专利名称：电动型宇空推力器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能为在宇宙空间无空气环境条件下飞行的飞行器，提供推力作用的推进器装置。
背景技术：
目前的现有技术中，可以在宇宙空间无空气环境条件下，为飞行器提供飞行推力作用的，是火箭发动机装置。这种装置是依靠高速喷射被加热至高温的工作介质，而产生推力作用的，这种装置的缺点是结构复杂，成本高，工作介质用完后无法持续使用。
发明内容
本发明的目的，是要提供一种与现有技术相比，结构简单，成本低，可长期持续使用的推进器装置。为实现本发明的目的，本发明利用两台规格、结构、性能、质量以及功率完全相同，仅转向相反的同型号电动机，固定安装在同一平面板基座上，构成ー个自由刚体系统，以作为本发明推力器装置的主体结构。在平面板基座上还安装了ー个可向两电动机提供电能的自动供电电源系统，该电源系统工作时先向一台电动机供电，待起动一段时间后断电，接着向另一台转向相反的电动机供电，待起动一段时间后断电。如此接カ式周而复始循环往复，从而产生推力作用。本发明人发现，对ー个由多个单独刚体，以质心点连线呈直线分布状态，固结于同一轻质长杆上(各単独刚体质心点连线与轻质长杆中轴线相重合)，构成的自由刚体系统，实施一力偶力系作用时。若力偶力系的两个作用力的两个作用点，都设置在自由刚体系统总质心点的同一侧，那么在长杆的这ー侧处，就必然存在一段或几段特殊区域，只要力偶力系中较为靠近刚体系统总质心点的作用力的作用点，是被设置在该区域上，于是就可使受カ偶力系作用的自由刚体系统上的各单独刚体，所受到的瞬时作用力的合力，为不为零的矢量值，合力的矢量方向，总是与较为靠近刚体系统总质心点的作用力的方向相同。自由刚体系统整体上既受カ偶矩的转动作用，同时还受瞬时平动推力作用，一段时间后刚体系统整体上的运动，是各単独刚体质心点连线绕系统总质心点的转动和系统整体上的平动两种分运动的合成运动。如果上述中自由刚体系统总质心点的两侧的质量分布是对称的，施加于其上的满足上述规定条件的力偶力系的作用，使刚体系统整体上(各単独刚体质心点连线)相对原方位转过ー个角度(最佳为n/36弧度也可大至/6弧度)，即停止力偶力系的作用；再在自由刚体系统总质心点的另ー侧对称位置，施加等值反向的力偶力系作用，直到系统整体上受前カ偶力系作用所产生的转动角度被抵消，即停止力偶力系的作用。那么自由刚体系统在这两次カ偶力系作用下产生的转动运动的效应是相 互抵消的，而产生的平动运动的效应是相互増益的。系统总质心点的运动轨迹呈波浪形状而其包络线呈直线状态，刚体系统总体上，相当于受到平动推力作用。由此本发明的技术方案是，利用两台规格、结构、性能、质量以及功率完全相同，仅转向相反的同型号电动机，各由两支相同型号的螺栓固定安装在同一平面板基座上，构成ー个自由刚体系统。每台电动机的两支固定螺栓杆的距离都是相等的，每台电动机的两支固定螺栓杆，在其所固定的电动机转子轴的两侧都是对称分布的，两台电动机在基座上相隔的距离是固定电动机的两支螺栓杆的距离的二倍(依实际需要调整时可以为大于一倍的倍数值)。用以固定两台电动机的共四支螺栓杆的中轴线，与基座平面的四个交点的连线是一条直线，该直线与两台电动机的两个质心点的连线相重合。两台电动机转子的每一端，各安装了两个质量相等的，能増大电机转子转动惯量的惯性刚体小球，每ー端的两小球在转子中轴线两侧对称分布，转子两端的两组小球在转子中轴线中心点两侧对称分布。同时在各电机转子两端还各安装了ー个传动轮，两端的传动轮质量和形状都想同，在电动机转子中轴线中心点两侧对称分布，两台电动机通过安装在传动轮上的传送带相连接。