[发明专利]离心力动力装置

说明书

一种利用作圆周运动物体产生的离心力作为动力源，做工的装 置。

人类生存、社会发展都需要做工，做工离不开力。为了更好的生 存，加速社会发展，人类发明了多种可以将能源转化成力的动力机械 设备，如蒸气机、内燃机......。充分利用各种能源使蒸气机、内燃 机......做工产生动力，以满足社会发展和生活的需要。如今各种动力 设备已经成为人类生存中不可缺少的一部份。但上述的蒸气机、内燃 机......动力机械设备能效比很差。工作时能源消耗较大，容易产生温 室效应，破坏生态环境。能否制造出能源消耗少，能效比大的动力装 置，这是当前需解决的问题。

本发明的目的是提供一种工作时能利用离心力和惯性做工的动 力装置，可以运用在各种交通运输工具上，节约能源保护了生态环境， 基本解决了上述问题。

本发明离心力动力装置是根据链球运动的原理工作的。用绳栓住 一个小球，使小球在水平面上作圆周运动，绳拉小球的力是使小球作 圆周运动所需的向心力。根据牛顿第三定律，既然有绳对球的作用力， 必然同时存在球对绳的反作用力，这个反作用力是作用在绳上沿着绳 子背离圆心的，也就是离心力。如果绳子一旦断裂，这两个力就同时 消失，由于惯性的作用，球沿着自身运动圆弧轨迹的切线方向飞出。 同理小球在绳子牵引下围绕圆心轴旋转时，只受到圆心轴通过绳子对 它的拉力，做圆周运动的小球一旦产生离心力，就不受地球的引力影 响，没有了重量。本发明离心力动力装置是在装置内让重物替代小球 围绕装置中心轴旋转。装置内作圆周运动的重物会产生离心力，让装 置内运动中的重物状态变化，使重物与装置之间的力平衡被破坏。重 物产生的离心力大于装置对重物的拉力时，由于惯性的作用，装置内 重物将拖着整个装置向重物运动圆弧轨迹的切点方向运动。重物因此 产生拉动装置的动力。

下面结合离心力动力装置结构示意图和实施例对本发明作进一 步说明：

其中图1是正视图、图2是仰视图；

图中(1)操作室、(2)刚性杆、(3)重物、(4)配重物、(5)主电 机、(6)配重物位移电机、(7)方向杆、(8)支架、(9)万向轮、(10) 壳体、(11)蓄电池、(12)支架液压装置、(13)配重物轮。

如图所示：操作室(1)固定在离心力动力装置壳体(10)上，壳体 (10)中装有与壳体固定在一起的主电机(5)，刚性杆(2)中点固 定在主电机(5)的旋转轴上，刚性杆(2)两端分别有重物(3)和 配重物(4)，蓄电池(11)装在重物(3)和配重物(4)内，供给离心力 动力装置工作能源。配重物(4)下方有一条前后贯通滑槽，刚性杆(2) 穿在滑槽内，与配重物(4)上配重物轮(13)接触。配重物轮(13) 转动时，可带动配重物(4)在刚性杆(2)端点和中点间移动。配重 物轮(13)固定在配重物位移电机(6)上，配重物位移电机(6)装 在配重物(4)里，与配重物(4)成为一体。配重物位移电机(6) 通电时，配重物轮(13)转动，带着配重物(4)在刚性杆(2)一端移动。 重物(3)固定在刚性杆(2)的另一端，重物(3)与配重物(4)重 量相等。主电机(5)工作时，刚性杆(2)带动两端重物旋转，产生 离心力。由于两端的配重物、重物至刚性杆(2)中点的距离相同， 重量相等，因此重物(3)与配重物(4)旋转作圆周运动后，对主电 机(5)的旋转轴作用力大小一样，形成力平衡。此时离心力动力装 置的状态不变。离心力动力装置运动时依靠方向杆(7)控制运动方 向。方向杆(7)上装有方向指示标记、接触开关一个接触点、主电 机(5)电源开关、配重物位移电机(6)电源开关。接触开关的另一 个接触点固定在刚性杆(2)上。配重物位移电机(6)电路一端连接 刚性杆(2)上接触开关的接触点，另一端通过电源连接在方向杆(7) 上配重物位移电机(6)电源开关上，方向杆(7)上接触开关另一个 接触点连接配重物位移电机(6)电源开关。因此当配重物位移电机 (6)电源开关打开时，刚性杆(2)每旋转一周，配重物位移电机(6) 电路可通过接触开关接通电源开关一次，让配重物轮(13)转动。所 以方向杆(7)上配重物位移电机(6)电源开关只有当配重物位移电 机(6)的电路通过刚性杆(2)上的接触点与方向杆(7)上接触开 关接触后才能接通电源，使配重物位移电机(6)工作。带动配重物 轮(13)转动，改变配重物(4)在刚性杆(2)的端点与中点之间位 置。方向杆可以控制本装置运行方向的原理是因为作匀速圆周运动的 质点，由于运动方向时刻在变化，所以一定会受到一个迫使它不断改 变运动方向的力，又因为它的速度大小保持不变，因此作用力的方向 必然是到处和速度方向垂直。方向杆(7)上的方向标记与它上面的接 触开关触点之间有一夹角。当刚性杆(2)上作圆周运动的配重物(4)上 的配重物位移电机(6)电路的接触点与方向杆(7)上接触开关接触时， 刚性杆(2)与方向杆(7)上的方向标记垂直，方向杆(7)上的方向标记在 正常工作时始终指向重物(3)在运动圆弧轨迹上这一点的切线方向。 根据牛顿第二定律，向心力要使质点沿着力的方向产生加速度。因此 作圆周运动的质点一定具有沿着半径指向圆心的加速度。这种加速度 叫着向心加速度。向心加速度α＝v²/R＝ω²R。由F＝ma得到向心 力的公式：F＝mv²/R＝mω²R。式中：α＝向心加速度、v＝线速度、 R＝重物和刚性杆中心的距离、ω＝角速度、m＝重物质量、F＝向心 力。由于刚性杆两端重物、配重物的重量、运动状态一样，重物和配 重物受到的向心力大小一样。根据牛顿第三定律作用力等于反作用 力，重物和配重物受到的向心力同时也产生反作用力——离心力。它 们产生的离心力大小相同互相抵消，合力为零。离心力动力装置此时 只受到地球对它的引力，刚性杆两端重物对离心力动力装置的拉力为 零(离心力合力)。离心力动力装置靠支撑壳体的支架下方万向轮与 地面接触，它的重力对地面产生压力，万向轮和地面之间有摩擦力， 摩擦力的大小等于离心力动力装置的重力乘摩擦系数，离心力动力装 置内两端重物旋转作圆周运动后受力发生变化，重物的重力消失，离 心力动力装置对地面的压力减小，万向轮和地面之间的摩擦力变小。 由于万向轮和地面之间是滚动摩擦，摩擦系数非常小，小于0.1，万 向轮和地面之间摩擦力大小不到整个装置重量的十分之一。将方向杆 上方向标记指向离心力动力装置的运动方向，打开方向杆上配重物位 移电机电源开关，让离心力动力装置的配重物位移电机工作。配重物 轮在刚性杆上滚动，改变配重物和刚性杆中心之间的距离。使配重物 作匀速圆周运动产生的离心力F2＝v²/R＝mω² R2小于重物作匀速圆 周运动产生的离心力F1＝v²/R＝mω² R1。当重物在匀速圆周运动中 产生的离心力F1＝v²/R＝mω² R1大于配重物作匀速圆周运动产生的 离心力F2＝v²/R＝mω² R2加上离心力动力装置与地面摩擦力的和后 (式中R1＝重物和刚性杆中心的距离、R2＝配重物和刚性杆中心的 距离重物)，刚性杆两端重物对离心力动力装置的拉力的合力就不等 于零，重物产生拖动整个离心力动力装置运动的惯性力。在重物惯性 力的作用下，重物拉着整个装置向方向杆上的方向标记所指向重物运 动圆弧轨迹的切点方向作加速运动。

