[發(fā)明專利]基于離心力可控徑向溢出的動力系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011495500.9
• 申請日: 2020-12-19
• 公開（公告）號: CN112814861A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李章林
• 申請（專利權(quán)）人: 李章林
• 主分類號: F03G7/00
• 分類號: F03G7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于離心力的動力系統(tǒng)，尤其適用于航天器無耗材純電力驅(qū)動系統(tǒng)。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，該結(jié)構(gòu)核心有3部分構(gòu)成，分別是：①動力系統(tǒng)提供離心動力；②一組遠(yuǎn)離離心系統(tǒng)圓心且具備一定質(zhì)量的離心力受力模塊；③可受控實(shí)時調(diào)整受力模塊質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心距離(軌道半徑)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。在離心系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，動態(tài)調(diào)整受力質(zhì)心軌道半徑，使其軌道半徑變動的往復(fù)周期等于離心系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)周期或其整數(shù)倍，從而在徑向方向上的一組對向質(zhì)心產(chǎn)生半徑差，進(jìn)而影響其對應(yīng)質(zhì)心在離心系統(tǒng)中的線速度，根據(jù)離心力計算公式：F＝mv²/r，離心力與半徑呈線性負(fù)相關(guān)，但與速度呈指數(shù)正相關(guān)，在特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計下，半徑差造成的離心力變化可以相互抵消，線速度差造成的離心力在較長半徑端會大于較短半徑端，該差值(合力)將從系統(tǒng)中向外輸出，進(jìn)而產(chǎn)生推力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種動力轉(zhuǎn)換及輸出系統(tǒng)，尤其適用于作為非流體力學(xué)環(huán)境下，避免耗材的純電動的太空飛行器動力系統(tǒng)。下文稱本系統(tǒng)。

發(fā)明背景

美國SpaceX公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克(Elon Musk)說：除了火箭，所有交通工具都能實(shí)現(xiàn)電動。目前火箭等航天器推進(jìn)系統(tǒng)主要依賴化學(xué)燃料，這種方案并不十分美好。不符合未來人類低成本星際通勤需求。這引發(fā)了我探索未來航天器推進(jìn)方式的興趣，經(jīng)理論推導(dǎo)和簡單測試，一種被暫命名之為“離心力可控徑向溢出”動力形式具備可行性。

技術(shù)原理

通過動態(tài)改變高速旋轉(zhuǎn)的離心系統(tǒng)中一組受力質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心間的距離(半徑)，即通過特定機(jī)構(gòu)干預(yù)離心系統(tǒng)的正圓結(jié)構(gòu)并實(shí)時構(gòu)建一個焦點(diǎn)相對固定且長軸方向不變的近橢圓結(jié)構(gòu)，造成整個系統(tǒng)沿橢圓長軸方向徑向偏轉(zhuǎn)(平移)，通過長軸兩端離心力差向外輸出矢量推力。

在動力系統(tǒng)維持轉(zhuǎn)速相對穩(wěn)定，即離心系統(tǒng)角速度基本不變的前提下，改變長軸兩端質(zhì)心半徑將造成對應(yīng)質(zhì)心線速度差異，即較長半徑端線速度大于較短半徑端，根據(jù)離心力計算公式：F＝mv²/r，離心力與半徑呈線性負(fù)相關(guān)，但與速度呈指數(shù)正相關(guān)，在特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計下，Δr造成的離心力變化可以相互抵消，Δv造成的離心力在較長半徑端會大于較短半徑端。該差值(合力)將從系統(tǒng)中向外輸出。

附圖說明

圖1是技術(shù)原理圖，分左右兩部分，圖左為調(diào)整半徑前，圖右為調(diào)整半徑后。其中①為旋轉(zhuǎn)圓心，②為離心力受力模塊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明核心在于造成離心力徑向溢出的近橢圓機(jī)械結(jié)構(gòu)。在力學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用通過動態(tài)調(diào)整半徑造成離心力差進(jìn)而輸出力的形式即視為應(yīng)用了本發(fā)明。

本發(fā)明必要核心結(jié)構(gòu)主要包含以下幾方面：

1，提供離心系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以是電動機(jī)、直線活塞發(fā)動機(jī)、渦輪機(jī)，也可以是將一組(一個或多個)本系統(tǒng)作為子系統(tǒng)環(huán)繞圓心布局并輸出切向推力來提供旋轉(zhuǎn)動力。

2，一組(一個或多個)環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓心且具有一定質(zhì)量的模塊組成的圓周陣列。每個模塊與旋轉(zhuǎn)圓心保持一定距離，或比喻為軌道半徑(下稱軌道半徑)，該半徑在后續(xù)方案中可被動態(tài)調(diào)整。

3，軌道半徑干預(yù)機(jī)構(gòu)。主要作用是動態(tài)調(diào)整徑向方向上各受力質(zhì)心軌道半徑，用以維持或間歇性控制受力質(zhì)心模組的近橢圓結(jié)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)調(diào)整軌道半徑往復(fù)周期應(yīng)等于質(zhì)心繞圓心旋轉(zhuǎn)周期的整數(shù)倍。