CN110155288B - 一种定向动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于动力装置技术领域，提出了一种定向动力装置，包括圆形底架，绕圆心旋转，转盘机构，数量为偶数个，均匀分布且转动设置在圆形底架上，转盘机构包括动力轴，转动设置在圆形底架上，圆形转盘，位于动力轴一侧，且与动力轴平行设置，圆形转盘绕其圆心旋转的同时绕动力轴旋转，在圆形底架上对称设置的两个动力轴旋转方向相对于圆形底架的圆心一致，相对于圆形底架的圆心对称的两个圆形转盘旋转方向对称。通过上述技术方案，解决了现有技术中动力装置使用化学燃料多的问题。

Description

一种定向动力装置

技术领域

本发明属于动力装置技术领域，涉及一种定向动力装置。

背景技术

飞机通过喷气式发动机实现动力驱动，飞机的动力装置还包括螺旋桨和机翼，整体无法内置，导致存在很大的安全隐患；航天飞船通过燃料内能转化喷气提供动力，但是其携带的燃料有限；轮船通过柴油发动力将化学能转化为热能推动螺旋桨转动，螺旋桨直接暴露在水中，导致容易损坏，安全隐患大。

本发明提出一种新的定向动力装置，能够用电能替代化学燃料提供动力。

发明内容

本发明提出一种定向动力装置，解决了现有技术中动力装置使用化学燃料多的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种定向动力装置，包括：

圆形底架，绕圆心旋转，

转盘机构，数量为偶数个，均匀分布且转动设置在所述圆形底架上，

所述转盘机构包括

动力轴，转动设置在所述圆形底架上，

圆形转盘，位于所述动力轴一侧，且与所述动力轴平行设置，所述圆形转盘绕其圆心旋转的同时绕所述动力轴旋转，在所述圆形底架上对称设置的两个所述动力轴旋转方向相对于所述圆形底架的圆心一致，相对于所述圆形底架的圆心对称的两个所述圆形转盘旋转方向一致。

作为进一步的技术方案，所述转盘机构还包括第一电机，所述第一电机固定设置在所述圆形底架上，所述第一电机的输出轴与所述动力轴同轴连接，所述动力轴的两端依次通过轴承、轴承座设置在所述圆形底架上。

作为进一步的技术方案，所述转盘机构还包括第二电机，所述第二电机的输出轴与所述圆形转盘中心固定连接，且垂直于所述圆形转盘平面。

作为进一步的技术方案，所述第二电机固定设置在所述动力轴的中点处，所述第二电机的输出轴沿所述圆形底架的半径方向设置。

作为进一步的技术方案，所述圆形底架下方设置有第三电机，所述第三电机的输出轴与所述圆形底架同轴连接。

作为进一步的技术方案，所述圆形底架上设置有贯穿的通孔，所述圆形转盘绕所述动力轴在所述通孔内旋转。

作为进一步的技术方案，所述转盘机构共有两个，相对于所述圆形底架的圆心对称设置，两个所述动力轴转动方向均朝向所述圆形转盘的圆心。

作为进一步的技术方案，所述转盘机构共有八个，均匀分布在所述圆形底架上，所述动力轴均朝向所述圆形转盘的圆心旋转。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、本发明中，圆形底架绕着垂直贯穿其圆心的轴旋转，提供圆形转盘的公转，圆形转盘也绕着垂直贯穿其圆心的轴旋转（下称为自转）；动力轴的中垂线经过圆形底架的圆心，同时圆形转盘的旋转轴与动力轴连接，动力轴旋转，带动圆形转盘绕动力轴旋转，圆形转盘的旋转面与动力轴垂直。圆形底架上共有若干对转盘机构，每对转盘机构中的两个转盘机构位置、动力轴的旋转方向、两个圆形转盘自转方向均相对于圆形转盘的圆心对称。

