一种流体动力法及流体动力机构

摘要

一种流体动力法，其特征在于：在动力机构上设置动力前驱件，令动力机构各部件上朝向动力机构前进方向的一面为迎流面，背向动力机构前进方向的一面为背流面；所述动力前驱件迎流面满足动力前驱件所受流体的压力对动力机构的前进起到阻尼作用；所述流体动力法是驱动动力前驱件运动,继而使动力前驱件迎流面上的流体与动力前驱件相对运动，继而减小动力前驱件迎流面上的流体对动力前驱件迎流面的压力，继而使前驱件运动对动力机构前进起到增益效果。

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种运用流体使物体发生位移的方法及采用流体动力的交通工具，尤其涉及采用空气动力的飞行器或采用水动力的航水器。

背景技术

根据“伯努利方程”p+ρgz+(1/2)*ρv^2=C（式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；z 为铅垂高度；g为重力加速度）可知，理想正压流体在有势彻体力作用下作定常运动时，对于重力场中的不可压缩均质流体，流速越高，则气压越小。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用流体运动提高动力机构动力性能且具有耗能低、环保型的方法，及采用该方法所研制的一种耗能低、可悬浮、环保型交通工具。

为实现上述目的，本发明技术方案为：

一种流体动力法，它包括以下步骤：

1）使前驱件运动，继而使前驱件迎流面上的流体与前驱件的迎流面相对运动，继而使前驱件迎流面上的流体对前驱件迎流面的流体压力减小；

2）保持后驱件不运动，或者使后驱件运动产生的对动力机构具有阻尼效果小于前驱件运动过程中前驱件迎面上流体对动力机构具有增益效果。

进一步的，所述流体动力法还包括降低前驱件背流面与后驱件之间的流体压力对动力机构的阻尼效果。

和/或

隔离

为降低前驱件背流面与后驱件之间的流体压力对动力机构的阻尼效果，可采用以下三种方法：

方法1 前驱件迎流面上流体与前驱件背流面上流体属于相同成份的流体

1.1 使前驱件背流面与流体同步运动的能力大于前驱件迎流面的能力；使动力前驱件背流面上流体的流速小于动力前驱件迎流面流体的流速。（实施方案可以是：前驱件背流面和迎流面采用摩擦系数不同或粗糙度不同的材料或结构；同步运动能力越高，相对流速越小）

1.2 使前驱件背流面上的流体经过前驱件背流面对立面的表面，使得前驱件背流面对立面的表面所受流体的压力也减小。

方法2前驱件迎流面上流体与前驱件背流面上流体属于不相同成份的流体。

2.1

方法3 动力机构在前驱件背流面上无流体运动，（可采用前驱件背流面正对空间真空或接近真空实现）。

一种空气动力飞行器：

它设有一个或多个前驱件，所述动力驱动面包括动力前驱件和动力后驱件其中之一或全部。

上述技术方案的有益之处在于：

本发明提供的一种流体动力法，使前驱面高速运动，继而使前驱面迎流面上的流体在前驱面上相对运动，继而使前驱面迎流面所受流体压力减小，同时维持与动力方向同向的气压，或控制与动力方向同向的气压的变化值，以减少对动力机构的阻尼效果（如：保持后驱件上流体压力的减小值小于前驱件迎流面上流体压力的减小值），继而使动力机构获得前进的动力。

以下通过具体实施方式及附图进一步说明。

附图说明

图1为实施例1整体示意图；

图2为实施例1单个动力机构示意图；

图3为实施例1单个动力机构的受力分板图；

图4为实施例1前驱件的仰视图及主视剖面图；

图5为实施例1、3中空圆台101、中空圆台102、及与隔断板104-106的组合示意图；

图6为实施例1增益方案3的前驱件及动力机构示意图；

图7为实施例2整体示意图；

图8为实施例3整体示意图；

图9为实施例3单个动力机构示意图；

图10为实施例3引流板立体示意图；

图11为实施例3流体流向示意图；

图12为一种空气动力飞行器动力后驱件工作示意图。

具体实施方式

一种用于空气动力飞行器的流体动力法，具体为：

在动力机构上设置动力前驱件，令动力机构各部件上朝向动力机构前进方向的一面为迎流面，背向动力机构前进方向的一面为背流面；所述动力前驱件迎流面满足动力前驱件所受流体的压力对动力机构的前进起到阻尼作用；所述流体动力法使前驱面高速运动,继而使动力前驱件迎流面上的流体与动力前驱件相对运动，继而减小动力前驱件迎流面上的流体对动力前驱件迎流面的压力，继而使前驱件运动对动力机构前进起到增益效果。

