机械能动力系统及相关应用发电技术设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机械能动力系统及应用发电设计方法，涉及能源、交通工具相关动力机械系统与发电应用技术。机械能动力系统依据省力杠杆产生机械能的原理设计，利用轮轴机械采用轮的外沿切线点施力。以外源电能或系统自备电源启动，驱动安装在轮上的气动涡轮做功，推动轮轴上的发电机转子发电并替换外接电源驱动，实现本系统往复循环的持续做功。本系统在能源利用、交通工具领域有广泛的应用价值，将替代现有的动力机械系统。发电技术应用设计依据机械能动力系统原理，采用轮轴机械装备大型化，加长轴双重增加力臂的设计方案，以电能驱动多台安装在轮外沿切线上的气动涡轮组方式，产生气流反冲推力做功推动轮轴转动驱动转子发电，机械能转化为电能。有效破解人类社会所面临两大难题，实现理想能源的开发利用。

【技术实现步骤摘要】

能源、交通工具相关动力机械系统与发电应用技术
技术介绍
能源、交通是人类社会两大基础性的产业，与人类生活密切相关影响着我们的生活， 能源是维系人类社会生存与发展的的重要物质基础。人类社会能源开发利用技术的不断发 展极大地促进人类社会的进步与发展。火的利用、蒸气机的专利技术、电能和原子能的开发利 用是时代文明的标志。目前人类社会能源供应还是主要依赖化石燃料，能源的开发与利用 给人类带来物质文明的同时，也造成了严重的社会问题，能源危机、环境污染已经成为制 约人类社会生存与发展亟待解决的世界性难题。目前能源利用主要是以化石燃料燃烧的热能转化方式，宝贵的不可再生资源仅是当成 燃料而烧掉是极大的浪费。水能发电仅占较少的比例，又受到特定条件的限制，投资大周 期长，水能资源可利用又有限，核能的不安全与安全隐患，也难以担当起历史重任。解决 困扰人类的能源与环境问题，要找到未来具有足够丰富便宜，相关技术成熟，安全清洁的 理想能源是人类不懈努力追寻的共同目标。
技术实现思路
本专利技术旨在尝试独辟蹊径探索研究开发未来理想能源,并有效解决目前能源利用领域 难点问题所采用技术方案圆周运动是物体机械运动的基本形式，齿轮、车轮的运转与传动是采用了更为方便、 直接的在轴上施力的费力杠杆应用方案，而在现实生活中人们是需要更多地应用省力的杠 杆形式。杠杆在省力费力之间这当中存着什么玄机奥妙不得而知，杠杆使用上在省力与费 力的形式上相互之间有什么规律可寻，省力杠杆当中是否蕴藏着尚不被人所认知的客观规 律这些课题，我们不妨做些有益的研究，探寻其中的客观规律。探寻杠杆隐藏其中的奥秘就要研究其中的相关因素，研究杠杆的做功过程与原理，通 过推理论证发现其中的客观规律。杠杆产生作用的是施力物体的动力与动力臂，而动力与 动能、能量、功率和能量消耗这些因素息息相关。物体产生动力是依靠动力机械消耗燃料而产生的能量转换，依据能量守恒定律，能量 消耗是实现内能转换为动力的根本。物体的能量、动能可消耗转化为动力，因此物体的动 能、能量的大小则决定了转化为动力的大小。动力机械的额定功率决定了产生动力的大小， 也决定了动力机械的能量消耗的多少，动力机械通过杠杆做功对于能源消耗的影响还有时 间因素，做功时间的长短决定了能量消耗的大小，能量消耗等于额定功率单位时间能量消 耗与物体做功时间的乘积。杠杆是一个完整的施力与受力做功系统，通过一根硬棒围绕着 支点产生作用，施力与受力过程是力的产生与受力过程的统一体，同时存在、同时消亡而 不可分割，其过程也必须是在同一时间内。轮与轴相同的做功时间决定了能量的产生与能 量消耗的转化是定量的等比转换，并没有因产生较大的动能就增大了能耗。因此，通过这 些途径揭示了杠杆做功的原理不仅仅是力求省力这么简单目的，杠杆做功省力客观地说明 节省能量减少能耗，杠杆费力增加能量消耗的客观规律。众所周知，只有轮轴才能实现杠杆机械连续做功的实际需求，这在现实中得到非常广 泛的应用。轮轴机械具有优异特性之一就是同心圆的轮与轴具有相同的角速度，轮半径总 是大于轴的半径，这样物体作用于轮上施力是省力的杠杆。之二是同心圆的轮与轴两端维 持做功的时间相同。轮轴机械做功的能量消耗等于额定功率单位时间消耗与做功时间的乘 积，轮与轴相同的做功时间决定了能量的产生与能量消耗的转化是定量的等比转换，并没 有因产生较大的动能就增大了能量消耗，产生大的动能完全是发挥轮半径长力臂的结果。杠杆平衡条件动力X动力臂-阻力X阻力臂或FtXl, F2X12; F,/ F2= 12/ L 。 如果施力的物体在轮轴的轮上施力，是省力的杠杆，处在动平衡状态的轮轴，如果加大轮 的半径原有的轮轴动平衡状态被打破，要保持原有轮轴的动平衡状态，施力物体的动力也 必须减少才能维持。如果轮的半径不断地加大，而施力物体的动力保持不变，那么就可以 实现轮轴旋转的不断加速，停止动力臂的加长轮轴的加速度可提升至动平衡状态，轮轴因 其获得了更高的旋转速度，因此而产生更大的动能。由此可以得到轮轴在动平衡的状态下， 轮轴半径与施力物体的动力、能耗成反比，轮轴半径与施力物体的线速度、动能成正比。轮轴旋转运动是纯粹的机械运动，轮轴在旋转时的动能与其转动惯量J和轮轴的角速 度的关系式为E = Jco2/2从关系式中得出提高轮轴动能的方法有增加轮轴的惯量J与角速度两条途径。因为 轮轴的动能与角速度的平方成正比，所以通过提高轮轴转速增加动能的方法更为有效。在 轮轴旋转动平衡状态而动力保持一定不变，增加轮半径动力臂的长度则可以充分提高轮轴 的速度，因此可以获得更大的动能，这是轮轴轮上施力，发挥省力、省能耗做功原理的实 质。 '综上所述，总结出省力杠杆的原理以小动力能耗经长力臂做功，转化产生更大的动 能，二者之间产生能量差剩余量既机械能，这个机械能等于动力臂与阻力臂之比，动力臂 与阻力臂之比越大，机械能则越大，反之则机械能越小。机械能动力系统利用省力杠杆能量差机械能的原理，设计机械能动力系统，以人工的方式生产制造能 源。使用轮轴机械发挥省力减少能量消耗产生机械能的功效，就必须是轮的外沿切线点施 力，以外源电能接入方式启动，在受力端产生较大的动能并直接转化成电能，用本系统产 生的电能替换外接电源驱动，实现本系统动力的启动、动能的产生及转化，实现本动力系统 往复循环的运转做功过程。本动力系统可以在比较宽泛的能源生产利用、交通工具，车、船舶和飞行器当中得到 实际应用，由于本系统所具有的优良特性，必将替代现有的动力机械系统而得到全面的应 用。机械能发电应用技术系统设计方案依据机械能动力系统原理设计发电应用技术，与机械能动力系统是基本相似，所不同 的是相关设备的大型化设计，采用大尺寸轮径，加长轴双重增长动力臂的设计方案，能够 获得更大的动力臂与阻力比实现更高的能量转换比，轴加长相对比增加轮半径增长力臂的 方式更容易实现,轮轴机械的运行更为平稳。大径轮轴的施力驱动是比较困难的，古代轮轴的使用是人畜力、水能、风能方式驱动。现代社会有更多先进技术可供选择，如飞行器 气动驱动技术方案，火车磁悬浮驱动技术方案等。本方案经过优选采用电能驱动涡轮气动 方案，实现轮外沿切线施力做功，推动在轴上安装的发电机转子发电，机械能转化为电能。 本系统的启动可由外接电源或是系统自备电源来实现，也以采用本系统产生的电能转换替 代外接电源实现系统持续的运转发电。人类利用二次能源方面是能源生产对于化石燃料最大的消耗，是有效破解人类社会目 前所面临两大难题的最佳切入点。本动力系统发电方案所需的轮轴机械结构简单，设计制 造安装容易，投资小、建设周期短，不受种种条件的限制，电站可随意建在任何地方，不 消耗化石能源不产生任何污染，只消耗可重复循环再生的机械能。值得优先发展全面推广， 实现人类所期望的未来理想能源开发目标的早日实现。具体实施方式古老的轮轴曾经做为最原始的动力机械，在车的制造、车轮的使用，水车、风车、水 磨和人畜力石磨当中得到广泛的应用，在历史上对于人类社会文明进步产生了非常大的作 用，由于在近代工业革命的发展，在有些领域己经退出了历史舞台，在人类社会文明发展 需求的今天必将从新焕发青春。人类社会文明都是伴随着技术革命的发展，生产力得到极大的提升。由于创新技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械能动力系统及相关应用发电技术设计方法，其特征是，利用省力杠杆能量差产生机械能的原理，设计一种机械能动力系统的方法，以人工的方式生产制造能源，使用轮轴机械发挥省力减少能量消耗产生机械能的功效，就必须是轮的外沿切线点施力发挥省力杠杆的作用，以外源电能接或自备电源方式启动，驱动安装在轴上的发电机转子直接转化成电能，用本系统产生的电能替换外接电源驱动，实现本系统动力的启动和运转并转化成电能，实现本系统动力循环往复做功的持续运转。

