CN106740968A - 一种移动物体减速的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大气层内移动物体加速或减速领域，特别涉及一种移动物体减速的方法，现有的相关的技术方案问题是制动原理是线性的，所以制动原理跟不上动能增长的速度，本发明公开了一种移动物体减速的方法，其特征在于：根据动能原理，包括以下步骤：第一步：将移动物体旁边的低速的第二物体吸入或抓入第一物体内即把物体二跟物体一连接为一个整体，第二步：使第二物体与第一物体一起移动，将第一物体的动能转移动能分量给第二物体、达到降速目的。本发明的效果是可以产生跟速度V呈同比例增长的减速度，因此物体的移动速度越高，本发明产生的减速度就会越大。产生的减速度跟制动时的速度呈正比。

Description

一种移动物体减速的方法

技术领域

本发明涉及大气层内移动物体加速或减速领域，特别涉及一种移动物体减速的方法。

背景技术

目前的制动技术，一方面是延长制动距离S，另一方面是利用不同的原理来产生阻力F，如动车组的制动盘和再生发电、飞机调整减速板的角度来产生空气阻力等，由于物体的动能是呈指数增长，而目前制动原理是线性的，所以制动原理跟不上动能增长的速度。如果用摩擦方式产生减速度，这还要解决高速制动情况下的散热问题。

发明内容

本发明使用的减速方法，可以产生跟速度V呈同比例增长的减速度，因此物体的移动速度越高，本发明产生的减速度就会越大。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种移动物体减速的方法，其特征在于：根据动能原理，包括以下步骤：第一步：将移动物体旁边的低速的第二物体吸入或抓入第一物体内，所述的第一物体和第二物体能一同移动，所述的两个物体一个在另一个内部/或两者粘连在一起，或让两者连接为一个整体，如物体一粘住物体二。第二步：使第二物体与第一物体一起移动，将第一物体的动能转移动能分量给第二物体、达到降速目的。

优选地，还包括第三步：将吸入的第二物体与第一物体分离，这个步骤不能使第二物体的动能交还一部分给第一物体，更优选的是第二物体没有把自身动能转移给第一物体的情况下，两个物体进行分离。

优选地，还包括重复以上过程的步骤，

优选地，所述的移动第一物体表面开窗或开洞，利用移动第一物体的内部压力小于外部压力，来把第二物体吸入。

优选地，所述的第一物体表面开窗或开洞的同时，利用置辅助吸入装置、进一步降低第一物体内的压力，来增加第一物体的内外压力差，将更多的第二物体吸入第一物体。

优选地，所述的第二步中，只要第二物体吸入第一物体后，跟着第一物体一起移动，即可完成第一物体的动能转移给第二物体一部分。

优选地，所述的低速的第二物体包括其附加或附带的低速物体。

优选地，所述的动能分量可使用以下公式及公式变式计算与判断：

优选地，所述的第一物体和第二物体的条件互换，能实现一种移动物体加速的方法。

与现有技术相比，本发明具有的特点和效果如下：可以产生跟速度V呈同比例增长的减速度，因此物体的移动速度越高，本发明产生的减速度就会越大。产生的减速度跟制动时的速度呈正比，因此速度越高产生的减速度越高。而现有的制动技术效果相反，不像摩擦制动方式那样产生大量的热量。再生发电制产生的制动力，受到发电机最大功率的限制，速度越高制动力越小，降落伞/阻力伞，不能主动调节其尺寸，因此速度越低减速效果越差。利用本方法减速的时候，为了产生同样的减速度，当第一物体的速度越小，需要吸入/连接的第二物体的质量就越大。

本发明方法的原理适用于动能定理，具体为利用动能原理进行加速或减速，原理解释如下：

移动第一物体的动能用公式来表示，其中M_第一物体为移动第一物体的质量，V_第一物体为移动第一物体的速度，E_第一物体的方向跟V_第一物体相同。

第二物体的质量为M_第二物体，速度为V_第二物体’，我们定义V_第二物体是第二物体在V_第一物体方向上的分量(我们要分析的是在V_第一物体方向上的动能和减速效果，其他方向上的同理).

