CN106683534A - 产生微重力环境的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种产生微重力环境的装置，包括：外圆筒，该外圆筒的两端筒壁上均设有开口；内圆筒，该内圆筒的筒内空间用来形成微重力环境，内圆筒设置在外圆筒内，内圆筒与外圆筒通过两端固定连接成套筒结构；光导夹层，其由包括若干层光导，该若干层光导呈单方向螺旋缠绕状态而成，光导夹层绕套设在内圆筒与外圆筒之间的环形空间内，光导夹层的输入端和输出端分别设置在外圆筒的两端筒壁上的开口处；以及激光源，其从外圆筒的开口处的输入端入射，进而在光导夹层中形成有光能螺旋圈环。该装置能方便的产生微重力环境，长时间运行，持续有效，连续可调。
Description
技术领域
本发明涉及物理领域，特别涉及一种产生微重力环境的装置。
背景技术
目前，产生微重力环境常用的传统方法有飞机、落塔、火箭和航天器。上述四种方法产生微重力环境的理论依据主要是等效原理或离心力平衡地球引力。由飞机、落塔所产生的微重力环境持续有效时间短暂，只有几秒或几十秒，难以满足科研和生产对时长的要求。由火箭或航天器产生的微重力环境持续有效时间较长，然而有效利用空间狭小，搭载物品较少，种类受限，在远离地面的太空进行科学研究与试验时，存在操作困难，工作进程难以控制等弊端。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产生微重力环境的装置，能方便的产生微重力环境，长时间运行，持续有效，连续可调。
为实现上述目的，本发明提供了一种产生微重力环境的装置，包括：外圆筒，该外圆筒的两端筒壁上均设有开口；内圆筒，该内圆筒的筒内空间用来形成微重力环境，内圆筒设置在外圆筒内，内圆筒与外圆筒通过两端固定连接成套筒结构；光导夹层，其包括若干层光导，该若干层光导呈单方向螺旋缠绕状态，光导夹层套设在内圆筒与外圆筒之间的环形空间内，光导夹层的输入端和输出端分别设置在外圆筒的两端筒壁上的开口处；以及激光源，其从外圆筒的开口处的输入端入射，进而在光导夹层中形成有光能螺旋圈环。
优选地，输出端的光导经过调制设备和耦合设备后再回馈连结到输入端。
优选地，内圆筒的筒内空间设置有置物架。
优选地，外圆筒与内圆筒等长度设置，外圆筒的长度大于外圆筒的外壁直径的2倍。
优选地，外圆筒与内圆筒由合金材料制成。
优选地，光导紧密缠绕在内圆筒的外壁上。
优选地，光导夹层至少包括四层螺旋光导。
本发明还提供了一种产生微重力环境的装置，包括：外锥形筒，该外锥形筒的两端筒壁上均设有开口；内锥形筒，该内锥形筒的筒内空间用来形成微重力环境，内锥形筒设置在外锥形筒内，内锥形筒与外锥形筒通过两端固定连接成套筒结构；光导夹层，其包括若干层光导，该若干层光导呈单方向螺旋缠绕状态，光导夹层套设在内锥形筒与外锥形筒之间的环形空间内，光导夹层的输入端和输出端分别设置在外锥形筒的两端筒壁上的开口处；以及激光源，其从外锥形筒的开口处的输入端入射，进而在光导夹层中形成有光能螺旋圈环。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该装置不依赖于传统方法的等效原理和离心力平衡地球引力，就能方便的产生微重力环境，长时间运行，持续有效，连续可调。其几何结构可大可小，内部利用空间率很高，满足所有在微重力环境下科学实验和生产的要求，克服了传统方法中存在的所有弊端，可以顺利的在地面及地面附近建造产生微重力环境，比其它传统方法生成的微重力环境，降低建造运行费用，安全有效，工作时间长，有效空间大，更容易操控，用途广泛。
附图说明
图1是根据本发明的产生微重力环境的装置的一种结构示意图；
图2是根据本发明的产生微重力环境的装置中的光导与内圆筒的结构示意图；
图3是根据本发明的产生微重力环境的装置的又一种结构示意图；
图4是根据本发明的产生微重力环境的装置中的光导与内锥形筒的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1
如图1至图2所示，根据本发明具体实施方式的产生微重力环境的装置，包括外圆筒1、内圆筒2、光导夹层以及激光源(激光源图中未示出)，其中外圆筒1的两端筒壁上均设有开口，内圆筒2的筒内空间用来形成微重力环境，内圆筒2设置在外圆筒1内，内圆筒2与外圆筒1通过两端固定连接成套筒结构，光导夹层包括若干层光导3，该若干层光导呈单方向螺旋缠绕状态，光导夹层套设在内圆筒2与外圆筒1之间的环形空间内，光导夹层的输入端和输出端分别设置在外圆筒1的两端筒壁上的开口处，激光源从外圆筒1的开口处的输入端入射，进而在光导夹层中形成有光能螺旋圈环。
