[发明专利]一种空间引擎

说明书

技术领域

本发明涉及一种运动引擎，特别是一种空间引擎。

背景技术

现有的在空间飞行器上使用的引擎主要包括：航空发动机和航天发动机；前者在大气层中使用，后者可以在大气层内外使用；这两种引擎在其工作中，均通过迫使气体向引擎运动方向相反的方向移动，进而使引擎自身获得气体的反作用力而前进；并且当引擎在空中一点停留而不移动时，必须要依靠气体的反作用力来抵消重力，消耗大量能量。还有一种如热气球，飞艇等飞行器，是依靠空气的浮力来抵消重力，但是由于气体的比重很小，因此这些飞行器的体积很大，不方便。近年来，电磁弹射也是一个活跃的研究领域，电磁弹射直接依靠电磁力来抵消重力，但是被弹射物一旦离开弹射装置就处于抛物体运动状态，不能向任意的特定方向运动，存在不方便性和不确定性。鉴于现有空间飞行器引擎的缺点，我们急需一种操作方便、低耗能、运动方向准确的空间引擎。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作方便、低耗能、运动方向可控，使用新的运动机制，可直接与万有引力场发生作用、实现在引力场中自由运动、并且可实现空中定点停留低耗能的空间引擎。

本发明是这样实现的：

本发明的空间引擎，在引力场中使用，空间引擎包括飞轮自旋系统、飞轮公转系统和系统支撑框架；系统支撑框架支撑所述飞轮自旋系统和飞轮公转系统；飞轮自旋系统包括飞轮、飞轮固定轴、飞轮控制器、飞轮自旋电机和飞轮自旋轴；飞轮公转系统包括公转轴、公转电机、控制系统和公转悬臂；所述飞轮固定轴将飞轮固定于系统支撑框架内，飞轮自旋电机设置于飞轮自旋轴上；飞轮在自旋的同时，与飞轮固定轴、设置于飞轮固定轴上的飞轮控制器、飞轮自旋轴、设置于飞轮自旋轴上的飞轮自旋电机一起随公转悬臂绕公转轴做公有旋转；公转电机和控制系统依次设置于公转轴上；飞轮控制器与控制系统共同控制飞轮的运动状态；空间引擎的运动状态通过对飞轮的运动状态进行控制而达到。

空间引擎中，飞轮可以是一个、二个或者多个。

充分运用角动量守恒定理，实现一种新的运动机制，使本发明的空间引擎操作方便、低耗能、运动方向准确、可向任意方向运动、可直接与万有引力场发生作用、实现在引力场中运动、并且可实现空中定点停留低耗能。

本发明的空间引擎，空间引擎中，飞轮在自旋的同时，绕公转轴做公有旋转。

充分利用角动量守恒定理，达到空中停留低耗能的技术优势。

本发明的空间引擎，空间引擎的运动状态通过控制飞轮自旋状态的变化来实现。

飞轮控制器通过控制飞轮在其公转过程中飞轮自旋状态的变化，实现空间引擎在引力场中的运动。

飞轮自旋状态有两种：禁止状态和使能状态；飞轮自旋时，飞轮自旋轴与公转轴之间的夹角为θ。

禁止状态：0°≤θ≤30°；或者飞轮自旋速度为零。

使能状态：30°<θ≤90°，且飞轮自旋速度不为零。

通过飞轮自旋状态的交替变化，实现空间引擎的运动。这种实现方式，耗能小，容易实现。

本发明的空间引擎，第一种实现方式中，飞轮固定轴与飞轮自旋轴为同一条轴。

这种实现方式中，飞轮的禁止状态为：飞轮自旋速度为零。

本发明的空间引擎，第二种实现方式中，飞轮固定于飞轮固定框内，飞轮固定轴通过对飞轮固定框的固定将飞轮固定于系统支撑框架内。

进一步，飞轮固定框上设置有用于固定飞轮自旋轴的横杆。

这种实现方式中，飞轮的禁止状态为：0°≤θ≤30°。

这种实现方式耗能小，实现方便。

本发明的空间引擎，空间引擎的运动方向与引力场方向相反时，控制系统控制飞轮在公有旋转时位于引力场方向正向的两象限处于禁止状态、在位于引力场方向反向的两象限处于使能状态。

本发明的空间引擎，空间引擎的运动方向与引力场方向相同时，控制系统控制飞轮在公有旋转时位于引力场方向反向的两象限处于禁止状态、在位于引力场方向正向的两象限处于使能状态。

当空间引擎需要向与引力场方向成夹角α的方向运动，0°≤α<90°时，在以运动方向为z轴正轴、以与运动方向垂直的平面为xy平面的三维空间中，在以该平面为分割面形成的两个空间(z轴正轴的空间、z轴负轴的空间)内，控制系统通过制动器控制飞轮在公有旋转时位于z轴正轴的空间时，飞轮处于禁止状态，飞轮位于z轴负轴的空间时，飞轮处于使能状态。