一種利用低密度氣體高效獲取空氣升力的裝置。本發(fā)明專利技術(shù)可升級飛艇和熱氣球的升力系統(tǒng)，推動飛艇和熱氣球向大升力、小型化方向發(fā)展。本發(fā)明專利技術(shù)的實質(zhì)是重視密度參數(shù)對運動流體壓強變化的影響，并利用低密度氣體的自然屬性輕松實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)件上下面的氣流密度差，為旋轉(zhuǎn)件產(chǎn)生上升力創(chuàng)造了極好的條件。當旋轉(zhuǎn)件高速旋轉(zhuǎn)時，上升力便自然形成。本發(fā)明專利技術(shù)通過旋轉(zhuǎn)件、擋風件、空壓調(diào)節(jié)器、內(nèi)外部加熱器等若干部件協(xié)同運轉(zhuǎn)實現(xiàn)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一、
本專利技術(shù)涉及由氣體密度差和旋轉(zhuǎn)運動共同作用產(chǎn)生上升力的技術(shù)方法，尤其是用于飛艇和熱氣球的升力系統(tǒng)。二、技術(shù)背景現(xiàn)有飛艇和熱氣球的上升力是由于腔體內(nèi)氣體密度低于外部空氣密度而產(chǎn)生的浮力。到目前為止，實際使用中的飛艇和熱氣球依然采用這種升力方式。為了獲得更高效的升力，人們通過不斷的探索提出了一些新的方法。例如，一種真空式旋碟(CN101368550A)就突破了傳統(tǒng)的浮力模式，其主要內(nèi)容是：圓形凹狀缸體和上面的碟形缸蓋密封接觸，內(nèi)部形成真空空腔。當缸蓋高速旋轉(zhuǎn)時，其上表面的壓強降低，下表面壓強為零，而缸體底部壓強為正常氣壓，內(nèi)部壓強則為零，于是整個系統(tǒng)獲得向上的升力。該方法僅具有理論意義，不具有實際意義。首先，將空腔抽成真空十分困難；其次，即使空腔被抽成真空，缸蓋也將承受巨大的空氣壓力，甚至被壓碎。如果在缸體內(nèi)增加支撐體(如鋼珠等)，缸蓋旋轉(zhuǎn)需要克服的摩擦力也是巨大的；第三，在空腔內(nèi)外存在巨大壓差的情況下，缸體和缸蓋間隙處設(shè)置密封圈并作高速相對運動是無法想像的。另外，一種通過空轉(zhuǎn)獲取空氣升力的裝置(CN103895859B)則更具應用前景，其主要內(nèi)容是：取消缸體和缸蓋間的密封圈并讓二者保持適當?shù)拈g隙，該間隙成為外部空氣進入空腔的入口，同時將空腔和抽風設(shè)備連通(主要為風扇)。當抽風設(shè)備工作時，空氣從間隙處吸入空腔并由抽風設(shè)備高速排出。此時，空腔內(nèi)的氣壓降低，空氣密度也相應降低。當缸蓋高速旋轉(zhuǎn)時，缸蓋上下表面的壓力都會降低，而且上表面的壓力下降的更多，但其他位置的壓力不變。這樣系統(tǒng)總的受力平衡被破壞，產(chǎn)生上升力。顯然，后者克服了前者的致命缺陷，而且后者產(chǎn)生的高速氣流不但可平衡設(shè)備而且可做前進推力。三、
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種獲取上升力的更高效方法，它通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種利用低密度氣體高效獲取空氣升力的裝置，其特征在于：主要由旋轉(zhuǎn)件、擋風件、氣壓調(diào)節(jié)器、旋轉(zhuǎn)軸和進氣管組成；所述旋轉(zhuǎn)件具有旋轉(zhuǎn)體外形并在中心位置與所述旋轉(zhuǎn)軸固連；所述擋風件位于所述旋轉(zhuǎn)件的下方并與之保持一定間隙；所述間隙位于所述旋轉(zhuǎn)軸為中心的1個圓形位置上；所述旋轉(zhuǎn)件和所述擋風件內(nèi)部形成空腔；所述氣壓調(diào)節(jié)器設(shè)置在所述擋風件上并與空腔連通，通常為氣壓調(diào)節(jié)閥或空心管或小孔；所述進氣管與所述空腔連通。根據(jù)上述技術(shù)方案，低密度氣體由所述進氣管導入所述空腔，所述氣壓調(diào)節(jié)器維持所述空腔內(nèi)氣壓與外部氣壓相當。