專利名稱：空間波引擎的制作方法
空間波引擎屬于運動系統(tǒng)驅動裝置，主要用于車輛、艦艇及航空航天設備的動力技術領域。傳統(tǒng)的動力技術以經典物理學為理論基礎，嚴格遵循動量守恒定律，必須通過路面、海水和空氣等外力及噴氣反作用力驅動運動系統(tǒng)，空間波引擎則依據(jù)物質內部空間勢能原理，認為“所受合外力為零的系統(tǒng)，通過物體與它所在空間的慣性力波作用，運動狀態(tài)可以改變”，在理論創(chuàng)新的基礎上，研制出空間波引擎；同時，確立了物質內部空間勢能的實驗依據(jù)?？臻g波引擎主要依據(jù)物質內部的慣性離心力，所以，也稱為離心陀引擎，屬于運動學領域的原創(chuàng)性技術。
由于受物理學基礎理論和人類運動觀的限制，陸上、水上、大氣層及外太空的傳統(tǒng)運動系統(tǒng)，主要依靠外力的反作用原理驅動運動系統(tǒng)，如車輪反方向推動路面，螺旋漿反方向推動海水和空氣，火箭反方向噴射氣流等傳統(tǒng)方式，驅動車輛、艦艇和航空航天設備。由于傳統(tǒng)技術依懶于外部介質的特點，對運動環(huán)境介質和附屬設施具有較高要求，能量消耗相對較大。例如，陸上交通工具的動力與制動磨擦，縮短了車輪和公路的使用壽命，航海設備螺旋漿漿葉對海生動植物造成傷害，航空航天設備必須依懶耗資巨大的機場和發(fā)射回收系統(tǒng)，并要受到大氣環(huán)境的影響。運載火箭不能重復利用，產生大量的空間垃圾等；總之，除火箭外的反作用動力技術，必須將設備內部動力傳送到外部，通過內部動力與外部介質的相互作用形成反作用力，使介質與系統(tǒng)發(fā)生相對運動，受環(huán)境介質影響大，能量消耗多。而空間波引擎不依懶運動環(huán)境介質，也不象噴氣發(fā)動機，對運動環(huán)境造成燃燒污染和熱量影響，既適合于公路和海上運輸工具，也適合于大氣層和外太空運輸工具的驅動，屬于多用途廣域驅動裝置。
離心陀引擎與發(fā)動機組合，直接將系統(tǒng)內部發(fā)動機產生的動力，轉化為空間慣性力波，驅動車輛、艦艇和航空航天設備，為發(fā)展新一代多用途運載工具，提供了新的技術途徑，該技術一則使運動系統(tǒng)擺脫了對外部介質的依賴，減少了外部介質對運動系統(tǒng)的影響，提高了運動系統(tǒng)的封閉性能；二則減少了輔助設施設備，延長輔助設施設備的使用壽命；三則使海、陸、空交通工具可以使用統(tǒng)一的動力裝置。同時，對保護地球的生態(tài)資源環(huán)境，開發(fā)利用空間和太空資源，開辟了新的發(fā)展途徑。
離心陀引擎涉及的內部空間勢能原理認為，慣性是物體與它所在空間的相互作用；通過引入“場心”和“空間曲率”概念，精確地表達了廣義相對論的等效性原理，證明了物體的動能等于內部空間勢能，動量等于內部空間角動量，從而統(tǒng)一了引力、電磁力和核力，導出了物體內部慣性力波的空間動力效應，成功的研制出離心陀引擎。
依據(jù)物質內部空間勢能原理，物體質量的平均分布中心即物體的質心，物體與它所在空間的相互作用中心即物體的場心；引力作用構成物體外部空間勢能，電磁相互作用構成物體內部空間勢能，核力構成物體質心與場心的空間勢能，這三個層次的空間曲率ω保持不變。
