專利名稱：推力發(fā)動機的制作方法
推力發(fā)動機蓋伊·西爾弗吳俊龍相關(guān)申請的交叉引用本申請涉及且要求于2008年9月22日提交的題為“Thrust Engine (推力發(fā)動機)”的美國非臨時專利申請序列號12/235,477的優(yōu)先權(quán)，且該美國非臨時專利申請以引用方式并入本文。對于美國的指定，本申請是前述的美國專利申請第12/235，477號的延續(xù)。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及推力發(fā)動機的設(shè)計和使用，該推力發(fā)動機應(yīng)用了一個或多個物體(例如，翼、翼面或葉片)與室或外殼內(nèi)的移動的流體(即，液體或氣體)接觸的空氣動力學(xué)的原理。2.相關(guān)技術(shù)討論航空器推力發(fā)動機(aircraft thrust engine)以預(yù)定的方向提供高速氣流以產(chǎn)生力。推力發(fā)動機的示例包括氣體渦輪發(fā)動機和氣體渦輪螺旋槳發(fā)動機。推力動力可通過在高速的情況下驅(qū)動推進器(propeller)或葉片的組的旋轉(zhuǎn)而被機械地產(chǎn)生?，F(xiàn)有的產(chǎn)生高速氣流的全部的推力發(fā)動機需要安全措施，從而在推力發(fā)動機操作期間防止傷害在它們周圍的人和物體。從許多來源中存在許多可用的翼(wing)和翼面(airfoil)設(shè)計，來源包括在線的 UIUC翼面數(shù)據(jù)庫、NACA和許多更新式的翼面。在20世紀20年代和20世紀30年代期間， NACA設(shè)計并測試了各種翼設(shè)計且將對于翼設(shè)計的特性結(jié)果發(fā)布在系統(tǒng)化的一組圖表中。 現(xiàn)在這些結(jié)果在為許多應(yīng)用設(shè)計翼中仍被使用。圖表基于在流體流中的翼面迎角(angle ofattack)，給翼面提供升力和阻力系數(shù)(lift and drag coefficient)(示出翼的橫截
面)。使用這些系數(shù)，升力和阻力可使用下列等式計算
1 )升力=^CpV2A
2)阻力乂其中C1是升力系數(shù)，Cd是阻力系數(shù)，P是流體的密度，V是翼相對于流體的速度，且A 是翼面的表面面積。升力對于阻力的比(L/D比)是用作對于翼面或葉片設(shè)計的空氣動力特性和升力產(chǎn)生的效率的測量。由在給定速度和迎角下的翼產(chǎn)生的升力可以是大于阻力1-2個數(shù)量級 (order of magnitude)。因此，顯著地較小的力可被應(yīng)用以通過空氣推進翼，從而獲得具體的升力。用于實際的航空器的升阻比從大約4 1直到50 1或更多變化。存在用于決定升力的許多方法。熱力發(fā)動機是指將熱能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置。熱力發(fā)動機通過將在熱力發(fā)動機的具有不同溫度的兩個部分之間流動的流體能轉(zhuǎn)換為機械動力而操作。兩個部分之間的溫差越高，熱力發(fā)動機的效率越高。熱力發(fā)動機內(nèi)的兩個區(qū)域之間的溫差被用來維持發(fā)動機內(nèi)的流體循環(huán)。葉輪(impeller)是管或管道內(nèi)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子增加了流體的流動和壓力。葉輪通常是將能量從驅(qū)動泵的電機傳送到被泵出的流體的離心泵的旋轉(zhuǎn)組件。葉輪從旋轉(zhuǎn)的中心向外加速流體。當(dāng)流體的向外的移動被泵殼體限制時，由葉輪實現(xiàn)的速度轉(zhuǎn)變成壓力。葉輪通常為帶用來接收進入流體的開放入口(稱為眼)和用來徑向地推動流體的導(dǎo)向葉片 (vane)的短圓筒(short cylinder)。推進器實質(zhì)上是風(fēng)扇的類型，其通過將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為用于推進交通工具(例如，航空器、船或潛艇)的推力而將動力傳遞通過質(zhì)量介質(zhì)，例如水或空氣。推進器通過以類似于旋轉(zhuǎn)螺釘穿過固體的方式，將兩個或更多個纏繞的葉片圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)而操作。推進器的葉片用作旋轉(zhuǎn)翼1，且通過在翼面形葉片的前表面和后表面之間產(chǎn)生壓力差并通過向后加速大量空氣而產(chǎn)生力。為了產(chǎn)生推力以推動穿過流體(S卩，克服與升力相關(guān)的阻力)，需要能量。具有飛行能力的不同物體在它們的發(fā)動機的效率和如何很好地將升力轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚯暗耐屏Φ姆矫娌煌８攀龈鶕?jù)本發(fā)明的一個實施方案，推力發(fā)動機在可配置的環(huán)境中使用一個或多個翼以產(chǎn)生有方向的力。推力發(fā)動機可通過改變例如密度或速度的流體參量、翼參量(例如翼幾何形狀、翼的平表面面積或升力系數(shù))、翼的數(shù)量和位置、流體怎樣接收能量、流體運動、固定的或可移動的翼和流體路徑而被配置。本發(fā)明的推力發(fā)動機可被用來推進汽車或其它交通工具。推力發(fā)動機還可被并入例如其中熱能的源被提供的任何應(yīng)用中。本發(fā)明依據(jù)下文的詳述的考慮連同附圖可被更好地理解。附圖簡述

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有兩個固定的翼的推力發(fā)動機100的橫斷面視圖。圖2顯示了推力發(fā)動機100沿圖1的線A-A’的橫截面剖視圖。圖3顯示了推力發(fā)動機300，其為本發(fā)明的可替換的實施方案，其中，外殼103被設(shè)置定位在中心部分104d中的流體結(jié)構(gòu)107，其中流體徑向地流動穿過翼101和102。圖如顯示了適于在推力發(fā)動機100和推力發(fā)動機300中使用的可調(diào)節(jié)的環(huán)形翼 400。圖4b顯示了用于調(diào)節(jié)在環(huán)形翼400中的迎角的控制元件。圖如顯示了可調(diào)節(jié)的翼型葉片(air-foil blade)450o圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的帶螺旋葉片的推力發(fā)動機500的橫斷面視圖。圖6a顯示了推力發(fā)動機500沿圖5的線A_A，的橫截面剖視圖。
