“物理静力”多用途推进器

摘要

推进器技术、驱动技术。现有的推进器技术和驱动器技术，大都采用以“点”带“面”式推进或驱动方式，获得推进和驱动所需力量还需要借助外界的地面、水、空气等物质产生。本发明要解决的技术问题：获得推进和驱动所需力量不再需要借助外界的地面、水、空气等物质产生，直接由推进器或驱动器自身生成的力量推动或驱动。为解决技术问题而采用的技术方案：根据物理力学“离心力”和“回归线”原理。用技术手段以限制回归的方式获得所需动能的方法，并以此设计制造的推进器或驱动器。本发明主要应用于：各种形式的交通工具、汽车、动车、舰船、飞机、宇宙飞船等。

说明书

技术领域

推进器技术、驱动技术。

背景技术

现有的推进器技术和驱动技术被广泛应用于交通工具制造业（含公路、铁路以及船舶制造业。）和航空航天工业等。这些技术从应用至今，经过若干年的发展应用显露出诸多问题及缺陷。并且是现有技术无法改善和解决的。当我们驾驶着车辆行驶在泥泞，崎岖，冰雪，沙漠，大坡度等恶劣交通情况下的道路上时。当我们驾驶船艇在水上或水下航行，前方遇到紧急情况需要紧急制动或紧急速转向，遇到漂浮或悬浮在水中的大量的渔网、绳索等众多缠绕物时。当我们驾驶飞机在天空中飞行，遇到复杂天气、空气乱流、下击爆流、风切变时，起飞降落还需要巨大的机场跑道时。当我们的航天飞机在返回地球再于大气层时，由于不能有效控制飞行速度与大气发生摩擦而巨烈燃烧时。面对种种问题，我们现有的驱动和推进技术却显得那么的捉襟见肘。我们现有的驱动或推进技术整体来看大都是以“点”带“面”的驱动或推进方式。例如说“汽车”，我们就一款前驱或者后驱的轿车来分析一下。这款车呢有四个车轮，无论是前驱还是后驱，由于差速器的原因其实是只有一个车轮在做推进工作的。车身的长度和宽度形成一个面，四个车轮分布在这个面的下方共同承担着整个车身的重量，这四个车轮无论哪一个作为驱动轮都是不均衡的。因为离驱动轮最远的那个车轮就是这部车子在行驶中最大的阻力点。当这款车子行驶在泥泞、崎岖、冰雪、沙漠、大坡度雨雪路况的道路上问题更加突出。于是有人设计了四驱车辆，情况有所改善，但是在一些特殊路况下依然会出现一些令人尴尬的场面。毕竟四驱也不是四个车轮同时工作的。这就是现有驱动技术的短板。

我们再来说说水上交通工具现有推进技术。大部分的船艇都是采用螺旋桨推进器技术。当然也有一些武器级的船艇采用当下最先进的无轴泵喷推进技术。说白了也就是螺旋桨的改进型。用螺旋桨推动液态的水产生水流，水流延水流方向产生压缩效果生成反推作用力，反推作用力再作用于螺旋桨，螺旋桨借助反推作用力推动船艇突破船艇由于吃水深度形成的阻力航行。整个过程漫长且功耗巨大。使船艇不能像汽车在陆地上行驶一样灵活。即使是加装了侧向推进器也无法达到。尤其是在前方遇到紧急情况需要紧急避让或紧急制动时。这种螺旋桨推进器的另一个弊端就是在运行中会将一些隐藏水中的渔网、缆索等杂物吸附并缠绕其上，将螺旋桨抱死使船艇无法动弹。还会对一些水中的生物或动物造成伤害等。当然最重要的还是螺旋桨推进器的效率问题。由于推进器技术的缘故始终无法摆脱以“点”带“面”的窘境。

航空航天方面也是如此。百年不变的继续延用着“空气动力学”“流体力学”原理。飞机在空中飞行，无论是螺旋桨、旋翼，涡轮喷发等形式的推进方式都离不开外界的空气。如果没有空气它什么也做不了。空气不同于水和我们能够看到的所有物质。除了在流动时我们能够感觉到外既看不到也摸不着。飞机飞行要利用气动外形通过螺旋桨、旋翼、涡轮喷气式发动机提供的足够的推力获得的速度结合机身的气动外形产生的空气浮力飞行。空气和速度是飞机飞行的必备条件缺一不可。火箭和航天飞机可以在大气层以外空间飞行，不借助空气。燃料在火箭推进器内转化为工质（工作介质）的动能，形成高速射流排出而产生推力。燃料消耗巨大，需要巨大空间携带足够燃料。运输成本巨大。因为携带过多燃料而存在众多安全因素。

再于大气层时由于无法控制巨大的惯性速度，与空气发生剧烈摩擦而产生高温使其表面剧烈燃烧，甚至烧毁。这些都是现有推进器技术无法解决的。以“点”带“面”依然是无法逾越的鸿沟。

