将物体重力与输入动力合成新动力转换为电能能源的装置的制作方法

本发明涉及的是，应用一个尖椭圆形弹性齿圈组合体，在物体势能保持不变的条件下，将物体的重力与输入动力组合在一起，合成转换为新的动力，进而传递给发电机转换为电能能源的一种机械装置。

背景技术：

1、申请人于2023年8月13日向国家知识产权局提交了一件题目为“将物体势能转换为动力能源的装置”申请号为2023110336662的专利申请。之后申请人发现，该发明中物体的重力w，可以通过一个尖椭圆形弹性齿圈组合体将其分解为大小不同的两个分力fb、fa，这样，fb与fa的比值会更大。当该发明中弹性齿圈c内齿的短弧在上的扇环形特殊轮齿的短弧半径很小时，弹性齿圈组合体会是一个两头尖的尖椭圆形，并且，支撑滚轮g、h越小，这个短弧的半径就能越小，尖椭圆形弹性齿圈组合体的两头就能越尖，这时，重力w在尖椭圆形弹性齿圈组合体上的作用点c的最佳位置，与作用力fb在b轮轮齿上的作用点b之间的水平距离会越小，作用力fb会越大，系统运行时所产生(转换)的新动力fb·s/t也就会越大。申请人还发现，如果在系统中配置一台发电机，那么系统运行时就可以将所产生(转换)的新动力随即传递给发电机转换为电能能源，远距离对外输出能量。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种采用了尖椭圆形弹性齿圈组合体的机械装置，这种尖椭圆形弹性齿圈组合体无轴无固定支架，由一个有适当弹性有特殊内齿和特殊外齿的弹性齿圈、两根金属杆和装配在两根金属杆两端的两组支撑滚轮共同组成；通过尖椭圆形弹性齿圈组合体，能够将作用在其右上方的具有重力势能的物体的重力w分为两个作用力fa、fb，其中作用力fb远大于作用力fa，fa于a点作用在一组受力齿轮的轮齿上，fb于b点作用在一组新动力齿轮的轮齿上，系统运行时物体的重力势能保持不变；本发明装置就是在物体势能不变条件下的系统运行时，将较大的作用力fb与输入动力的速度s/t组合在一起，合成转换为一种可持续做功的新动力fb·s/t，随即将这个新动力传递给发电机转换为电能能源的装置。

2、本发明所依据的原理

3、图1中，a、b均是有支撑(有轴和固定支架，下同)的齿轮，其中b轮有一圈类似皮带轮轮槽的较大的沟槽，c是无支撑(没有轴和固定支架，下同)的大齿轮，其重力为w，a、b、c的圆心在同一水平线上，a、b轮分别于a、b点与c轮啮和；c轮的重力w分为两个作用力fa、fb，分别于a、b点作用于a、b轮的轮齿上；因为a、b轮的轮齿对作用力fa、fb没有支持力，因而，图1所示系统保持静止状态的条件是，必须在a轮上与a点对应的a′点悬挂一个重力fa′等于作用力fa的重物，并且在b轮上与b点对应的b′点悬挂一个重力fb′等于作用力fb的重物；这里的fa与fa′是一对平衡力，重力fa′是为处于a点的a轮轮齿提供针对作用力fa的支持力，fb与fb′也是一对平衡力，重力fb′是为处于b点的b轮轮齿提供针对作用力fb的支持力。

4、如图2，在图1的基础上增加了一个大小与a轮相同的有支撑的齿轮s，配置在b轮的沟槽内，和b轮一样，也是于b点与c轮啮合。在这里，因为c轮无支撑，如果只给a轮输入动力n1，这个输入动力是不会传递给b轮的，而只会推动处于a点的c轮轮齿向上方运动一定的距离，从而使c轮的重心有一定幅度的上升；如果只给s轮输入动力n2，s轮轮齿会推动处于b点的c轮轮齿向下方运动，使c轮的重心下移，这样，c轮很快就会与b轮分离；只有同时在同速的输入动力n1、n2的共同作用下，系统中包括c轮在内的各轮才会绕自己的圆心转动，整个系统才会正常运行。

5、系统运行时，(1)输入动力n1的功率为(f小+fa+p1)·s/t(这里的f小·s/t为输入动力中很小的一部分，下同)，其中功率为fa·s/t的部分，用以取代a轮左侧悬挂物体的重力fa′，于a点为a轮轮齿提供针对作用力fa的支持力fa′，其中功率为p1·s/t的部分是为a轮提供用以克服相关摩擦力所需的动力，其中功率为f小·s/t的部分，用以破坏掉支持力fa′与作用力fa之间的平衡，推动处于a点的c轮轮齿向上方运动，使c轮的重心以匀速持续上升势能持续增加；(2)输入动力n2的功率为(f小+p2)·s/t，其中功率为p2·s/t的部分，是为s轮提供用以克服相关摩擦力所需的动力，其中功率为f小·s/t的部分，用以破坏掉支持力fb′与作用力fb之间的平衡，推动处于b点的c轮轮齿向下方运动，使c轮的重心以匀速持续下降势能持续减小。(3)因为c轮势能的持续增加和持续减小的情形是同时产生的，因而，物体(c轮)势能的大小保持不变，这时，物体(c轮)势能的持续减小是由其势能的持续增加即时予以补充的。(4)因为输入动力n2中大小为f小·s/t的部分和作用力fb，都是通过c轮轮齿于b点作用在b轮轮齿上，因此二者自然会在处于b点的c轮轮齿上形成一个合力(f小+fb)，作用于b轮的轮齿上，这样，系统运行时这个合力(f小+fb)必然会通过b轮持续地转换为一个功率为(f小+fb)·s/t的合成动力，合成动力中功率为f小·s/t的部分，是由输入动力n2中功率为f小·s/t的部分直接传递过来的，而功率为fb·s/t的这部分，却是由作用力fb伴随着功率为f小·s/t的部分传递(转换)过来的新的动力，是一种可持续做功的新的动力能源。

6、总结：(1)因为c轮无支撑，因而系统运行时，无论输入动力n1的大小如何，都不能传递给b轮转换为新动力fb·s/t，在这里，新动力fb·s/t并非由输入动力n1转换来的，能量守恒定律在这二者之间是不适用的。(2)采用了无支撑的大齿轮(c轮)的机械装置，能够将物体(c轮)的重力w分为两个作用力fa、fb，分别作用于两个有支撑的齿轮的轮齿上，这样，系统运行时，在输入动力n1的作用下物体(c轮)的势能会持续增加，同时在输入动力n2的作用下物体(c轮)的势能会持续减小，二者相抵，其实际效果是系统运行时物体(c轮)的势能始终保持不变，在这一过程中，处于b点的c轮轮齿会轮流的将物体(c轮)的重力fb与输入动力n2的速度s/t组合在一起，合成产生(转换)为一个新动力fb·s/t，持续地传递给b轮，符合能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体传递给另一个物体的能量守恒定律。(3)系统运行时所转换(产生)的新动力fb·s/t中，fb的大小不会改变，但因其速度并非来自物体的自由落体速度，因而在这里，所转换过来的新动力的大小也取决于输入动力n2的速度s/t的大小，速度越大，所转换过来的新动力fb·s/t就越大(暂不考虑转换过程所消耗的动力)。

7、结论：采用了无支撑齿轮(c轮)的机械系统运行时，所消耗的输入动力和所转换过来的新动力(输出动力)fb·s/t来自不同的能量，前者来自可由任何一种能量转换过来的电能，后者只能是在物体(c轮)的势能保持不变，其重力w对b轮轮齿的作用力fb始终存在的条件下，将作用力fb和输入动力的速度s/t组合在一起，合成产生(转换)的一种新的动力。如果将水力、风力看作是自然界自然产生(转换)的可直接做功的动力能源，那么，新动力fb·s/t应该是人工合成产生(转换)的一种以匀速可持续直接做功的新的动力能源。

8、所存在的问题：因为系统中的两个作用力fa、fb相等，因而如果不考虑摩擦力，系统运行时所产生的新动力fb·s/t和所消耗的输入动力fa·s/t相等，没有实用性；但由此可以推测，只有具备了作用力fb远远大于作用力fa的条件，系统运行时才会产生由作用力fb和输入动力的速度s/t组合(转换)过来的新动力fb·s/t大于所消耗的输入动力的积极效果。

9、本发明的技术方案本发明装置包括：一组受力齿轮、一组新动力齿轮、一个弹性齿圈、两个金属杆、两组支撑滚轮、一组中介滚轮、一组推力齿轮、一个筒形容器、一组加力齿轮、一个皮带轮、一台发电机、一组皮带、一根绳索。

10、所述一组受力齿轮，由固定在同一根轴上的两个相同的齿轮组成，装配在固定的支架上；所述一组新动力齿轮，由固定在同一根轴上的大于受力齿轮的两个相同的齿轮组成，装配在固定的支架上；所述弹性齿圈，无轴无固定支架，有相互对应的特殊内齿和特殊外齿，有适当的弹性，弹性的大小取决于所用材料的弹性和内齿与外齿齿根圆之间厚度的大??；所述两个金属杆，其长度远大于弹性齿圈为圆形时的直径并且可调，各自的两端均有一个轴孔；所述两组支撑滚轮，均无固定支架，分别由固定在同一根轴上的两个相同的滚轮组成，其中右侧一组支撑滚轮等于或略小于左侧一组支撑滚轮，由所述两个金属杆将两组支撑滚轮联在一起，共同配置于弹性齿圈的圈内，通过调整金属杆的长度，将弹性齿圈支撑为两头尖的尖椭圆形状，成为一个由一个弹性齿圈、两个金属杆和两组支撑滚轮组成的尖椭圆形弹性齿圈组合体(以下简称尖椭圆组合体)，尖椭圆组合体中两组支撑滚轮的半径等于或略小于弹性齿圈于a、b点向内弯曲的半径，尖椭圆组合体长轴两端的外齿分别于a点与一组受力齿轮啮合，于b点与一组新动力齿轮和一组加力齿轮啮合；所述一组中介滚轮，由装配在同一根轴上的两个相同的滚轮组成，可绕轴旋转，系统运行时在尖椭圆组合体右上方的c点原地滚动；所述一组推力齿轮，由两个相同的齿轮组成，与一组中介滚轮同轴，于两个滚轮之间固定在轴上；所述筒形容器，有固定支架和活塞，筒内的物体或物质具有重力势能，作用在活塞上的物体的重力w，通过安装在活塞杆下端的一组中介滚轮，于c点作用在尖椭圆组合体上，再由尖椭圆组合体将重力w分为两个作用力fa、fb，其中fb远大于fa，fa于a点作用在一组受力齿轮的轮齿上，fb于b点作用在一组新动力齿轮的轮齿上，重力w在尖椭圆组合体上的作用点c的位置，要选择在能够使物体的重力w对新动力齿轮轮齿的作用力fb的数值达到最大的位置，这是重力w作用在尖椭圆组合体上的最佳位置；所述一组加力齿轮，是固定在同一根轴上的两个与一组受力齿轮大小相同的齿轮，有固定支架，配置在一组新动力齿轮的两个齿轮之间，于b点与尖椭圆组合体的轮齿啮合，系统运行时，给加力齿轮提供的动力，先是于b点作用在处于b点的尖椭圆组合体的轮齿上，再由这个尖椭圆组合体的轮齿作用在处于b点的新动力齿轮的轮齿上；所述皮带轮，与一组新动力齿轮同轴且固定在轴上；所述发电机，配置在新动力齿轮右侧；所述皮带，绕在皮带轮上，用以将新动力fb·s/t传递给发电机；所述绳索，右端系在固定的支架上，左端系在中介滚轮的轴承上将其拉住，使其不能向左移动。

11、所述弹性齿圈外齿齿根圆以上的部分，分为连体的六圈不同形状不同用途的特殊轮齿，从齿宽的一侧算起，第一、六两圈轮齿是可啮合轮齿，这种特殊轮齿运行至a、b点时，能够分别与一组受力齿轮、一组新动力齿轮和一组加力齿轮啮合；第二、五两圈轮齿是不可啮合的特殊轮齿，其分度圆至齿顶圆的部分为长弧在上的扇环形，扇环形长弧半径的选择要合适，对长弧弧长的要求是，取任意一段轮齿，在外力的作用下这段轮齿能够连成一个长长的扇环形，系统运行时，物体的重力w通过一组中介滚轮于c点作用在尖椭圆组合体上的这种扇环形轮齿上，并且，这两圈特殊轮齿可以起到限制尖椭圆组合体最小曲率的作用；第三、四两圈轮齿是可啮合轮齿，其特点是，能够于c点与一组推力齿轮啮合。

12、所述弹性齿圈内齿的轮齿是不可啮合的特殊轮齿，其分度圆至齿顶圆的部分为短弧在上的扇环形，扇环形短弧的半径等于左侧一组支撑滚轮的半径，对短弧弧长的要求是，在外力作用下两个相邻的扇环形能够连成一个较长的扇环形，系统运行时两组支撑滚轮分别于a、b点在这种扇环形特殊轮齿上滚动，并且这种特殊轮齿可以起到限制尖椭圆组合体最大曲率的作用。

13、本发明的目的是这样实现的

14、筒形容器内物体的重力w，通过一组中介滚轮于c点作用在尖椭圆组合体的右上方，被尖椭圆组合体分为两个作用力fa、fb，其中fb远大于fa，作用力fa于a点作用在一组受力齿轮的轮齿上，作用力fb于b点作用在一组新动力齿轮的轮齿上，重力w在尖椭圆组合体上的作用点c的位置，要选择在能够使作用力fb的数值达到最大的最佳位置。系统运行时，如果只给一组受力齿轮输入动力n1，这个输入动力是无法传递给其他齿轮的，而只会由其提供针对作用力fa的支持力，于a点推动尖椭圆组合体向上方运动，使筒形容器内物体的重心有所上升势能有所增加，如果只给一组加力齿轮输入动力n2，这个输入动力也无法传递给其它齿轮，而只会于b点推动尖椭圆组合体向下方运动，使筒形容器内物体的重心有所下降势能有所减??；只有通过合适的传动方式，同时给一组受力齿轮、一组加力齿轮、两组支撑滚轮和一组推力齿轮直接输入转动所需的动力，整个系统才会运行起来；系统运行时，弹性齿圈各轮齿绕尖椭圆轨迹运行所需的动力，由给一组受力齿轮输入的动力n1、给一组加力齿轮输入的动力n2和给一组推力齿轮输入的动力共同提供，一组中介滚轮转动所需的动力，由给一组推力齿轮输入的动力提供，一组新动力齿轮转动所需的动力，由给一组加力齿轮输入的动力n2通过处于b点的弹性齿圈的第一、六两圈轮齿提供；在输入动力n1的作用下筒形容器内物体的势能会持续增加，在输入动力n2的作用下筒形容器内物体的势能会持续减小，二者相抵，物体的重力势能不变；在物体势能不变条件下的系统运行时，筒形容器内物体重力w的分力fb(作用力fb)，会在处于b点的尖椭圆组合体的第一、六两圈轮齿上与输入动力n2的速度s/t组合在一起，合成转换为一个新动力fb·s/t传递给新动力齿轮，随即即可通过所述皮带轮和皮带，将从尖椭圆组合体的第一、六两圈轮齿传递给新动力齿轮的新动力fb·s/t，再传递给发电机转换为电能对外输出能量。

15、本发明的有益效果

16、1.因为尖椭圆组合体中两组支撑滚轮的半径等于或略小于扇环形特殊内齿短弧的半径，因而，两组支撑滚轮的半径越小，扇环形特殊内齿短弧的半径就能够越小，尖椭圆组合体的两头就会越尖，可以选择的重力w在尖椭圆组合体上的最佳作用点c，和作用力fb在新动力齿轮轮齿的作用点b之间的水平距离就会越小，作用力fb就会越大，系统运行时所产生(转换)的新动力fb·s/t也就越大。

17、2.因为本发明装置配置了皮带轮、皮带和发电机，因而系统运行时所产生的新动力fb·s/t，可以由皮带轮和皮带传递给发电机转换为电能，远距离对外输出能量，并且，为本装置提供输入动力的电动机也可以将这个电能的一部分再转换为动力，为本装置提供运行时所需(消耗)的输入动力，从而产生系统运行时无需每时每刻都要从外部输入动力的积极效果。

18、3.因为系统运行时所产生(转换)的新动力fb·s/t的速度s/t，并非来自物体的自由落体速度，因而在这里，新动力fb·s/t的大小，会随着输入动力的速度s/t的改变而改变，速度越大，所转换过来的新动力就越大。