圖6b顯示了圖5中的推力發(fā)動機500的可調(diào)節(jié)的葉片。圖7a顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的推力發(fā)動機700。圖7b顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的推力發(fā)動機750。圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的帶在外殼801內(nèi)的流體中旋轉(zhuǎn)的葉片的環(huán)形管800。優(yōu)選實施方案詳述當(dāng)流體流動經(jīng)過物體時，在物體的相對的表面上造成的流體的速度的差異在物體的主體上產(chǎn)生提升力(lift force)?？傻玫教嵘τ糜诮o推力發(fā)動機提供輸出。推力發(fā)動機內(nèi)的提升力的矢量和(vector sum)提供推力發(fā)動機的輸出。推力發(fā)動機是指將流體能或熱能轉(zhuǎn)換成力的裝置。根據(jù)本發(fā)明的推力發(fā)動機，通過將由于阻力引起的能量損失轉(zhuǎn)換成葉片上的提升力從而產(chǎn)生用于推力發(fā)動機的推力而操作，該阻力是因為流體流動穿過空氣動力葉片或翼造成的?？諝鈩恿θ~片(aerodynamic blade)是以升阻比(L/D比)為特征的。升阻比決定了由空氣動力葉片產(chǎn)生的推力。根據(jù)本發(fā)明，升阻比大于1的葉片當(dāng)流體流動穿過葉片時可產(chǎn)生大于葉片上的阻力的提升力。 葉片可被定位在封閉的發(fā)動機內(nèi)以產(chǎn)生大于使流體移動通過葉片所需要的力的力，從而產(chǎn)生對于封閉的發(fā)動機的推力。推力的方向和大小可通過控制流體流動的方向被控制。根據(jù)本發(fā)明，在推力發(fā)動機內(nèi)流動的流體可為氣態(tài)的或液態(tài)的。本發(fā)明的推力發(fā)動機在可配置的環(huán)境中使用一個或多個翼以產(chǎn)生有方向的力。根據(jù)本發(fā)明的推力發(fā)動機可通過改變例如密度或速度的流體參量、翼參量(例如翼幾何形狀、翼的平表面面積或升力系數(shù))、翼的數(shù)量和位置、流體怎樣接收能量、流體運動、固定的或可移動的翼和流體路徑而被配置。本發(fā)明的推力發(fā)動機可被用來推進任何障礙(objection)，例如汽車或其他交通工具，且可被并入需要發(fā)動機的任何應(yīng)用中。在一些實施方案中，熱能的源可被提供以給推力發(fā)動機提供動力。為了簡化此詳述和附圖，對于翼面的參考(不是葉片或具體的翼幾何形狀)被理解成同樣地可應(yīng)用于帶空氣動力效果的其它結(jié)構(gòu)，例如翼、空氣動力葉片和翼面。為了這個目的，翼是用來產(chǎn)生用于物體穿過空氣或其它氣態(tài)介質(zhì)的升力的表面。翼通常具有翼面的形狀。當(dāng)固態(tài)物體移動經(jīng)過流體時，產(chǎn)生升力。對等地，當(dāng)物體具有移動經(jīng)過物體的流體流時，產(chǎn)生升力。本發(fā)明提供在熱差(heat differential)和壓力差下操作以將熱能或流體動能轉(zhuǎn)換成推力的推力發(fā)動機。本發(fā)明的推力發(fā)動機使用閉合的循環(huán)(closed cycle) 以在陸地上、水上、水下、空氣中或空間中移動物體。泵或熱可被用來使流體運動或增加發(fā)動機內(nèi)的流體循環(huán)。本發(fā)明的帶由熱提供流體能的推力發(fā)動機可使用任何熱能的源操作，包括太陽能、電能、礦物燃料或其它燃料。當(dāng)在發(fā)動機的兩個部分之間產(chǎn)生足夠的溫差時，本發(fā)明的推力發(fā)動機工作。由本發(fā)明的推力發(fā)動機產(chǎn)生的推力基于發(fā)動機的定向和內(nèi)部配置(例如，如葉片參量和流體參量)提供有方向的力。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的推力發(fā)動機100。圖2顯示了推力發(fā)動機100的沿圖1的線A-A，的橫截面剖視圖。如圖1中所示，翼101和102被懸掛在外殼103
6中，該外殼103被環(huán)形分隔物105分成上部部分10 和下部部分104b。(注意，名稱“上部”和“下部”僅為了便于在這個詳述中描述而被提供；外殼103可以任何方向被定向。) 環(huán)形分隔物105可為翼或帶空氣動力效果的物體。環(huán)形分隔物105提供分隔且以優(yōu)選的方向產(chǎn)生升力。推力發(fā)動機100的流體流動可以憑借重力和上升的熱流體自行啟動。吸入流體閥 (intake fluid valve)可被用來帶入被加壓的流體以啟動發(fā)動機并控制發(fā)動機內(nèi)的壓力。 流體在上部部分10 和下部部分104b之間經(jīng)過外圍部分l(Mc和中心部分104d而循環(huán)。 中心部分104d可為漏斗形空間以增加流體流動。翼101和102通過支撐結(jié)構(gòu)106a、106b、 106c和106d被固定到其相對于外殼103的位置。支撐結(jié)構(gòu)106a、106b、106c和106d可被用來將熱送到或送出發(fā)動機。支撐結(jié)構(gòu)還可具有關(guān)于升力產(chǎn)生的空氣動力效果。如圖2中所示，翼101當(dāng)從頂部(或底部)看時是環(huán)形的，從而允許流體在外圍區(qū)域l(Mc和中心部分104d之間流動。翼102可被設(shè)置成與翼101不同的形狀和大小。根據(jù)一個實施方案，上部部分10 以相對于下部部分104處的溫度較低的溫度被保持，從而提供流體的循環(huán)。流體在下部部分104b中徑向地向外流動，經(jīng)過外圍流體空間l(Mc進入上部部分104a，徑向地向內(nèi)朝向中心流體空間104d流動且經(jīng)過中心流體空間 104d流回下部部分104b。多個加熱區(qū)域和冷卻區(qū)域可被定位在外殼103內(nèi)，從而最佳化工作流體(working fluid)流動。在每個翼的上方(和下方)的流體流的方向和速度由翼101的幾何形狀決定。如上文討論的，隨著流體在上方或下方流動而由翼101和102產(chǎn)生的升力和阻力提供推力。推力或推進力(thrust force)的大小取決于翼101和102的位置和尺寸以及它們各自的升力系數(shù)和阻力系數(shù)。在一個實施方案中，加熱元件和冷卻元件可被嵌入翼101和102以加熱或冷卻流體且在上部部分10 和下部部分104b之間形成溫差。在一個實施方案中，加熱元件或冷卻元件或其兩者可被嵌入翼101和102，從而改變環(huán)繞翼101和102的流體流的速度。加熱源被放置在需要高壓的地方且冷卻源被放置在需要低壓的地方。在一個實施方案中，金屬是優(yōu)選的材料，用于提供翼101和102以及外殼103以實現(xiàn)足夠的加熱和冷卻。通常，對于本發(fā)明的推力發(fā)動機，具有較高升阻比的翼被認為更有效-即，對于給定量的輸入動力產(chǎn)生更高的推力。其它因素也影響升阻比的選擇(例如，功率消耗)。外殼103內(nèi)的工作流體可為氣體或液體。如果需要，氣態(tài)工作流體可被加壓。氣態(tài)工作流體具有由部分10 和104b之間的同樣的溫差引起的更寬的流體密度的范圍的優(yōu)勢。更高密度的被加壓的氣體在本發(fā)明的推力發(fā)動機中可提供更大的推力。被加壓的氣態(tài)工作流體還防止在翼處可能發(fā)生的流體分離問題。