发明内容

一、要解决的技术问题。

什么样的的推进技术才能够不再以“点”带“面”呢。首先我们要放弃现有推进或驱动技术生成推力要利用的外界条件，地面道路、水和空气。只要我们不再借助这些外部条件并可以获得我们推动物体所需要的推动力，并且这种推力直接作用于物体上，可以推动物体向任意方向移动和变换姿态。这就是我要发明的我们理想中这款推进器技术的目的和初衷。“物理静力”推进器，采用电力驱动，有单向和可变向两种设计。推进器直接安装在交通工具的内部，推进器产生的推力直接作用于交通工具，使交通工具延推进器推力方向移动。我们可以通过改变推进器推力方向来改变交通工具的运动方向和姿态。并兼具制动功能和助力制动功能。控制系统采用微电脑变频控制模块控制，使驾驶交通工具更加简单方便。

在陆路交通方面，推进器安装在车辆上，推进器与车辆转向机构连动，使其推力方向始终与转向轮方向一致，这时车辆的所有车轮不再用于驱动，全部变为从动，只具备对车辆的承载和制动功能。推进器在电脑模块的控制下在车辆制动时可以改变推力方向来助力制动。由于推进器采用电力驱动，体积小可以安装在车辆的任意位置，可以同时安装多台推进器，让车辆获得更加稳定可靠的驱动效果。由于车轮不再用于驱动。当车辆行驶在泥泞，崎岖，冰雪，沙漠，大坡度雨雪路况时通过能力更强，驾驶操纵更加稳定安全可靠。不再以“点”带“面”。

在水上或水下交通方面，推进器安装在船艇内部船头和船尾位置。可以同时安装多台推进器以达到更加均衡推动力。改变推进器推力方向可以让船艇完成横向或纵向航行，原地360度转向，无需抛锚紧急制动等动作。由于不再采用螺旋桨所以也避免杂物缠绕螺旋桨的尴尬。船艇也不再需要使用大型内燃机，在造船方面节约不少空间。也不再需要装载燃油的大量空间。从而降低船艇的使用成本，推进效率更高，航行速度更快。“点”“面”融和一体使船艇性能更加优越。

本推进器在航空或航天方面应用效果更佳显著。起降不再需要大型机场跑道，可以在任何地方随时随地起飞降落。静若止水动若闪电，可以自由穿梭于星际空间。推进器推进效率更高，电力驱动更加节能环保。未来的交通，空中交通将成为主流。

二、为解决技术问题而采用的技术方案。

本发明：“物理静力”多用途推进器；技术方案采用物理学“离心力”和“回归线”原理。机械结构主要有推进器壳体，主轴，变频电动机，推力发生器等部件组成。控制部分；主要由微电脑模块，变频器等器件组成。为方便大家更快了解本推进器的工作原理，我们通过一个小实验来进一步让大家了解本推进器的工作原理。我们首先用一根轴，在轴的轴向中间位置，与轴线垂直方向经向水平安装一对U型连杆坐，再用两个带连杆的铁球（推力发生器），两个铁球质量相同体积相同，固定在铁球上的两个连杆质量，长度，体积相同。我们把带连杆的两个铁球用两个同等质量，同等体积的两个轴销与轴上的两个连杆坐连接起来，为简单说明，其他细节不再详述。我们把组装好的轴垂直安装好。这时由于重力原因两个带连杆铁球自然下垂。做完这一切之后我们开始试验。

实验第一部；（1），我们给这根轴以转动的力量，让它以轴线为轴心，同时带动经向链接的两个铁球向同一方向旋转，并逐渐加速。这时本来由于重力原因下垂，并紧靠在轴上的两个铁球，由于离心力的作用逐渐向轴的两侧分开。随着转速的不断加快，两个铁球的质心与轴上连杆轴销的轴轴心点形成的直线与轴的轴心线形成90度角。此时无论怎么加速转动轴，这个角度都不会发生变化。此时两个铁球绕轴高速转动的轨迹我们给它起一个名字叫“回归线”。（2），我们再来分析一下这个过程；当轴转动时带动两个铁球同时旋转，由于离心力的作用两个铁球绕轴转动的环形轨迹也在发生不断的变化。随着转速的提高环形轨迹的直径也越来越大，直到最大时（由于连杆作用限制）不再发生变化。这时我们再怎么加速转动也不会发生根本的改变（连杆与链接轴销的强度可承受范围内）。（3），我们再来分析一下力学方面，两个铁球在轴逐渐加速转动时，由于离心力的作用它们的运动轨迹也在不断变化直到最终停止变化。大家都知道离心力的计算公式，在这里我就不再作详细说明了。这个变化的过程就是当两个铁球随着运动速度的提高，铁球质量（也就是重力）随着运动速度的发生生成离心力。生成的离心力随着铁球运动速度逐渐加快而逐渐变大。当铁球通过运动速度产生的离心力等于或大于铁球产生的重力时，两个铁球质心点与轴链接点间的连线与轴线垂直，并不再变化。但是两个铁球通过运动速度产生的离心力随着轴转动速度的加快还在不断加大。（4），在这个实验中我们仅仅只获得了离心力。离心力除了能给我们提供可靠的稳定性之外对我们来说没有太大用处。这强大的离心力我们也可以通过技术手段改变力的作用方向,从而获得我们所需要的推动力."'

