CN1718531A - 利用真空“零点能”实现驱动的量子微型推进器 - Google Patents
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Abstract
一种利用真空“零点能”实现驱动的量子微型推进器，由一个活塞组合体、一个挡片和一个基座构成，活塞组合体由中间的平面、与之相连的四根梁及周围的边框组成，边框固定不动，中间的平面就相当于活塞，上下运动，与之相连的四根梁起弹簧的作用，在活塞组合体的下面是挡片，尺寸要求能挡住矩形腔，比活塞组合体中平面面积要大，基座位于最下面，基座上开有矩形腔，矩形腔三边的尺寸为100～500nm，长、高的尺寸与宽的尺寸的比值大于3，挡片紧挨着基座，两者相距20到50nm，活塞组合体的初始位置与挡片的间距为300到500nm。本发明中的微型推进器利用了真空中的零点能，对于需求能量不大的场合，如微型器械、微型卫星等，就可以从根本上解决能源的限制问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种微型推进器，特指一种利用真空“零点能”实现驱动的量子微型推进器。
背景技术
由微型机电系统技术支持的微型推进系统，由于其具有比大推进系统更高的功率密度、具有可移动性好、可靠性高等特点，因而具有广阔的应用前景。微型推进系统可用于移动动力源、可作为袖珍电力系统用于医疗中微型手术器械的动力源、人体冷却动力源、电子元件主动器等，也可作为动力源用于推力引擎，如微型飞行器的推进器等。同时由于微型推进系统具有非常高的推重比(比普通航空发动机高一个数量级，可达100∶1，而大型发动机的推重比为10∶1)，而且多个微型推进器可以集成并联制造与运行，这样就可以产生足够的功率，来实现微型卫星的发射，特别通过多微引擎技术，可以实现火箭发射的推力矢量控制。而利用真空中的“零点能”作为能源的微型推进系统，则可以很好的解决卫星工作中燃料的有限性和工作时间长期性间的矛盾。
由于矩形腔内的卡什米尔力(Casimir)可以在引力和斥力间转换，所以对矩形腔内Casimir力的研究一直是人们最感兴趣的，同样，实现对矩形腔内Casimir力的应用也是目前人们最迫切需要的。目前对Casimir力的研究表明，人们不仅可以通过它来实现其它能与零点能之间的转换，还可以通过它直接提取零点能。目前还没有利用真空“零点能”实现驱动的量子微型推进器的报道和专利文献。
发明内容
本发明的目的是设计出一种利用真空“零点能”作为驱动能源、Casimir力作为驱动力的微型推进器，以期在微型机械系统内发挥重要作用。
一种利用真空“零点能”实现驱动的量子微型推进器，由一个活塞组合体、一个挡片和一个基座构成，活塞组合体由中间的平面、与之相连的四根梁及周围的边框组成，边框固定不动，中间的平面就相当于活塞，可以上下运动，与之相连的四根梁起到弹簧的作用，在活塞组合体的下面是挡片，尺寸要求能挡住矩形腔，同时比活塞组合体中平面面积要大，基座位于最下面，基座上开有矩形腔，矩形腔三边的的尺寸要求在100到500nm之间，同时长、高的尺寸与宽的尺寸的比值大于3，挡片紧挨着基座，两者相距20到50nm，活塞组合体的初始位置与挡片的间距为300到500nm。
挡片右移时，跟活塞组合体中的平面正对，形成两平行结构，吸引活塞组合体往下运动。当它左移时，基座跟活塞组合体正对，形成矩形腔结构，这样就推动活塞组合体往上运动。当活塞组合体到达上面时，再把挡片右移，就又跟活塞组合体中的平面形成两平行结构，拉动活塞往下运动，这样周而复始地循环下去，就达到了推进器的目的。
本发明中的微型推进器利用的是真空中的零点能，对于需求能量不大的场合，如微型器械、微型卫星等，就可以从根本上解决能源的限制问题。
附图说明
图1是微推进器结构示意图
1、活塞组合体 2、挡片 3、基座
具体实施方式
图1中所示微推进器的工作过程如下：首先让挡片2水平右移，挡住基座3上面的微腔，这样活塞组合体1中的平面就跟挡片2之间形成两平行结构，这样在两者间的Casimir力为引力，吸引活塞组合体1往下运动，而活塞组合体1的边框保持不动，这样就只是拉动它上面的四根悬臂(相当于弹簧的作用)跟着活塞组合体1中的平面一起往下运动，当活塞组合体1中的平面运动到最底位置时，可认为此时弹性恢复力等于Casimir力，这时的悬臂具有最大的弹性势能；再把挡片2水平左移，使活塞1正对基座3上的微腔，构成矩形腔结构，此时的Casimir力为斥力，这样活塞就在Casimir斥力和弹性恢复力的共同作用下往上运动；当到初始位置时，弹性恢复力为0，但Casimir力仍为斥力，同时在惯性的作用下，活塞仍将往上运动；但此后活塞1将在弹性恢复力的作用下逐渐减速，直至达到最高位置；此时再水平右移平板2，这样活塞1就又在Casimir引力和弹性恢复力的共同作用下往下运动，直至越过初始位置继续往最低位置运动。这样活塞就在弹性恢复力和Casimir力的作用下可以周而复始的运动下去。在这个过程中，弹性恢复力不会做功，而Casimir力对活塞1不管是在引力阶段还是在斥力作用阶段做的都是正功。假定1中小平面的尺寸为500×500nm，工作行程为500nm，这样在整个循环过程中，Casimir力做的总功约为4×10-9J，如果我们同时集成105个这样的微腔，那么在一个循环过程中，Casimir力所做的总功就将达到4×10-4J，这样通过与活塞相联的连杆对外做功，就可以实现对零点能的利用了。
Claims (1)
1、一种利用真空“零点能”实现驱动的量子微型推进器，其特征在于：由一个活塞组合体(1)、一个挡片(2)和一个基座(3)构成，活塞组合体(1)由中间相当于活塞的平面、与之相连的起到弹簧的作用的四根梁及周围的边框组成，边框固定不动，中间的平面上下运动，在活塞组合体(1)的下面是挡片(2)，尺寸要求能挡住基座(3)上的矩形腔，同时比活塞组合体(1)中的平面面积要大，基座(3)位于最下面，基座(3)上开有矩形腔，矩形腔三边的的尺寸要求在100到500nm之间，同时长、高的尺寸与宽的尺寸的比值大于3，挡片(2)紧挨着基座(3)，两者相距20到50nm，活塞组合体(1)的初始位置与挡片(2)的间距为300到500nm。
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