假设动力轴是能够自由旋转，没有动力迫使其转动；初始状态下，圆形转盘由于重力作用会位于动力轴下方的最低点，启动动力使圆形底架转动（公转）和圆形转盘分别绕自己的圆心转动（自转），圆形底架和圆形转盘的旋转方向这样确定：从圆形底架上表面的圆心处看其旋转方向，从圆形转盘上表面圆心处看其旋转方向，两个旋转方向是相反的。参考指尖陀螺实验，手指捏住指尖陀螺，使其旋转后人的手也在同一水平面以相反方向进行旋转移动，此时指尖陀螺受到让其沿着与公转面垂直的方向旋转的力；同理的，本装置中的圆形转盘也是由于旋转惯性的作用会使圆形转盘绕着动力轴向上旋转。圆形转盘会向顶部最高点转动（下称整体转动），当公转和自转均平稳时，圆形转盘是处于与圆形底架所在平面平行的最高位置的。两个圆形转盘绕着动力轴旋转的方向是相对于圆形底架的圆心对称的。

动力轴是被动旋转的，对单个转盘机构的圆形转盘受力进行分析，如图4-6所示，圆形转盘有绕着动力轴向最高点运动的趋势，当圆形转盘运动到最高点后，会保持在该点旋转，一旦有力使其偏移最高点，圆形转盘就会受到向最高点运动的力，当圆形转盘由Z轴，经过-Y并向-Z方向运动的过程中，动力轴旋转方向与圆形转盘运动趋势相反，即，动力轴是阻碍圆形转盘绕着动力轴旋转的，圆形转盘受到阻碍的作用力后会产生一个方向相反的反作用力，该反作用力的方向与圆形转盘所在平面共面，且垂直于第二电机的输出轴，其方向与圆形转盘绕动力轴旋转的方向相反，即是朝向上的。当圆形转盘从-Z经过Y转动到Z轴的过程中，动力轴旋转方向与圆形转盘运动趋势相同，动力轴不受到阻碍，不产生反作用力。

综合考虑相对于圆形底架对称的两个圆形转盘所受到的力，如图7所示，在从最高点运动到最低点的路径上会产生反作用力，从最低点运动到最高点的路径上不产生反作用力，且两个圆形转盘的反作用力分解到Z轴和Y轴上可知，Y轴上两个分力方向相反，相互抵消，Z轴上两个分力方向相同，形成向上的合力，整体合力会带动动力轴沿着Z轴的方向运动，又由于动力轴与圆形底架固定连接，因此会带动整个圆形底架沿着Z轴的方向运动。将定向动力装置固定在某一物体上，会带动物体一起定向运动。即，旋转一周的过程中有半周会产生反向作用力，且反向作用力的合力均朝向上。

2、本发明中，使用单个转盘机构会使整体只在一点受力，受力后会不断改变方向，无法实现定向运动，因此转盘机构成对且在圆形底架上对称设置。

3、本发明中，第一电机提供动力轴转动的动力。第一电机固定在圆形底架上，动力轴的两端设置有轴承，轴承通过设置在圆形底架上的轴承座上。第一电机的动力使得动力轴的转动方向阻碍圆形转盘的转动，从而使圆形转盘产生反作用力。

4、本发明中，第二电机的输出轴用于提供圆形转盘的自转动力。第二电机位于动力轴的中点处，即圆形转盘的旋转中心位于动力轴的中垂线上，相对于位于动力轴的其他位置，位于中点处能够使受力最均衡，且最容易实现一对转盘机构相对于圆形底架圆心的对称。

5、本发明中，第三电机提供圆形底架旋转的动力，提供相对于圆形转盘的公转效果。第三电机的输出轴垂直连接在圆形底架的圆心处。第三电机还可以通过齿轮与圆形底架连接，能够带动圆形底架转动即可，如图11所示。

6、本发明中，圆形底架上开设通孔，提供圆形转盘旋转的空间，能够节省整个定向动力装置的立体占地面积，使应用时更加便捷。

7、本发明中，转盘机构有两个，相对于圆形底架对称，且两个动力轴的旋转方向对称，这种情况下能够使圆形底架受力均匀。这种只有一对转盘机构的情况是基本上满足提供定向动力的情况，两个转盘机构是不够稳定的，因为两个转盘机构时，整个装置所受到的向上的力是间断的，如图8所示。