第二物体在V_第一物体方向上的动能为我们可把V_第二物体表示为V_第二物体＝d*p*V_第一物体，这里是速度比例参数，d为方向参数(当V_第二物体与V_第一物体同向时d＝1，反向时d＝-1)。我们约定第二物体的动能绝对值不大于第一物体的动能绝对值，即|E_第一物体|≥|E_第二物体|，于是我们有

即

M_第一物体≥M_第二物体*p²

(如果出现动能大小相反的情况，我们将在后面分析加/减速条件的部分说明。)

于是新第一第二物体的质量M_{第一物体第二物体}＝M_第一物体+M_第二物体，速度为V_{第一物体第二物体}，考虑到动能在速度方向上的动能守恒：

我们可以得到：

因为|E_第一物体|≥|E_第二物体|，所以E_{第一物体第二物体}≥0，即

根据公式(1)，我们可以计算第一第二物体的速度V_{第一物体第二物体}。如果第一物体第二物体两个物体合体之后再分开各自移动，不考虑额外作用力的情况下，第一物体和第二物体都分别得到速度V_{第一物体第二物体}。

加/减速判断条件

●当第二物体的速度|V_第二物体|＝0时(p＝0)，有即V_{第一物体第二物体}＜V_第一物体，实现了第一第二物体的减速

●当第二物体的速度|V_第二物体|＞0时(p＞0)，

1)如V_第二物体与V_第一物体反向，即d＝-1，根据公式(1)有即V_{第一物体第二物体}＜V_第一物体，实现了第一第二物体的减速。如两物体动能大小相反，即M_第一物体＜M_第二物体*p²，考虑到两个物体速度方向相反，这种情况下，第一物体的速度将反转为跟第二物体同向移动，效果同样是减速。

2)如V_第二物体与V_第一物体同向，即d＝1，根据公式(1)

a)如p＜1(即V_第二物体＜V_第一物体)，则即V_{第一物体第二物体}＜V_第一物体，实现了第一第二物体的减速

b)如p＝1，则即V_{第一物体第二物体}＝V_第一物体

c)如p＞1(即V_第二物体＞V_第一物体)，则即V_{第一物体第二物体}＞V_第一物体，实现了第一第二物体的加速

一段时间t内第一物体和第二物体结合起来，实现减速，我们就可以用公式来计算产生的减速度a_第一物体。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例所述的方法的主要步骤图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细说明：

实施例一：

如图1所示，以动车为例说明移动物体减速的方法如下步骤：1)动车组移动时，优选在车体表面打开吸气窗/吸气口、如车顶或侧面，吸气窗可以突出到车外，更优先窗后设置辅助吸入装置如吸气风扇吸气，将动车组周边的低速空气大量吸入动车组内，其中吸入的空气可以含有其附加的雾霾、灰尘、水汽、小石子等杂质。或者在动车组表面伸出吸附装置，把动车组周边的空气及其包含的各种杂质粘连在动车组表面(类似于用空气在动车组表面吹出若干气球，气球连接在动车组上)。2)吸入的空气在动车组内的储存装置中跟随动车组一起移动的时候，获取了动车组的一部分动能。3)将吸收了动车组动能的空气，从动车组两侧、车顶的进气口后面喷出，还可以从动车组正前方喷出，产生反作用力来产生额外减速度。4)重复步骤1-3，实现不断的减速。优选地，步骤3是为了能够不断重复步骤1和2而设计的，如果动车组的空气储存装置非常大，可以不用步骤3。另外本实施例同样适用于移动的赛车、航天器返回舱等，