根據(jù)本發(fā)明，因為氣體密度可通過調(diào)節(jié)壓力被改變，所以產(chǎn)生的推力可通過在推力發(fā)動機的操作期間改變工作流體壓力而被控制。推力發(fā)動機內(nèi)的翼可平行布置或按層布置以提高在優(yōu)選的方向上的推力。帶不同流體參量(例如，流體密度和速度)的至少兩種流體的推力發(fā)動機可被配置。在一個實施方案中，具有螺旋通道或螺旋形狀外殼的推力發(fā)動機可具有在上部部分10 和下部部分 104b之間旋轉(zhuǎn)經(jīng)過外圍流體空間l(Mc和中心流體空間104d的流體流。在另一個實施方案中，流體在上部部分10 中徑向地向外流動，經(jīng)過外圍流體空間l(Mc進入下部部分104b，徑向地向內(nèi)朝向中心流體空間104d流動且經(jīng)過中心流體空間104d返回上部部分104a。根據(jù)一個實施方案，上部部分10 以相對于下部部分104b處的溫度更高的溫度而被保持。單向閥可被設(shè)置在中心流體空間104d中以允許在上部部分10 和下部部分104b之間的流體流。用來指引流體流的機構(gòu)可被設(shè)置。一旦流體流動開始，則下部部分104b和上部部分10 之間的溫度梯度可保持流體流動方向。以優(yōu)選的方向的液體流可使用推進器發(fā)動， 該推進器可被外部地提供動力或由設(shè)置在分離器或分隔物105中的機構(gòu)提供動力?？蛇x擇地，閥系統(tǒng)可被設(shè)置在外殼103的壁中以提供從外部穿過外殼103且再被排放到外部的流體流。在操作期間，上部部分10 和下部部分104b之間的溫差決定了流體流的速度。推力與跨過翼的流體流的速度的平方成比例。在提升力的方向上，推進力等于翼阻力乘以升阻比。流體隨著流體流過翼而造成的能量損失歸因于翼的表面上的阻力和摩擦力。溫差可使用中心流體空間104d和外圍流體空間l(Mc來提供加熱和冷卻而被保持，而不使用上部部分10 和下部部分104b。在這個配置中，推力發(fā)動機根據(jù)推力發(fā)動機的定向可以是自行啟動的或不可以是自行啟動的。在一個實施方案中，溫差使用中心部分 104d和外圍部分l(Mc被保持。另外，在推進發(fā)動機外殼內(nèi)的多于兩個部分可被用來加熱和冷卻工作流體，尤其對于具有長流體路徑的較大的推力發(fā)動機。在一個實施方案中，推力發(fā)動機外殼內(nèi)的三個或更多個部分可被用來加熱和冷卻工作液體。圖3顯示了推力發(fā)動機300，其是本發(fā)明的可替換的實施方案，其中，外殼103被設(shè)置流體結(jié)構(gòu)107，該流體結(jié)構(gòu)107具有葉片的組108和軸109，且該流體結(jié)構(gòu)107被定位在中心部分104d中，且流體徑向地流過翼101和102。流體結(jié)構(gòu)107使用機械力來將流體推入循環(huán)。流體結(jié)構(gòu)107根據(jù)葉片組108的配置和發(fā)動機的應(yīng)用可起泵、葉輪、推進器、壓縮器、風(fēng)扇或風(fēng)箱(blower)的作用。在一個實施方案中，流體結(jié)構(gòu)107可具有可調(diào)節(jié)的葉片或葉片配置以使葉片組108給流體提供能量以流動或貢獻提升力。在推力發(fā)動機300中實現(xiàn)的推進力可通過調(diào)節(jié)由流體結(jié)構(gòu)107泵出的流體的量而控制。在一個實施方案中，葉片組108可具有翼面形截面，從而產(chǎn)生合成的氣動力(aerodynamic force)，該合成的氣動力可被分解成沿葉片旋轉(zhuǎn)的軸線指向的力。流體結(jié)構(gòu)107可起推進器的作用。環(huán)形分隔物 105可為流體結(jié)構(gòu)107的葉片組108的部分，允許環(huán)形分隔物利用軸109旋轉(zhuǎn)。如在推力發(fā)動機100中，推力發(fā)動機300中實現(xiàn)的推進力取決于翼101和102的位置和尺寸、外殼103的尺寸和形狀，以及為翼101和102以及外殼103選擇的材料。通常，能夠應(yīng)對引起的提升力的任何材料可被用于翼101和102，包括任何金屬、塑料或復(fù)合材料。外殼103可由能應(yīng)對流體壓力且能驅(qū)散由包括流體流的摩擦力在內(nèi)部外殼上和圍繞翼101和102產(chǎn)生的熱的任何材料制成。用于推力發(fā)動機300的工作流體可為氣態(tài)的或液態(tài)的。當(dāng)使用氣體作為工作流體時，具有被加壓的氣體可增加推進力。工作流體具有較小的運動粘度(粘度/密度)可增加推力發(fā)動機的效率。但是，與推力發(fā)動機100不同，推力發(fā)動機300憑借由流體結(jié)構(gòu)107 產(chǎn)生的流體流動而啟動。一旦在流體結(jié)構(gòu)107處的流體壓力大于因為沿流體流動路徑的阻力和摩擦力引起的壓力下降，則流體速度增加。流體結(jié)構(gòu)107可被定位在上部部分104a、下部104b或外圍流體空間l(Mc中，或在流體結(jié)構(gòu)107可在推力發(fā)動機300內(nèi)產(chǎn)生所期望的
8流體流動的任何位置。在一個實施方案中，由熱差和壓縮器(或推進器)提供動力的推力發(fā)動機可被實施。推力發(fā)動機100可使用被定位在中心流體空間104d中的壓縮器(推進器)類型的流體結(jié)構(gòu)，從而壓縮流體且增加流體速度流體。流體結(jié)構(gòu)107可被設(shè)置有多于一組的葉片以驅(qū)動流體從而在翼上做功。當(dāng)沒有機械輸入動力被提供以驅(qū)動流體結(jié)構(gòu)107時，流體結(jié)構(gòu)107可具有允許葉片圍繞軸109折疊或?qū)R外殼103的內(nèi)壁的機構(gòu)。在一個實施方案中，流體結(jié)構(gòu)107內(nèi)的葉片可起擴散器 (diffuser)的作用，從而無需旋轉(zhuǎn)而將旋轉(zhuǎn)的流體轉(zhuǎn)換成高壓流體，以使流體結(jié)構(gòu)107不需要由外部機械動力源連續(xù)地提供動力。流體結(jié)構(gòu)107中的葉片可由螺旋彈簧提供動力。 產(chǎn)生升力的翼可形成流體通道。翼可為可調(diào)節(jié)的以控制由翼產(chǎn)生的升力。調(diào)節(jié)可通過控制迎角或通過傾斜翼被實施。在一些實施方案中，在每個翼處的“迎角”可被控制，從而實現(xiàn)在該翼處經(jīng)受的所期望的推進力。與固定的翼不同，可調(diào)節(jié)的翼的一種類型可在操作期間改變對于工作流體流動方向的迎角。因此，可調(diào)節(jié)的翼改變其迎角，則翼的表面面積也可改變。對于此翼，多個重疊的部分可被用來保持連續(xù)的翼表面。在一個實施方案中，葉片的操作迎角(operating angle of attack)可被調(diào)節(jié)以獲得產(chǎn)生的升力的最佳的經(jīng)濟優(yōu)勢。圖如顯示了可調(diào)節(jié)的環(huán)形翼400。圖4b顯示了用于改變環(huán)形翼400中的操作迎角的控制機構(gòu)。如圖4b中所示，部分401和402通過調(diào)節(jié)桿403和樞轉(zhuǎn)桿406被連接到葉片支撐件405。