在两台电动机上安装的各刚体小球及传动轮其质量和形状都是相同的，其在两台电动机上的安装部位也都是相同的。在平面板基座上的两个电动机中间，安装了 ー个可提供电能的自动供电电源系统，由电源系统向两电动机提供电能，该电源具有可利用太阳能充电的功能，电源系统的质心点处在两台电动机的两个质心点的连线的中点上。电源系统在工作时总是先给一台电动机供电，起动一段时间后断电，接着接力式给另一台反转电动机供电，同样起动一段时间后断电，如此接カ式周而复始循环往复。每台电动机在被通电起动时，转子和安装在其上的惯性刚体小球在获得转动能量的同时，也将对与定子固连为一体的整个刚体系统产生反向力偶力系的作用，反向力偶力系是通过两固定螺栓而对整个刚体系统施加力的作用的。由于两台电动机在基座上相隔的距离是固定电动机的两支螺栓杆的距离的二倍，这就可以保证反向力偶力系的两个カ的两个作用点，在自由刚体系统上的分布，可以使反向力偶力系，对整个刚体系统具有转动作用和平动推力作用。在工作中，电源系统首先给一台电动机供电，当该电动机起动运转使刚体系统整体上(两台电动机质心点连线)相对原即时方位转过n/36弧度角度后断电，接着接力式对另一反转电动机供电，同样当该反转电动机起动运转，使刚体系统整体上(两台电动机质心点连线)受前电动机起动作用所转过的n/36弧度角度被抵消后断电，如此接カ式周而复始循环往复。两台电动机先后各被电源系统通电工作一次即为ー个工作周期。在ー个工作周期内，两台电动机先后起动时，使刚体系统整体上产生的转动效应在总体上是相互抵消的，而对整个刚体系统产生的平动推力作用效应是相互增益的，电源系统的的这种技术在现在是公开的。两台电动机转子，由于由传送带相连接，因而工作中两电动机转子的转动动量不断相互抵消，不致愈转愈快。此外基座上还设有三只具有受控伸缩功能的连接臂，可以与飞行器相连接，并可以根据指令改变推力器与飞行器的空间相对方位，以便使飞行器因改变受力方向，从而改变飞行方向，三只具有受控伸縮功能的连接臂总能确保飞行器受到的推力作用线正对其质心，并使飞行器的质心点总处在两电机质心点连线的中点位置上。应用本发明推进器装置的飞行器，在使用时可根据需要加装陀螺稳定仪，以加强飞行器的平稳性。连接臂受控伸縮功能的这种技术，在现在是公开的。本发明与与现有火箭发动机装置技术相比，由于不必利用依靠高速喷射被加热至高温的工作介质，以产生推力作用，而是利用电驱动力以产生推力。因此具有结构简单，成本低，可长期持续使用的优点。
图I是本发明电动型宇空推力器装置的结构示意图。
图2是图I所 示推力器装置，在ー个工作周期的上半周期工作时，装置受カ示意图。图3是图2所示推力器装置在ー个工作周期下半周期工作时，装置受カ示意图。图4是图2所示刚体M2为零状况下推力器装置，在ー个工作周期的上半周期工作时，装置受カ示意图。
具体实施例方式參照图1，电动机3和电动机10是两台规格、质量、结构、形状、功率都相同仅转向相反的同型号的电动机，各由两支螺栓2将它们固定安装在长方形平面板基座11上，构成ー个自由刚体系统，固定两台电动机的四支螺栓杆的中轴线，与基座平面相交，形成的四个交点的连线是一条直线，该直线与两台电动机的两个质心点的连线相重合。两台电动机转子轴I的每一端上，都安装了两个质量相等的，能増大电机转子转动惯量的惯性刚体小球4，每ー端的两小球在转子中轴线两侧对称分布，转子两端的两组刚体小球在转子中轴线的中心点两侧对称分布。同时在各电机转子两端还各安装了ー个传动轮5，转子两端的传动轮质量和形状都相同，在转子中轴线的中心点两侧是对称分布的。