陀螺-反引力
无聊的课题:陀螺进动反重力装置的研究和探索 默认分类 2010-01-10 17:05:11 阅读418 评论7 字号:大中小 订阅
概述
陀螺是一个很神秘的东西,人类已经发现陀螺现象在自然界和宇宙空间充满了神奇的活力. 高速旋转的陀螺,在外力的作用下,转子轴将发生进动.由赖柴定理可知,其转子轴的进动角速度失量方向,是使转子的自转角速度矢量沿最短途径向陀螺进动角速度矢量方向翻转.这是一个很奇怪的现象!陀螺在高速旋转条件下,用细线吊起一端,它会慢悠悠的保持与地心矢量方向垂直,还会以吊线为轴旋转。此时可克服地心引力使陀螺转轴与地心矢量方向垂直, 陀螺转轴保持水平状态.如果陀螺转子的转动惯量越大,转速高,则进动角速度越小,而进动角速度越大产生的翻转
力矩就越大.陀螺这种克服地心引力的现象,是否值得探讨和研究呢?
其实只要高速旋转的物体其自转轴在空间发生进动(即在空间改变方向),就会出现反重力的陀螺效应.我们知道陀螺有两个基本特性: 一是进动性,二是定轴性. 陀螺力矩是一惯性力矩,
它不会作用于陀螺本身,而是作用在对陀螺施加綀缚力的轴承或支架上.
为什么会产生这类现象呢?我们从牵连运动为转动时的加速度合成定理可以找到答案.当牵连运动为转动时,动点在每一瞬时的绝对加速度,等于相对加速度、牵连加速度、哥氏加速度三者的矢量和。而哥氏加速度一部分,是由于牵连运动系统转动引起了相对速度方向的改变而产生的,另一部分是由于相对运动,引起牵连速度大小的变化而产生的。而哥氏加速度是产生陀螺力矩的主要根源.哥氏加速度在A点和B点是最大,但矢量方向却相反,理论上在通过圆心的水平瞬
时轴时,哥氏加速度为零。
哥氏加速度产生的陀螺力矩,就是在空间瞬时轴上产生对外轴承和支架的作用力.他会在转轴上产生克服重力的强大翻转力矩.我们人类能否把这种力通过人为的放大、缩小、并控制力的方向,把系统内部的力通过外支点来释放呢?我们可以通过一些方法使产生恒定内力的陀螺力
矩,通过某种方式把内力释放出来,用来克服地心引力。
人类在近五千年的文明发展史的进程中,天才的创造力才使人类走到今天,现代社会人们学着鸟儿利用空气动力去摆脱地心引力的綀缚,近代仿生学就是一个缩影.今天的科学技术给人类创造性的开拓思维奠定了基础,利用人类自己的智慧去发现自然规律,去创造未来的辉煌.这才是
人类本能的体现,人类进化的发展方向。
一、关于反重力装置基本原理
我们利用陀螺技术方程先设定一组数据来窥视其中的奥秘,看一看作用在轴承和支架上的
作用力大小.
设定:转子质量M=0.8(Kg); 回转半径ρ=0.04(M); 转动速度n=15000(rpm/min); 进动转
速λ=150(rpm/min); 轴承间距h=0.02(M); 启动时间t=5(s);
陀螺技术方程:MG=J.ω.Ωsinα
ω=2π.n/60=2×π×15000/60 = 1570.79(rad/s);
Ω= 2π.λ/60=2×π×150/60 = 15.7 (rad/s) ;
J=M.ρ2/4 = 0.8 ×0.042 /4 = 0.00032 (Kg.M.2);
MG=J.ω.Ωsinα=0.00032×1570.79×15.7 = 7.89 (N.M);
设轴承上的动反力N′:
N′= MG/h = 7.89/0.02 = 394.58 (N);
启动回转件功率:
N1=JP.ω2/2000t1= 0.00032×1570.79 2/2000×5= 0.0789(KW)
轴承摩擦功率:
N2=f(p1υ1+ p2υ2)/1000 =fω(p1d1+ p2d2)/2000
= 0.005×1570.79(394.58×0.012 +394.58×0.012)/2000
=0.037(KW);
N=N1+N2=0.0789(KW)+ 0.037(KW)=0.1159(KW)
该值为驱动总功率,而在轴承上产生随意调控方向,如果用来克服自身重力和负担重物还是有余额的.利用什么方式能够取出系统中的作用力这就是引力发动机的核心原理.如图示Σak是
哥氏加 的作用力总值为:
394.58×2 =789.16(N)=78.9 (Kg)
调节大小速度,从轮缘外侧到内心它是逐渐减小的,而在惯性力系中
F = -Σak.M ;
MG其转向自然与哥氏加速度方向相反, 很显然哥氏加速度有一瞬时的空间过度转轴,陀螺进动产生的陀螺力矩在瞬心转轴俩轴承上反映出一种力,它垂直转轴并以哥氏加速度零点为空间支点驱使转轮翻转,见图:如伸长轴在外设一约束点距离50MM,在哥氏加速度零点的空间瞬时轴
上设一点,
在伸出轴上另设滑动支点. :
令平衡条件成立:
NL/2+ NL/2 - 50Mg – (50+L/2)N =0
N = (NL/2+ NL/2 - 50Mg ) /50+L/2
=(394.58×0.01+394.58×0.01- 0.05×0.8×9.82)/0.05+0.01
= 124.95(N) (该力为实际体系约束力,方向向上)
它是因为陀螺进动而产生的惯性力矩,而惯性力矩所产生的原因是在惯性体系内有一个空间转轴和对该轴存在了一个力臂,而作用在力臂上的力的确是一个可人为操纵的惯性力,让这一惯性力去克服自己的重力,在工程设计上是可以办得到,把它移植到外支点,变成一个向上的力系
让它对其它体系产生影响.