在本例中，假定将动车和空气速度条件参数大小互换，即空气的速度比动车组速度快，则会给动车组产生加速的效果。

在本例中，给出第一物体、第二物体的质量和速度后，根据上述方法步骤，利用动能减速原理计算出的具体减速效果，结果如下：

动车组重量M_第一物体＝518吨＝518000kg，车速V_第一物体＝360km/h＝100m/s，风力3级，即空气速度V_第二物体＝4m/s，风速与动车组同向，时间t＝1s内吸收空气为M_第二物体＝M_第一物体/1000＝518kg，则利用公式可计算出产生的减速度为

(V_第一物体-V_{第一物体第二物体})/t＝0.047964m/s²

相当于CRH380D型动车组1级减速挡(标号越大，减速度越大)的减速度值0.048m/s²

实施例二：

如图1所示，以水上飞机为例说明移动物体减速的方法如下步骤：1)水上飞机在水面、海面高速着陆时，着陆架底部开洞或优选向后伸出吸水管吸入，利用吸水机将水吸入飞机着陆架内、吸入的物质中含有水中附加溶解物质，更优选迎着着陆方向把水吸入或迎着着陆方向用辅助吸入装置如泵吸入。或者用速冻的方法把着陆器附近的水冻结在着陆器表面。2)吸入的水在飞机的水储存装置中跟随飞机一起移动的时候，或冻结的冰随着飞机一起移动的时候，获取了飞机的一部分动能。3)吸收了水上飞机动能的水，从着陆架两侧喷出，还可以从着陆架正前方喷出，产生反作用力来产生额外减速度。对于冻结的冰块，可以直接扔掉。4)重复步骤1-3，实现不断的减速。同时吸入水和吸入空气可以各自进行，它们可以同时对水上飞机进行减速，效果并不冲突。如果飞机需要在高空飞行的时候减速，则可以通过吸收飞机周边(机身上下左右前后)的空气来实现减速，原理跟例子一中的动车组是一样的。

本例子中，假定将飞机和水、空气速度条件参数大小互换，即水、空气的速度比飞机的速度快，则会给飞机产生加速的效果。

在本例子中，给出第一物体(水上飞机)、第二物体(水/海水)的质量和速度后，根据前面的方法描述，利用动能减速原理计算出的具体减速效果，结果如下：

日本US2水上飞机起飞时质量M_第一物体＝43吨＝43000kg，着陆速度V_第一物体＝240km/h＝66.67m/s，水速度为0，即V_第二物体＝0m/s，时间t＝1s内吸收M_第二物体＝M_第一物体/1000＝43kg，则利用公式可计算出产生的减速度为

(V_第一物体-V_{第一物体第二物体})/t＝0.03331m/s²

实施例三

如图1所示，以水上飞机为例说明海上船只加速的方法如下步骤：1)海上的船只，在船体表面(船顶或两侧)打开吸气窗或吸气口，优选吸气装置可以突出到船体外以便达到更好的效果。更优选吸气口连接着辅助吸入装置如吸气风扇或真空发生器等产生负压的装置，将船只周边的空气大量吸入，吸入的空气中可以含有其附加雾气、雾霾、灰尘、水滴、小石子等杂质。或者在船表面伸出吸附装置，把船只周边的空气及其包含水汽等冻结在船只的吸附装置上(类似于结冰或用空气在船只表面吹出若干气球，气球连接在船只上)。

2)吸入的空气在船只内的储存装置中跟随船只一起移动的时候，分享了船只和移动空气的共同动能，从而降低(空气速度低于船速时)或增加(空气速度高于船速时)船只的速度。

3)为了利用本方法更好的对船只持续进行减速或加速，船只将把第二物体)中吸入的空气释放，例如从船只两侧喷出，然后重复以上加速过程。对于冻结的冰块或吹起的气球，可以直接扔掉。

