[发明专利]旋转动力装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转动力装置。 

背景技术

当前应用在飞行器上的升力装置主要有直升机的螺旋桨和飞机的机翼；直升机利用螺旋桨的快速旋转，使螺旋桨表面的空气相对螺旋桨快速流动，螺旋桨的上下面产生压力差而获得上升的升力；飞机的机翼是利用飞机快速移动，使机翼表面的空气相对机翼快速流动，机翼上下面产生压力差而获得上升的升力；这两种升力装置各有缺点：直升机的螺旋桨长度较长，起飞和着陆时需要较大的空间；飞机的机翼长度很长，同时飞机需要很长的跑道来达到很快的水平速度才能起飞； 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种旋转动力装置，可以应用在飞行器上，作为飞行器的升力装置。其具有结构紧凑、造价低、噪音小等特点，并可以联合使用产生很大的升力。 

本发明的实现方案如下：由旋转块、支撑架、边缘密封、传动轴和驱动装置组成，旋转块、支撑架和边缘密封在旋转块的下方构成空腔，空腔内气体压强小于外界气体压强，驱动装置通过传动轴驱动旋转块相对支撑架转动； 

为便于理解，将空腔内的气压称为内气压，空腔外的气压称为外气压；旋 转块和支撑架的与外界空气接触的面称为它们的外表面，构成空腔的面称为它们的内表面； 

采用这样的结构，旋转块的外表面所受气体压强为大气压强，内表面所受气体压强小于大气压强，也就是空腔内的气体密度小于外界的气体密度；要使空腔内的气体密度较小，可以用抽气泵抽出空气实现；当驱动装置驱动旋转块旋转，整个装置便产生升力，升力的本质为大气压力差，产生的原因分析如下： 

将旋转块和支撑架作为两个单独的个体来看，空腔内气压小于外气压，初始状态下(即旋转块旋转之前，下同)，旋转块的外表面受到大气压力，内表面受到的气体压力较小，外部和内部的气压差将旋转块“压”在支撑架上(此处的“压”指旋转块对支撑架有作用力)，设支撑架受到旋转块的压力为压力1，支撑架内表面所受的气体压力为压力2，支撑架外表面所受的气体压力为压力3；这种情况下，压力1和压力2的方向相同，组成的合力和压力3平衡(压力1+压力2＝压力3)； 

当旋转块旋转，旋转块内外表面的气体相对旋转块流动，具体的说，以旋转块传动轴为中心，将旋转块内外表面的气体分割成“一圈一圈”的环形气体单元；环形气体单元相对旋转块的表面围绕传动轴转动；旋转块内外表面对应的直径相同的环形气体单元的相对线速度相等； 

根据气体的伯努利方程，气体压强+(1/2)×气体密度×速度的平方＝常数，旋转块外表面的环形气体单元伯努利方程为：外气体压强+(1/2)×外气体密度×速度的平方＝常数1， 

旋转块内表面的环形气体单元伯努利方程为：内气体压强+(1/2)×内气体密度×速度的平方＝常数2， 

两个方程相减，得到：旋转块外内对应环形气体单元压强差＝外气体压强- 内气体压强＝常数1-常数2-(1/2)×(外气体密度-内气体密度)×速度的平方；因为内气体密度小于外气体密度，因此，当速度增加，旋转块内外对应环形气体单元压强差减小，减小幅度和外内气体密度差以及速度的平方相关；旋转块内外的无数个对应的单元环形气体压强差减小，叠加起来使得整个旋转块所受的气体压力差减小，于是旋转块对支撑架的压力1减小，而压力2和压力3不变，于是压力1+压力2＜压力3，压力3大于(压力1+压力2)的部分推动支撑架，从而使本装置产生升力； 

以上分析不考虑重力，装置形成的气体压力差克服本身的重力后对外产生升力； 

可以通过减小空腔内的气体压强、加快旋转块的转速或者增加旋转块的面积来增加装置的升力； 

空腔内的气体压强小于外界气体压强，因此旋转块的边缘需要密封；而旋转块又要相对支撑架旋转，作为本发明的改进方案之一，边缘密封可以采用油封；这样，旋转块和支撑架不需要产生刚性接触，有利旋转块的旋转；例如，可以采用非常成熟的旋转骨架油封，其原理是在旋转块和支撑架之间形成油膜来密封空腔，旋转块和支撑架之间不发生接触。 

旋转块通过传动轴连接驱动装置，由于旋转块的内外表面所受气体压力不同，有一个气体压力差，如果这个气体压力差传递给驱动装置承担，不利于驱动装置的工作，因此，作为本发明的改进方案之一，传动轴和支撑架之间装有轴承；