[发明专利]流体加速器及其应用

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种流体加速器及其应用。

背景技术

目前，缺乏有效的利用流体来加速物体的加速器。

发明内容

本发明提供一种流体加速器及其应用，该流体加速器能利用流体作为加速作用的媒介使被加速物体在加速度较小的情况下得到持续的加速并最终获得所需的较大的速度。其可避免电磁加速器的电磁场对被加速物的不良影响，义可避免气枪、空气炮及其他用于加速物体的炮的巨大的瞬时加速度对被加速物的损伤。其重量相对于普通的电磁加速器而言将可大大减轻，故其特别适合于装载于飞行器或其他交通设备中。其可用于发射航天器或航空器等。

本发明所采用的技术方案是：该流体加速器利用流体在被加速物体运动路径的前后制造流体对被加速物体的持续的压力差，使物体在其运动方向上获得持续的加速度，而持续加速并最终获得所需的较大的速度。在流体加速器内，在被加速物体运动方向的前方流体被抽走或被部分地抽走，当被加速物体通过加速器管道内其中任意的一小段位置时该段位置被瞬间充盈流体。被加速物体在被加速前先装载于与加速器管道内壁能较紧密相对又在相对高速运动时只有较小摩擦力的装载物上。可以在加速时通过调整装载物的外形使其在流体作用下减少其摩擦力。装载物壁与加速器管道内壁较紧密相对的空间内可以有少量流体以减少摩擦力。上述流体可以是气体或液体，本说明书以气体为例说明其具体的技术方案。流体加速器的形态可主要分为直线型加速器和回旋加速器。本说明书分别以直线型加速器和回旋加速器为例说明流体加速器具体的实现方案。直线型流体加速器：其加速管道从整体上呈直线形，加速管道端口处有隔离挡板使加速管道内与外界空气相隔离或基本隔离。通过调整装载物的外形使其在运动中在流体作用下获得一定的升力而一定程度上克服重力并减少其摩擦力。流体加速器设有空气高压区和空气低压区(或真空区)，分别连接有空气高压管道和空气低压管道，这两条管道与加速器的加速管道全程相伴并在加速管道壁的各个位置都有多个接口通向加速管道内部，这些接口均设有可受控瞬间移动的挡板，通过这些挡板则可控制加速管道内部的流体作高速流动。在流体加速器内，在被加速物体运动方向的前方空气被抽走或被部分地抽走，当被加速物体到达加速器管道内任意的某一位置时该位置的各个挡板迅速移动，此时该位置及其后面的位置被瞬间充盈高压气体。被加速物体的前方的挡板受控接通空气低压管道，从而一方面抽走各种原因漏进的气体，另一方面在装载物壁与加速器管道内壁较紧密相对的空间内形成一定的气流并以使装载物获得一定的升力并减少其摩擦力。在装载物壁与加速器管道内壁较紧密相对的位置处就可以控制该处全部或部分挡板移动致使其加速器管道与空气高压管道相连而在该位置喷射出气体减少摩擦力。在获得所需的速度时，加速管道端口处的隔离挡板从闭合状态变成打开，被加速物体与装载物分离并发射离开流体加速器。可以把上述直线型流体加速器应用在航天器或航空器或其他物体的发射中。回旋流体加速器：其加速原理与上述直线型流体加速器基本一致，其特征是，其加速管道在加速过程中从整体外观上呈闭合的环形，为了在环形的加速管道内制造出高低压区，在环形的加速管道内根据需要设置若干道屏障，上述屏障闭合时屏障间在加速管道内形成被分隔开的密闭或基本密闭空间，上述屏障可受控开启或闭合。物体作加速圆周运动的向心加速度可由以下方式获得：一、依靠加速管道壁的支持力获得；二、调整装载物至合适形状，依靠加速管道内的流体和加速管道壁支持力对装载物的作用获得；三、依靠载有被加速物体的装载物与其作加速圆周运动的圆心处相系并由该点提供的拉力获得；四、通过提供电磁力获得；五、通过以上方式的任意组合获得。针对上述第三点作具体阐述，本发明提出并要求保护具以下技术特征的各类回旋加速器，即，载有被加速物体的装载物(或被加速物体本身)与其作加速圆周运动的圆心处通过绳缆或其他器件相系，该圆心处与装载物相系的部分可以随装载物转动，并使该处转动角速度与装载物的保持一致或基本一致，该处的转动能量可以通过主动转动部件如马达等提供而不依赖于被加速物体，以减少或消除其对物体加速的不良影响。本说明书所述的回旋流体加速器采用上述技术特征。回旋流体加速器中，上述绳缆或其他相系的器件与加速管道壁的交界处有一定宽度的缝而使绳缆或其他相系的器件随装载物运动而不受加速管道壁阻碍，该缝设有活动门，当装载物运动到某位置时，该位置的活动门打开而其余位置的活动门紧闭。与装载物相系的圆心处的轴心点固定。根据被加速物速度而调整上述圆心处和加速管道间的纵向相对位置即可使被加速物体及其装载物获得合适的克服重力的向上的力使被加速物装载物刚好不与加速管道间相接触或仅轻微接触，从而减少或消除因重力引起的摩擦力。上述缝和其活动门的恰当开启位置设计即可配合实现此目的。上述被屏障分隔开的密闭空间中，被加速物体所在的那个空间中的流体受控情况与直线型流体加速器的一致，而其余的密闭空间的气体均被抽走或被部分地抽走。在获得所需的速度时，加速管道某部分被迅速移动而使加速管道内部空间与外界相接，被加速物体与装载物分离并发射离开流体加速器。以上回旋流体加速器中，可以在其加速管道所围的在上述绳缆或其他相系的器件运动所在的扁平圆柱形空间外部加设隔离罩从而可以使回旋流体加速器内部在加速时与外界空气隔绝。本发明可应用于发射航天器或航空器等。其可设置在地面上，尤其设置在高原上，还可设置在如飞艇等的飞行器上。本发明提出并要求保护航天器(航空器)于回旋加速器内部加速的发射方法，即，把航天器或航空器置于各类回旋加速器中，通过回旋加速器的加速使航天器或航空器获得较高速度，之后再把航天器或航空器抛射离开加速器的发射方法。可把上述方法中的各类回旋加速器设置在地表上尤其是高原上或飞行器上或月球表面上或其他星球表面上，使航天器或航空器在发射时获得巨大的初始速度，从而大大减低航天器或航空器所需的载重。上述回旋加速器是指使被加速物作绕某轴心运动的加速器其加速度的产生来源可以是流体的作用力或电磁力或其他。可把上述回旋流体加速器应用于此方法中或应用于发射航天器或航空器。