在两台电动机上安装的各刚体小球及传动轮，其质量和形状都是相同的，其在两台电动机上的安装部位也都是相同的。两台电动机转子轴上的传动轮5通过安装在传动轮上的传送带6相连接。在平面板基座上，安装在基座11中部的自动供电电源系统12通过导线13，向两电动机提供电能。电源系统的质心点处于两台电动机的两个质心点的连线的中点上，电源系统具有可利用太阳能充电的功能。电源系统12在工作时总是先给电动机3供电，起动一段时间后断电，接着接力式给另一反转电动机10供电，同样起动一段时间后断电，如此接カ式周而复始循环往复。每台电动机在被通电起动时，转子和安装在其上的惯性刚体小球在获得转动动量的同时，也将对定子及与定子固定为一体的整个刚体系统，产生反向力偶力系作用，反向力偶力系的两个カ通过两固定螺栓2对整个刚体系统施加力的作用。图I中两台电动机在基座上相隔的距离是固定电动机的两支螺栓杆的距离的二倍。这就可以保证反向力偶力系的两个力的作用点，在自由刚体系统上的分布，可以使这种反向力偶力系对整个刚体系统具有转动和平动两种作用效应。在工作中，电源系统首先给电动机3供电，当该电动机起动运转使刚体系统整体上(两台电动机质心点连线)相对原即时方位转过n/36弧度角度后断电，接着接力式向另一反转电动机10供电，同样当该反转电动机起动运转，使刚体系统整体上(两台电动机质心点连线)受前电动机起动作用所转过的n/36弧度角度被抵消后断电，如此接カ式周而复始循环往复。两台电动机先后各被电源系统通电工作一次即为ー个工作周期。在ー个工作周期内，两台电动机先后起动时，使刚体系统整体上产生的转动效应在总体上是相互抵消的，而对整个刚体系统产生的平动推力作用是相互増益的，基座11总体上等效于只受到平动推力作用。两台电动机转子，由于由传送带相连接，因而工作中两电动机转子的转动动量不断相互抵消。在基座11上，还安装有左边可控伸縮连接臂7，和右边可控伸縮连接臂9，以及中间可控伸縮连接臂8，三支可控伸缩连接臂可以与飞行器相连接，并可以根据指令改变推力器与飞行器的空间相对方位，以便使飞行器因改变受力方向，从而改变飞行方向。三只连接臂总能确保飞行器受到的推力作用线正对其质心，并使飞行器的质心点总处在两电机质心点连线的中点位置上。应用本发明推进器装置的飞行器，在使用时可根据需要和可能加装陀螺稳定仪，以加强飞行器的平稳性。參照图2，质量为M1的刚体小球18，其质心是点17。质量为M2的刚体小球20，其质心是点21。质量为M3的刚体小球22，其质心是点23。三个刚体小球固结于轻质长杆(为计算公式简化把基座设想为质量忽略不计的轻质长杆)14上，构成ー个自由刚体系统。整个刚体系统的总质心是点21。箭头线16表示力F的作用线，力F的作用点是点15，箭头线24表示力が的作用线，力が的作用点是点19，力F和力が大小相等方向相反，作用线相互平行共同作用于刚体系统上，构成一力偶力系(F，FO，它们的两个作用点，都设置在自由刚体系统总质心点21的同一侧，分布在自由刚体系统的上述特殊区域上。点15与点19之间的距离为し，点17与点19之间的距离为L1,点19与点21之间的距离为L2,点21与点23之 间的距离为L3，为计算简便，在点21与点23之间引入一个虚点27，规定点23与虚点27之间的距离为X。力偶(F，F0对自由刚体系统的推动作用将使系统上的各单独刚体都受到カ的作用，系统上的各单独刚体各自所受到的瞬时作用力的合力为E F，计算式如下
权利要求