當所述旋轉(zhuǎn)件高速旋轉(zhuǎn)時，其上下表面的壓強降低，并且上表面的壓強降低得更多(外部空氣密度較大)。這樣，所述旋轉(zhuǎn)件便獲得了向上的升力?，F(xiàn)結(jié)合附圖對這一技術(shù)方案進行詳細介紹：圖1是一個實施例的立體圖，圖2是該實施例的剖面圖。圖1和圖2示出：所述裝置由旋轉(zhuǎn)件(1)、擋風件(2)、氣壓調(diào)節(jié)器(3)、旋轉(zhuǎn)軸(4)和進氣管(7)組成；所述旋轉(zhuǎn)件(1)具有旋轉(zhuǎn)體外形并在中心位置與所述旋轉(zhuǎn)軸(4)固連；所述擋風件(2)位于所述旋轉(zhuǎn)件(1)下方并與之保持小的間隙(5)但不隨所述旋轉(zhuǎn)軸(4)轉(zhuǎn)動；所述間隙(5)位于所述旋轉(zhuǎn)軸(4)為中心的1個圓形位置上；所述旋轉(zhuǎn)件(1)和所述擋風件(2)內(nèi)部形成空腔(6)；氣壓調(diào)節(jié)器(3)設(shè)置在所述擋風件(2)上并與所述空腔(6)連通，通常為氣壓調(diào)節(jié)閥或空心管或小孔；所述進氣管(7)與所述空腔(6)連通；低密度氣體由所述進氣管(7)導入所述空腔(6)；所述氣壓調(diào)節(jié)器(3)維持所述空腔(6)內(nèi)的氣壓與外部氣壓相當；當所述旋轉(zhuǎn)件(1)高速旋轉(zhuǎn)時，其上下表面承受的空氣壓強會降低，并且上表面的壓強降低得更多(外部空氣密度較大)。這樣，所述旋轉(zhuǎn)件(1)上下表面產(chǎn)生壓力差，所述裝置便獲得了向上的升力。設(shè)外部氣壓為p，密度為ρ。所述空腔(6)內(nèi)的氣壓和密度分別為p和kρ。其中0＜k＜1。當所述旋轉(zhuǎn)件(1)高速旋轉(zhuǎn)時，其上表面承受的空氣壓強會降低，根據(jù)佰努利方程，該壓強為同理，所述旋轉(zhuǎn)件(1)下表面承受的壓強為所述擋風件(2)上下表面壓強相等，相互抵消。因此向上的總壓強為：P=P2-P1=(p-12kρv2)-(p-12ρv2)=12(1-k)ρv2.]]>令1-k＝a，它表示所述空腔(6)與外部的密度相對差。例如，a＝0.06表示所述空腔(6)內(nèi)的密度比外部密度低6％。于是，上式簡化為：這足以說明所述裝置的升力原理。系統(tǒng)總升力：設(shè)所述旋轉(zhuǎn)件(1)半徑為R米，轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則系統(tǒng)總升力：F=∫∫D12ρv2adxdyD:x2+y2≤R2=12aρ∫∫Dv2dxdy=12aρ∫∫D(2πrn)2dxdy=2aρπ2n2∫∫Dr2dxdy=2aρπ2n2∫∫Dr3drdθ=2aρπ2n2·14R42π=aρπ3n2R4]]>即：F＝aρn3n2R4上式可改寫成：其中S為所述旋轉(zhuǎn)件(1)的垂直投影面積，V為所述旋轉(zhuǎn)件(1)的邊緣速度。該式表明：上升力與所述旋轉(zhuǎn)件(1)的面積成正比，與所述旋轉(zhuǎn)件(1)的邊緣速度的平方成正比，與所述空腔(6)內(nèi)外密度相對差成正比。因此該技術(shù)方案產(chǎn)生的升力也要大很多。根據(jù)本技術(shù)方案，如果向所述空腔(6)內(nèi)導入50℃的熱空氣，密度為1.09，外部空氣為25℃，密度為ρ＝1.18，相對密度差a＝0.076。如果所述旋轉(zhuǎn)件(1)的半徑R＝2米，邊緣速度V＝240米/秒(約20轉(zhuǎn)/秒)，則總升力F=14×1.18×2402×(3.14×22)×0.076=16220N=1655Kg=1.655]]>噸顯然，該數(shù)值比空腔(6)產(chǎn)生的浮力大的多。本專利技術(shù)的實質(zhì)：重視密度參數(shù)對運動流體壓強變化的影響，并利用低密度氣體的自然屬性輕松實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)件上下面的密度差，為旋轉(zhuǎn)件產(chǎn)生上升力創(chuàng)造了極好的條件。