因此，質量為m物體，質心與場的慣性作用強度k＝mω2；內部電磁作用強度H＝CQ2ω2；(Q為內部空間總電量)外部空間引力作用強度g＝hω/C(h為普郎克常量)ω2＝K/m＝H/CQ2＝(Cg/h)2物體內部正電量與負電量相互平衡，物體質心與場心間的慣性力與外部空間引力作用相互平衡。當外力F作用于物體m，引起物體加速運動時，物體質心與場心產生相對位移x，慣性力f＝Kx＝-ma＝-F；物體加速運動距離r后，以速度v勻速直線運動時，物體內部質心與場心產生位移A，內部電磁作用發(fā)生形變d，外部引力空間發(fā)生橢變r，形成的內部空間勢能等于物體的動能，即E＝KA2/2＝mv2/2。同理，物體受力矩作用以半徑R和角速度ω0旋轉時，線速度v＝Rω0＝Aω，物體轉動動能等于內部空間勢能，即E＝mR2ω02/2＝KA2/2。運用此原理，考察不同質量物體的機械振動及任何形式的運動，都具有動能等于內部空間勢能，動量等于內部空間角動量的關系。即E＝mv2＝KA2＝Hd2＝gr2，v＝ωA＝ωd＝ωr；從電磁波的形成機制看，內勢能原理認為，電磁波ω＝2πγ在空間形成垂直相交的電磁環(huán)，是空間電場力F＝Hd，以角頻率ω離心疏散，產生空間電量及場心；同時，空間互補引力作用f＝gd＝-F則以角頻率ω＝2πγ向心凝聚，產生空間質心質量的互補激勵過程。向心凝聚質量m和離心疏散電量Q發(fā)生空間共振時，電磁波以波速C＝λγ和波長λ＝2πd直線傳播。根據(jù)內勢能原理，質心與場心之間的慣性力為引力常數(shù)G0，電磁共振頻率為ω2＝K/m＝(2πγ)2＝(2πG0/d)2d＝1費密＝1×10-15米時，ω2＝1.759×1011(庫侖/千克)，正好為電子自旋角頻率的平方和電子的荷質比。能量大于電子的光子轉動動能增大，內部空間勢能增強，質量增加，質心與場心的共振頻率提高，產生物質波效應。即λ＝h/mv。等價于內勢能原理的波進運動方程A＝L/P＝Jω/mv＝v/ω其中A為共振振幅，L為角動量，P為動量，J為轉動慣量。再從原子的作用機制看，質子m0與核外電子me，分別在強相互作用空間和電磁作用空間發(fā)生共振時，引起電磁輻射，共振頻率為 因此，內勢能原理認為，物質的外部引力源于物質與內部空間的相互作用強度，空間離心疏散時，形成電量，向心凝聚時則形成質量，質量與電量相互作用，質心與場心相互繞轉時，外部曲率空間產生電場作用力，隨著旋轉角速度的增大，內勢能增強，外部曲率空間作用范圍變小，形成強相互作用。
物質的內部空間勢能原理，通過動能與內部空間勢能，動量與空間角動量的相互轉化，統(tǒng)一了核力、電磁力和引力，經過大量計算進行了驗證。但是，主要還是建立在空間波引擎實驗的基礎上，以空間動力效應為實驗依據(jù)。
通常物體的內部空間勢能，以電磁、中微子和慣性力波方式轉化為外部空間動能。如慣性自旋(自振)質量m＝k/ω2的質粒，內勢場強為k＝mω2。當質粒在內勢場中，發(fā)生振幅為A、頻率為γ的徑向共振時，質粒自旋角動量轉化為動量Aω＝λγ＝v，沿振幅A的慣性力f＝kA＝mAω2方向不變、大小周期性變化，形成λ＝2πA的慣性力波，表現(xiàn)出波粒二象性，即物質波效應。同理，共振系統(tǒng)的機械振子，在系統(tǒng)彈性內力f和內力矩M作用下，圍繞振動原點，發(fā)生振幅為A、頻率為γ、角頻率為ω＝2πγ的徑向旋轉共振，振子質心與共振原點之間形成λ＝2πA的慣性離心力波，產生動量，使共振系統(tǒng)以速度v＝Aω＝λγ，在空間直線相對運動。
慣性力與作用于物體的外力大小相等，方向相反，同時出現(xiàn)、同時消失。但是，外力與慣性力的作用點不同，外力作用于相互獨立的物體之間，而慣性力則作用于物體與它所在的空間。在機械振子與振動系統(tǒng)組成的共振體系中，彈性力作用于振子和振動系統(tǒng)之間，使振子向振動系統(tǒng)原點運動，慣性力則作用于振子與其內部空間，阻止振子向系統(tǒng)原點運動，引起振動系統(tǒng)向原點共振。當振子與系統(tǒng)以振幅A共振的同時，在系統(tǒng)內力矩作用下，圍繞振動原點以角速度ω旋轉共振，振子內部空間勢能Ek＝kA2ω2＝KA2轉化為動能Ev＝mv2，內部角動量轉化為動量v＝Aω，振子內部產生波長λ＝2πA的慣性力波，使系統(tǒng)M以加速度a＝mAω2/M和速度v＝ωA＝λγ在直線運動。
