专利名称：空间波引擎的制作方法
空间波引擎属于运动系统驱动装置，主要用于车辆、舰艇及航空航天设备的动力技术领域。传统的动力技术以经典物理学为理论基础，严格遵循动量守恒定律，必须通过路面、海水和空气等外力及喷气反作用力驱动运动系统，空间波引擎则依据物质内部空间势能原理，认为“所受合外力为零的系统，通过物体与它所在空间的惯性力波作用，运动状态可以改变”，在理论创新的基础上，研制出空间波引擎；同时，确立了物质内部空间势能的实验依据。空间波引擎主要依据物质内部的惯性离心力，所以，也称为离心陀引擎，属于运动学领域的原创性技术。
由于受物理学基础理论和人类运动观的限制，陆上、水上、大气层及外太空的传统运动系统，主要依靠外力的反作用原理驱动运动系统，如车轮反方向推动路面，螺旋浆反方向推动海水和空气，火箭反方向喷射气流等传统方式，驱动车辆、舰艇和航空航天设备。由于传统技术依懒于外部介质的特点，对运动环境介质和附属设施具有较高要求，能量消耗相对较大。例如，陆上交通工具的动力与制动磨擦，缩短了车轮和公路的使用寿命，航海设备螺旋浆浆叶对海生动植物造成伤害，航空航天设备必须依懒耗资巨大的机场和发射回收系统，并要受到大气环境的影响。运载火箭不能重复利用，产生大量的空间垃圾等；总之，除火箭外的反作用动力技术，必须将设备内部动力传送到外部，通过内部动力与外部介质的相互作用形成反作用力，使介质与系统发生相对运动，受环境介质影响大，能量消耗多。而空间波引擎不依懒运动环境介质，也不象喷气发动机，对运动环境造成燃烧污染和热量影响，既适合于公路和海上运输工具，也适合于大气层和外太空运输工具的驱动，属于多用途广域驱动装置。
离心陀引擎与发动机组合，直接将系统内部发动机产生的动力，转化为空间惯性力波，驱动车辆、舰艇和航空航天设备，为发展新一代多用途运载工具，提供了新的技术途径，该技术一则使运动系统摆脱了对外部介质的依赖，减少了外部介质对运动系统的影响，提高了运动系统的封闭性能；二则减少了辅助设施设备，延长辅助设施设备的使用寿命；三则使海、陆、空交通工具可以使用统一的动力装置。同时，对保护地球的生态资源环境，开发利用空间和太空资源，开辟了新的发展途径。
离心陀引擎涉及的内部空间势能原理认为，惯性是物体与它所在空间的相互作用；通过引入“场心”和“空间曲率”概念，精确地表达了广义相对论的等效性原理，证明了物体的动能等于内部空间势能，动量等于内部空间角动量，从而统一了引力、电磁力和核力，导出了物体内部惯性力波的空间动力效应，成功的研制出离心陀引擎。
依据物质内部空间势能原理，物体质量的平均分布中心即物体的质心，物体与它所在空间的相互作用中心即物体的场心；引力作用构成物体外部空间势能，电磁相互作用构成物体内部空间势能，核力构成物体质心与场心的空间势能，这三个层次的空间曲率ω保持不变。