所述动力机构上设有动力后驱件，所述动力后驱件背流面满足动力后驱件所受流体的压力对动力机构的前进起到增益作用；所述流体动力法包括采用流体阻尼降效方法，以降低前驱件背流面与后驱件之间的流体运动对动力机构前进的阻尼效果。

所述流体阻尼降效方法，是使动力前驱件背流面上流体的流速小于动力机构上所述动力前驱件所正对的部件表面上流体的流速。

所述流体阻尼降效方法，是使动力前驱件背流面上流体的流速小于动力前驱件迎流面流体的流速。

进一步的，保持后驱件不运动，或者使后驱件运动产生的对动力机构具有阻尼效果小于前驱件运动过程中前驱件迎面上流体对动力机构具有增益效果；继而使前驱件迎流面所受流体的压力小于后驱件背流面所受流体的压力。

所述驱动件在一个运动周期形成轨迹上，至少存在30%的路径上的运动不是圆周运动。

所述前驱件与动力机构上的间距满足：所述前驱件背流面正对的、动力机构上的表面上的流体受前驱件的作用发生运动，并减小动力机构上与前驱件背流面正对的表面上的流体压力。

工作原理：

由于前驱件迎流面上的流体速逐渐升高，流体对迎流面上的压力逐渐减小，而后驱面上的流体几乎不受影响，保持正常压力值从而使前后驱面形成向上的流体压力差，当压力差大于动力机构所受重力时，并具有悬浮或向上运动的升力。

发明核心：

本发明通过前驱面运动获得前驱件迎流面上流体压力的减小(必要技术方案)，同时前驱件背流面上流体的阻尼效果减弱（可选技术方案），当动力机构在垂直向上的方向上所受合力增大，最终克服自身重力而达悬浮或向上飞行（或浮动）的能力，同理 调整不同方向的前驱件可实现往不同方向飞行或发生位移。以下通过“一种空气动力飞行器”的6个实施例具体阐述流体动力方法其运用。

一种流体动力机构：

实施例1：

如图1-5所示的一种空气动力飞行器，设有一或多组空气动力机构，每组空气动力机构设有一个或多个空气动力机构；所述空气动力机构包括动力前驱件1和动力机构3；动力机构3包括主体30、电机31、蓄电池32和控制箱33；主体30包括筒壳301、隔离板302，所述隔离板302固设于筒壳301内并靠近筒壳301的其中一端；所述电机31固设于隔离板302上，电机31的输出轴310穿过隔离板302；所述前驱件1套置于电机31的输出轴310上，并与电机31分设于隔离板302的两侧；所述前驱件1通过轴承2套置于筒壳301的内侧。

所述前驱件1的迎流面为光滑表面，使得迎流面对其上的空气的粘滞小无限接近于0.

所述前驱件1与隔离板302的距离d小于前驱件1直径的1/2，使得隔离板302上的流体受前驱件1的作用，而在隔离板302上高速运动，使得隔离板受到的流体压力减小。

本发明前驱件1与隔离板的间距并不限于本实施例所述的前驱件1直径的1/2，凡满足“隔离板302上的流体受前驱件1的作用，而在隔离板302上高速运动，使得隔离板受到的流体压力减小。”的设计，均在本发明的保护范围。

工作原理：

如图3所示，动力机构1在动力方向的所受力压包括：

作用于前驱件迎流面S1上的气压F1、

作用于前驱件背流面S2上的气压F3、

作用于隔离板302与所前驱件背流面S2正对的表面上的气压F4、

作用于后驱件表面上的气压F2。

综上 动力机构所受的空气合力F为：

F= -F1+F3-F4+F2

当前驱件不工作的情况下，作用于动力机构上空气未发生流动，前驱件、隔离板、后驱件的铅垂高度的差距接于为0，因此F1=F3=F4=F2，所以F=0;