實現(xiàn)這項技術的方案是，在系統(tǒng)轉軸上，垂直固定一電磁鐵，并對電磁鐵通上角頻率ω＝2πγ的交變電流，形成沿轉動直徑分布的交變電磁場；再使一磁性振子繞系統(tǒng)轉軸轉動，同時以系統(tǒng)軸為原點，沿轉動直徑徑向振動。在系統(tǒng)內力矩和交變磁場協(xié)同作用下，磁性振子振動頻率為γ，轉動角速度為ω＝2πγ，沿振幅d具有振動慣性力f＝kA＝mAω2，同時疊加轉動慣性離心力F＝KA＝mAω2，使振子內部產生v＝Aω＝λγ的慣性力波，驅動系統(tǒng)運動。
如圖一所示，在垂直于轉軸的方向呈“十”字型固定電磁鐵，通過改變電磁鐵電流的方向，在電磁鐵兩端形成交遞變化的振動磁場；如圓二所示，沿轉軸直徑設置一個既可以繞轉軸轉動，又可以沿轉軸徑向滑動的空心長方型機械振子，使固定于轉軸的電磁鐵處于空心振子的內部，在長方形振子的兩端，固定內側為S極(或N極)，外側為N極(或S極)的永磁體，向電磁鐵通以一定頻率的交流電時，振子以轉軸為原點發(fā)生徑向機械振動。再如圖三所示，與振子共軸，在振子外圍圈套一個直徑為L的空心轉輪，使電磁鐵置于振子內部，振子置于空心轉輪內部，若振子長度為D，轉輪直徑為L，則振子的最大振幅A＝(L-D)/2。如圖四所示，空心轉輪與系統(tǒng)發(fā)動機通過皮帶或齒輪傳動，為轉輪提供轉動動力。再將一交流發(fā)電機安裝于系統(tǒng)轉軸上，使轉輪與發(fā)電機轉子同步轉動，產生同步交流電，供電磁鐵產生交變振動磁場。
圖一、電磁鐵與轉軸圖二、磁性振子圖a正面b側面圖三、陀輪整體結構透視圖a單振子正面透視圖b雙振子側面透視四、單振子工作狀態(tài)示意五、振子運動曲線示意

圖1表示轉軸；2表示電磁鐵；3表示磁性振子；4表示空心轉輪；5表示同步發(fā)電機；6表示系統(tǒng)發(fā)動機；7表示電磁鐵導線；8表示傳動皮帶；如圖四所示，當空心轉輪在發(fā)動機帶動下，繞轉軸轉動時，帶動發(fā)電機向電磁鐵輸入同步交流電，同時帶動振子繞轉軸轉動，使振子轉動過程中沿轉輪直徑機械振動，調節(jié)發(fā)電機電流與轉輪旋轉角相位，以γ軸正向為原點，使振子質心沿X軸正方向振動，振子質心在繞轉軸旋轉45°時，振幅d最大產生F＝mAω2＝KA的慣性離心力，使系統(tǒng)向前運動；當振子旋轉到45°+π/2時，受到彈性力作用，振子質心回振，在旋轉到π時，振子質心回到原點與轉軸重合；當振旋轉到45°+π時，振子質心再次產生最大振幅A，產生慣性離心力，使系統(tǒng)再次加速運動；當振子旋轉到45°+3π/2時，受到彈性力作用，振子質心再次回振，在旋轉到2π時，振子質心回到原點與轉軸重合；如此往復循環(huán)，使系統(tǒng)隨振子逐漸加速，直到系統(tǒng)與振子勻速v＝Aω＝λγ運動。
如圖五所示。系統(tǒng)加速運動時，振子質心形成兩個平面螺旋運動軌跡，隨著速度的加快，螺距逐漸增大；當振子的內部勢能全部轉化為系統(tǒng)的動能，達到勻速運動階段，振子質心形成波長為λ＝2πA的勻速直線。同時可以看出，這個旋轉振動系統(tǒng)中，電磁鐵產生的彈性力f＝-kx與振動慣性力，大小相等方向相反，對系統(tǒng)的功為零，只有向前的慣性離心力F＝mAω2＝KA對系統(tǒng)作功，使系統(tǒng)與振子進入勻速直線運動狀態(tài)。