上述方案中，中间的光导夹层用于传输和存储光能，并且损耗很低，如真空管道、光导纤维等。光导夹层最好围绕内圆筒2的外壁呈螺旋状缠绕构建，将缠绕好的光导3固定于外圆筒1的内壁和内圆筒2外壁之间，整体呈圆筒形装置。以螺旋状缠绕构建光导时，必须以装置的几何中心轴线为中心轴，只能全部左旋缠绕或全部右旋缠绕。激光从开口处输入并在中间光导中传输，波长介于10-10--103米之间。使用时，该装置整体横置，平行于地平面，从位于开口处的输入端入射激光，优选的，激光为高功率激光，激光为左旋椭圆偏振光，功率大于1w。于是，在左旋缠绕的光导3中，激光束也是左旋传输，同时通过调制设备规范频率﹑相位等参数，保持连续稳定，从而形成光能螺旋圈环。随着提高入射激光的能量，当光能螺旋圈环具有很高的能量密度时，装置内部中心空间里的物体所受到的地球引力将远小于常规值，显现出微重力效果。在此微重力环境下可以进行广泛的科学实验和生产活动。
作为一种优选实施例，输出端的光导3经过调制设备和耦合设备后再回馈连结到输入端。本方案中，外圆筒1的两端筒壁上的开口用于连接并向光导夹层入射激光束和回馈光能。
作为一种优选实施例，内圆筒2的筒内空间设置有置物架。
作为一种优选实施例，外圆筒1与内圆筒2等长度设置，外圆筒1的长度大于外圆筒1的外壁直径的2倍。
作为一种优选实施例，外圆筒1与内圆筒2由合金材料制成。用于安装并保护光导夹层，也便于装置中心空间里放置设备和物品。
作为一种优选实施例，光导3紧密缠绕在内圆筒2的外壁上。
作为一种优选实施例，光导夹层至少包括四层螺旋光导3。
实施例2
如图3和图4所示，在本实施例中，与实施例1不同之处在于，内圆筒2的形状设计成内锥形筒20，外圆筒1的形状设计成外锥形筒10，内锥形筒20和外锥形筒20分别在底部和顶部连接成一体，装置高度与内锥形筒的底部直径之比为1：2.2，最终装置整体呈圆锥形的。需要说明的是，靠近锥形内壁顶尖处不能缠绕光纤，以免超过光导30弯曲半径而影响导光效果。使用时，该装置整体纵置，锥形顶尖垂直向下。从位于开口处的输入端入射高功率激光，激光为左旋椭圆偏振光，功率大于1w。于是，在左旋缠绕的光导30中，激光束也是左旋传输，同时通过调制设备规范频率﹑相位等参数，保持连续稳定，从而形成光能螺旋圈环。随着提高入射激光的能量，当光能螺旋圈环具有很高的能量密度时，装置内部中心空间里的物体所受到的地球引力将远小于常规值，显现出微重力效果。在此微重力环境下可以进行广泛的科学实验和生产活动。
综上，本实施例的产生微重力环境的装置，不依赖于传统方法的等效原理和离心力平衡地球引力，就能方便的产生微重力环境，长时间运行，持续有效，连续可调。本装置，其几何结构可大可小，内部利用空间率很高，满足所有在微重力环境下科学实验和生产的要求，克服了传统方法中存在的所有弊端，可以顺利的在地面及地面附近建造产生微重力环境，比其它传统方法生成的微重力环境，降低建造运行费用，安全有效，工作时间长，有效空间大，更容易操控，用途广泛，优势明显。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (8)
1.一种产生微重力环境的装置，其特征在于，包括：
外圆筒，该外圆筒的两端筒壁上均设有开口；
内圆筒，该内圆筒的筒内空间用来形成微重力环境，所述内圆筒设置在所述外圆筒内，所述内圆筒与所述外圆筒通过两端固定连接成套筒结构；
光导夹层，其包括若干层光导，该若干层光导呈单方向螺旋缠绕状态，所述光导夹层套设在所述内圆筒与所述外圆筒之间的环形空间内，所述光导夹层的输入端和输出端分别设置在所述外圆筒的两端筒壁上的开口处；以及
激光源，其从所述外圆筒的开口处的输入端入射，进而在所述光导夹层中形成有光能螺旋圈环。
2.根据权利要求1所述的产生微重力环境的装置，其特征在于，所述输出端的光导经过调制设备和耦合设备后再回馈连结到所述输入端。
3.根据权利要求1所述的产生微重力环境的装置，其特征在于，所述内圆筒的筒内空间设置有置物架。
4.根据权利要求1所述的产生微重力环境的装置，其特征在于，所述外圆筒与所述内圆筒等长度设置，所述外圆筒的长度大于所述外圆筒的外壁直径的2倍。
5.根据权利要求1所述的产生微重力环境的装置，其特征在于，所述外圆筒与所述内圆筒由合金材料制成。
6.根据权利要求1所述的产生微重力环境的装置，其特征在于，所述光导紧密缠绕在所述内圆筒的外壁上。
7.根据权利要求1所述的产生微重力环境的装置，其特征在于，所述光导夹层至少包括四层螺旋光导。
8.一种产生微重力环境的装置，其特征在于，包括：
外锥形筒，该外锥形筒的两端筒壁上均设有开口；
内锥形筒，该内锥形筒的筒内空间用来形成微重力环境，所述内锥形筒设置在所述外锥形筒内，所述内锥形筒与所述外锥形筒通过两端固定连接成套筒结构；
光导夹层，其包括若干层光导，该若干层光导呈单方向螺旋缠绕状态，所述光导夹层套设在所述内锥形筒与所述外锥形筒之间的环形空间内，所述光导夹层的输入端和输出端分别设置在所述外锥形筒的两端筒壁上的开口处；以及
激光源，其从所述外锥形筒的开口处的输入端入射，进而在所述光导夹层中形成有光能螺旋圈环。
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