当前驱件在电机输出轴的带动下高速转动，前驱件1迎流面上的空气与前驱件1迎流面相对运动，根据伯努力定律前驱件1迎流面上的空气压力F1减小；另一方面，作用于前驱件1背流面上的气压F3减小、作用于隔离板上的气压F4也减小；而作用于后驱面的气流未受影响，因此F4不发生变化。由于F1\F3\F4的变化量△F1\△F3\△F4都与前驱件的转速直接相关，变化量△F3≈△F1或△F3≈△F4，所以F= -(F1-△F1)+(F3-△F3)-(F4-△F4)+F2=(-F1+F3-F4+F2)+△F1-△F3+△F4=△F1-△F3+△F4≈△F1或△F4＞0，继而获得空气动力。

当前驱件高速转动时，前驱件与隔离板之间的流体受前驱件作用做高速圆周运动，而具有离心力；因动力机构很难做到全密封，因此前驱件与隔离板之间的流体至少有一部份会从前驱件与隔离板之间的空间甩出，使得前驱件与隔离板之间气压降低，因此前驱件容易发生形变；本实施例中前驱件套置于轴承内，轴承套置于筒壳301内，使得轴承承载前驱件迎流面与背流面的气压差，继而保护前驱件工作的稳定性。

总之 本发明是使前驱件高速运动,继而使动力前驱件上的流体与动力前驱件相对运动，继而减小动力前驱件上的流体对动力前驱件的压力，继而使动力前驱件所受的压力小于动力后驱件所受的压力，继而使飞行器/航水器/潜水器获得或提高移动能力（包括升力和/或水平移动的作用力）。

为了获得更好的动力效果，本实施例的前驱件还采用以下增益技术：

增益方案1：

如图4、图5、图2所示，所述前驱件1的背流面一个或以上的储流腔10，储流腔10一端封闭，另一端开口，使储流腔10腔内的流体与外界流体连通；所述储流腔10设有流体防逃机构，在本实施例中所述流体防逃机构表现在于储流腔10开口的一端到电机31输出轴310的距离小于储流腔10封闭的一端到电机31输出轴310的距离，使得前驱件1在旋转过程中，储流腔10腔内的流体因离心力向封闭的一端流动，而不能从开口的一端流出。

储流腔10由一个或以上的等壁厚中空圆台（本实施例中为101、102、103）与一个或以上的隔断板（本实施例中为2块104、2块105、2块106、2块107）组成；等壁厚中空圆台朝向隔离板302一端（以下称为下端）的内径小于背向隔离板302一端（以下称为上端）的内径，且101上端和下端的外径分别小于102上端和下端的内径、102上端和下端的外径分别小于103上端和下端的内径，101套置于102内，102套置于103内，且101、102、103的上端均封闭；隔断板104、105、106沿着101、102、103端部直径均布，并将每个等壁厚中空圆台分成8等份，共形成24个储流腔10。

工作原理：

如图3所示，前驱件背流面S2上流体压力的减小值△F3对动力的发生起到阻尼作用，而隔离板302朝向前驱件的表面S3上的流体压力同样减小，相应的S3面上的流体压力减小值△F4对动力的发生起到增益作用；如图4、图5所示，由于前驱件背流面上设有储流腔，且储流腔上端（封闭的一端）比下端（开口的一端）远离转轴，因此从储流腔下端进入的流体因离心力向上端挤压，而无流离开储流腔，继而获得接近于与带有储流腔的前驱件的运动速度，即 ，前驱件背流面S2上流体相对于背流面S2的相对运动速度接近于0，因此△F3接近于0；另一方面，由于隔离板302不转动，而隔离板302板面S3上的流体受前驱件1的作用发生转动，即 隔离板302板面S3上的流体在S3面上高速运动，因此△F4大于0，继而使△F4大于△F3，继而提高动力机构获得与迎流面朝向同向的动力。

背流面设有引流结构（储流腔），可以提高背流面与流体同步运动的能力，但同时也使北流面的表面积增大，当流体发生相对运动时，产生的压降（压力减小值）同时也会提高。因此需要对此进行平衡，也就是尽可能高的达到同步运动，否则将产生反作用，而储流腔的结构完美解决这一技术问题。

