(57)【要約】  回転運動は物体の速度を発生させ、回転系から放出された結束物体は投射体になり、後の衝突は切削、摩耗、化学物質の混合、コーティング、並びに運動量の輸送を含む他の表面及びバルク体積効果を生じさせることができる。回転デバイスに物体を挿入するために構造及びデバイスが使用される。回転デバイスの内部にある間、物体は速度を得る。軌道、空気流、及び表面仕上げを、静止表面上及び固定静止案内管への、最終的には衝突点への物体の移行におけるエネルギー損失を低減するように選択することによって、回転系から静止表面への移行が最小限の速度損失で実施される。複雑な化学的及び物理的効果を実現するために、静止及び回転している単一及び複数の導管が使用され得る。
2019513572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを回転させるモータと、中空管に接続された回転シャフトとを含み、回転シャフトの回転軸と中空管の長さ軸とが実質的に直交し、前記シャフトの前記軸によって定義される平面において前記中空管を回転させ、前記中空管は物体を含み、前記物体は回転軸から最も遠い位置にある開口で前記中空管を出て、前記物体は静止表面上に捕捉され、前記物体は前記静止表面から出て目標物に向かう第２の管に入り、前記目標物は前記加速された物体に衝突される、ことを特徴とする物体の加速方法。
【請求項２】
前記モータは、電動機、炭化水素系モータ、パワーテイクオフデバイスを含む炭化水素による２次的駆動源から選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の物体の加速方法。
【請求項３】
前記モータと前記シャフトとの間の動力を伝送する接続は、直接駆動、ギア駆動、液圧から選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の物体の加速方法。
【請求項４】
前記中空管には、円筒形、矩形その他従来の閉鎖式、開放式の管形状要素と、金属材料、プラスチック材料、複合材料を含む材料組成とが含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の物体の加速方法。
【請求項５】
前記回転周波数の範囲は５〜１００ヘルツである、ことを特徴とする請求項１に記載の物体の加速方法。
【請求項６】
前記シャフトの回転のインデックス情報が監視される、ことを特徴とする請求項１に記載の物体の加速方法。
【請求項７】
前記シャフトに対する前記中空管または導管の取り付けは、溶接、接着、鍵を用いた適合、ボルトによる連結、これらの組み合わせから選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の物体の加速方法。
【請求項８】
追加の物体が前記中空管に挿入され、前記追加の物体は前記中空管の出口から出る、ことを特徴とする請求項１に記載の物体の加速方法。
【請求項９】
２つの隣り合う物体が前記中空管に挿入される時間間隔は、前記シャフトの回転と同期している、ことを特徴とする請求項８に記載の物体の加速方法。
【請求項１０】
追加の物体が前記中空管に挿入され、前記追加の物体は前記中空管の出口から出て、前記物体が前記中空管内にある時間は、前記シャフトの回転周期、前記シャフトの前記回転周期の１／２より短く１／３より長い時間、前記シャフトの前記回転周期の１／３より短く１／４より長い時間、前記シャフトの前記回転周期の１／４より短く１／５より長い時間から選択される、ことを特徴とする請求項８に記載の物体の加速方法。
【請求項１１】
前記追加の物体は、前記追加の物体を収容する容器に接続された静止管から中空管に挿入され、質量流量装置が前記静止管に入る追加の物体の相対的な時間間隔を制御し、前記静止管の近位端は前記中空管と接触せず、前記中空管はその長さ軸に沿って開口を有し、前記開口は、前記追加の物体が前記静止管の前記近位端から出た後に追加の物体を受け入れる、ことを特徴とする請求項１０に記載の物体の加速方法。
【請求項１２】
前記中空管の前記開口の位置は、前記シャフトの回転軸に沿った位置、前記シャフトの回転軸からずれた位置から選択される、ことを特徴とする請求項１１に記載の物体の加速
方法。
【請求項１３】
前記追加の物体は、前記追加の物体を収容する容器に接続された回転管から中空管に挿入され、質量流量装置が前記回転管に入る追加の物体の相対的な時間間隔を制御し、前記回転管の近位端が前記中空管と接触している、ことを特徴とする請求項１０に記載の物体の加速方法。
【請求項１４】
前記中空管は、直管で、内部表面が平滑であり、長さが４０〜２００ｃｍであり、フィンガ取り付けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の物体の加速方法。
【請求項１５】
前記中空管は、屈曲管で、内部表面が平滑であり、長さが４０〜２５０ｃｍである、ことを特徴とする請求項４に記載の物体の加速方法。
【請求項１６】
前記物体は、固体、流体、ガス、プラズマの状態である、ことを特徴とする請求項１に記載の物体の加速方法。
【請求項１７】
前記物体は、氷、砂、石、金属、セラミック、プラスチック、前記状態の１つ以上の状態である物体の複合物である、ことを特徴とする請求項１６に記載の物体の加速方法。