8、本发明中，当转盘机构为两对时，整个装置受到的向上的力如图9所示，力的大小会不断变化，超过三对之后，整个装置受到的力没有间断，且力的大小随时间变化是基本稳定的，如图11所示；因为总有至少两个圆形转盘位于产生反作用力的位置，数量越多会同时带来更高的成本和制作复杂程度，综合考虑后，八个转盘机构时效益最高，且这四对转盘机构中的圆形转盘所在初始高度预先设定好，相邻两个圆形转盘的夹角呈45°，如图10、图11所示，图10表示的是八个圆形转盘之间的空间相对位置关系，每对圆形转盘位置均相对于Z轴对称，其中三对与Z轴夹角分别为45°，90°和135°，第四对与Z轴重合，图11是三对及以上转盘机构时圆形转盘的反作用力随时间变化图。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为本发明第一电机旋转方向结构示意图；

图4-6为本发明单个圆形转盘在不同位置的反作用力结构示意图；

图7为本发明两个对称的圆形转盘受力结构示意图；

图8为本发明两个圆形转盘情况下反作用力结构示意图；

图9为本发明四个圆形转盘情况下反作用力结构示意图；

图10为本发明八个圆形转盘相邻角度结构示意图；

图11为本发明八个圆形转盘情况下反作用力结构示意图；

图12为本发明另一实施例结构示意图；

图中：1-圆形底架，11-通孔，2-转盘机构，21-动力轴，22-圆形转盘，23-第一电机，24-轴承，25-轴承座，26-第二电机，3-第三电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-12所示，本发明提出一种定向动力装置，包括：

圆形底架1，绕圆心旋转，

转盘机构2，数量为偶数个，均匀分布且转动设置在圆形底架1上，

转盘机构2包括

动力轴21，转动设置在圆形底架1上，

圆形转盘22，位于动力轴21一侧，且与动力轴21平行设置，圆形转盘22绕其圆心旋转的同时绕动力轴21旋转，在圆形底架1上对称设置的两个动力轴21旋转方向相对于圆形底架1的圆心一致，相对于圆形底架1的圆心对称的两个圆形转盘22旋转方向一致。

本实施例中，圆形底架1绕着垂直贯穿其圆心的轴旋转，提供圆形转盘22的公转，圆形转盘22也绕着垂直贯穿其圆心的轴旋转（下称为自转）；动力轴21的中垂线经过圆形底架1的圆心，同时圆形转盘22的旋转轴与动力轴21连接，动力轴21旋转，带动圆形转盘22绕动力轴21旋转，圆形转盘22的旋转面与动力轴21垂直。圆形底架1上共有若干对转盘机构2，每对转盘机构2中的两个转盘机构2位置、动力轴21的旋转方向、两个圆形转盘22自转方向均相对于圆形转盘22的圆心对称。

本实施例中，假设动力轴21是能够自由旋转，没有动力迫使其转动；初始状态下，圆形转盘22由于重力作用会位于动力轴21下方的最低点，启动动力使圆形底架1转动（公转）和圆形转盘22分别绕自己的圆心转动（自转），圆形底架1和圆形转盘22的旋转方向这样确定：从圆形底架1上表面的圆心处看其旋转方向，从圆形转盘22上表面圆心处看其旋转方向，两个旋转方向是相反的。参考指尖陀螺实验，手指捏住指尖陀螺，使其旋转后人的手也在同一水平面以相反方向进行旋转移动，此时指尖陀螺受到让其沿着与公转面垂直的方向旋转的力；同理的，本装置中的圆形转盘22也是由于旋转惯性的作用会使圆形转盘22绕着动力轴21向上旋转。圆形转盘22会向顶部最高点转动（下称整体转动），当公转和自转均平稳时，圆形转盘22是处于与圆形底架1所在平面平行的最高位置的。两个圆形转盘22绕着动力轴21旋转的方向是相对于圆形底架1的圆心对称的。