調(diào)節(jié)桿403在桿引導(dǎo)件(rOdgUide)404內(nèi)的移動可使用本領(lǐng)域已知的液壓技術(shù)或其他方法來實現(xiàn)。調(diào)節(jié)桿403的移動通過在樞轉(zhuǎn)桿406上樞轉(zhuǎn)葉片部分401和402 而控制葉片部分401和402的迎角。桿引導(dǎo)件404是彎曲的，從而當(dāng)葉片部分401和402 圍繞樞轉(zhuǎn)桿406樞轉(zhuǎn)時匹配葉片部分401和402的路徑。如所期望的，調(diào)節(jié)桿403可同時地移動葉片部分401和402或獨立地移動葉片部分401和402。圖如顯示了可調(diào)節(jié)的空氣動力葉片450。在圖如中，部分451通過調(diào)節(jié)桿453和樞轉(zhuǎn)桿456被連接到葉片支撐件(未顯示)。調(diào)節(jié)桿453在桿引導(dǎo)件454內(nèi)的移動可使用本領(lǐng)域已知的液壓技術(shù)或其他方法實現(xiàn)。調(diào)節(jié)桿453的移動通過在樞轉(zhuǎn)桿456上樞轉(zhuǎn)葉片部分451而控制葉片部分451的迎角。桿引導(dǎo)件妨4是彎曲的，從而當(dāng)葉片部分451圍繞樞轉(zhuǎn)桿456樞轉(zhuǎn)時匹配葉片部分451的路徑。當(dāng)迎角決定了在每個翼處受到的提升力和阻力時，由本發(fā)明的推力發(fā)動機產(chǎn)生的總推進力可通過調(diào)節(jié)在每個翼處的迎角而調(diào)節(jié)。該方法具有優(yōu)勢(a)提升力可被快速地且精確地改變；(b)提升力可為可調(diào)節(jié)的，從而形成正向方向和反向方向；以及(c)大量的翼可通過將翼101和102分成許多部分而提供，且每個部分設(shè)置不同的迎角，從而允許對于力的方向和因此產(chǎn)生的推進力的大小兩者的控制。因為阻力隨迎角改變，所以在發(fā)動機循環(huán)期間流體壓力損失也改變。因此，熱差、推進器速度或流體結(jié)構(gòu)可被調(diào)節(jié)以補償這些流體壓力的改變。發(fā)動機控制裝置可被設(shè)置以調(diào)節(jié)迎角和流體流動速度兩者。在每個翼處測量流體流動速度的傳感器也可被設(shè)置。在一些實施方案中，可設(shè)置多于兩個翼。具有多于兩個翼可提供更緊湊的設(shè)計，從而滿足所期望的推力需求。每個翼根據(jù)系統(tǒng)推力需求可為可調(diào)節(jié)的翼或固定的翼。在一個實施方案中，翼101和102在它們相對于外殼103的位置中憑借支撐結(jié)構(gòu)106a、106b、106c 和106d是可移動的。根據(jù)本發(fā)明，翼101和102在它們相對于外殼103中的流體流動的角
9度方面是可調(diào)節(jié)的。為了產(chǎn)生升力，翼101和102可被放置在推力發(fā)動機的外殼內(nèi)的任何位置。流體速度可通過控制在具體的區(qū)域處的流體量的流動速率而改變。通過改變圍繞翼 101和102的流體流的量，可產(chǎn)生適當(dāng)?shù)纳?。加熱或冷卻也可被用來改變流體速度或流體
也/又。根據(jù)本發(fā)明，推力發(fā)動機300可支持循環(huán)的(circular)流體流和旋轉(zhuǎn)的流體流兩者。流體結(jié)構(gòu)107的葉片組108可被設(shè)計成旋轉(zhuǎn)流體以在外殼103內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的流體流動。葉片組108可被放置成軸向的沿期望旋轉(zhuǎn)的流體流動的位置處的徑向方向。翼101和 102可被配置成從流過翼101和102的旋轉(zhuǎn)的流體而產(chǎn)生升力。通過旋轉(zhuǎn)流體，橫跨翼101 和102的流體路徑可被增加，因此增加了在翼101和102上產(chǎn)生的提升力。在一個實施方案中，推力發(fā)動機300具有被配置成在下部部分104b中向外旋轉(zhuǎn)流體的流體結(jié)構(gòu)107。流體旋轉(zhuǎn)地經(jīng)過外圍流體空間l(Mc進入上部部分104a，旋轉(zhuǎn)地向內(nèi)朝向中心流體空間104d 流動且旋轉(zhuǎn)地經(jīng)過中心流體空間104d返回下部部分104b。在一個實施方案中，推力發(fā)動機300具有流體結(jié)構(gòu)107，該流體結(jié)構(gòu)107被配置成在上部部分10 中向外旋轉(zhuǎn)流體使其向外、通過旋轉(zhuǎn)經(jīng)過外圍流體空間10 進入下部部分104b、旋轉(zhuǎn)地向內(nèi)朝向中心流體空間 104d流動且旋轉(zhuǎn)地經(jīng)過中心流體空間104d返回上部部分l(Ma。根據(jù)另一個實施方案，圖5顯示了在上部部分50 和下部部分504b中都具有螺旋壁的推力發(fā)動機500，該螺旋壁形成用于工作流體流動的螺旋槽(spiral channel)。引起的流體圍繞軸旋轉(zhuǎn)。螺旋壁可被附接到內(nèi)部外殼503和環(huán)形分隔物505。具有螺旋的工作流體路徑增加了工作流體路徑的長度，這樣可提供與工作流體接觸的翼表面面積的增加。 每個螺旋槽具有用來產(chǎn)生推力的多個不連續(xù)的翼。一個該螺旋槽可在螺旋壁506a和螺旋壁506b之間、翼501a和翼501b之間可見。螺旋槽內(nèi)的翼可形成如翼501a和501b圖示的多個層或形成單一的層。圖6a顯示了推力發(fā)動機500的上部部分50 的穿過線A_A’的頂視圖，顯示了螺旋槽和每個槽內(nèi)的翼的單一層。在螺旋槽中具有翼的多個層可增加產(chǎn)生的推力。決定螺旋槽內(nèi)的翼層的數(shù)量的一些因素是槽高度、翼厚度和工作流體流動速度。每個翼可被附接到螺旋壁且可為固定的翼或可調(diào)節(jié)的翼。支撐結(jié)構(gòu)515將翼連接到外圍流體空間5(Mc內(nèi)的內(nèi)部外殼壁。螺旋翼到螺旋壁的連接可從圖6b中更好的看見，該圖6b顯示了螺旋翼501c通過調(diào)節(jié)桿512和樞轉(zhuǎn)桿510連接到螺旋壁506c和506d。調(diào)節(jié)桿513在桿引導(dǎo)件512內(nèi)移動， 由本領(lǐng)域已知的液壓技術(shù)或其他方法驅(qū)動。調(diào)節(jié)桿513的移動通過在樞轉(zhuǎn)桿510上樞轉(zhuǎn)葉片501c而控制螺旋翼501c的迎角。桿引導(dǎo)件512是彎曲的，從而當(dāng)螺旋翼501c圍繞樞轉(zhuǎn)桿510樞轉(zhuǎn)時匹配螺旋翼501c的路徑。在圖5中，工作流體流具有渦旋(vorticity)(即，漩渦在流體流中形成)。工作流施加連續(xù)的力且賦予螺旋壁和翼上的動量。如圖5中所示，因為工作流體循環(huán)是對流的垂直的循環(huán)，所以渦旋可為近似水平的。從上部部分10 中的冷區(qū)域520b到下部部分104b 中的熱區(qū)域520a的工作流體流是旋轉(zhuǎn)的下降流(downdraft)。