增益方案2：

本实施例中前驱件的增益技术还可以采用以下技术方案：

在前驱件与隔离板之间填充润滑液。

工作原理：

由于液体相对于气体，相对具有不可被压缩和膨胀，因此在前驱件高速转动过程中，比较不容易从前驱件与隔离板之间溢出，特别是在前驱件运动为非圆周运动，如：往返运动时，其稳定性更明显，即 使前驱件与隔离板之间更好保证不接触。

增益方案3：

如图6所示，前驱件的迎流面为一光滑球面，背流面为粗糙平面。

工作原理：

迎流面与背流面的面积不同，具体表现在于在一个运动周期内，迎流面所有点经过的路径总和大于背流面所有点经过的路径总和；由于两个面运动速度相同，因此单位时间内，流体在各自表面上通过的路程不同，即 两个面上的流速不同（迎流面上的流速大于背流面上的流速），继而获得相应流体压力减小值不同，具体表现在于S1上的流体与S1的相对运动速度高于S2上的流体与S2的相对运动速度，继而使△F3大于△F4，继而使动力机构获得与迎流面朝向同向的动力。

实施例2

如图7所示的一种空气动力飞行装置，设有多组空气动力机构，所述空气动力机构设有一个或多个前驱件1、底座3、电机2；所述前驱件1的转轴通过轴承10固定在底座3的上端面，前驱件1的转轴套置齿轮11，各前驱件1上齿轮11通过链条13与电机2输出轴上的齿轮形成传动链接；电机的端部通过支架固定在底座3上。前驱件的迎流面为一光滑球面，背流面为粗糙平面。各前驱件之间不设隔板，使相邻前驱件迎流面上的气流可以相互影响。至少存在一对相邻的两个前驱件转向相反。

工作原理：

与实施例1不同的是，本实施例在前驱件与后驱件（底座）之间距离不满足：底座上的气体受前驱件的作用而高速运动，继而减小底座上的气压；并且在前驱件与后驱件（底座）之间也不设有隔离板；其产生升力的原理如下：

迎流面与背流面的面积不同，具体表现在于在一个运动周期内，迎流面所有点经过的路径总和大于背流面所有点经过的路径总和；由于两个面运动速度相同，因此单位时间内，流体在各自表面上通过的路程不同，即 两个面上的流速不同（迎流面上的流速大于背流面上的流速），继而获得相应流体压力减小值不同，具体表现在于S1上的流体与S1的相对运动速度高于S2上的流体与S2的相对运动速度，继而使△F3大于△F4，继而使动力机构获得与迎流面朝向同向的动力。

实施例3

如图8、图4、图5所示的一种空气动力飞行器，设有多组空气动力机构，所述空气动力机构设有一个或多个前驱件1、底座3、电机2；所述前驱件1的转轴通过轴承10固定在底座3的上端面，前驱件1的转轴套置齿轮11，各前驱件1上齿轮11通过链条13与电机2输出轴上的齿轮形成传动链接；电机的端部通过支架固定在底座3上。前驱件1迎流面为光滑表面，背流面设有一个或以上的储流腔10，储流腔10一端封闭，另一端开口，使储流腔10腔内的流体与外界流体连通；所述储流腔10设有流体防逃机构，在本实施例中所述流体防逃机构表现在于储流腔10开口的一端到电机31输出轴310的距离小于储流腔10封闭的一端到电机31输出轴310的距离，使得前驱件1在旋转过程中，储流腔10腔内的流体因离心力向封闭的一端流动，而不能从开口的一端流出。

储流腔10由一个或以上的等壁厚中空圆台（本实施例中为101、102、103）与一个或以上的隔断板（本实施例中为2块104、2块105、2块106、2块107）组成；等壁厚中空圆台朝向隔离板302一端（以下称为下端）的内径小于背向隔离板302一端（以下称为上端）的内径，且101上端和下端的外径分别小于102上端和下端的内径、102上端和下端的外径分别小于103上端和下端的内径，101套置于102内，102套置于103内，且101、102、103的上端均封闭；隔断板104、105、106沿着101、102、103端部直径均布，并将每个等壁厚中空圆台分成8等份，共形成24个储流腔10。

工作原理：同实施例1增益方案1。

上述三个实施例中均可采用“多漩涡流体控制法”以加强流体流速，具体包括：中心流体控制方法和环绕流体控制方法；所述中心流体控制方法为使中心流体以一定方向高速转动，所述环绕流体控制方法为使中心流体为中轴的流体，以中心流体相反的方向高速转动，使得两者配合可使被控制的流体形成多漩涡体环绕效果，并通过以下实施例具体说明：

