CN113187865A - 一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置 - Google Patents

一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113187865A
CN113187865A CN202110564512.0A CN202110564512A CN113187865A CN 113187865 A CN113187865 A CN 113187865A CN 202110564512 A CN202110564512 A CN 202110564512A CN 113187865 A CN113187865 A CN 113187865A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
idler
idler wheel
driven gear
driven
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110564512.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113187865B (zh
Inventor
汪闯
袁小刚
苌磊
杨鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN202110564512.0A priority Critical patent/CN113187865B/zh
Publication of CN113187865A publication Critical patent/CN113187865A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113187865B publication Critical patent/CN113187865B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/12—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置，包括主动轴(1)、主动齿轮(2)、主动拉杆(3)、行星轴承(4)、从动齿轮a(5)、惰轮拉杆a(6)、惰轮螺栓(7)、惰轮(8)、惰轮拉杆b(9)、从动轮螺栓(10)、从动齿轮b(11)、从动轮拉杆(12)、从动齿轮c(13)、补偿轴(14)和从动轴螺栓(15)。本装置工作过程中无需携带任何燃料、无燃料反应、绿色无污染，在工作中仅需提供电能或转矩即可提供动力。该动力装置无需依赖重力和空气环境，可在无重力环境下工作。动力大小由负重与惰轮的质量比以及输入转速决定，动力大小连续可调。具有较好的经济性和环境友好性。

Description

一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置
技术领域
本发明涉及应用于航空航天和日常交通车辆的动力***，主要涉及一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置。
背景技术
自从蒸汽机发明至今，人类对动力***的革命成为工业革命之后最为显著的目标之一，动力***为日常交通的车辆、航空航天的飞机以及太空探测的推进器等提供源源不断的动力。目前常用的发动机动力***主要包括活塞式动力***，空气喷气式动力***，火箭式动力***和组合式发动机。活塞式发动机是把燃料的热能转化为带动螺旋桨或旋翼转动的机械能，其缺点是不能直接产生使飞行器前进的推力或拉力；空气喷气式发动机利用大气层中的空气与所携带的燃料燃烧产生高温气体推动，缺点是依赖于空气的氧气作为氧化剂。火箭发动机是完全依靠自身携带的氧化剂和燃料产生高温、高压气体或等离子体高速喷出获得反向推力，该动力***可以在大气层外或高空中使用，其缺点是依赖于携带的燃料；组合式动力***是综合以上两种或两种以上的混合动力***，在使用上述动力***提供动力时同样需要面临对应的动力***弊端。上述四种动力***均是将电能-内能-机械能的间接转换，间接转换使得整理的效率较低，能量消耗较大，尤其在航空航天领域中，较大的能量消耗意味着有更大的风险和成本。与此同时由于内能的转化会产生一些具有污染的物质，对环境的安全造成一定的影响。
发明内容
根据以上研究背景，本发明提出一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置。该***利用装置的惰轮惯性为动力输出，直接电能转换为惰轮机械能并转移到动力***。该***具有较高的转化效率，同时利用惯性作为动力源，不需要携带任何燃料，可有效降低动力***的运行成本。同时该动力***不会产生任何污染气体，对环境友好，可在有无重力作用下工作，可用临近空间，近地空间和深空探测用的推进任务，该动力***较高的经济性和实用性。
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
质量作为物质最基本的属性，不随空间位置发生变化。惯性是物质质量的一种具体体现，惯性大小与物质的质量多少决定。本发明中利用惰轮在转动过程的方向性，在转动过程中将惰轮的动能转化成动力***的动能。根据动量守恒可知在***不受外力作用下，***的动量是守恒的。假设惰轮的质量和速度分别为m1，V1，动力***的质量和速度分别为m2和V2；由动量守恒可得：
m1V1＝m2V2 (式1)
V2＝m1V1/m2 (式2)