【技术特征摘要】
1.一种机械能动力系统及相关应用发电技术设计方法，其特征是，利用省力杠杆能量差产生机械能的原理，设计一种机械能动力系统的方法，以人工的方式生产制造能源，使用轮轴机械发挥省力减少能量消耗产生机械能的功效，就必须是轮的外沿切线点施力发挥省力杠杆的作用，以外源电能接或自备电源方式启动，驱动安装在轴上的发电机转子直接转化成电能，用本系统产生的电能替换外接电源驱动，实现本系统动力的启动和运转并转化成电能，实现本系统动力循环往复做功的持续运转。2. 根据权利要求1所述的机械能动力系统，其特征是，使用轮轴机械，在轮的外沿切 线点施力，采用电能气动方式或其它方式驱动轮轴旋转做功，系统可由外接电源或系统自 备电源启动，驱动安装在轴上的发电机转子直接转化成电能，用本系统产生的电能替换外 接电源驱动,完成系统循环往复的持续做功。3. 根据权利要求1所述的机械能发电应用技术系统设计方法，其特征是，依据机械 能动力系统原理设计发电应用技术，是相关设备的大型化设计采用大尺寸轮径，加长轴双 重加长动力臂的设计方案，获得更大的动力臂与阻力比产生更高的能量转换比，实现大轮 轴轮外沿切线施力驱动做功，可采用电驱涡轮气动技术方案，火车的磁悬浮驱动技术方案， 本方案优化采用电驱涡轮气动方案，直接推动安装在轴上的发电机转子发电，机械能转化 为电能，本系统的启动与持...

【专利技术属性】
技术研发人员：
申请(专利权)人：戚成吉，
类型：发明
国别省市：22[中国|吉林]