一种高效航空器清洁能源动力系统的制作方法

1.本发明涉及一种动力系统，尤其是指一种高效航空器清洁能源动力系统。


背景技术：

2.现在社会高速发展，人们逐渐认识到环境污染对人类生存环境的重要性，车辆已经在向电能，氢能等清洁能源发展，各国家地区逐步推出了禁止燃油车的时间表，但数以万计的航空器，没有进展。太阳能飞行器，功率低，没有实用化。飞艇，氢气危险已禁止使用，氦气太过昂贵，每次降落都要泄放掉大量氦气商用价值不高。电池，因为电池轻量化发展迟缓，现阶段太过笨重，不适合大型航空器。
3.我国现阶段在大型航空，船舶动力领域是短板，迫切寻求发展。因此，需要提出一种高效的动力系统。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种高效航空器清洁能源动力系统，以提高能源使用效率。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高效航空器清洁能源动力系统，包括：半碟型结构的上层旋转层及半碟型结构的下层旋转层；
6.所述上层旋转层与下层旋转层之间通过转轴连接，转轴设在上层旋转层与下层旋转层的中间位置；
7.所述上层旋转层及下层旋转层设有电动机，电动机用于带动上层旋转层及下层旋转层互为逆向旋转；
8.所述上层旋转层设有空气室及对应的空气压缩室，下层旋转层设有空气室及对应的空气压缩室，每个空气室与对应的空气压缩室之间设有空气阀门；
9.所述电动机两侧分别设有两个风力电机，风力电机与电动机之间电信号连接，在各个空气压缩室设有空气导管，空气导管连接至风力电机以给风力电机提供风力。
10.进一步的，所述上层旋转层与下层旋转层的外面设有一层外层壳体，外层壳体将上层旋转层、下层旋转层包裹。
11.进一步的，所述外层壳体与上层旋转层、下层旋转层之间形成间隙，间隙抽空形成真空夹层。
12.进一步的，所述空气室设在靠近转轴的内侧，空气压缩室设在空气室的外侧。
13.进一步的，所述转轴的两端分别套设有轴承，两个轴承分别固定在上层旋转层及下层旋转层。
14.进一步的，所述轴承为磁悬浮轴承。
15.进一步的，所述外层壳体上设有输入输出接口，输入输出接口通过导线与电动机连接。
16.进一步的，所述空气阀门为由空气室向空气压缩室打开的单向阀门。
17.进一步的，所述上层旋转层与下层旋转层均设有两个空气压缩室，空气压缩室设在转轴的两侧。
18.进一步的，所述转轴内设有用于载人载货的静止舱室。
19.本发明的有益效果在于：将半蝶型结构的上层旋转层及下层旋转层通过转轴连接，从而形成蝶型结构；在上层旋转层与下层旋转层旋转过程中，空气室的空气通过离心力的作用进入空气压缩室，然后通过空气导管连接至风力电机以给风力电机提供风力，进行发电给电动机提供能量；通过电动机带动上层旋转层与下层旋转层向相反的方向转动，从而相互抵消扭力，在性能上比常规螺旋提高了约6％-16％的效率，而且没有了常规螺旋桨带来的扭矩。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的机构获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例的高效航空器清洁能源动力系统结构示意图；
22.其中，1-电动机、2-输入输出接口、3-轴承、4-空气室、5-外层壳体、6-上层旋转层、7-空气导管、8-空气阀门、9-空气压缩室、10-下层旋转层、11-风力电机、12-转轴、13-导线、14-真空夹层。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.需要说明，本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
25.请参阅图1，本发明的第一实施例为：一种高效航空器清洁能源动力系统，包括：半碟型结构的上层旋转层6及半碟型结构的下层旋转层10；
26.所述上层旋转层6与下层旋转层10之间通过转轴12连接，转轴12设在上层旋转层6与下层旋转层10的中间位置；