本实施例中，动力轴21是被动旋转的，对单个转盘机构2的圆形转盘22受力进行分析，如图4-6所示，圆形转盘22有绕着动力轴21向最高点运动的趋势，当圆形转盘22运动到最高点后，会保持在该点旋转，一旦有力使其偏移最高点，圆形转盘22就会受到向最高点运动的力，当圆形转盘22由Z轴，经过-Y并向-Z方向运动的过程中，动力轴21旋转方向与圆形转盘22运动趋势相反，即，动力轴21是阻碍圆形转盘22绕着动力轴21旋转的，圆形转盘22受到阻碍的作用力后会产生一个方向相反的反作用力，该反作用力的方向与圆形转盘22所在平面共面，且垂直于第二电机26的输出轴，其方向与圆形转盘22绕动力轴21旋转的方向相反，即是朝向上的。当圆形转盘22从-Z经过Y转动到Z轴的过程中，动力轴21旋转方向与圆形转盘22运动趋势相同，动力轴21不受到阻碍，不产生反作用力。

本实施例中，使用单个转盘机构2会使整体只在一点受力，受力后会不断改变方向，无法实现定向运动，因此转盘机构2成对且在圆形底架1上对称设置。

本实施例中，综合考虑相对于圆形底架1对称的两个圆形转盘22所受到的力，如图7所示，在从最高点运动到最低点的路径上会产生反作用力，从最低点运动到最高点的路径上不产生反作用力，且两个圆形转盘22的反作用力分解到Z轴和Y轴上可知，Y轴上两个分力方向相反，相互抵消，Z轴上两个分力方向相同，形成向上的合力，整体合力会带动动力轴21沿着Z轴的方向运动，又由于动力轴21与圆形底架1固定连接，因此会带动整个圆形底架1沿着Z轴的方向运动。将定向动力装置固定在某一物体上，会带动物体一起定向运动。即，旋转一周的过程中有半周会产生反向作用力，且反向作用力的合力均朝向上。本装置可用于轮船、飞机等提供定向动力，本装置可在太空中使用，可利用太阳能转化为电能代替传统的燃料产生动力。

进一步，转盘机构2还包括第一电机23，第一电机23固定设置在圆形底架1上，第一电机23的输出轴与动力轴21同轴连接，动力轴21的两端依次通过轴承24、轴承座25设置在圆形底架1上。

本实施例中，第一电机23提供动力轴21转动的动力。第一电机23固定在圆形底架1上，动力轴21的两端设置有轴承24，轴承24通过设置在圆形底架1上的轴承座25上。第一电机23的动力使得动力轴21的转动方向阻碍圆形转盘22的转动，从而使圆形转盘22产生反作用力。

进一步，转盘机构2还包括第二电机26，第二电机26的输出轴与圆形转盘22中心固定连接，且垂直于圆形转盘22平面。

本实施例中，第二电机26的输出轴用于提供圆形转盘22的自转动力。

进一步，第二电机26固定设置在动力轴21的中点处，第二电机26的输出轴沿圆形底架1的半径方向设置。

本实施例中，第二电机26位于动力轴21的中点处，即圆形转盘22的旋转中心位于动力轴21的中垂线上，相对于位于动力轴21的其他位置，位于中点处能够使受力最均衡，且最容易实现一对转盘机构2相对于圆形底架1圆心的对称。

进一步，圆形底架1下方设置有第三电机3，第三电机3的输出轴与圆形底架1同轴连接。

本实施例中，第三电机3提供圆形底架1旋转的动力，提供相对于圆形转盘22的公转效果。第三电机3的输出轴垂直连接在圆形底架1的圆心处。将圆形底架1的圆心设置输出轴，通过输出轴与飞机、轮船等进行转动连接来提供动力。

进一步，圆形底架1周向设置有齿牙，圆形底架1一侧设置有第三电机3，第三电机3的输出轴通过齿轮与圆形底架1啮合连接。

本实施例中，第三电机3可以通过齿轮与圆形底架1连接，能够带动圆形底架1转动即可，如图12所示。将圆形底架1下方设置推力轴承24，通过推力轴承24与轮船、飞机连接来提供动力。