(此處，“熱區(qū)域”和“冷區(qū)域”分別僅意味著較高溫度區(qū)域和較低溫度區(qū)域(相對于彼此)。)類似地，從熱區(qū)域520a 到冷區(qū)域520b的工作流體流是旋轉(zhuǎn)的上升流(updraft)。工作流體的動量在發(fā)動機循環(huán)期間被連續(xù)地保持。工作流體在每個發(fā)動機循環(huán)期間在相應(yīng)的區(qū)中連續(xù)地加熱、膨脹、冷卻和收縮。因此，完整的發(fā)動機循環(huán)和完整的工作流體路徑被設(shè)置在外殼503內(nèi)。在發(fā)動機循環(huán)期間，工作流體在翼上施加力。如上文所討論的，因為工作流體的加熱和冷卻，工作流體具有渦旋且具有連續(xù)的動量，且螺旋壁將工作流體引入旋轉(zhuǎn)的運動。翼可被設(shè)計成在流體中引起旋轉(zhuǎn)的運動。螺旋壁和翼可被用作連接到外殼503或提供熱傳遞功能的支撐結(jié)構(gòu)。因此，在這種環(huán)境下，發(fā)動機運行越久，工作流體循環(huán)越快，直到工作流體在第一個循環(huán)結(jié)束時的速度變成工作流體在第二個循環(huán)開始時的速度，且在第二個循環(huán)的過程中被增加。工作流體速度通過動能而增加，其隨后由熱力發(fā)動機轉(zhuǎn)換成推力功。工作流體速度在發(fā)動機循環(huán)的膨脹階段和收縮階段期間都增加。翼或螺旋壁的形狀有助于旋轉(zhuǎn)工作流體。推力發(fā)動機500內(nèi)的翼也可被用來調(diào)節(jié)發(fā)動機的多個部分的溫度-即，改變熱區(qū)520a的溫度或改變冷區(qū)520b的溫度。工作流體在熱區(qū)520a中的旋轉(zhuǎn)的且徑向向外的流動、進入冷區(qū)520b的向上的移動、工作流體在冷區(qū)520b中的旋轉(zhuǎn)的且徑向向內(nèi)的流動，以及進入熱區(qū)520a的向下的移動沿下降流的長度延續(xù)。旋轉(zhuǎn)或“扭轉(zhuǎn)”的速度隨有效的柱直徑減小而增加。冷的工作流體以旋轉(zhuǎn)的下降流的形式被更有效的運送通過空間。高流體速度是由角動量守恒引起的。發(fā)動機設(shè)計是基于通過連續(xù)地加熱和冷卻來移動工作流體，且使用翼(空氣動力葉片)來旋轉(zhuǎn)工作流體(即保持工作流體中的動量)。與推力發(fā)動機100和300不同，憑借讓工作流體旋轉(zhuǎn)，推力發(fā)動機500可通過具有放置在外圍部分5(Mc中的不連續(xù)的翼來產(chǎn)生推力。圖5顯示了在由外圍壁508a和508b 形成的外圍槽(peripheral channel)內(nèi)的外圍翼組507的外圍翼507a，該外圍壁508a和 508b被附接到內(nèi)部外殼503且可選擇地附接到環(huán)形分隔物505。這些外圍槽引導(dǎo)在上部部分50 和下部部分504b之間的工作流體。使用外圍壁以形成外圍槽，允許外圍翼更靈活的定位它們關(guān)于工作流體的迎角。外圍槽還可由外圍翼形成，因此增加了產(chǎn)生推力的翼的數(shù)量。但是，外圍翼必須具有關(guān)于工作流體的迎角以保持工作流體在上部部分50 和下部部分504b之間的循環(huán)。在一個實施方案中，推力發(fā)動機500使用外圍翼以形成外圍槽，用于工作流體在上部部分50 和下部部分504b之間流動。推力發(fā)動機500可由例如在推力發(fā)動機100中顯示的溫差提供動力或由例如在推力發(fā)動機300中顯示的流體結(jié)構(gòu)(未示出)提供動力。當(dāng)流體結(jié)構(gòu)被用于旋轉(zhuǎn)的流體流動時，保持工作流體的循環(huán)的任何結(jié)構(gòu)可被使用，包括使用軸向的或徑向的旋轉(zhuǎn)的葉片的組的泵。當(dāng)流體結(jié)構(gòu)被用于旋轉(zhuǎn)的流體流動時，以與流體的相反方向旋轉(zhuǎn)且使用流體和葉片之間的角速度差以產(chǎn)生提升力從而維持旋轉(zhuǎn)的流體流動循環(huán)的推進器葉片組可更有效。在一個實施方案中，推力發(fā)動機500使用了帶葉片的組的流體結(jié)構(gòu)，該流體結(jié)構(gòu)使用流體和葉片的組之間的角速度差以維持流體循環(huán)。在操作期間，在葉片的組處的流體角速度可為足夠高的以使葉片的組不需要旋轉(zhuǎn)(即沒有輸入動力)來維持流體循環(huán)。圖7a和圖7b的推力發(fā)動機700和推力發(fā)動機750分別具有由將翼組702定向在水平位置和垂直位置而引起的不同的有方向的推力。在一個實施方案中，推力發(fā)動機 700包括環(huán)形管形狀的外殼701，該外殼701包圍工作流體和翼組702，該翼組具有翼70加、 702b、702c和702d。工作流體以由箭頭706a和706b標示的方向在外殼701的內(nèi)部中循環(huán)。因此，工作流體流從內(nèi)部空間703a，越過翼70 和702b流入內(nèi)部空間70北，隨后越過
11翼702c和702d返回到內(nèi)部空間703a內(nèi)。翼組702被安裝到外殼701的內(nèi)壁，具有空間以允許工作流體流過翼組702，所以翼組702的前邊緣對于工作流體流是水平的(參見，例如翼70 的前邊緣704a)。在翼組702中的全部翼是空氣動力翼且因此由翼組702產(chǎn)生的提升力實質(zhì)上是如圖7a所示的垂直的。翼組702可具有被定位在外殼701內(nèi)部中的任何位置的翼，包括內(nèi)部空間703a和70北。翼組702可具有全部固定的翼，全部可調(diào)節(jié)的翼或固定的翼和可調(diào)節(jié)的翼的組合。推力發(fā)動機700可由外殼701內(nèi)的一個或多個流體泵機械地提供動力，或通過在外殼701內(nèi)產(chǎn)生具有不同的溫度的區(qū)域是熱提供動力的。當(dāng)工作流體流過翼組702中的每個翼時，工作流體具有由翼的阻力和來自外殼701的內(nèi)壁的摩擦引起的壓力損失。該工作流體壓力損失可導(dǎo)致工作流體速度的降低且可在翼組702中的翼上產(chǎn)生提升力的不平衡。用來補償這種工作流體壓力損失的一種方法是具有多于一個的流體泵或具有多于一個具有溫差且在外殼701內(nèi)彼此隔開放置的區(qū)域。在一個實施方案中，推力發(fā)動機700由定位在內(nèi)部空間703a或70 內(nèi)的流體泵機械地提供動力。在一個實施方案中，推力發(fā)動機 700由兩個流體泵機械地提供動力，一個流體泵在內(nèi)部空間703a中且另一個流體泵在內(nèi)部空間70 中。在一個實施方案中，推力發(fā)動機700是熱提供動力的，在內(nèi)部空間703a和內(nèi)部空間70 中產(chǎn)生溫差。根據(jù)另一個實施方案，推力發(fā)動機700是熱提供動力的，在內(nèi)部空間703a和由翼70 和702b占據(jù)的內(nèi)部空間之間產(chǎn)生溫差，且在內(nèi)部空間70 和由翼 702c和702d占據(jù)的內(nèi)部空間之間產(chǎn)生溫差。