CN105799955B - 运用在真空状态下的推进机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运用在真空状态下的推进机构，涉及电磁驱动领域，包括底座、供电系统、电流方向转换器和若干弧形轨道，所述弧形轨道设置在底座上，弧形轨道内设有沿轨道径向分布的磁场，弧形管道内设置有若干电流方向相同，且垂直任一磁场方向的直导线，直导线由供电系统供电，电流方向转换器设置在直导线和供电系统之间，直导线之间固定连接，每个所述弧形轨道的两端均设置有与电流方向转换器通讯连接的用于检测带电导线的传感器，底座上位于弧形轨道端部处还有缓冲结构。通过磁场对带电的直导线进行加速，利用导线具有的动量和动能对底座进行撞击从而达到加速效果，本发明中所有的能量均来自电能，无需携带化石燃料和压缩空气。
Description
技术领域
本发明涉及电磁驱动技术领域，具体涉及一种运用在真空状态下的推进机构。
背景技术
目前宇宙飞船中使用的燃料都属于化学燃料，有的是煤油，有的是肼类，有的是液氢。当然，还有必不可少的氧化剂，多数是液氧。其原理是化学燃料在发动机的燃烧室中，与氧化剂混合燃烧，产生高温气体，从喷口中向后喷射出来，利用作用力反作用力原理，推动宇宙飞船向前飞行。有一些宇宙飞船用于控制飞行姿态的小型发动机用的就是压缩气体，利用开关，把压缩气体短时间地喷出来，产生反向的作用力，来改变飞船的姿态。
因此宇宙飞船在发射之前需要配置大量的化学染料和压缩气体，增加飞船整体的质量，且会制约宇宙飞船的航行里程。
发明内容
本发明要解决的技术问题是解决上述现有技术的不足，提供一种适用于真空状态下且无需燃料和压缩空气的新型推进机构。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种运用在真空状态下的推进机构，包括底座、供电系统、电流方向转换器和若干弧形轨道，所述弧形轨道设置在底座上，弧形轨道内设有沿轨道径向分布的磁场，弧形管道内设置有若干电流方向相同，且垂直任一磁场方向的直导线，直导线由供电系统供电，电流方向转换器设置在直导线和供电系统之间，直导线之间固定连接，每个所述弧形轨道的两端均设置有与电流方向转换器通讯连接的用于检测带电导线的传感器，底座上位于弧形轨道端部处还有缓冲结构。
通过磁场对带电的直导线进行加速，利用导线具有的动量和动能对底座进行撞击从而达到加速效果，本发明中所有的能量均来自电能，无需携带化石燃料和压缩空气。
作为本发明的一种改进，还包括一个球体，每个所述弧形轨道的两侧设置一对平行的凹槽，直导线设置在球体中，球体上与带电导线平行的直径方向设置一个转轴，转轴的两端分别设置在凹槽中，球体与缓冲结构活动接触，在凹槽中还设置有轴承，转轴的端部分别设置在轴承中，所述每个轴承的两侧分别设有与凹槽内壁滚动配合的滑轮。将导线铸造在球体中，利用球体对缓冲板进行撞击，可以防止导线在撞击中变形。
作为上述技术方案的另一种方式，每个所述弧形轨道的两侧设置一对平行的凹槽，直导线的两端分别位于凹槽中。还包括一个球体，所述球体设置在一个或者多个导线上，球体与缓冲结构活动接触。
作为本发明的进一步改进，所述缓冲机构包括缓冲板和弹簧，弹簧一端与底座连接，另一端与缓冲板连接。所述缓冲板与球体的活动接触面设有与球体形状相配合的凹陷部。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明第一种实施方式的局部示意图；
图3为本发明第二种实施方式的局部示意图；
图中所示：1、底座；2、弧形轨道；3、直导线；4、传感器；5、球体；6、凹槽；7、转轴；8、轴承；9、滑轮；10、缓冲板；11、弹簧。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
如图1所示，本发明的运用在真空状态下的推进机构，包括一个底座1、供电系统、电流方向转换器和若干弧形轨道2，弧形轨道2设置在底座1上，弧形轨道2内设有沿轨道径向分布的磁场，磁场方向如图中带箭头的虚线所示(或者反向)，磁场可以由永磁体或者通电线圈产生，若采用永磁体，可以是一对沿弧形轨道设置的永磁体，两个磁体的S极和N极分别沿轨道外壁分布，从而在轨道中产生沿轨道径向分布的磁场。
弧形管道内设置有若干电流方向相同，且垂直任一磁感线的直导线3，直导线3由供电系统供电，供电系统可以采用多种结构，例如在弧形轨道内设置电轨，直导线的两端分别与电轨电接触，从而保持对直导线的持续供电，电轨可以采用弹性轨道，当电轨磨损后，弹性轨道可以始终保持与直导线的充分接触，电轨上电流方向由电流方向转化器进行变化，弧形轨道2优选采用半圆形，当然弧形轨道还可以进行延伸，延伸成U型，U型的直线部分可以提供较长的加速行程。