进一步，圆形底架1上设置有贯穿的通孔11，圆形转盘22绕动力轴21在通孔11内旋转。

本实施例中，圆形底架1上开设通孔11，提供圆形转盘22旋转的空间，能够节省整个定向动力装置的立体占地面积，使应用时更加便捷。

进一步，转盘机构2共有两个，相对于圆形底架1的圆心对称设置，两个动力轴21转动方向均朝向圆形转盘22的圆心。

本实施例中，转盘机构2有两个，相对于圆形底架1对称，且两个动力轴21的旋转方向对称，这种情况下能够使圆形底架1受力均匀。这种只有一对转盘机构2的情况是基本上满足提供定向动力的情况，两个转盘机构2是不够稳定的，因为两个转盘机构2时，整个装置所受到的向上的力是间断的，如图8所示。

进一步，转盘机构2共有八个，均匀分布在所述圆形底架1上，动力轴21均朝向圆形转盘22的圆心旋转。

本实施例中，当转盘机构2为两对时，整个装置受到的向上的力如图9所示，力的大小会不断变化，超过三对之后，整个装置受到的力没有间断，且力的大小随时间变化是基本稳定的，如图11所示；因为总有至少两个圆形转盘22位于产生反作用力的位置，数量越多会同时带来更高的成本和制作复杂程度，综合考虑后，八个转盘机构2时效益最高，且这四对转盘机构2中的圆形转盘22所在初始高度预先设定好，相邻两个圆形转盘22的夹角呈45°，如图10、图11所示，图10表示的是八个圆形转盘22之间的空间相对位置关系，每对圆形转盘22位置均相对于Z轴对称，其中三对与Z轴夹角分别为45°，90°和135°，第四对与Z轴重合，图11是三对及以上转盘机构2时圆形转盘22的反作用力随时间变化图。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种定向动力装置，其特征在于，包括

圆形底架（1），绕圆心旋转，

转盘机构（2），数量为偶数个，均匀分布且转动设置在所述圆形底架（1）上，

所述转盘机构（2）包括

动力轴（21），转动设置在所述圆形底架（1）上，

圆形转盘（22），位于所述动力轴（21）一侧，且与所述动力轴（21）平行设置，所述圆形转盘（22）绕其圆心旋转的同时绕所述动力轴（21）旋转，在所述圆形底架（1）上对称设置的两个所述动力轴（21）旋转方向相对于所述圆形底架（1）的圆心一致，相对于所述圆形底架（1）的圆心对称的两个所述圆形转盘（22）旋转方向一致。

2.根据权利要求1所述的一种定向动力装置，其特征在于，所述转盘机构（2）还包括第一电机（23），所述第一电机（23）固定设置在所述圆形底架（1）上，所述第一电机（23）的输出轴与所述动力轴（21）同轴连接，所述动力轴（21）的两端依次通过轴承（24）、轴承座（25）设置在所述圆形底架（1）上。

3.根据权利要求2所述的一种定向动力装置，其特征在于，所述转盘机构（2）还包括第二电机（26），所述第二电机（26）的输出轴与所述圆形转盘（22）中心固定连接，且垂直于所述圆形转盘（22）平面。

4.根据权利要求3所述的一种定向动力装置，其特征在于，所述第二电机（26）固定设置在所述动力轴（21）的中点处，所述第二电机（26）的输出轴沿所述圆形底架（1）的半径方向设置。

5.根据权利要求1所述的一种定向动力装置，其特征在于，所述圆形底架（1）下方设置有第三电机（3），所述第三电机（3）的输出轴与所述圆形底架（1）同轴连接。

6.根据权利要求1所述的一种定向动力装置，其特征在于，圆形底架（1）周向设置有齿牙，圆形底架（1）一侧设置有第三电机（3），所述第三电机（3）的输出轴通过齿轮与所述圆形底架（1）啮合连接。

7.根据权利要求1所述的一种定向动力装置，其特征在于，所述圆形底架（1）上设置有贯穿的通孔（11），所述圆形转盘（22）绕所述动力轴（21）在所述通孔（11）内旋转。

8.根据权利要求1所述的一种定向动力装置，其特征在于，所述转盘机构（2）共有两个，相对于所述圆形底架（1）的圆心对称设置，两个所述动力轴（21）转动方向均朝向所述圆形转盘（22）的圆心。

9.根据权利要求1所述的一种定向动力装置，其特征在于，所述转盘机构（2）共有八个，均匀分布在所述圆形底架（1）上，所述动力轴（21）均朝向所述圆形转盘（22）的圆心旋转。

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