由(式1)和(式2)可得动力装置的速度V2与惰轮的速度V1和质量比m1/m2决定，在动力***中，两质量比值通常为定值，在一个固定的动力***中，***的速度大小主要通过惰轮的速度调节。另一方面，当惰轮在做高速回旋运动时，在质量的作用下会承受一个向心力的作用。如果将惰轮连接到***中，除惰轮外的其他部件将会承受一个反向的较大拉力。拉力F的大小可通过式3求解。
F＝m1V1 2/L (式3)
(式3)中L为惰轮的旋转半径。当惰轮做回旋运动时，惰轮的旋转速度远大于***的旋转，因此可以认为总***没有做反向回旋运行。在惰轮的一个回旋周期内通过对运行轨迹做固定规划可以使得运动周期内满足定向运行。
一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置，包括主动轴1、主动齿轮2、主动拉杆3、行星轴承4、从动齿轮a5、惰轮拉杆a6、惰轮螺栓7、惰轮8、惰轮拉杆b9、从动轮螺栓10、从动齿轮b11、从动轮拉杆12、从动齿轮c13、补偿轴14、从动轴螺栓15。
所述的主动轴1需要连接高速电机输入转矩提供动力。
所述的主动齿轮2、从动齿轮a5、从动齿轮b11、从动齿轮c13为同一齿轮模数。优选地，所述的齿轮模数为2。齿轮的齿数与根据不同的动力大小进行设计。
主动拉杆3约束从动齿轮a5和从动齿轮b11保持正常啮合运动。
所述惰轮拉杆a6和惰轮拉杆b9对从动齿轮a5和从动齿轮b11进行固定约束。且惰轮拉杆a6和惰轮拉杆b9的长度可根据工况进行设计。
所述惰轮螺栓7、从动轮螺栓10和从动轴螺栓15分别对惰轮8、从动齿轮a5、从动齿轮b11、主动齿轮2和从动齿轮c13进行固定。
所述补偿轴14为输入轴的质量补偿，确保动力装置的重心不偏心。
本发明的一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置，动力***之间将电能转换成机械能，利用惰轮的惯性获得定向运动的动力。与***做在的空间位置和有无重力场作用均无关。该动力***无需携带任何燃料，仅需要通电由电机提供转矩即可完成独立工作。可通过调节转速获得不同的动力大小，具有结构简单，便于操作，清洁无污染的优势。
利用高速电机从右侧主动轴1一端提供转矩输入即可进行工作，在***另一端配有质量补偿使得动力***总重心在垂直中线位置。
惰轮8高速旋转运动周期内速度的大小和方向均发生改变，惰轮8旋转一周将带动装置移动固定的位移，位移的大小由惰轮8旋转的半径决定。
惰轮高速旋转运动周期获得单向速度，单向移动速度大小与回旋运行转速和惰轮和整体的质量比有关。
惰轮通过两个拉杆进行连接，两拉杆满足在较高转速下的向心力下防止惰轮飞出。
惰轮8的运行轨迹由一组行星齿轮进行约束，惰轮的运动包括两个：分别是绕惰轮中心和驱动轴中心的回旋运动。惰轮的质心的运行轨迹是单向非对称，回旋一周期内惰轮质心向单一方向移动固定的距离。
惰轮8的运行轨迹由一组主动齿轮2和从动齿轮a5组成的行星齿轮进行约束，主动齿轮2固定安装在主动轴1上，主动拉杆3一端通过轴承安装在主动轴1上，从动齿轮a5固定在主动拉杆3另一端，惰轮8的运动包括两个：分别是绕惰轮中心和驱动轴中心的回旋运动；惰轮的质心的运行轨迹是单向非对称，回旋一周期内惰轮质心向单一方向移动固定的距离。
采用本发明在工作中，通过给高速电机提供0-12V电压，转速可根据输入功率进行调整。电机的转矩输入到主动轴1，主动轴1通过转矩带动主动齿轮2转动。主动齿轮2通过齿轮啮合带动惰轮绕驱动轴中心进行旋转，拉杆3为行星齿轮限位作用。通过齿轮啮合作用，惰轮8同时也绕行星轴承4的轴线进行旋转，惰轮旋转一周期质心轨迹是非圆形对称的封闭曲线，惰轮质心运行轨迹积分不为0，而是产生固定一个方向位移，该位移使得与该动力装置连接的部件产生同样的位移效果，从而提供一个定向动力。
本发明的优点主要在于：
本发明相对于传统的动力***而言，在本发明工作过程中无需携带任何燃料、无燃料反应、绿色无污染，在工作中仅需提供电能或转矩即可，同时该动力装置无需依赖重力和空气环境，动力大小与惰轮质量比和转速有关，具有较好的经济性和环境友好性。
附图说明
图1为本发明的用于推进任务的惰轮惯性动力装置结构示意图。
图中，1主动轴、2主动齿轮、3主动拉杆、4行星轴承、5从动齿轮a、6惰轮拉杆a、7惰轮螺栓、8惰轮、9惰轮拉杆b、10从动轮螺栓、11从动齿轮b、12从动轮拉杆、13从动齿轮c、14补偿轴、15从动轴螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明做进一步的详细说明。本发明的一种用于推进任务的新型高效惰轮惯性动力装置并不限于特定的材质或工艺，以下所述案例仅为本发明的其中之一的实施案例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
如图1所示，一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置，包括有主动轴1、主动齿轮2、主动拉杆3、行星轴承4、从动齿轮a5、惰轮拉杆a6、惰轮螺栓7、惰轮8、惰轮拉杆b9、从动轮螺栓10、从动齿轮b11、从动轮拉杆12、从动齿轮c13、补偿轴14、从动轴螺栓15。
所述的主动轴1需要连接高速电机输入转矩提供动力。
所述的主动齿轮2、从动齿轮a5、从动齿轮b11、从动齿轮c13为同一齿轮模数，即m＝2。齿轮的齿数与根据不同的动力大小进行设计。
主动拉杆3主要作用是约束从动齿轮a5和从动齿轮b11保持正常啮合运动。
所述惰轮拉杆a6和惰轮拉杆b9与从动齿轮a5和从动齿轮b11进行固定约束，且惰轮拉杆a6和惰轮拉杆b9的长度可根据工况进行设计。
