CN116658388A - 一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，主要包括缓冲装置(1)、磁流体(3)、罐体(4)、浮子(5)、电磁铁(6)、基座(7)、电动机(8)和控制系统。电磁铁固定在基座上，电动机固定在基座上或罐体上，基座通过传动轴与罐体连接；罐体设在电磁铁的一侧；罐体内侧的两头设有缓冲装置；磁流体和浮子装在罐体中。这是一种太空引擎，利用磁流体人造重力场，在太空中产生浮力效应，浮子在磁流体中浮动的方向，就是航天器产生加速度的方向。该引擎产生的推力可以达到牛顿(N)级别，是一种电磁驱动的低能耗、大推力的太空引擎。

Description

一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎

技术领域

本发明涉及一种太空引擎，特别是一种带缓冲装置的磁流体浮力引攀。

背景技术

目前比较先进的太空引擎主要是等离子体引擎，但推力很小，只有0.09牛顿的推力。最近，一位名叫大卫·伯恩斯的美国宇航局(NASA)工程师，就提出了一种近光速粒子加速相对性螺旋引擎概念，声称无须任何燃料推进剂，就可让飞船达到光速的99％。伯恩斯发动机的原理很简单，一个盒子一根杆，杆上套上一个圆环，盒子里的弹簧推动圆环运动，到底部后又反弹回来形成振荡。正常情况下，这个装置的效应会让盒子来回摆动。然而伯恩斯设想，假如能让圆环滑动时质量增大，那么盒子的一端就会比另一端更重，这样就会导致盒子加速前进。然而，这种引擎效率极低，165兆瓦的功率才能产生1牛顿的力。伯恩斯对此信心十足，虽然力道很小，但只要一直加速下去，这种引擎本身就能达到光速的99％。

本发明的目的是制造一种太空引攀，利用磁流体人造重力场，在太空中产生浮力效应，浮子在磁流体中浮动的方向，就是航天器产生加速度的方向。该引擎产生的推力可以达到牛顿(N)级别，是一种电磁驱动的低能耗、大推力的太空引擎。

这一种浮力引擎的设想目前得到了地面重力场浮力推进的实验验证和支持。人造磁流体重力场浮力引擎以电能产生磁场，产生类似重力场的效果，利用浮子在磁流体中浮动产生的推力，给航天器加速度，可以实现较低的能耗输出较大的功率，体积小、转换效率高，引擎的推力可以达到1牛顿以上，能将宇宙飞船加速至第三宇宙速度，飞出太阳系，实现星际旅行。

发明内容

本发明是这样实现的：一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，主要包括缓冲装置(1)、磁流体(3)、罐体(4)、浮子(5)、电磁铁(6)、基座(7)、电动机(8)和控制系统，其特征是：电磁铁固定在基座上，电动机固定在基座上或罐体上，基座通过传动轴与罐体连接；罐体设在电磁铁的一侧；罐体内侧的两头设有缓冲装置；磁流体和浮子装在罐体中。

工作原理：用电动机旋转罐体，让浮子在靠近电磁铁的一侧，电磁铁通电产生磁场，磁流体在磁场的作用下，向电磁铁方向运动，浮子受压差的作用产生浮力势能，浮子获得加速度朝电磁铁相反的方向运动，产生浮力效应，浮子撞击缓冲装置，将动能传导给罐体，在浮子的运动方向上对罐体产生一个推力，从而给航天器一个加速度。断开电磁场后，利用电动机旋转罐体，使浮子回到靠近电磁铁一侧，重建浮力势能，从而实现利用磁流体浮力循环推进。采用双引擎布局，两个引擎的电动机同步朝相反方向旋转罐体，能相互抵消旋转给航天器带来的影响，可以保持航天器的运动方向不受罐体旋转的影响。实验证明，建立浮力势能后，浮子产生浮力效应，朝远离磁铁的方向运动，在此过程中，浮子获得了加速度，但对罐体并没有反作用力，所以浮子将动能转移给罐体可以获得一个没有反作用力的单向加速度。由于牛顿第三运动定律只适用于惯性系的运动，并不适用于非惯性系的重力场和磁场，所以在磁场参与下，能实现对系统产生没有反作用力的单向加速度。

罐体的两头设有鼓膜。鼓膜一般设在罐体两头的侧面。设鼓膜的目的是起到压力补偿作用，使罐体内的磁流体更容易流动。鼓膜用可逆变形的弹性橡胶制成。但鼓膜不是必须，罐体不设鼓膜也行，可以用其它方式补偿压力变化。

罐体内侧的两头设缓冲装置的好处是减轻浮子与罐体的碰撞强度，将浮子的动能传导给罐体的时间拉长，让罐体获得的动能更平顺。所述缓冲装置为弹簧缓冲装置或液压缓冲装置或软胶缓冲装置或软胶-弹簧缓冲装置或软胶-液压缓冲装置或气囊缓冲装置或液囊缓冲装置或油泥囊缓冲装置。软胶有弹性橡胶、硅胶等。油泥囊是指装有油泥的胶囊，油泥囊和液囊的吸能效果比较好，给浮子的反弹力较小。

所述磁流体浮力引擎采用单引擎布局或双引擎布局或多引擎布局。多引擎布局采用偶数布局，要求两两同步朝相反方向旋转罐体，以便能够相互抵消罐体旋转给航天器带来的影响。多引擎布局还可以实现不间断给航天器加速，部分引擎给航天器加速的同时，部分引擎旋转罐体使浮子复位。

罐体的两端做弧形外凸设计，电磁铁的一端做弧形内凹设计，两者都是以罐体的转轴为圆心的弧形。由于电磁铁是相对固定的，而罐体是相对电磁铁做旋转运动的，因此要设计成以罐体的转轴为圆心的弧形。罐体的两侧一般做成直线形。

罐体设在电磁铁磁极的一侧，电磁铁的S极或N极对着罐体。

罐体内设有一个或一个以上的浮子，磁流体和浮子填满罐体。

罐体中设有一条或一条以上的浮子导轨。浮子导轨可以让浮子沿着导轨运动，不会跑偏。单浮子的引擎可以直接利用罐体做导轨，也可以不用导轨。

所述电动机为步进电机或司服电机或摆动电机。要求电动机能准确旋转角度，有利用调整推进的方向。当然，其它控制类型的电动机也可以使用，只要能够实现罐体的角度控制即可。

基座设有方向调节电机(9)，方向调节电机为步进电机或伺服电机。除了用于旋转罐体的电动机，基座还设有调节基座方向的电动机，以调节推进器的推进方向。

浮子和罐体用非铁磁性材料制成，如不锈钢、铜、铝合金、陶瓷、塑料、碳纤维等。浮子是圆球形或圆筒型或圆锥形的空心体，当然也可以做成其它形状。

基座大部分材料用非铁磁性材料制成，以免影响电磁铁磁场对磁流体的作用。

所述电磁铁为常规导线电磁铁或超导电磁铁。超导电磁铁可以产生超强磁场，只是需要搭载液氮罐和制冷设备，成本较高。

附图说明

图1为本发明第一实施例结构示意图

图2为本发明第二实施例结构示意图

具体实施方式

下面结合附图及对本发明作进一步描述。

第一实施例

参见图1，一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，主要包括缓冲装置(1)、鼓膜(2)、磁流体(3)、罐体(4)、浮子(5)、电磁铁(6)、基座(7)、电动机(8)和控制系统。磁流体和浮子装在罐体中。电磁铁和电动机固定在底座，电动机通过传动轴与罐体连接，罐体设在电磁铁的一侧；罐体内侧的两头设有橡胶-弹簧缓冲装置；罐体两头的侧面设有鼓膜；磁流体和浮子装在罐体中。罐体的两端做弧形外凸设计，电磁铁的一端做弧形内凹设计，两者都是以罐体的转轴为圆心的弧形。罐体内设有一个浮子，磁流体和浮子填满罐体。浮子是用非铁磁性不锈钢材料制成的空心球体。罐体和基座用非铁磁性不锈钢材料制成。

第二实施例

参见图2，一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，主要包括缓冲装置(1)、磁流体(3)、罐体(4)、浮子(5)、电磁铁(6)、基座(7)、电动机(8)方向调节电机(9)和控制系统。磁流体浮力引擎采用双引擎布局。两个引擎同步运行，两个罐体同步旋转，但两个罐体的旋转方向相反。两个引擎共用一个基座和一套控制系统。罐体不设鼓膜。基座上设角度调节电机。其余未述部分同第一实施例，不再重复。

Claims (10)

1.一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，主要包括缓冲装置(1)、磁流体(3)、罐体(4)、浮子(5)、电磁铁(6)、基座(7)、电动机(8)和控制系统，其特征是：电磁铁固定在基座上，电动机固定在基座上或罐体上，基座通过传动轴与罐体连接；罐体设在电磁铁的一侧；罐体内侧的两头设有缓冲装置；磁流体和浮子装在罐体中。

2.根据权利要求1所述一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，其特征是：罐体的两头设有鼓膜。

3.根据权利要求1所述一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，其特征是：所述磁流体浮力引擎采用单引擎布局或双引擎布局或多引擎布局。

4.根据权利要求1所述一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，其特征是：罐体的两端做弧形外凸设计，电磁铁的一端做弧形内凹设计，两者都是以罐体的转轴为圆心的弧形。

5.根据权利要求1所述一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，其特征是：罐体设在电磁铁磁极的一侧，电磁铁的S极或N极对着罐体。

6.根据权利要求1所述一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，其特征是：罐体内设有一个或一个以上的浮子，磁流体和浮子填满罐体；罐体中设有一条或一条以上的浮子导轨。

7.根据权利要求1所述一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，其特征是：所述缓冲装置为弹簧缓冲装置或液压缓冲装置或软胶缓冲装置或软胶-弹簧缓冲装置或软胶-液压缓冲装置或气囊缓冲装置或液囊缓冲装置或油泥囊缓冲装置。

8.根据权利要求1所述一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，其特征是：所述电动机为步进电机或司服电机或摆动电机。

9.根据权利要求1所述一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，其特征是：浮子和罐体用非铁磁性材料制成。

10.根据权利要求1所述一种带缓冲装置的磁流体浮力引擎，其特征是：所述电磁铁为常规导线电磁铁或超导电磁铁。