因此，质量为m物体，质心与场的惯性作用强度k＝mω2；内部电磁作用强度H＝CQ2ω2；(Q为内部空间总电量)外部空间引力作用强度g＝hω/C(h为普郎克常量)ω2＝K/m＝H/CQ2＝(Cg/h)2物体内部正电量与负电量相互平衡，物体质心与场心间的惯性力与外部空间引力作用相互平衡。当外力F作用于物体m，引起物体加速运动时，物体质心与场心产生相对位移x，惯性力f＝Kx＝-ma＝-F；物体加速运动距离r后，以速度v匀速直线运动时，物体内部质心与场心产生位移A，内部电磁作用发生形变d，外部引力空间发生椭变r，形成的内部空间势能等于物体的动能，即E＝KA2/2＝mv2/2。同理，物体受力矩作用以半径R和角速度ω0旋转时，线速度v＝Rω0＝Aω，物体转动动能等于内部空间势能，即E＝mR2ω02/2＝KA2/2。运用此原理，考察不同质量物体的机械振动及任何形式的运动，都具有动能等于内部空间势能，动量等于内部空间角动量的关系。即E＝mv2＝KA2＝Hd2＝gr2，v＝ωA＝ωd＝ωr；从电磁波的形成机制看，内势能原理认为，电磁波ω＝2πγ在空间形成垂直相交的电磁环，是空间电场力F＝Hd，以角频率ω离心疏散，产生空间电量及场心；同时，空间互补引力作用f＝gd＝-F则以角频率ω＝2πγ向心凝聚，产生空间质心质量的互补激励过程。向心凝聚质量m和离心疏散电量Q发生空间共振时，电磁波以波速C＝λγ和波长λ＝2πd直线传播。根据内势能原理，质心与场心之间的惯性力为引力常数G0，电磁共振频率为ω2＝K/m＝(2πγ)2＝(2πG0/d)2d＝1费密＝1×10-15米时，ω2＝1.759×1011(库仑/千克)，正好为电子自旋角频率的平方和电子的荷质比。能量大于电子的光子转动动能增大，内部空间势能增强，质量增加，质心与场心的共振频率提高，产生物质波效应。即λ＝h/mv。等价于内势能原理的波进运动方程A＝L/P＝Jω/mv＝v/ω其中A为共振振幅，L为角动量，P为动量，J为转动惯量。再从原子的作用机制看，质子m0与核外电子me，分别在强相互作用空间和电磁作用空间发生共振时，引起电磁辐射，共振频率为 因此，内势能原理认为，物质的外部引力源于物质与内部空间的相互作用强度，空间离心疏散时，形成电量，向心凝聚时则形成质量，质量与电量相互作用，质心与场心相互绕转时，外部曲率空间产生电场作用力，随着旋转角速度的增大，内势能增强，外部曲率空间作用范围变小，形成强相互作用。
物质的内部空间势能原理，通过动能与内部空间势能，动量与空间角动量的相互转化，统一了核力、电磁力和引力，经过大量计算进行了验证。但是，主要还是建立在空间波引擎实验的基础上，以空间动力效应为实验依据。
通常物体的内部空间势能，以电磁、中微子和惯性力波方式转化为外部空间动能。如惯性自旋(自振)质量m＝k/ω2的质粒，内势场强为k＝mω2。当质粒在内势场中，发生振幅为A、频率为γ的径向共振时，质粒自旋角动量转化为动量Aω＝λγ＝v，沿振幅A的惯性力f＝kA＝mAω2方向不变、大小周期性变化，形成λ＝2πA的惯性力波，表现出波粒二象性，即物质波效应。同理，共振系统的机械振子，在系统弹性内力f和内力矩M作用下，围绕振动原点，发生振幅为A、频率为γ、角频率为ω＝2πγ的径向旋转共振，振子质心与共振原点之间形成λ＝2πA的惯性离心力波，产生动量，使共振系统以速度v＝Aω＝λγ，在空间直线相对运动。
惯性力与作用于物体的外力大小相等，方向相反，同时出现、同时消失。但是，外力与惯性力的作用点不同，外力作用于相互独立的物体之间，而惯性力则作用于物体与它所在的空间。在机械振子与振动系统组成的共振体系中，弹性力作用于振子和振动系统之间，使振子向振动系统原点运动，惯性力则作用于振子与其内部空间，阻止振子向系统原点运动，引起振动系统向原点共振。当振子与系统以振幅A共振的同时，在系统内力矩作用下，围绕振动原点以角速度ω旋转共振，振子内部空间势能Ek＝kA2ω2＝KA2转化为动能Ev＝mv2，内部角动量转化为动量v＝Aω，振子内部产生波长λ＝2πA的惯性力波，使系统M以加速度a＝mAω2/M和速度v＝ωA＝λγ在直线运动。