在一個實施方案中，推力發(fā)動機700通過在翼組702內(nèi)加入加熱元件和冷卻元件是熱提供動力的，從而在外殼701內(nèi)產(chǎn)生帶溫差的一個或多個區(qū)域。用來補償因流體壓力損失引起的在翼組702提升力中的不平衡的另一種方法是成形外殼701，以使當(dāng)流體流過每個翼時，工作流體流動穿過的橫斷面面積減小。減小橫斷面面積可增加工作流體速度從而補償由于工作流體壓力損失造成的工作流體速度的減小。 另外，翼組702內(nèi)的可調(diào)節(jié)的翼可被控制以增加迎角，從而增加提升力，用來補償不平衡。 在一個實施方案中，推力發(fā)動機700沿包括翼70 和702b的部分和包括翼702c和702d 的部分具有減小的橫斷面面積。在一個實施方案中，推力發(fā)動機700具有帶一個或多個可調(diào)節(jié)的翼的翼組702，該翼組702由控制器基于工作流體壓力損失來調(diào)節(jié)。當(dāng)推力發(fā)動機700由熱提供動力時，決定流體流動方向的一些因素是外殼701形狀、相對地高工作流體溫度和相對地低工作流體溫度的區(qū)域的位置，以及外殼701內(nèi)的控制閥。外殼內(nèi)的工作流體壓力可通過改變橫斷面面積以增加(即減少橫斷面面積)或減小(即增加橫斷面面積)工作流體速度而被控制。外殼內(nèi)的具有相對高的溫度的工作流體的區(qū)域可產(chǎn)生相對地高的工作流體壓力區(qū)域，而外殼內(nèi)的具有相對低的溫度的工作流體的區(qū)域可產(chǎn)生相對地低的工作流體壓力區(qū)域。因為工作流體從高壓區(qū)域流到低壓區(qū)域，所以外殼形狀和工作流體溫差可被用來迫使流體以優(yōu)選的方向流動。單向閥或閘門(gate)也可被布置在工作流體路徑內(nèi)以迫使流體在優(yōu)選的方向上。在一個實施方案中，推力發(fā)動機 700由熱提供動力以在外殼701內(nèi)產(chǎn)生帶溫差的一個或多個區(qū)域，其中，工作流體通過成形外殼701以具有一個或多個增加和減少的橫斷面面積，或通過定位帶相對高溫的工作流體和相對低溫的工作流體的區(qū)域，或通過成形外殼701和定位相對高溫的工作流體和相對低溫的工作流體的區(qū)域兩者被引入優(yōu)選的方向。
在另一個實施方案中，推力發(fā)動機750 (圖7b)是從推力發(fā)動機700通過垂直地定向翼組752改變的。翼組752被安裝到外殼701的內(nèi)壁，具有空間以允許工作流體流過翼組752以使翼組752的前邊緣75 與工作流體流垂直。翼組752中的全部翼是空氣動力翼且因此由翼組702產(chǎn)生的提升力實質(zhì)上是如圖7b中所示的水平的。翼組752可被放置在外殼701內(nèi)部中的任何位置，包括內(nèi)部空間703a和70北。翼組752可為全部固定的翼、 全部可調(diào)節(jié)的翼或固定的翼和可調(diào)節(jié)的翼的組合。圖8顯示了帶旋轉(zhuǎn)通過外殼801內(nèi)的流體的葉片的環(huán)形管800。在一個實施方案中，推力發(fā)動機800包括外殼801，該外殼801封閉工作流體，包括翼8(^a、802b和802c的翼組802通過支撐結(jié)構(gòu)811連接到軸810。外殼801具有環(huán)形空間812，該環(huán)形空間812 包含用于翼組802在其中旋轉(zhuǎn)的工作流體。包括流體導(dǎo)向器803a和80 的流體導(dǎo)向器組(fluid director set)803被附接到外殼801的壁的頂部部分，且定位成形成內(nèi)部空間 81 和外部空間812b。流體導(dǎo)向器組803被定向成以翼組802的相反的方向旋轉(zhuǎn)工作流體。流體導(dǎo)向器組805被附接到外殼801的內(nèi)壁的底部，從而提供用于工作流體流動經(jīng)過的槽。翼組804被定位在由流體導(dǎo)向器805形成的槽內(nèi)以便存在足夠的空間用于工作流體在外殼801的底部內(nèi)壁和翼組804之間流動。葉片組806被附接到外部空間812b中的外殼壁。推力發(fā)動機800通過旋轉(zhuǎn)在外殼801外部的軸810而啟動，該軸810旋轉(zhuǎn)翼組802。 包括翼80h、802b和802c的翼組802的全部的翼是空氣動力翼，該空氣動力翼當(dāng)其旋轉(zhuǎn)經(jīng)過工作流體時具有其實質(zhì)上指向向上的提升力。這意味著翼組802中的翼具有其在底部表面上的高壓力側(cè)和在頂部表面上的低壓力側(cè)，如圖8中所示。因此，翼組802當(dāng)其在空間 81 的內(nèi)部中旋轉(zhuǎn)時向下引導(dǎo)工作流體，使工作流體沿外殼801的內(nèi)壁移動經(jīng)過由流體導(dǎo)向器805形成的槽，穿過翼組804進入外部空間812b且隨后經(jīng)過流體導(dǎo)向器組803。翼組 804從流過其的流體中在與翼組802的同樣的方向上產(chǎn)生提升力。一旦工作流體流經(jīng)流體導(dǎo)向器組803，則工作流體在翼組802的相反的方向上旋轉(zhuǎn)。因此，用來在翼組802上產(chǎn)生提升力的工作流體速度是工作流體對于翼組802的相對速度(即，工作流體旋轉(zhuǎn)速度和翼組802的旋轉(zhuǎn)速度的和)。在外殼801上的扭矩當(dāng)工作流體流經(jīng)流體導(dǎo)向器組803時產(chǎn)生， 且在相反的方向上的扭矩當(dāng)工作流體流經(jīng)流體導(dǎo)向器組805時產(chǎn)生。這些扭矩之間的差異在外殼801上產(chǎn)生凈扭矩。葉片組806可被設(shè)置成可調(diào)節(jié)的空氣動力葉片，該空氣動力葉片被控制以抵消該凈扭矩。通常，如上文討論的，在本發(fā)明的推力發(fā)動機中，具有較高升阻比的翼被認為更有效-即，翼對于給定的量的輸入動力會產(chǎn)生更大的推力。具有較高升阻比的翼通常具有比具有較低升阻比的翼低的升力系數(shù)。其他因素也影響升阻比的選擇(例如，功率消耗)。旋轉(zhuǎn)式球狀物(rotary ball)或旋轉(zhuǎn)式圓柱體可被設(shè)置在推力發(fā)動機內(nèi)以產(chǎn)生提升力。旋轉(zhuǎn)式推力發(fā)動機(rotary thrust engine)可通過具有連接到推力發(fā)動機的外殼的內(nèi)壁以產(chǎn)生扭矩的其它類型的葉片或空氣動力葉片而實施。旋轉(zhuǎn)的推力發(fā)動機可產(chǎn)生推進力(升力)。因為工作流體路徑是連續(xù)的，在每個循環(huán)結(jié)束時工作流體的動能和內(nèi)能被帶入下一個循環(huán)。在推力發(fā)動機100中，工作流體從在熱部分中供應(yīng)的熱獲得動能和內(nèi)能。當(dāng)工作流體貫穿循環(huán)移動時，因為在冷部分中耗散的熱和因為對于翼101和102以及其內(nèi)表面