W＝FA＝mA2ω2＝mλ2γ2＝mv2離心陀引擎的控制調節(jié)動力大小及內部電磁場強和頻率改變動力輸出，控制系統(tǒng)的速度與加速度；旋轉轉軸的方向，改變固定于轉軸上的振動電磁場方向，在轉輪轉動平面內可任意調整系統(tǒng)的運動方向。并且由于轉輪在豎直或水平方向高速轉動，在陀輪內部產生平面空間勢場(進動效應)，提高系統(tǒng)的空間平衡性能。離心陀引擎用于空間系統(tǒng)驅動時，必須采用對稱的雙引擎驅動，以抵消陀輪轉動產生的反作用力矩，保持系統(tǒng)空間方向的穩(wěn)定性。
設計直徑L＝0.8米陀輪，振子長度D＝0.5米，質量為m＝1千克的長方形振子，振幅d＝(L-D)/2＝0.15米，陀輪轉速為50轉/秒時，其圓頻率ω＝2πγ＝314赫茲，系統(tǒng)最大速度v＝Aω＝47.1米/秒。慣性離心力F＝mAω2＝14789牛頓，當系統(tǒng)總質量M＝5噸時，系統(tǒng)最大加速度a＝F/M＝2.96米/秒2。當引擎有兩個相互垂直，質量相等，相位差為π/2的振子同時工作時，其最大速度和加速度提高一倍，則最大速度v＝94.2米/秒，最大加速度a＝5.92米/秒2。
離心陀引擎與發(fā)動機組合，可用于車輛、艦艇、飛機及飛船等運動系統(tǒng)的無外力驅動。用于車輛驅動時，驅動裝置與發(fā)動機一體化配置，省去車輛的變速和傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)無級變速，使車輛運動于沒有主動輪的狀態(tài)，大幅度提高車輛的防滑和抗震性能；有效提高發(fā)動機的工作效率，減小輪胎與路面之間的動力與制動摩擦，延長輪胎與公路的使用壽命。用于艦艇驅動時，使艦艇的動力裝置置于艦艇內部，省去艦艇的變速、傳動和螺旋槳等裝置，實現(xiàn)無槳葉內力驅動；尤其是用于潛艇時，不需要伸出潛艇外部的螺旋槳，從內部驅動潛艇。有利于艦艇的密封和不受暗濉的損壞，也有利于保護海洋生物。用于飛行器驅動時，不需要空氣動力和噴氣反作用裝置，通過飛行器內部動力克服地球和外星引力，有利于飛行器的密封，從內部驅動和控制飛行器在大氣層和外太空飛行?？捎糜诖怪焙投叹仉x起降的飛機。不產生空間遺棄物(太空垃圾)。不受飛行環(huán)境的限制，可用于太空和大氣層通用的空天飛行器和海、陸、空多功能飛行器。
權利要求
1.一種運動系統(tǒng)驅動引擎，由系統(tǒng)發(fā)動機和離心陀引擎兩部分組成。其特征是，由系統(tǒng)發(fā)動機產生轉動動力，通過齒輪或皮帶，帶動離心陀輪轉動，在離心陀引擎中產生大小周期性變化，方向保持不變的慣性力波，驅動運動系統(tǒng)的動力裝置。
2.如權利要求1所述的離心陀輪，由電磁鐵、磁性振子、空心轉輪和同步交流發(fā)電機四部分組成，其特征是，空心轉輪與發(fā)電機同步轉動，帶動磁性振子旋轉，同時，發(fā)電機向電磁鐵輸入同步交變電流，產生振動磁場，磁性振子沿轉動直徑旋轉共振，產生慣性力波。
全文摘要
空間波引擎是依據(jù)物質內部空間勢能原理，研制的陸上、水上和空間運輸工具的廣域驅動裝置。內勢能原理通過物質質心與場心的慣性相互作用，統(tǒng)一了物質的引力、電磁力和核力，認為電磁波、物質波和慣性力波都屬于空間波。在此基礎上，利用運動系統(tǒng)的內部動力，使系統(tǒng)內部振子圍繞系統(tǒng)轉軸旋轉共振，在振子內部合成慣性力波，產生內部空間動力，從而擺脫了傳統(tǒng)引擎對路面、海水和空氣等外部介質的依懶，驅動系統(tǒng)在陸上、水上(水下)大氣層和外太空運動。
文檔編號F03G3/00GK1587687SQ20041007389
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權日2004年9月8日
發(fā)明者馬衛(wèi)斌 申請人:馬衛(wèi)斌