实现这项技术的方案是，在系统转轴上，垂直固定一电磁铁，并对电磁铁通上角频率ω＝2πγ的交变电流，形成沿转动直径分布的交变电磁场；再使一磁性振子绕系统转轴转动，同时以系统轴为原点，沿转动直径径向振动。在系统内力矩和交变磁场协同作用下，磁性振子振动频率为γ，转动角速度为ω＝2πγ，沿振幅d具有振动惯性力f＝kA＝mAω2，同时叠加转动惯性离心力F＝KA＝mAω2，使振子内部产生v＝Aω＝λγ的惯性力波，驱动系统运动。
如图一所示，在垂直于转轴的方向呈“十”字型固定电磁铁，通过改变电磁铁电流的方向，在电磁铁两端形成交递变化的振动磁场；如圆二所示，沿转轴直径设置一个既可以绕转轴转动，又可以沿转轴径向滑动的空心长方型机械振子，使固定于转轴的电磁铁处于空心振子的内部，在长方形振子的两端，固定内侧为S极(或N极)，外侧为N极(或S极)的永磁体，向电磁铁通以一定频率的交流电时，振子以转轴为原点发生径向机械振动。再如图三所示，与振子共轴，在振子外围圈套一个直径为L的空心转轮，使电磁铁置于振子内部，振子置于空心转轮内部，若振子长度为D，转轮直径为L，则振子的最大振幅A＝(L-D)/2。如图四所示，空心转轮与系统发动机通过皮带或齿轮传动，为转轮提供转动动力。再将一交流发电机安装于系统转轴上，使转轮与发电机转子同步转动，产生同步交流电，供电磁铁产生交变振动磁场。
图一、电磁铁与转轴图二、磁性振子图a正面b侧面图三、陀轮整体结构透视图a单振子正面透视图b双振子侧面透视四、单振子工作状态示意五、振子运动曲线示意
图1表示转轴；2表示电磁铁；3表示磁性振子；4表示空心转轮；5表示同步发电机；6表示系统发动机；7表示电磁铁导线；8表示传动皮带；如图四所示，当空心转轮在发动机带动下，绕转轴转动时，带动发电机向电磁铁输入同步交流电，同时带动振子绕转轴转动，使振子转动过程中沿转轮直径机械振动，调节发电机电流与转轮旋转角相位，以γ轴正向为原点，使振子质心沿X轴正方向振动，振子质心在绕转轴旋转45°时，振幅d最大产生F＝mAω2＝KA的惯性离心力，使系统向前运动；当振子旋转到45°+π/2时，受到弹性力作用，振子质心回振，在旋转到π时，振子质心回到原点与转轴重合；当振旋转到45°+π时，振子质心再次产生最大振幅A，产生惯性离心力，使系统再次加速运动；当振子旋转到45°+3π/2时，受到弹性力作用，振子质心再次回振，在旋转到2π时，振子质心回到原点与转轴重合；如此往复循环，使系统随振子逐渐加速，直到系统与振子匀速v＝Aω＝λγ运动。
如图五所示。系统加速运动时，振子质心形成两个平面螺旋运动轨迹，随着速度的加快，螺距逐渐增大；当振子的内部势能全部转化为系统的动能，达到匀速运动阶段，振子质心形成波长为λ＝2πA的匀速直线。同时可以看出，这个旋转振动系统中，电磁铁产生的弹性力f＝-kx与振动惯性力，大小相等方向相反，对系统的功为零，只有向前的惯性离心力F＝mAω2＝KA对系统作功，使系统与振子进入匀速直线运动状态。