利用这个方法，当风速大于船速，船只加速，方向上跟风速方向一样。当风速低于船速，则船只减速。

这个例子中，假定将船只和空气速度条件参数大小互换，即船只速度小，空气速度大，就可以对船只进行加速。

在本例中，给出第一物体(船只)、第二物体(空气)的质量和速度后，根据前面的方法描述，利用动能加速原理计算出的具体加速效果，如下：

帆船重量M_第一物体＝200kg，船速V_第一物体＝1m/s，风力5级，即空气速度V_第二物体＝9m/s，风速与帆船同向，时间t＝1s内吸收空气为M_第二物体＝M_第一物体/10＝20kg，则利用公式(1)计算出产生的加速度为

(V_{第一物体第二物体}-V_第一物体)/t＝0.31426m/s²

在本例中，给出第一物体(帆船)、第二物体(空气)的质量和速度后，根据前面的方法描述，利用动能减速原理计算出的具体减速效果，结果如下：

畅游者帆船最大载重M_第一物体＝200kg，速度V_第一物体＝8m/s，风力3级，即空气速度V_第二物体＝4m/s，风速与帆船同向，时间t＝1s内吸收空气为M_第二物体＝M_第一物体/10＝20kg，则利用公式可计算出产生的减速度为

(V_第一物体-V_{第一物体第二物体})/t＝0.183933m/s²

与现有技术相比，本发明具有的特点和效果如下：可以产生跟速度V呈同比例增长的减速度，因此物体的移动速度越高，本发明产生的减速度就会越大。产生的减速度跟制动时的速度呈正比，因此速度越高产生的减速度越高。而现有的制动技术效果相反，不像摩擦制动方式那样产生大量的热量。再生发电制产生的制动力，受到发电机最大功率的限制，速度越高制动力越小，降落伞/阻力伞，不能主动调节其尺寸，因此速度越低减速效果越差。利用本方法减速的时候，为了产生同样的减速度，当第一物体的速度越小，需要吸入/连接的第二物体的质量就越大。当然，实施本发明的任实施例必不一定需要同时达到以上所述所有技术效果。

Claims (9)

1.一种移动物体减速的方法，其特征在于：根据动能原理，包括以下步骤：第一步：将移动物体旁边的低速的第二物体吸入或抓入第一物体内，所述的第一物体和第二物体能一同移动，所述的两个物体一个在另一个内部/或两者粘连在一起，第二步：使第二物体与第一物体一起移动，将第一物体的动能转移动能分量给第二物体、达到降速。

2.根据权利要求1所述移动物体减速的方法，其特征在于：还包括第三步：将吸入的第二物体与第一物体分离，这个步骤不能使第二物体的动能交还一部分给第一物体。

3.根据权利要求2所述移动物体减速的方法，其特征在于还包括重复以上过程的步骤。

4.根据权利要求1所述移动物体减速的方法，其特征在于：在所述的移动第一物体表面开窗或开洞，利用移动第一物体的内部压力小于外部压力，来把第二物体吸入。

5.根据权利要求4所述移动物体减速的方法，其特征在于：所述的第一物体表面开窗或开洞的同时，利用置辅助吸入装置、进一步降低第一物体内的压力，来增加第一物体的内外压力差，将更多的第二物体吸入第一物体。

6.根据权利要求1所述移动物体减速的方法，其特征在于：所述的第二步中，只要第二物体吸入第一物体后，跟着第一物体一起移动，即可完成第一物体的动能转移给第二物体一部分。

7.根据权利要求1所述移动物体减速的方法，其特征在于：所述的低速的第二物体包括其附加或附带的低速物体。

8.根据权利要求1-7中任何一种所述移动物体减速的方法，其特征在于：所述的动能分量可使用以下公式以及该公式的变式计算或判断：

$E_A=\frac{1}{2}*M_A*{V_A}^2$

9.据权利要求1-7中任何一项所述移动物体减速的方法，其特征在于：所述的第一物体和第二物体的条件互换，能实现一种移动物体加速的方法。