27.所述上层旋转层6及下层旋转层10设有电动机1，电动机1用于带动上层旋转层6及下层旋转层10互为逆向旋转；
28.所述上层旋转层6设有空气室4及对应的空气压缩室9，下层旋转层10设有空气室4及对应的空气压缩室9，每个空气室4与对应的空气压缩室9之间设有空气阀门8；
29.所述电动机1两侧分别设有两个风力电机11，风力电机11与电动机1之间电信号连接，在各个空气压缩室9设有空气导管7，空气导管7连接至风力电机11以给风力电机11提供风力。
30.其中，所述上层旋转层6与下层旋转层10的外面设有一层外层壳体5，外层壳体5将上层旋转层6、下层旋转层10包裹。
31.其中，所述外层壳体5与上层旋转层6、下层旋转层10之间形成间隙，间隙抽空形成真空夹层14。
32.本实施例中，空气室4充满常温常压空气，若按空客340客机翼展60米做一直径60米，高5米圆盘，内部空气质量达17吨，(60/2)^2*π*5*1.205＝17026.65kg；20摄氏度的空气密度1.205kg/m^3。由于大气浮力存在，空气重量为零。
33.其中，空气阀门8为由空气室4向空气压缩室9打开的单向阀门，常闭。其中，上层旋转层6与下层旋转层10均设有两个空气压缩室9，空气压缩室9设在转轴12的两侧。其中，空气室4设在靠近转轴12的内侧，空气压缩室9设在空气室4的外侧。当空气室4旋转后，内部空气在离心力作用下，推开阀门进入空气压缩室9。当空气室4转速降低或停止旋转后，空气室4内空气因离心力减小，空气阀门8失去推力闭合。空气压缩室9内的压缩空气通过空气导管7供给风力电机11发电后恢复常压空气，返回空气室4。
34.其中，外层壳体5上设有输入输出接口2，输入输出接口2通过导线13与电动机1连接。外部电源通过输入输出接口2、导线13、给电动机1供电。通电后电动机1带动上层旋转层6及下层旋转层10互为逆向旋转，逐渐加速，带动空气室4的空气旋转，离心力增加，在离心力的作用下，空气室4内的空气顶开空气阀门8注入至空气压缩室9。当上层旋转层6及下层旋转层10在释放动能后转速下降，空气阀门8失去推力关闭，恢复常闭。
35.若空气压缩室9中间直径60米，当转速1万转/秒时，压缩空气线速度达1570km/s，此时重达17吨的空气存储的动能非常可观，约500万kwh。而该巨量动能整体重量为零(与空气室4平均)，理论值为世界上最轻的储能设施。
36.ek＝mv^2/2；1兆焦耳＝0.278kwh；
37.17000kg*1570km*1570km/2*0.278kwh＝5285000kwh；
38.为了适应空气动力学，适应飞行，做成碟型结构，直径尺寸变大，厚度变薄，力学结构坚固。
39.电动机1兼做发电机，让高速旋转的上层旋转层6及下层旋转层10的动能转化为电能，经过导线13，由输入输出接口2输出电能。随着能量输出，上层旋转层6及下层旋转层10的转速降低为零时，空气压缩室9内的压缩空气通过空气导管7供给风力电机11发电后恢复常压空气，返回空气室4，压缩空气释放能量。
40.因为压缩空气过程是利用了离心力，额外消耗能量很小，换言之，若先静态在空气压缩室9注入10000转/s所产生的压缩空气再让转速加速到1万转/s，与在空气室4注入常压空气，转速达到10000转/秒所消耗的能量大致相同。利用离心力，能大大地提升效率。
41.为了便于空中能量释放，设计成上下双层结构，互为逆向旋转，使力矩相互抵消为零。
42.该高效航空器清洁能源动力系统既可以作为航空器储能元件，也可以单独作为航空器，转轴12内设不旋转的静止舱室，作为控制室载人载货。当尺寸与转速足够大时，也可
以利用地磁产生推力。
43.为减小旋转阻力，转轴12的两端分别套设有轴承3，两个轴承3分别固定在上层旋转层6及下层旋转层10。其中，所述轴承3为磁悬浮轴承。设定磁悬浮轴承与真空夹层14，真空夹层14可调节，当达到1.4万立方米空间，可获得17吨浮力，可使整个飞行器重量为零。外层壳体5不参与旋转，外层壳体5上面可安装舱室与设备。
44.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。