1.一种电动型宇空推力器装置，包括电动机3、电动机10、长方形平面板基座11、可利用太阳能充电的自动供电电源系统12，两电动机各通过两支螺栓2被固定安装在长方形平面板基座11上，构成ー个自由刚体系统，其特征是固定两台电动机的四支螺栓杆的中轴线与平面板基座平面相交后，形成的四个交点的连线是一条直线，该直线与两台电动机的两个质心点的连线相重合，电源系统的质心点处在两台电动机的两个质心点的连线的中点上，两电动机是两台质量、结构、形状、功率都相同仅转向相反的同型号的电动机，两台电动机转子轴I的每一端上，都安装了两个质量相等的，能増大电机转子转动惯量的惯性刚体小球4，每ー端的两小球在转子中轴线两侧对称分布，转子两端的两组刚体小球在转子中轴线的中心点两侧对称分布，同时在各电机转子两端还各安装了ー个传动轮5，转子两端的传动轮质量和形状都相同，其在转子中轴线的中心点两侧是对称分布的，在两台电动机上安装的各刚体小球及传动轮，其质量和形状 都是相同的，其在两台电动机上的安装部位也都是相同的，两台电动机转子轴上的传动轮5通过安装在传动轮上的传送带6相连接，电源系统在工作吋，首先给电动机3供电，当该电动机起动运转使刚体系统整体上的两电动机质心点连线相对原即时方位转过η/36弧度角度后断电，接着接力式向另一反转电动机10供电，同样当该反转电动机起动运转，使刚体系统整体上的两电动机质心点连线，受前电动机起动作用所转过的η/36弧度角度被抵消后断电，如此接カ式周而复始循环往复，两台电动机先后各被电源系统通电工作一次即为ー个工作周期，在ー个工作周期内，两台电动机先后起动时，使刚体系统整体上产生的转动效应在总体上是相互抵消的，而对整个刚体系统产生的平动推力作用是相互増益的，基座11总体上等效于只受到平动推力作用，两台电动机转子，由于由传送带相连接，因而工作中两电动机转子的转动动量不断相互抵消。
2.根据权利要求I所述的推力器装置，其特征在于，所述的固定电动机3的两支螺栓杆的距离，和固定电动机10的两支螺栓杆的距离是相等的。
3.根据权利要求I所述的推力器装置，其特征在于，所述的固定每台电动机的两支螺栓杆，在其所固定的电动机转子轴的两侧是对称分布的。
4.根据权利要求I所述的推力器装置，其特征在于，所述的基座11上，安装有左边可控伸缩连接臂7，和右边可控伸縮连接臂9，以及中间可控伸縮连接臂8，三支可控伸缩连接臂。
5.根据权利要求4所述的推力器装置，其特征在于，所述的基座11上三支可控伸缩连接臂，可以与飞行器相连接，三只连接臂的功能是使飞行器的质心点总处在两电机质心点连线的中点位置上
6.据权利要求5所述的推力器装置，其特征在于，所述的基座11上三支可控伸缩连接臂，可以根据指令改变推力器与飞行器的空间相对方位，以便使飞行器因改变受力方向，从而改变飞行方向
全文摘要
一种电动型宇空推力器，涉及一种能为在宇宙空间无空气环境条件下飞行的飞行器，提供推力作用的推进器装置，主要解决现有技术中，火箭发动机装置结构复杂，成本高，工作介质用完后无法持续使用的问题。本发明利用两台规格、结构、性能、质量以及功率完全相同，仅转向相反的同型号电动机，固定安装在同一平面板基座上，构成一个自由刚体系统。在平面板基座上还安装了一个自动供电电源系统，该电源系统工作时先向一台电动机供电，待起动一段时间后断电，接着向另一台转向相反的电动机供电，待起动一段时间后断电。如此接力式周而复始循环往复，从而产生推力。
文档编号B64G1/42GK102642626SQ20121014743
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者孙科科 申请人:孙科科