陀螺它在自身体系内通过进动,是在空间获得了一个力的支点, 有这样的惯性力,陀螺它可在空间自己翻转,不管是在有没有重力场的条件下,它都能克服自己的质量和重力场的作用,如果
在进动轴上做成环型的平衡支点,就可把水平方向的分力消除,让垂直方向的力均衡,使力系与引力方向相反,让力有效作用在机体上形成一驱动力,用来克服重力,实际上最为明显的例证就是汽
轮机的调速器。
如果按(图2-2)结构设计会存在一通过交点的瞬时轴,这是刚体同时绕两个相交轴转动的特点,这一瞬时轴位置与绕瞬时轴转动的角速度ω,都是由两个转动角速度矢和矢量决定.其瞬时轴存在条件是 : υe+υa=0 我们讨论瞬时轴只是想说明结构设计过程中存在类似的问题。它在结构设计中会引起力矩空间转轴偏移,既哥氏加速度为零的点空间轴的上下偏移,其偏移大小与两轴的角速度大小有关与外支点位置有关,并在一定程度上影响支点力的输出.在设计中偏移量
控制在0.3-0.5mm间,而转子角速度和进动角速度比值可在1/100—1/150之间.
我们可以根据陀螺的基本特性,利用它的定轴性,在理论上可以用陀螺来模拟惯性空间的固定方向.而我们主要是利用陀螺的进动性, 根据进动规则,在陀螺上加上外力矩,使转子轴按所需要的规律和方向去进动.最终目的是让它通过进动在设定的支点上获得所需要的动力,这种获取动力的方法是由陀螺特性在施加外力中捕获的力与陀螺仪的应用有本质性的区别.例如,在船舶上安装陀螺设备利用它的定轴性特点可减轻船舶在风浪中的摆动,在飞机、坦克上的瞄准器、照相设备是利用陀螺设备的稳定性.如果驱动功率足够,可以让陀螺的转速和进动的转速更高,或者不拘于采用陀螺的方式只要有一个高速旋转的惯性体存在,我们在按规律进动其含义将更深远.
我们找到了不引起人关注的力矩的来源,和形成力矩的关系,就象发现垃圾是一种综合生物质能源一样,只要找到一种全新的处理垃圾的气化方法那垃圾就成了宝贵财富。
从目前看来还没有那一种力能与陀螺产生的力大小相抗衡,高效率是其显著特点.其原理概括为: 利用陀螺的进动性,根据进动规则,在陀螺上加上外力矩,使转子轴按所需要的规律去进动, 在惯性体系内有一个空间转轴和对该轴存在了一个力臂,而作用在力臂上的力的确是一个强大的可人为操纵的惯性力,让力有效作用在机体上形成一驱动力,用来克服重力就可以成为反重力装
置的发动机.
二、发动机的结构设计
引力发动机的结构设计包括主驱动,接受输出力,电刷,进动机构,力输出控制等五大部分组
成.
主驱动部分 ━━ 如何把陀螺按装置结构的要求设计为驱动功率最大,效率最高,稳定性最好,体积紧凑.考虑有三种方案,这三 种方案之一;外环旋转型;定子芯为软磁材料(玻璃态铁镍合金材料)或坡莫合金等,由低压正玄三相交流驱动产生两极旋转磁场.转子由稀土永磁材料构成,
由双侧吸引同步变频驱动.
方案之二;外环驱动采用上述材料转芯为稀土永磁合金, 由双侧吸引同步变频驱动,见图结
构示意.
方案之三;内芯为液态汞,原理按磁流体泵结构设计.前两种方案都是转轴固定,支点设在进动轴上,在陀螺输出轴上设有活动吊架,以承受陀螺重量,按要求调解与垂直方向夹角,陀螺角矢量确定后,按支点力的方向确定进动角速度矢量方向,其进动轴上设有花键并可以上下滑动,由弹
性簧缓冲均布的120度三驱动机平衡.
电刷按三相四线结构设置,其它接线方式可按实际情况确定.旋转磁场驱动为无刷结构,见图.进动机构驱动是按机构外力矩大小设定一组减速机构,由变频调速驱动.功率在1000W,为了
保障机构运转平稳其加工精度很高的。
结论
在装置设计过程中,结构设计是最关键的部分,目前从选择转子驱动方面,已经做了进一步的探讨,并完全可能从小形的模型开始试验,只要抓住空间支点的关键环节,并让进动后的翻转力的分力能够克服装置本身的重力,就是一项成功的设计。但这一设计过程是通过精确的理论
计算后才完成的。
克服重力的装置设计一直是人们寻求新领域探索和发现的主要目标,他不同于空气动力学的发动机系统,不同于作用于反作用的运载火箭推动系统。它是现今人类探寻新的发动机领域最感兴趣的东西,我想在不久的将来他将成为现实。因为这绝对不是凭空想的不现实的装置,我将
在有生之年完成它的设计和小装置研制工作。期待吧!