[发明专利]基于离心力可控径向溢出的动力系统

说明书

基于离心力的动力系统，尤其适用于航天器无耗材纯电力驱动系统。本发明是一种结构设计方案，该结构核心有3部分构成，分别是：①动力系统提供离心动力；②一组远离离心系统圆心且具备一定质量的离心力受力模块；③可受控实时调整受力模块质心与旋转中心距离(轨道半径)的机械结构。在离心系统运转过程中，动态调整受力质心轨道半径，使其轨道半径变动的往复周期等于离心系统旋转周期或其整数倍，从而在径向方向上的一组对向质心产生半径差，进而影响其对应质心在离心系统中的线速度，根据离心力计算公式：F＝mv²/r，离心力与半径呈线性负相关，但与速度呈指数正相关，在特殊的结构设计下，半径差造成的离心力变化可以相互抵消，线速度差造成的离心力在较长半径端会大于较短半径端，该差值(合力)将从系统中向外输出，进而产生推力。

技术领域

本发明涉及一种动力转换及输出系统，尤其适用于作为非流体力学环境下，避免耗材的纯电动的太空飞行器动力系统。下文称本系统。

发明背景

美国SpaceX公司创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)说：除了火箭，所有交通工具都能实现电动。目前火箭等航天器推进系统主要依赖化学燃料，这种方案并不十分美好。不符合未来人类低成本星际通勤需求。这引发了我探索未来航天器推进方式的兴趣，经理论推导和简单测试，一种被暂命名之为“离心力可控径向溢出”动力形式具备可行性。

技术原理

通过动态改变高速旋转的离心系统中一组受力质心与旋转中心间的距离(半径)，即通过特定机构干预离心系统的正圆结构并实时构建一个焦点相对固定且长轴方向不变的近椭圆结构，造成整个系统沿椭圆长轴方向径向偏转(平移)，通过长轴两端离心力差向外输出矢量推力。

在动力系统维持转速相对稳定，即离心系统角速度基本不变的前提下，改变长轴两端质心半径将造成对应质心线速度差异，即较长半径端线速度大于较短半径端，根据离心力计算公式：F＝mv²/r，离心力与半径呈线性负相关，但与速度呈指数正相关，在特殊的结构设计下，Δr造成的离心力变化可以相互抵消，Δv造成的离心力在较长半径端会大于较短半径端。该差值(合力)将从系统中向外输出。

附图说明

图1是技术原理图，分左右两部分，图左为调整半径前，图右为调整半径后。其中①为旋转圆心，②为离心力受力模块。

发明内容

本发明核心在于造成离心力径向溢出的近椭圆机械结构。在力学系统中应用通过动态调整半径造成离心力差进而输出力的形式即视为应用了本发明。

本发明必要核心结构主要包含以下几方面：

1，提供离心系统旋转的动力系统，该系统可以是电动机、直线活塞发动机、涡轮机，也可以是将一组(一个或多个)本系统作为子系统环绕圆心布局并输出切向推力来提供旋转动力。

2，一组(一个或多个)环绕旋转圆心且具有一定质量的模块组成的圆周阵列。每个模块与旋转圆心保持一定距离，或比喻为轨道半径(下称轨道半径)，该半径在后续方案中可被动态调整。

3，轨道半径干预机构。主要作用是动态调整径向方向上各受力质心轨道半径，用以维持或间歇性控制受力质心模组的近椭圆结构。该机构调整轨道半径往复周期应等于质心绕圆心旋转周期的整数倍。