电流方向转换器设置在直导线3和供电系统之间，直导线3之间固定连接，每个所述弧形轨道2的两端均设置有与电流方向转换器通讯连接的用于检测带电导线的传感器4，当传感器4检测到直导线撞击缓冲机构时，给电流方向转换器发送信号，电流方向转换器改变供电系统的电流方向。
底座1上位于弧形轨道2端部处还有缓冲结构，缓冲机构包括缓冲板10和弹簧11，弹簧11一端与底座1连接，另一端与缓冲板10固定，缓冲板10与球体5的活动接触面设有与球体形状相配合的凹陷部，缓冲板10的外壁上可以设置多个凸起，在弧形轨道的内壁可以设置多个槽口，凸起在槽口中滑动，槽口可以对缓冲板10的运动轨迹进行限定，缓冲板10凹面上还可以设置滚珠，和下面的球体可以摩擦滚动。
如图2所示，为了提高带电的直导线3与缓冲板10的撞击效果，可以将直导线3铸造在球体5中，每个弧形轨道2的两侧设置一对平行的凹槽6，球体5上与带电导线平行的直径方向上设置一个转轴7，转轴7的两端分别设置在凹槽中6，在凹槽6中还设置有轴承8，转轴7的端部分别设置在轴承8中，转轴7既可以在凹槽中滑动也可以在凹槽中滚动，球体5与缓冲板10活动接触，轴承8的两侧分别设有与凹槽6内壁滚动配合的滑轮9。当球体5发生轴向的移动，轴承8会与凹槽6内壁贴合从而产生摩擦阻力，因此可以设置滑轮9使轴承8和凹槽内壁之间为滚动摩擦，从而减少摩擦力。在弧形轨道内还可以设置一个与球体的顶点始终接触的摩擦轨道，从而使球体滚动，从而使球体与轨道之间由互动摩擦转化为滚动摩擦。
如图3所示，为了提高直导线与缓冲板之间的撞击效果，还可以采用另一种结构，每个所述弧形轨道3的两侧设置一对平行的凹槽6，直导线6的两端分别位于凹槽中，在一个或者多个直导线上设置一个球体5，球体5与缓冲板10撞击接触。
使用时，当需要改变飞行器的速度或者方向时，启动供电系统，给导线通电，带电的导线在弧形轨道中受到安培力，图中位置时的球体所受的安培力如f所示，由于磁场方向始终垂直带电导线，且由于安培力的方向和弧形轨道始终相切，因此安培力始终对带电导线进行加速，当装有带电导线的球体与缓冲板撞击后，根据动量守恒和动能守恒定理，缓冲板和底座的速度会增大，底座再连接飞行器，从而实现对飞行器的加速，当球体撞击反弹后，位于弧形轨道端部的传感器检测到带电导线，给电流方向转换器发出信号，电流方向转化器此时改变带电导线的方向，从而再次对带电导线进行加速，如此反复，直到飞行器的速度达到要求。
Claims (8)
1.一种运用在真空状态下的推进机构，其特征在于：包括底座(1)、供电系统、电流方向转换器和若干弧形轨道(2)，所述弧形轨道(2)设置在底座(1)上，弧形轨道(2)内设有沿轨道径向分布的磁场，弧形轨道(2)内还设置有若干电流方向相同，且垂直任一磁场方向的直导线(3)，直导线(3)由供电系统供电，电流方向转换器设置在直导线(3)和供电系统之间，直导线(3)之间固定连接，每个所述弧形轨道(2)的两端均设置有与电流方向转换器通讯连接的用于检测带电导线的传感器(4)，底座(1)上位于弧形轨道(2)端部处还有缓冲结构。
2.根据权利要求1所述的运用在真空状态下的推进机构，其特征在于：还包括一个球体(5)，每个所述弧形轨道(2)的两侧设置一对平行的凹槽(6)，直导线(3)设置在球体(5)中，球体(5)直径方向设置一个设有与直导线(3)平行的转轴(7)，转轴(7)的两端分别设置在凹槽(6)中，球体(5)与缓冲结构活动接触。
3.根据权利要求2所述的运用在真空状态下的推进机构，其特征在于：在凹槽(6)中还设置有轴承(8)，转轴(7)的端部分别设置在轴承(8)中。
4.根据权利要求3所述的运用在真空状态下的推进机构，其特征在于：所述每个轴承(8)的两侧分别设有与凹槽(6)内壁滚动配合的滑轮(9)。
5.根据权利要求1所述的运用在真空状态下的推进机构，其特征在于：每个所述弧形轨道(2)的两侧设置一对平行的凹槽(6)，直导线(3)的两端分别位于凹槽(6)中。
6.根据权利要求5所述的运用在真空状态下的推进机构，其特征在于：还包括一个球体(5)，所述球体(5)设置在一个或者多个直导线(3)上，球体(5)与缓冲结构活动接触。
7.根据权利要求4或者6所述的运用在真空状态下的推进机构，其特征在于：所述缓冲机构包括缓冲板(10)和弹簧(11)，弹簧(11)一端与底座(1)相连，另一端与缓冲板(10)相连。
8.根据权利要求7所述的运用在真空状态下的推进机构，其特征在于：所述缓冲板(10)与球体(5)的活动接触面设有与球体(5)形状相配合的凹陷部。
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