13中阻力和摩擦力造成的動能損失，所以工作流體損失內(nèi)能。在推力發(fā)動機300中，當(dāng)工作流體貫穿循環(huán)移動時，工作流體從流體結(jié)構(gòu)107獲取動能，且因為翼101和102以及內(nèi)表面中的阻力和摩擦力而損失動能。在每個循環(huán)中，當(dāng)由工作流體獲得的動能超過動能損失時，循環(huán)結(jié)束時的工作流體速度大于循環(huán)開始時的工作流體速度。相反地，在每個循環(huán)中，當(dāng)由工作流體獲得的動能小于動能損失時，循環(huán)結(jié)束時的工作流體速度小于循環(huán)開始時的工作流體速度。當(dāng)獲得的動能等于動能損失時，推力發(fā)動機達到平衡。在這種情況中，循環(huán)開始時的工作流體速度等于循環(huán)結(jié)束時的工作流體速度。在一個實施方案中，葉片參量的調(diào)節(jié)可被實現(xiàn)從而能夠調(diào)節(jié)迎角、增加或減小表面面積且隨足以最大化L/D比或由翼產(chǎn)生的提升力的范圍而變換。產(chǎn)生升力的翼可參照流體流動方向、流體速度和流體運動被傾斜、被調(diào)節(jié)，從而最大化升力產(chǎn)生。翼可使用一個、兩個或三個軸來調(diào)節(jié)。推力發(fā)動機輸出可通過改變翼參照面積(reference area)和操作迎角而被最大化。在本發(fā)明的一個實施方案中，產(chǎn)生升力的翼可被定位在適于推力產(chǎn)生的任何位置。在另一個實施方案中，推力發(fā)動機的外殼內(nèi)的翼可形成用于工作流體流動的連續(xù)的或不連續(xù)的槽。槽可為封閉的或打開的。流體結(jié)構(gòu)(例如流體結(jié)構(gòu)107)可被放置在槽中以驅(qū)動流體流動做功來在翼上產(chǎn)生升力。工作流體流過在最佳迎角的高升阻比的翼可最大化產(chǎn)生的推力。用來運行推力發(fā)動機的動力輸出的量與流體結(jié)構(gòu)的外向流(outward flow)和內(nèi)向流(inward flow)之間的流體角速度差相關(guān)。如在圖中顯示的翼和葉片被定位成最好的展示本發(fā)明中的概念。這包括顯示了翼、具有零迎角的空氣動力葉片和直型的其它葉片。葉片幾何形狀和位置取決于許多發(fā)動機設(shè)計參數(shù)，包括流體流動路徑、流體運動、流體速度和用于使翼或葉片產(chǎn)生如所示的最大升阻比的迎角。在本申請中，翼、帶翼面形狀截面的葉片和翼面意味著帶空氣動力效果的物體。帶空氣動力效果的任何物體可適于實施本發(fā)明。翼是用來產(chǎn)生用于飛行經(jīng)過空氣或其它氣體介質(zhì)的升力的表面。翼形狀通常是翼面。翼可為對稱的，其中頂部表面和底部表面沿翼弦線是相等的，或可為不對稱的，其中頂部表明和底部表面沿翼弦線是不相等的。對稱的翼在同樣數(shù)量的正迎角和負迎角的情況下提供相同的提升力，而不對稱的翼在同樣數(shù)量的正迎角和負迎角的情況下提供不同的提升力。對稱的翼和不對稱的翼都可在根據(jù)本發(fā)明的推力發(fā)動機中使用。在一個實施方案中，氣體被用作在推力發(fā)動機內(nèi)循環(huán)的工作流體。為了保持用于維持循環(huán)的流體流的溫差，將熱能轉(zhuǎn)換成推力的推力發(fā)動機借助在一個或多個區(qū)域中加熱和在一個多個區(qū)域中冷卻而操作。推力發(fā)動機的其它配置可具有多重數(shù)量的流體結(jié)構(gòu)。在推力發(fā)動機內(nèi)，從每個翼產(chǎn)生的提升力憑借翼的升阻(L/D)比而與翼中的阻力相關(guān)。當(dāng)翼的L/D比大于1時，翼的提升力可大于翼的阻力。L/D比大于10的翼是商業(yè)上可用的。推力發(fā)動機內(nèi)的翼可被設(shè)計成基于在推力發(fā)動機平衡條件的情況下的工作流體速度和密度而提供所期望的L/D比。在一個實施方案中，由翼產(chǎn)生的推進力可大于推力發(fā)動機的重量。因為當(dāng)上部部分10 和下部部分104b之間的溫差較大時推進力較大，所以推進
14力可憑借調(diào)節(jié)兩個部分之間的溫差而被調(diào)節(jié)。推力發(fā)動機100獲得由翼接收的提升力，該翼可被布置在外殼101內(nèi)的任何位置，只要可產(chǎn)生用于外殼101的所期望的輸出力的升力。提升力取決于流體流的質(zhì)量。流體密度可通過壓縮、冷卻或壓力而被增加。流體速度可通過壓力或通過限制流經(jīng)具體的區(qū)域的流體量而被增加。流體壓力可由活塞、葉片、燃燒、熱或流體量控制機構(gòu)而被提供。壓縮工具可為活塞、葉片或引起角動量差異的旋轉(zhuǎn)室。 活塞可具有最小和最大動力情況。在一些實施方案中，熱交換器可被應(yīng)用到冷卻或預(yù)熱流體或既冷卻又預(yù)熱流體。 本發(fā)明的推力發(fā)動機可被安裝到交通工具以使推進力以優(yōu)選的方向被引導(dǎo)以提供交通工具的移動。推力發(fā)動機可被直接地安裝到交通工具的主體或利用一個軸或兩個旋轉(zhuǎn)軸安裝，從而提供以更多的維度引導(dǎo)發(fā)動機推力的方法。例如，對于汽車或船來說，具有帶改變其翼的迎角的能力且利用一個旋轉(zhuǎn)軸安裝的推力發(fā)動機能以二維的方式引導(dǎo)推力(例如， 向前、反向、向左和向右)。使用推力發(fā)動機的交通工具不需要用于傳遞旋轉(zhuǎn)的動力的部件 (例如，傳遞單元，齒輪或傳動系統(tǒng)(drive train))，因為推力發(fā)動機不產(chǎn)生機械輸出。因此，這些交通工具是輕質(zhì)的，可靠的且少量維護。此外，因為推力發(fā)動機是完全閉合的系統(tǒng)， 所以推力發(fā)動機受其操作中的環(huán)境的影響較少。使用本發(fā)明的推力發(fā)動機的汽車或其它陸地交通工具不需要地面和輪胎之間的摩擦以用于加速(增加或減少)，防止了交通工具在泥、雪或其它危險的狀況中卡住。根據(jù)本發(fā)明，使推力發(fā)動機內(nèi)的工作流體運動的流體結(jié)構(gòu)(即，具有葉片的組和軸的結(jié)構(gòu))可根據(jù)葉片的組的配置和推力發(fā)動機的應(yīng)用而起到葉輪、推進器、泵、壓縮器、 風(fēng)扇或風(fēng)箱的作用。在一個實施方案中，流體結(jié)構(gòu)的葉片組可被徑向地或軸向地布置。流體結(jié)構(gòu)的葉片組可被定位在外圍流體空間l(Mc中。適于在推力發(fā)動機300、500和700中使用的流體結(jié)構(gòu)可為軸向的泵或徑向的泵。翼、帶翼型(air-foil)形狀截面的葉片和翼面是帶空氣動力效果的物體。提供所需要的空氣動力效果的任何物體可被用來實施本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明，葉片參量可被調(diào)節(jié)以設(shè)定所期望的迎角、表面面積且隨足夠最大化 L/D比或由葉片產(chǎn)生的提升力的范圍而轉(zhuǎn)換。產(chǎn)生推力的葉片可參照流體流動方向、流體速度和流體運動被傾斜、調(diào)節(jié)，從而最大化推力產(chǎn)生。葉片可被調(diào)節(jié)成具有轉(zhuǎn)彎和向上或向下的水平運動。推力發(fā)動機的推力輸出可通過改變翼參照面積、迎角而被最大化。能改變迎角的可調(diào)節(jié)的翼可快速地動態(tài)地調(diào)節(jié)推力動力。根據(jù)本發(fā)明，翼或空氣動力葉片可包括一個或多個翼面(帶空氣動力效果的葉片)。