇为涡轮离心风扇，所述驱动电机为高速可调速无刷直流电机。
本发明进一步的技术方案是：所述的动力源为蓄电池。
一种包含所述升力机构的悬浮装置，还包括有壳体、连接件，所述壳体分为上壳体和下壳体，所述圆周翼反重力装置设置于所述上壳体和所述下壳体之间，并通过连接件连接成一个整体。
本发明进一步的技术方案是：所述连接件为连接柱，所述连接柱的高度不小于所述整流装置的高度。
本发明进一步的技术方案是：所述上壳体上设置有进风口，所述进风口的直径不大于所述涡轮风扇的直径；所述下壳体上设置有容纳所述控制机构、动力源及驱动电机的空间；所述上壳体和所述下壳体沿圆周翼方向上为空腔结构。
本发明的有益效果如下：
1.采用圆周翼的结构设计，结构更紧凑，在同样体积的状态下，翼展面积更大，升力更大；
2.中间设置涡轮风扇，在高速调速电机的驱动下，是圆周翼上方的空气高速流动，模拟飞机起飞的状态，升力可控；
3.圆周翼采用空腔结构，即减轻了圆周翼的自重，又节省了生产原料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是圆周翼反重力装置的剖视图。
图2是图1的俯视图。
图3是防自旋整流装置的结构示意图。
图4是图3的俯视图。
图5是悬浮装置的结构示意图。
图中1、圆周翼；2、风扇；3、防自旋整流装置；4、驱动电机；5、空腔；6、导流件；7、上壳体；8、下壳体；9、连接件；10、进风口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如附图1或2所述的一种圆周翼反重力装置，该反重力装置包括圆周翼1、扰流机构、控制机构、动力源；所述圆周翼1为圆环形，且沿圆环轴线剖面为对称的翼型，所述翼型的较厚端靠近圆环的中心；采用这样紧凑的机构，使得机翼面积在同样翼展的情况下升力更大。所述扰流机构设置于圆周翼1的中心，用于改变圆周翼1上方和下方的气流的流速，以改变反重力装置的升力；所述控制机构电连接扰流机构，并对扰流机构控制；所述动力源为所述扰流机构和控制机构提供能量来源。
由于整个装置采用3D打印技术制造，所述的圆周翼1内部设置有空腔5，空腔5可以为连续的环形，也可以为若干不连续的小空腔组成。如此设计，即可减轻自重，又能节省材料。
由于扰流机构吹出的部分气流可作用在所述圆周翼1上，会使整个装置发生轻微的自旋，为了防止这样的事情发生，在所述的扰流机构和所述圆周翼1之间还设置有防自旋整流装置3。如附图3或4所示，所述防自旋整流装置3包括上环片、下环片、导流件，若干所述导流件均匀的设置于所述上环片和所述下环片之间，所述导流件6为弧形导流板。所述弧形导流板为长条形，横截面为圆弧，圆弧所对圆心角的角度为45°-90°。
所述扰流机构包括风扇2及驱动电机4。驱动电机4带动所述风扇2转动，改变所述圆周翼1上方和下方气流的流速，模拟飞机起飞时的状态，所述风扇2为涡轮离心风扇，驱动电机4为高速可调速无刷直流电机。通过直流可调速电机改变涡轮风扇的转速，进而实现升力大小的可控。所述的动力源作为整个装置的能量的来源，作为优选可以为蓄电池，也可以为其他供能机构。
反重力装置整体结构紧凑，易于制作，运行效率高；在悬浮滑板、垂直起降、飞行汽车、碟型飞行器等方面有很好应用价值；其用途也可进一步向其它领域延伸；同体积条件下，圆翼面积最大，在满足一定升力的前提下，反重力装置整体体积缩小，物理结构很适合制作碟型飞行器等。
实施例一
一种悬浮装置，如附图5所示，包括圆周翼1、扰流机构、控制机构、动力源、有壳体、连接件9，所述圆周翼1为圆环形，且沿圆环轴线剖面为对称的翼型，所述翼型的较厚端靠近圆环的中心；采用这样紧凑的机构，使得机翼面积在同样翼展的情况下升力更大。所述扰流机构设置于圆周翼1的中心，用于改变圆周翼1上方和下方气流方向和流速，以改善圆周翼面的空气动力学特征，使之产生最大的升力；所述控制机构电连接扰流机构，并对扰流机构控制；所述动力源为所述扰流机构和控制机构提供能量来源；所述壳体分为上壳体7和下壳体8，所述圆周翼反重力装置设置于所述上壳体7和所述下壳体8之间，并通过连接件9连接成一个整体。
所述连接件9为连接柱，所述连接柱的高度不小于所述整流装置的高度；所述连接柱共8个，共2组，每组4个，各组组成一个以涡轮风扇中心为圆心的圆，每组不相邻的两个连接件9的连线相互垂直，且连线相互重合。所述上壳体7上设置有进风口10，所述进风口10的直径不大于所述涡轮风扇的直径；所述下壳体8上设置有容纳所述控制机构、动力源及驱动电机4的空间；所述上壳体7和所述下壳体8沿圆周翼1方向上为空腔结构。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种圆周翼反重力装置，其特征在于：包括圆周翼(1)、扰流机构、控制机构、动力源；所述圆周翼(1)的正投影为圆环形，且沿圆周翼(1)的垂直方向剖，剖面为对称的翼型，所述圆周翼(1)的内缘较厚，外缘较薄，内缘为迎风面；所述扰流机构设置于所述圆周翼(1)的内缘内，用于改变圆周翼(1)上方和下方的气流的流速，以改变反重力装置的升力；所述控制机构电连接扰流机构，并对扰流机构控制；所述动力源为所述扰流机构和控制机构提供能量。
2.根据权利要求1所述的圆周翼反重力装置，其特征在于：所述圆周翼(1)内部设置有空腔(5)。
3.根据权利要求1所述的圆周翼反重力装置，其特征在于：所述扰流机构和所述圆周翼(1)之间还设置有防自旋整流装置(3)。
4.根据权利要求3所述的圆周翼反重力装置，其特征在于：所述防自旋整流装置(3)包括上环片、下环片、导流件，若干所述导流件均匀的设置于所述上环片和所述下环片之间，所述导流件(6)为弧形导流板。
5.根据权利要求1或3所述的圆周翼反重力装置，其特征在于：所述扰流机构包括风扇(2)及驱动电机(4)。
6.根据权利要求5所述的圆周翼反重力装置，其特征在于：所述风扇(2)为涡轮离心风扇，所述驱动电机(4)为高速可调速无刷直流电机。
7.根据权利要求1所述的圆周翼反重力装置，其特征在于：所述的动力源为蓄电池。
8.一种包括权利要求1所述圆周翼反重力装置的悬浮装置，其特征在于：还包括有壳体、连接件(9)，所述壳体分为上壳体(7)和下壳体(8)，所述圆周翼反重力装置设置于所述上壳体(7)和所述下壳体(8)之间，并通过连接件(9)连接成一个整体。
9.根据权利要求8所述的悬浮装置，其特征在于：所述连接件(9)为连接柱，所述连接柱的高度不小于所述整流装置的高度。
10.根据权利要求8所述的悬浮装置，其特征在于：所述上壳体(7)上设置有进风口(10)，所述进风口(10)的直径不大于所述涡轮风扇的直径；所述下壳体(8)上设置有容纳所述控制机构、动力源及驱动电机(4)的空间；所述上壳体(7)和所述下壳体(8)沿圆周翼(1)方向上为空腔结构。
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