W＝FA＝mA2ω2＝mλ2γ2＝mv2离心陀引擎的控制调节动力大小及内部电磁场强和频率改变动力输出，控制系统的速度与加速度；旋转转轴的方向，改变固定于转轴上的振动电磁场方向，在转轮转动平面内可任意调整系统的运动方向。并且由于转轮在竖直或水平方向高速转动，在陀轮内部产生平面空间势场(进动效应)，提高系统的空间平衡性能。离心陀引擎用于空间系统驱动时，必须采用对称的双引擎驱动，以抵消陀轮转动产生的反作用力矩，保持系统空间方向的稳定性。
设计直径L＝0.8米陀轮，振子长度D＝0.5米，质量为m＝1千克的长方形振子，振幅d＝(L-D)/2＝0.15米，陀轮转速为50转/秒时，其圆频率ω＝2πγ＝314赫兹，系统最大速度v＝Aω＝47.1米/秒。惯性离心力F＝mAω2＝14789牛顿，当系统总质量M＝5吨时，系统最大加速度a＝F/M＝2.96米/秒2。当引擎有两个相互垂直，质量相等，相位差为π/2的振子同时工作时，其最大速度和加速度提高一倍，则最大速度v＝94.2米/秒，最大加速度a＝5.92米/秒2。
离心陀引擎与发动机组合，可用于车辆、舰艇、飞机及飞船等运动系统的无外力驱动。用于车辆驱动时，驱动装置与发动机一体化配置，省去车辆的变速和传动系统，实现无级变速，使车辆运动于没有主动轮的状态，大幅度提高车辆的防滑和抗震性能；有效提高发动机的工作效率，减小轮胎与路面之间的动力与制动摩擦，延长轮胎与公路的使用寿命。用于舰艇驱动时，使舰艇的动力装置置于舰艇内部，省去舰艇的变速、传动和螺旋桨等装置，实现无桨叶内力驱动；尤其是用于潜艇时，不需要伸出潜艇外部的螺旋桨，从内部驱动潜艇。有利于舰艇的密封和不受暗濉的损坏，也有利于保护海洋生物。用于飞行器驱动时，不需要空气动力和喷气反作用装置，通过飞行器内部动力克服地球和外星引力，有利于飞行器的密封，从内部驱动和控制飞行器在大气层和外太空飞行。可用于垂直和短矩离起降的飞机。不产生空间遗弃物(太空垃圾)。不受飞行环境的限制，可用于太空和大气层通用的空天飞行器和海、陆、空多功能飞行器。
权利要求
1.一种运动系统驱动引擎，由系统发动机和离心陀引擎两部分组成。其特征是，由系统发动机产生转动动力，通过齿轮或皮带，带动离心陀轮转动，在离心陀引擎中产生大小周期性变化，方向保持不变的惯性力波，驱动运动系统的动力装置。
2.如权利要求1所述的离心陀轮，由电磁铁、磁性振子、空心转轮和同步交流发电机四部分组成，其特征是，空心转轮与发电机同步转动，带动磁性振子旋转，同时，发电机向电磁铁输入同步交变电流，产生振动磁场，磁性振子沿转动直径旋转共振，产生惯性力波。
全文摘要
空间波引擎是依据物质内部空间势能原理，研制的陆上、水上和空间运输工具的广域驱动装置。内势能原理通过物质质心与场心的惯性相互作用，统一了物质的引力、电磁力和核力，认为电磁波、物质波和惯性力波都属于空间波。在此基础上，利用运动系统的内部动力，使系统内部振子围绕系统转轴旋转共振，在振子内部合成惯性力波，产生内部空间动力，从而摆脱了传统引擎对路面、海水和空气等外部介质的依懒，驱动系统在陆上、水上(水下)大气层和外太空运动。
文档编号F03G3/00GK1587687SQ20041007389
公开日2005年3月2日 申请日期2004年9月8日 优先权日2004年9月8日
发明者马卫斌 申请人:马卫斌