將翼連接到外殼或分隔物的支撐結(jié)構(gòu)可具有可調(diào)節(jié)的長度以調(diào)節(jié)一個或多個翼。具有可調(diào)節(jié)的長度的支撐結(jié)構(gòu)可改變用于一個或多個翼的迎角、定向或位置。因為翼保持靜止，在根據(jù)本發(fā)明的由熱提供動力的推力發(fā)動機中不存在持續(xù)移動的部件。另外，根據(jù)本發(fā)明的由熱提供動力的推力發(fā)動機不需要用來驅(qū)動內(nèi)部運動的軸。工作流體流過在最佳迎角和高升阻比的葉片可最大化由葉片產(chǎn)生的升力(推力)。用來運行推力發(fā)動機的動力輸出的量是流體結(jié)構(gòu)的外向流和內(nèi)向流之間的流體角速度差。在圖中顯示的葉片被定位成最好的展示本發(fā)明。這些圖顯示了具有零迎角的空氣動力葉片和其它直型葉片。葉片幾何形狀和位置取決于許多發(fā)動機設(shè)計參量，包括流體流動路徑、流體運動、流體速度和用來產(chǎn)生最大的升阻比的葉片迎角。

產(chǎn)生推力的葉片可被定位在推力產(chǎn)生可被實現(xiàn)的任何位置中。在另一個實施方案中，推力發(fā)動機的外殼內(nèi)的葉片可形成用于工作流體流動穿過的連續(xù)的或不連續(xù)的，封閉的或未封閉的槽。用來驅(qū)動流體流的流體結(jié)構(gòu)可在每個槽中被使用。上文的詳述被提供以闡述本發(fā)明的具體的實施方案，且不被認為有限制性。在本發(fā)明的范圍內(nèi)的許多修改和改變是可能的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機，包括外殼，其包括由所述外殼包圍的內(nèi)部空間；工作流體，其填充所述內(nèi)部空間，在操作期間所述工作流體在閉合的循環(huán)中流動；以及結(jié)構(gòu)，其在所述內(nèi)部空間內(nèi)，所述結(jié)構(gòu)在所述工作流體中在所述外殼上產(chǎn)生輸出力。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其中，所述結(jié)構(gòu)包括一個或多個葉片，所述一個或多個葉片在所述工作流體的流內(nèi)，且提供輸出力。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其中，所述內(nèi)部空間被分成彼此連接的第一部分和第二部分，其中，在操作期間，溫度差在所述第一部分和所述第二部分之間產(chǎn)生以使所述溫度差提高所述工作流體在所述第一部分和所述第二部分之間的流動。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，還包括流體結(jié)構(gòu)，其中，所述內(nèi)部空間被分成彼此連接的第一部分和第二部分，且其中，所述流體結(jié)構(gòu)在操作期間提高所述工作流體在所述第一部分和所述第二部分之間的流動。
5.一種發(fā)動機，包括外殼，其包括內(nèi)部空間，所述內(nèi)部空間被分成彼此連接的第一部分和第二部分； 工作流體，其填充所述內(nèi)部空間，且所述工作流體在操作期間在所述第一部分和所述第二部分之間流動；以及一個或多個葉片，其連接到所述外殼，且在所述工作流體的流的循環(huán)路徑中被定位在所述內(nèi)部空間內(nèi)以在所述外殼上產(chǎn)生輸出力。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)動機，其中，所述葉片是升阻比大于1的空氣動力葉片。
7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)動機，其中，所述葉片是可調(diào)節(jié)的以控制所述輸出力。
8.如權(quán)利要求5所述的發(fā)動機，其中，所述第一部分包括螺旋槽，所述工作流體流動通過所述螺旋槽。
9.一種發(fā)動機，包括外殼，其包括內(nèi)部空間，所述內(nèi)部空間被分成彼此連接的第一部分和第二部分； 工作流體，其填充所述內(nèi)部空間，且所述工作流體在操作期間在所述第一部分和所述第二部分之間流動；以及一個或多個葉片，其在所述內(nèi)部空間內(nèi)，在流體流的循環(huán)路徑中，以在所述外殼上產(chǎn)生輸出力，且其中，在一個循環(huán)中返回到所述第一部分的所述工作流體的內(nèi)能和動能被帶入下一個循環(huán)。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)動機，其中，所述流體流是旋轉(zhuǎn)的。
11.如權(quán)利要求9所述的發(fā)動機，其中，所述流體流是循環(huán)的。
12.—種發(fā)動機，包括外殼，其包括內(nèi)部空間，所述內(nèi)部空間被分成彼此連接的第一部分和第二部分； 工作流體，其填充所述內(nèi)部空間；流體結(jié)構(gòu)，其在操作期間相對于所述外殼是靜止的且使用所述工作流體的角速度以提高所述工作流體在所述第一部分和所述第二部分之間的流動；以及一個或多個葉片，其在所述工作流體的流內(nèi)在所述外殼上產(chǎn)生輸出力。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機，其中，所述流體結(jié)構(gòu)包括推進器。
14.如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機，其中，所述流體結(jié)構(gòu)包括擴散器。
15.如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機，其中，在操作期間，溫度差在所述第一部分和所述第二部分之間產(chǎn)生以使所述溫度差提高所述工作流體在所述第一部分和所述第二部分之間的流動。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)流體流過葉片時，升阻比大于1的葉片可產(chǎn)生大于葉片上的阻力的提升力。葉片可被定位在封閉的發(fā)動機內(nèi)以產(chǎn)生大于使流體移動通過葉片所需要的力的力，從而對于封閉的發(fā)動機產(chǎn)生推力。推力的方向和大小可通過控制流體流動的方向而控制。根據(jù)本發(fā)明，在推力發(fā)動機內(nèi)流動的流體可為氣態(tài)的或液態(tài)的。本發(fā)明的推力發(fā)動機在可配置的環(huán)境中使用一個或多個翼以產(chǎn)生有方向的力。根據(jù)本發(fā)明的推力發(fā)動機可通過改變例如密度或速度的流體參量、翼參量(例如翼幾何形狀、翼的平表面面積或升力系數(shù))、翼的數(shù)量和位置、流體怎樣接收能量、流體運動、固定的或可移動的翼和流體路徑而被配置。
文檔編號F03G3/00GK102216614SQ200980146242
公開日2011年10月12日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者吳俊龍, 蓋伊·西爾弗 申請人:吳俊龍, 蓋伊·西爾弗