所述惰轮螺栓7、从动轮螺栓10和从动轴螺栓15分别对惰轮8，从动齿轮a5、从动齿轮b11、主动齿轮2和从动齿轮c13进行固定。
所述补偿轴14为输入轴的质量补偿，确保动力装置的重心不偏心。
采用上述的一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置，在工作中，通过给高速电机提供0-12V电压，转速可根据输入功率进行调整。电机的转矩输入到主动轴1，主动轴1通过转矩带动主动齿轮2转动。主动齿轮2通过齿轮啮合带动惰轮绕驱动轴中心进行旋转，拉杆3为行星齿轮限位作用。通过齿轮啮合作用，惰轮8同时也绕行星轴承4的轴线进行旋转，惰轮旋转一周期质心轨迹是非圆形对称的封闭曲线，惰轮质心运行轨迹积分不为0，而是产生固定一个方向位移，该位移使得与该动力装置连接的部件产生同样的位移效果，从而提供一个定向动力。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置，其特征在于，包括主动轴(1)、主动齿轮(2)、主动拉杆(3)、行星轴承(4)、从动齿轮a(5)、惰轮拉杆a(6)、惰轮螺栓(7)、惰轮(8)、惰轮拉杆b(9)、从动轮螺栓(10)、从动齿轮b(11)、从动轮拉杆(12)、从动齿轮c(13)、补偿轴(14)、从动轴螺栓(15)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的主动轴(1)需要连接高速电机输入转矩提供动力。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的主动齿轮(2)、从动齿轮a(5)、从动齿轮b(11)、从动齿轮c(13)为同一齿轮模数。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，主动拉杆(3)约束从动齿轮a(5)和从动齿轮b(11)保持正常啮合运动。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惰轮拉杆a(6)和惰轮拉杆b(9)对从动齿轮a(5)和从动齿轮b(11)进行固定约束。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惰轮螺栓(7)、从动轮螺栓(10)和从动轴螺栓(15)分别对惰轮(8)、从动齿轮a(5)、从动齿轮b(11)、主动齿轮(2)和从动齿轮c(13)进行固定。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述补偿轴(14)为输入轴的质量补偿，确保动力装置的重心不偏心。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，利用高速电机从右侧主动轴(1)一端提供转矩输入进行工作，在***左端补偿轴配有质量补偿使得动力***总重心在垂直中线位置。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，惰轮(8)旋转运动周期内速度的大小和方向均发生改变，惰轮(8)旋转一周将带动装置移动固定的位移，位移的大小由惰轮(8)旋转的半径决定。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，惰轮(8)的运行轨迹由一组主动齿轮(2)和从动齿轮a(5)组成的行星齿轮进行约束，主动齿轮(2)固定安装在主动轴(1)上，主动拉杆(3)一端通过轴承安装在主动轴(1)上，从动齿轮a(5)固定在主动拉杆(3)另一端，惰轮(8)的运动包括两个：分别是绕惰轮中心和驱动轴中心的回旋运动；惰轮的质心的运行轨迹是单向非对称，回旋一周期内惰轮质心向单一方向移动固定的距离。
CN202110564512.0A 2021-05-24 2021-05-24 一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置 Active CN113187865B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110564512.0A CN113187865B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110564512.0A CN113187865B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113187865A true CN113187865A (zh) 2021-07-30
CN113187865B CN113187865B (zh) 2024-02-23

Family

ID=76984893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110564512.0A Active CN113187865B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113187865B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1669111A (zh) * 2002-05-21 2005-09-14 应用材料股份有限公司 小行星式磁电管
CN101337571A (zh) * 2008-08-05 2009-01-07 傅家三 用于往复运动转换的行星齿轮机构
CN201705459U (zh) * 2010-01-08 2011-01-12 黄腾辉 惯性动力的驱动装置