实验第二部；（1），我们现在来把轴做一下改变。在轴上加装一个部件（推力发生器构成部件），用这个部件来限制铁球连杆的运动范围。我们再把整个轴的运动装置一起固定在一个约重10kg的支架上。（2），我们启动轴的驱动装置，并逐渐加大轴的转速。当两个铁球的运动轨迹快要接近“回归线”时受到轴上限位装置的限制无法到达“回归线”位置。我们继续加速，此时两个铁球依然无法到达“回归线”位置。我们继续加速此时整套装置开始轻微颤动。我们继续加速。这时整套装置连同固定支架缓缓离开地面，并随着转速加快慢慢上升悬于空中。（3），通过这个实验，我们可以看出“离心力”是可以通过技术手段来利用的。原理如下；我们知道离心力的力的方向是以轴心为中心向外呈放射状的。力作用的方向是向四周散开的。是无法用来作为动力使用的。我们只有改变离心力的作用力方向才可以加以利用。如何改变才能使用呢，我们在第一部实验中发现两个铁球在快速运动中其运动轨迹始终停留在“回归线”上，无论离心力再增大多少都不能使其发生改变。我们看一下两个铁球从静止的重力状态下的下垂状态到“回归线”与轴线垂直状态，整个过程是一个以两个铁球围绕轴线运动轨迹由小到大向外扩张的一个过程。两个铁球在到达“回归线”后由于连杆的作用也停止了向外的扩张。但是其向外扩张的离心力却没有停下来，随着两个铁球运转速度加快而继续加大。两个铁球从下垂到沿轴线方向运动至“回归线”轨道位置也是铁球与轴链节点间连线与轴线角度由小到大的过程，也是两个铁球沿轴线方向运动的唯一活动范围。“回归线”就像是两个铁球沿轴线方向运动的终点站。如果我们让两个铁球永远无法到达终点站会是什么情况。在实验中我们用一个部件对两个铁球沿轴线方向的活动范围进行限制，铁球上连杆与限位部件接触的部位形成一个新的受力点，当铁球沿轴向方向运动受到阻碍时，强大的离心力推动铁球继续向“回归线”方向运动。由于铁球上连杆与轴之间链接点和限位点的关系。使铁球无法到达终点“回归线”，强大的离心力通过铁球上的杠杆转变为杠杆力，此时铁球上连杆与轴之间的链接点转变为支点，杠杆与限位部件接触位置的受力点成为阻力点，转变为杠杆力的强大的离心力通过这个阻力点转变为延轴线方向向“回归线”方向运动的推动力。这时我们改变离心力作用力方向的目的已经达到。此时高速运动的两个铁球在生成“离心力”的同时也产生了沿轴线方向的作用力。从而使我们获得了可以利用的推动力推力。通过这个实验，我们可以确定“离心力”是可以通过“回归线”原理加一改变利用的。本发明在设计时根据“回归线”原理。把推力发生器设计成一体式定向角度式部件。这样可以大大的降低生产技术难度，降低制造成本，消除了由于机械结构复杂所带来的诸多问题，使其更加坚固耐用，每个推力发生器部件为一级。我们可根据所需要推力大小设计制作出一级或多级的推进器。为减少推力发生器在运转中与空气的摩擦，我们为每一级推力发生器设计制作了独立封闭式壳体。推力发生器与变频电动机我们采用共轴式设计，变频电动机采用大轴径短轴距空心滑键式设计，使电动机转子外径与推力发生器外经等同。使其在启动时较大程度降低耗电量。使其在运行中更加节能。电动机与推力发生器共轴式设计也大大减少了由于复杂的传动机械结构带来功耗。控制系统，有微电脑模块和变频器控制。以调节推进器转速获得相应的推力。

三、有益效果。

本推进器制造技术和工艺要求较高，但是其机械结构简单，制造成本相对较低。推力大、体积小、故障率低、安全性高、直接推进驱动效率更高、能耗低、操作控制灵活方便、电力驱动更加节能环保。应用范围广。

具体实施方式

本推进器制造方案。

一、推进器主壳体，（套筒型）。主要受力部件，强度要求高。制造要求一次性铸造或拼装焊接完成。由大型车床车削内孔及端面。推进器前后端盖。主要受力部件，强度要求较高，能够承受巨大推力。制造要求同前。

二、推力发生器制造方案；材料要求整体锻造，车削加工。动平衡技术要求较高。加工中心延经向均分等份破力分切。

三、电动机制造方案；专业生产厂家按技术要求订制。

四、主轴制造方案；材料要求整体锻造。车削中心加工制造，表面滑键设计，动平衡技术要求较高。