本发明离心力动力装置的实施方法如下，打开方向杆上离心力动 力装置主电机电源开关，与离心力动力装置主电机轴连接的刚性杆带 动两端重物旋转。两端重物旋转作匀速圆周运动后受力状态发生变 化，两端重物受到的由地球引力产生的重力消失，使整个离心力动力 装置对地面的压力减小，万向轮和地面之间的摩擦力变小。此时两端 重物受力的方向必然是和速度方向垂直的，并且沿着半径指向圆心， 我们称之为向心力。此刻重物和配重物受到的向心力大小一样。根据 牛顿第三定律作用力等于反作用力，重物和配重物受到的向心力同时 也产生反作用力——离心力。它们产生的离心力大小相同互相抵消。 因此刚性杆两端重物对离心力动力装置的拉力为零(离心力合力)。 离心力动力装置此时只受到地球对它的引力——自身重力与地面接 触产生的静止磨擦力。这时接通配重物位移电机电源，使配重物位移 电机工作，配重物轮转动，带动在刚性杆一端的配重物移向刚性杆中 点位置。配重物与刚性杆中点距离和位置变化，引起它作圆周运动线 速度变化。促使配重物与主电机的旋转轴之间的拉力相应变化，当配 重物对主电机的旋转轴的拉力与装置自身重力与地面接触产生摩擦 力相加的和小于重物对主电机的旋转轴拉力时，离心力动力装置受力 平衡的静止状态被破坏，重物与配重物产生的惯性合力通过刚性杆拖 着主电机旋转轴带动主电机和整个离心力动力装置，向方向杆上方向 标记指向的重物在运动圆弧轨迹上这一点的切线方向运动。重物产生 拖动整个离心力动力装置运动的惯性力。在重物惯性力的作用下，重 物拉着整个装置向方向杆上的方向标记所指向重物运动圆弧轨迹的 切点方向作加速运动。支架液压装置用于调节支撑壳体支架的高低变 化，控制固定在壳体上操作室内方向杆上的方向标记的高低指向。当 方向杆上的方向标记向上指向高处天空，重物做匀速圆周运动后产生 拖动整个离心力动力装置运动的惯性力也同样向上指向高处天空，此 时离心力动力装置在重物向上惯性力拖动的下向天空运动，变成飞行 器。实际应用时，也可以在离心力动力装置的重物和配重物上装上动 力设备，如喷气发动机......。让重物和配重物靠自身动力进行圆周运 动，这样主电机就可以省去，减少离心力动力装置运动负载。