实施例4

如图9、图10、图11所示的一种空气动力飞行器，设有一或多组空气动力机构，每组空气动力机构设有一个或多个空气动力机构；所述空气动力机构包括动力前驱件1和动力机构3；动力机构3包括主体30、电机31、蓄电池32和控制箱33；主体30包括筒壳301、隔离板302和引流板303，所述隔离板302固设于筒壳301内并靠近筒壳301的其中一端，所述引流板303设于筒壳301开口端部；所述电机31固设于隔离板302上，电机31的输出轴310的端部套置一延长部；所述延长部在前驱件1与隔离板302之间的位置上环设2个或以上出气孔310；所述前驱件1套置于电机31的输出轴的延长部上，并与电机31分设于隔离板302的两侧；所述延长部穿过前驱件1，且延长部的端部设有进气口311，所述进气口311与出气孔310连通。

如图10所示，所述引流板303中空部呈圆台状，上端部的直径d＜下端部的直径D；

如图11所示，前驱件1的背流面设有离心叶片，前驱件与隔离板之间的流体在离心叶片的作用下，从缝隙2甩出，并从引流板303挤出，最终进入进气孔311，继而从出气孔310重新进入前驱件与隔离板之间完成一个循环。

需要特别指出的是：周向运动速度S2小于S3，径向运动速度S2=S3，因此S2上的合速度小于S3上的合速度。即 前驱件背流面上气压减小值小于隔离板上气压减小值，因此前驱件与隔离板之间的流体对动力机构的作用力具有增益作用。

本实施例能充分循环利用流体动能，使得对流体做一次至少可以重复利用一次余动能作为下一周期的动力供给，因此运行之后的能量损耗将会大大降低，同时提高动力机构动力性能且具有耗能低、环保型，因此上述实施例均各单独应用也可以组合运用。

通过实施例1-4可以得出以下结论：

1）后驱件不是必然存在的部位；

2）后驱件增大面积并不能获得更大的增益效果，因为采用非平面的投影面积仍然与前驱面相同，因此并不能获得动力；但正是因为前后驱面的流体速度不同，来获得升力；

3）当存在后驱件时，前驱件与后驱件之间不可能完全密封，因此必定存在一定的空气，与动力机构以外的空气连通，因此前驱面的背流面仍然大气的作用，因此必须考虑如何消除前驱件背流面气压降低所带来的阻尼效果（如果不解决，根本无法产生升力，至少使前进方向气压的减少值小于前进反向气压的的减小值）;由于前驱件与后驱件之间不可能完全密封，因此必定存一个面S正对前驱件背流面，而面S上流体压力的减小值对动力机构的前进起到增益效果；可见可以通过面S所受气压的减小值克服前驱件背流面所受气压减小值所产生的阻尼效果。本发明通过控制前驱件背流面与面S的间距，特别是缩小控制前驱件背流面与面S的间距，使面S和前驱件背流面上的空气密度相同，同时使前驱件带动面S上的流体在面S上发生流动，继而实现面S上空气与面S的相对运动速度高于前驱件背流面上空气与前驱件背流面的相对运动速度，继而使面S所受到的空气压力小于前驱件背流面上的空气压力。

4）当存在后驱面，由于后驱面上的流体与后驱面不发生相对运动，因此压力变化值接近于0。

实施例5

如图11所示的一种空力动力飞行器，设有前驱件1’、装配室2’； 在动力机构前进方向上，后驱件2’设于装配室2’的腔室内，装配室2’的上端面镂空，使前驱件1’的迎流面直接接触空气，装配室2’的一端固定直线电机3’,直线电机3’的输出轴连接并驱动前驱件1’，使前驱件1’在装配室2’内往反运动，继而使装配室2’镂空位置上的空气与前驱件1’的迎流面发生相对运动，继而使前驱件1’的迎流面上的气压降低。

装配室2’内除前驱件1’空间填装有润滑液。

实施例1-5均可优选以下方案：

所述动力前驱件设有若干区，通过控制同一动力前驱件上至少2处的流体速度，调整动力装置在空间中的转向。