US20110165990A1 (en) * 2008-09-11 2011-07-07 Alfredo Tampieri Epicyclic Reduction Gear Device With Balanced Planet Wheels
CN203899140U (zh) * 2014-06-26 2014-10-29 济南爱动动漫科技有限公司 一种惯性玩具车动力装置
CN204493622U (zh) * 2015-02-11 2015-07-22 许修义 一种有速度放大效应及力矩比较功能的机构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1669111A (zh) * 2002-05-21 2005-09-14 应用材料股份有限公司 小行星式磁电管
CN101337571A (zh) * 2008-08-05 2009-01-07 傅家三 用于往复运动转换的行星齿轮机构
US20110165990A1 (en) * 2008-09-11 2011-07-07 Alfredo Tampieri Epicyclic Reduction Gear Device With Balanced Planet Wheels
CN201705459U (zh) * 2010-01-08 2011-01-12 黄腾辉 惯性动力的驱动装置
CN203899140U (zh) * 2014-06-26 2014-10-29 济南爱动动漫科技有限公司 一种惯性玩具车动力装置
CN204493622U (zh) * 2015-02-11 2015-07-22 许修义 一种有速度放大效应及力矩比较功能的机构

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘治华;王春丽;于正林;贾宏光;: "双功能飞轮控制方法的研究", 长春理工大学学报(自然科学版), no. 02, pages 6 - 10 *
白越;杨作起;黎海文;贾宏光;吴一辉;宣明;: "储能/姿控一体化飞轮能耗试验研究", 光学精密工程, no. 02, pages 14 - 25 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113187865B (zh) 2024-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10618667B2 (en) Fan module with adjustable pitch blades and power system
JPH02161135A (ja) ダクトなしファン型ガスタービンエンジンの補助動力源
US10737801B2 (en) Fan module with rotatable vane ring power system
US11530020B2 (en) Recuperative jet drive
EP2939929B1 (en) Multi-axis accessory gearboxes of mechanical drive systems and gas turbine engines including the same
RU2727821C1 (ru) Пневматический двигатель
CN110863908A (zh) 微型涡喷发动机气动发电***
WO2010066156A1 (zh) 一种回转扑翼变径装置
CN113187865A (zh) 一种用于推进任务的惰轮惯性动力装置
WO2023058721A1 (ja) 飛行装置
CN201856895U (zh) 利用离心力产生径向推力的装置
CN212055003U (zh) 一种离心力产生装置
CN108757218A (zh) 一种新型热电循环组合发动机
US20040103729A1 (en) Dual-axis centrifugal propulsion system
WO2009041928A4 (en) Spacecraft propulsion system with gyroscopic mechanism
CN111089038A (zh) 一种离心力产生装置
CN108832771A (zh) 一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力
RU2327898C1 (ru) Энергоустановка с активным методом обработки ветра на основе эффекта магнуса
WO2012046488A1 (ja) 推進力発生装置
RU2542842C2 (ru) Электромеханическая силовая установка воздушного судна
RU2264553C1 (ru) Турбореактивный двигатель
CN101927830A (zh) 利用离心力产生径向推力的方法
GB829100A (en) Improvements relating to ram air turbine driven auxiliary power generators
CN108167109B (zh) 一种基于鸭式浮体的无纵摇机械式波浪发电机构
WO2023199801A1 (ja) 飛行装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant