(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体水素を第１の噴射器から燃焼室に噴射させるとともに液体酸素を第２の噴射器から燃焼室に噴射させ燃焼室で液体水素と液体酸素を接触させて着火，燃焼させる燃焼器と、この燃焼器の第１の噴射器に液体水素を供給し第２の噴射器に液体酸素を供給する推進剤供給系とを備え、上記燃焼器の燃焼室の先端に、この燃焼室での燃焼により生じた水を噴射するノズルを形成し、このノズルに、海水を吸引するための複数本の水吸引用パイプを設け、上記推進剤供給系を、液体水素収容タンクと、液体酸素収容タンクと、上記液体水素収容タンクの一端側に形成された液体水素出口を燃焼器の第１の噴射器に接続する液体水素供給管と、上記液体水素収容タンク内の液体水素を気化して液体水素収容タンクの他端側に送る水素ガス送給管と、上記液体酸素収容タンクの一端側に形成された液体酸素出口を燃焼器の第２の噴射器に接続する液体酸素供給管と、上記液体酸素収容タンク内の液体酸素を気化して液体酸素収容タンクの他端側に送る酸素ガス送給管とで構成し、液体水素収容タンクの他端側に上記気化された水素ガスを溜めこの溜めた水素ガスの圧力で液体水素収容タンク内の液体水素を液体水素供給管に圧送し、液体酸素収容タンクの他端側に上記気化された酸素ガスを溜めこの溜めた酸素ガスの圧力で液体酸素収容タンク内の液体酸素を液体酸素供給管に圧送するように構成したことを特徴とする船舶推進機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ロケット推進機関を船舶に利用した船舶推進機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水上船や潜水艇等の船舶においては、その殆どの船舶が、推進方式として水中のプロペラによる方式を採用している。そして、この方式を採用する船舶では、主機関としてディーゼルエンジン，蒸気タービン等が用いられ、この主機関によって駆動される軸，プロペラ，軸受等の軸系装置や蒸気発生装置、補機等が装備されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方式を採用する場合には、排気ガスによる大気汚染，海水汚染等の公害問題がある。しかも、浅瀬を航行すると、水中のプロペラが海底に当たって破損するため、浅瀬を航行することができないという問題がある。さらに、エンジン等の主機関や軸受等の軸系装置が故障しやすいという問題がある。そのうえ、航行スピードが遅く、このスピードを速くしようとすると主機関や軸系装置等を大形化しなければならないという問題もある。
【０００４】
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、大気汚染や海水汚染等の公害問題がなく、船舶を浅瀬でも航行させることができ、しかも故障しにくく、さらに小形化することのできる船舶推進機関の提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の船舶推進機関は、液体水素を第１の噴射器から燃焼室に噴射させるとともに液体酸素を第２の噴射器から燃焼室に噴射させ燃焼室で液体水素と液体酸素を接触させて着火，燃焼させる燃焼器と、この燃焼器の第１の噴射器に液体水素を供給し第２の噴射器に液体酸素を供給する推進剤供給系とを備え、上記燃焼器の燃焼室の先端に、この燃焼室での燃焼により生じた水を噴射するノズルを形成し、このノズルに、海水を吸引するための複数本の水吸引用パイプを設け、上記推進剤供給系を、液体水素収容タンクと、液体酸素収容タンクと、上記液体水素収容タンクの一端側に形成された液体水素出口を燃焼器の第１の噴射器に接続する液体水素供給管と、上記液体水素収容タンク内の液体水素を気化して液体水素収容タンクの他端側に送る水素ガス送給管と、上記液体酸素収容タンクの一端側に形成された液体酸素出口を燃焼器の第２の噴射器に接続する液体酸素供給管と、上記液体酸素収容タンク内の液体酸素を気化して液体酸素収容タンクの他端側に送る酸素ガス送給管とで構成し、液体水素収容タンクの他端側に上記気化された水素ガスを溜めこの溜めた水素ガスの圧力で液体水素収容タンク内の液体水素を液体水素供給管に圧送し、液体酸素収容タンクの他端側に上記気化された酸素ガスを溜めこの溜めた酸素ガスの圧力で液体酸素収容タンク内の液体酸素を液体酸素供給管に圧送するように構成したという構成をとる。
【０００６】
【作用】
すなわち、この発明者は、船舶推進機関として、大気汚染や海水汚染等の公害問題がなく、しかも浅瀬でも航行させることができ、さらに故障しにくく、そのうえ小形化することのできるものを得るため、一連の研究を行った。その結果、船舶の推進方式として、液体ロケットの推進方式を利用する場合には、従来用いていた水中のプロペラを無くすことができることを見い出し、この発明に到達した。すなわち、この発明の船舶推進機関のように、液体水素を第１の噴射器から燃焼室に噴射させるとともに液体酸素を第２の噴射器から燃焼室に噴射させ燃焼室で液体水素と液体酸素を接触させて着火，燃焼させる燃焼器と、この燃焼器の第１の噴射器に液体水素を供給し第２の噴射器に液体酸素を供給する推進剤供給系とを備えるようにしたものでは、燃焼室での燃焼により生じた（不純物を含んでいない）水を水中に噴射させることで推進力を得ていることから、この水で海水が汚染されたり、大気が汚染されたりすることがなく、海水汚染等の公害問題がなくなる。しかも、上記燃焼により生じた水で推進力を得ているため、水中のプロペラを無くすことができ、これを用いた船舶を浅瀬でも航行させることができる。さらに、燃焼器および推進剤供給系の構造が簡単で、故障が少ないうえ、小形でありながらも高スピードの船舶を得ることができる。しかも、上記推進剤供給系を、液体水素収容タンクと、液体酸素収容タンクと、上記液体水素収容タンクの一端側に形成された液体水素出口を燃焼器の第１の噴射器に接続する液体水素供給管と、上記液体水素収容タンク内の液体水素を気化して液体水素収容タンクの他端側に送る水素ガス送給管と、上記液体酸素収容タンクの一端側に形成された液体酸素出口を燃焼器の第２の噴射器に接続する液体酸素供給管と、上記液体酸素収容タンク内の液体酸素を気化して液体酸素収容タンクの他端側に送る酸素ガス送給管とで構成し、液体水素収容タンクの他端側に上記気化された水素ガスを溜めこの溜めた水素ガスの圧力で液体水素収容タンク内の液体水素を液体水素供給管に圧送し、液体酸素収容タンクの他端側に上記気化された酸素ガスを溜めこの溜めた酸素ガスの圧力で液体酸素収容タンク内の液体酸素を液体酸素供給管に圧送するように構成するため、推進剤の押出し装置を簡単化することができるという利点を有する。
【０００７】
この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
【実施例】
図１はこの発明の船舶推進機関の一実施例を示している。図において、１は潜水艇の後部に設けられた推進剤供給系であり、２は潜水艇の後端部に設けられた燃焼器である。上記推進剤供給系１は、燃料としての液体水素（−１３０℃）３が収容された液体水素収容タンク７と、酸化剤としての液体酸素（−１８３℃）５が収容された液体酸素収容タンク８と、各配管９，１０，１４，１５とで構成されており、上記液体水素収容タンク７には、その後端部から、流量調整弁１１ａおよび水浸入防止用逆止弁１１ｂが取付けられた液体水素供給管９が燃焼器２に延びているとともに、気化器１２と流量調整弁１３とが取付けられた水素ガス送給管１０が上記液体水素収容タンク７の前端部に延びている。これにより、タンク７内に収容された液体水素３を気化器１２で気化しタンク７の前端部に送ってここに溜め、この溜められた水素ガス４の圧力でタンク７内の液体水素３を液体水素供給管９に圧送するようにしている。一方、液体酸素収容タンク８には、その後端部から、流量調整弁１６ａおよび水浸入防止用逆止弁１６ｂが取付けられた液体酸素供給管１４が燃焼器２に延びているとともに、気化器１７と流量調整弁１８とが取付けられた酸素ガス送給管１５が上記液体酸素収容タンク８の前端部に延びている。これにより、タンク８内に収容された液体酸素５を気化器１７で気化しタンク８の前端部に送ってここに溜め、この溜められた酸素ガス６の圧力でタンク２内の液体酸素５を液体酸素供給管１４に圧送するようにしている。この実施例では、推進力を２段で発生させるために、Ｏ2 １モル：Ｈ2 ２．２〜２．４モルの割合で燃焼器２に供給するようにしている。また、タンク７，８の出口での水素ガス４の圧力を６ｋｇ／ｃｍ2 に設定し、酸素ガス６の圧力を５ｋｇ／ｃｍ2 に設定している。
【０００９】
上記燃焼器２は液体ロケットの構造を利用したものであり、図２および図３に示すように、２重構造に形成された多数（例えば、５０個）の噴射管２１からなる噴射器２０と、燃焼室２２を備えている。上記噴射管２１は、内側の液体水素噴射管２３（第１の噴射器）と外側の液体酸素噴射管（第２の噴射器）２４とで構成されており、上記液体水素噴射管２３に液体水素供給管９が連通し、上記液体酸素噴射管２４に液体酸素供給管１４が連通している。また、上記燃焼室２には、その先端にノズル１９が形成されており、このノズル１９に複数本の水吸引用パイプ２５が取付けられている。
【００１０】
上記構成において、船舶の始動時には、上記液体水素供給管９の流量調整弁１１ａを開弁するとともに、上記液体酸素供給管１４の流量調整弁１６ａを開弁し、液体水素噴射管２３から燃焼室２０に液体水素３を噴出するとともに、上記液体酸素噴射管２４から燃焼室２０に液体酸素５を噴射する。これにより、燃焼室２０で液体水素３と液体酸素５が接触して着火，燃焼し、燃焼室２１の先端のノズル１９から水が勢いよく噴出され、船舶を推進する推進力が得られる。このとき、上記ノズル１９内には水吸引用パイプ２５から海水が吸引され、さらに大きな推進力が得られる。
【００１１】
このように、上記船舶推進機関は、液体ロケットの構造を利用しているため、無公害であり、しかも、水中のプロペラを無くすことができる。したがって、浅瀬でも航行することができるうえ、高スピードを得ることができる。さらに、推進剤供給系１と燃焼器２の構造が小形で、簡単で、故障が少ない。
【００１２】
上記のような構造を有する潜水艇は、図４および図５に示すように、その中央部に運転室３１が設けられているとともに、前部に液体水素収容タンク７が、後部に液体酸素収容タンク８がそれぞれ設けられている。そして、各タンク７，８と燃焼器２を接続する配管９，１４は、その途中が略門形状に折り曲げ形成されており、この門形状に折り曲げた部分９ａ，１４ａと、この門形状に折り曲げた部分９ａ，１４ａの燃焼器２側垂下部分の水浸入防止用逆止弁１１ｂ，１６ｂとで、水の逆流を防止している。また、この潜水艇には、運転室３１内の空気を清浄にし再び運転室３１に戻すことができるよう、炭酸ガス吸着器を内蔵した空気清浄器３２を設け、これで運転室３１内の清浄にし空気収容タンク（人口空気製造装置内蔵）３３に供給するようにしている。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように、この発明の船舶推進機関によれば、燃焼室での燃焼により生じた（不純物を含んでいない）水を水中に噴射させることで推進力を得ており、この水で海水が汚染されたり、大気が汚染されたりすることがないため、海水汚染等の公害問題がなくなる。しかも、上記燃焼により生じた水で推進力を得ているため、水中のプロペラを無くすことができ、これを用いた船舶を浅瀬でも航行させることができる。さらに、燃焼器および推進剤供給系の構造が簡単で故障が少ないうえ、小形でありながらも高スピードの船舶を得ることができる。しかも、上記推進剤供給系を、液体水素収容タンクと、液体酸素収容タンクと、上記液体水素収容タンクの一端側に形成された液体水素出口を燃焼器の第１の噴射器に接続する液体水素供給管と、上記液体水素収容タンク内の液体水素を気化して液体水素収容タンクの他端側に送る水素ガス送給管と、上記液体酸素収容タンクの一端側に形成された液体酸素出口を燃焼器の第２の噴射器に接続する液体酸素供給管と、上記液体酸素収容タンク内の液体酸素を気化して液体酸素収容タンクの他端側に送る酸素ガス送給管とで構成し、液体水素収容タンクの他端側に上記気化された水素ガスを溜めこの溜めた水素ガスの圧力で液体水素収容タンク内の液体水素を液体水素供給管に圧送し、液体酸素収容タンクの他端側に上記気化された酸素ガスを溜めこの溜めた酸素ガスの圧力で液体酸素収容タンク内の液体酸素を液体酸素供給管に圧送するように構成するため、推進剤の押出し装置を簡単化することができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す推進剤供給系および燃焼室の説明図である。
【図２】上記燃焼器の要部を示す説明図である。
【図３】上記燃焼室の噴出器を示す斜視図である。
【図４】潜水艇を後ろから見たところを示す説明図である。
【図５】潜水艇を横から見たとうろを示す説明図である。
【符号の説明】
１  推進剤供給系
２  燃焼器
３  液体水素
４  水素ガス
５  液体酸素
６  酸素ガス
７  液体水素収容タンク
８  液体酸素収容タンク
９  液体水素供給管
１０  液体酸素供給管
１２，１７  気化器
２０  燃焼室
２１  噴射管
２３  液体水素噴射管
２４  液体酸素噴射管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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