當旋轉(zhuǎn)件高速旋轉(zhuǎn)時，上升力便自然形成。本專利技術(shù)的優(yōu)勢：升力優(yōu)勢明顯，遠遠大于低密度氣體產(chǎn)生的浮力，而且成本很低。首先，旋轉(zhuǎn)件工作時只需克服空氣摩擦力做功，耗能少；其次，空腔體積小，加熱空氣所需能量少，而且可以利用發(fā)動機產(chǎn)生的熱量。與前面所述的真空式旋碟相比，本專利技術(shù)空腔內(nèi)外壓力相等，消除了空腔內(nèi)外的巨大壓力差，系統(tǒng)在輕松狀態(tài)下運行，平穩(wěn)、安全、高效，應用前景廣闊。與前面所述的一種通過空轉(zhuǎn)獲取空氣升力的裝置相比，本專利技術(shù)沒有采用抽風方式實現(xiàn)空腔內(nèi)外的密度差，而是利用低密度氣體本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種利用低密度氣體高效獲取空氣升力的裝置，其特征在于：所述裝置由旋轉(zhuǎn)件(1)、擋風件(2)、氣壓調(diào)節(jié)器(3)和旋轉(zhuǎn)軸(4)組成；所述旋轉(zhuǎn)件(1)具有旋轉(zhuǎn)體外形并在中心位置與所述旋轉(zhuǎn)軸(4)固連；所述擋風件(2)位于所述旋轉(zhuǎn)件(1)下方并與之保持小的間隙(5)但不隨所述旋轉(zhuǎn)軸(4)轉(zhuǎn)動；所述間隙(5)位于所述旋轉(zhuǎn)軸(4)為中心的1個圓形位置上；所述旋轉(zhuǎn)件(1)和所述擋風件(2)內(nèi)部形成空腔(6)；氣壓調(diào)節(jié)器(3)設(shè)置在所述擋風件(2)上并與所述空腔(6)連通，通常為氣壓調(diào)節(jié)閥或空心管或小孔；所述空腔(6)內(nèi)充滿低密度氣體；所述氣壓調(diào)節(jié)器(3)維持所述空腔(6)內(nèi)氣壓與外部氣壓相當；當所述旋轉(zhuǎn)件(1)高速旋轉(zhuǎn)時，其上下表面承受的空氣壓強會降低，并且上表面的壓強降低得更多(外部空氣密度較大)。這樣，所述旋轉(zhuǎn)件(1)上下表面產(chǎn)生壓力差，所述裝置便獲得了向上的升力。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用低密度氣體高效獲取空氣升力的裝置，其特征在于：所述裝置由旋轉(zhuǎn)件(1)、擋風件(2)、
氣壓調(diào)節(jié)器(3)和旋轉(zhuǎn)軸(4)組成；所述旋轉(zhuǎn)件(1)具有旋轉(zhuǎn)體外形并在中心位置與所述旋轉(zhuǎn)軸(4)
固連；所述擋風件(2)位于所述旋轉(zhuǎn)件(1)下方并與之保持小的間隙(5)但不隨所述旋轉(zhuǎn)軸(4)轉(zhuǎn)動；
所述間隙(5)位于所述旋轉(zhuǎn)軸(4)為中心的1個圓形位置上；所述旋轉(zhuǎn)件(1)和所述擋風件(2)內(nèi)部
形成空腔(6)；氣壓調(diào)節(jié)器(3)設(shè)置在所述擋風件(2)上并與所述空腔(6)連通，通常為氣壓調(diào)節(jié)閥
或空心管或小孔；所述空腔(6)內(nèi)充滿低密度氣體；所述氣壓調(diào)節(jié)器(3)維持所述空腔(6)內(nèi)氣壓與
外部氣壓相當；當所述旋轉(zhuǎn)件(1)高速旋轉(zhuǎn)時，其上下表面承受的空氣壓強會降低，并且上表面的壓強
降低得更多(外部空氣密度較大)。這樣，所述旋轉(zhuǎn)件(1)上下表面產(chǎn)生壓力差，所述裝置便獲得了向上
的升力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：增加與所述空腔(6)連通的進氣管(7)，所述低密度氣體
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐瓏洋，
申請(專利權(quán))人：徐瓏洋，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51
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