【請求項１８】
前記流体は、前記容器に合わせた形状を有し、圧力によらずに一定の体積を有する、略非圧縮性を有する流体である、ことを特徴とする請求項１６に記載の物体の加速方法。
【請求項１９】
前記物体は、１ｇ／ｃｍ３より大きい密度を有し、粗面の端部を有する、ことを特徴とする請求項１６に記載の物体の加速方法。
【請求項２０】
前記物体の速度はマッハ１未満である、ことを特徴とする請求項１に記載の物体の加速方法。
【請求項２１】
前記静止表面は、前記回転管が通過する範囲の半径よりもわずかに大きい半径を有する直円柱の壁の内面、前記回転管が通過する範囲の半径よりもわずかに大きい半径を有する部分的円錐（ｐａｒｔｉａｌ  ｔｏｒｏｉｄ）の円錐部分、前記回転管が通過する範囲の半径よりもわずかに大きい曲率半径を有する曲面から選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の物体の加速方法。
【請求項２２】
前記静止表面の前記内面は、前記静止表面から前記第２の管にかけて前記出口に向かう軌道から前記物体が離れないようにする輪郭を有し、前記静止表面の前記輪郭は、前記回転管が通過する体積による動的干渉を受けない、ことを特徴とする請求項２１に記載の物体の加速方法。
【請求項２３】
前記静止表面の摩擦係数は、硬化鋼と同じである、ことを特徴とする請求項２１に記載の物体の加速方法。
【請求項２４】
シャフトを回転させるモータと、中空管に接続された回転シャフトとを含み、回転シャフトの回転軸と中空管の長さ軸とが実質的に直交し、前記シャフトの前記軸によって定義される平面において前記中空管を回転させ、前記中空管は物体を含み、前記物体は回転軸から最も遠い位置にある開口で前記中空管を出て、前記物体は目標物に向かう第２の管内に捕捉され、前記目標物は前記加速された物体に衝突される、ことを特徴とする物体の加速方法。
【請求項２５】
シャフトを回転させるモータと、中空管に接続された回転シャフトとを含み、回転シャ
フトの回転軸と中空管の長さ軸とが実質的に直交し、前記シャフトの前記軸によって定義される平面において前記中空管を回転させ、前記中空管は物体を含み、前記物体は回転軸から最も遠い位置にある開口で前記中空管を出て、前記物体は目標物に向かう第２の管内に捕捉され、前記目標物は前記加速された物体に衝突される、ことを特徴とする物体の加速方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本ＰＣＴ出願は、２０１６年２月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／２９５，１２９号明細書の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、物体の加速及び回転系からの精密制御された放出に関する。
【背景技術】
【０００３】
機械類は中心力により物体（ｍａｓｓ）を加速することができる。産業革命においていくつかの設計が開発された。物理学の教科書ではこれらの原理を教示する。毎日、数え切れない数千の設計が使用されている。他の加速運動もまた、回転構造を含む物体の速度を誘起することができる。加圧流体は物体を加速することができ、その一例は従来のサンドブラスターである。流体は種類としてこの広範な物体加速の領域に含まれる。
【０００４】
物体の回転は半径方向の加速を生じさせる。回転物体の一部が残りの回転物体から分離されると、中心力は分離された物体の半径方向の加速をもはや行わない。分離されると、物体はなお適用可能な何らかの力を基にした軌道を取り、古典的な大気圏投射体（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ）ではその候補は空気抵抗である。半径方向力からの分離の瞬間、分離された物体の瞬間速度は半径方向力に対して接線方向である。
【０００５】
物理の入門クラスにおいて、生徒はこの概念を、不確定機構が紐を「切断する」、「ボールに紐をつけたもの」（教示用構造物）を用いて教わる。ボールが半径方向力から分離された瞬間、ボールの初期接線運動が確定する。ボールが静止するまでのボールの位置、速度、加速度の変化は、衝突及び大気により生じる損失及び重力により支配される。中心力、回転軸から最も遠い、紐の端部に取り付けられたボールの初速度は単に経路の周と回転周波数との積である。例えば、紐の長さが３フィート（ボールの寸法は無視する）であり、１秒毎に１０回転した（１０Ｈｚ）場合、瞬間速度は３π×周波数「１０」であり、（３）＊（３．１４）＊（１０）＝９４．２フィート毎秒である。
【０００６】
紐は中空管に交換することができ、物体は中空管内に嵌まる任意の物体とすることができる。古典的な実験では、中空管、ラッチ、及び物体が所望の周波数で回転するまで物体を中空管内のある任意の位置に（まず回転軸から最も遠い位置に）保持するラッチ機構を有する。安定周波数において、ラッチは物体を解放し、物体は回転軸からの接線（瞬間）と定義される軌道上において離れていく。この実験は紐にボールを付けた実験とほぼ同じである。
【０００７】
ラッチされた物体の位置が回転軸に向かって内側に移動する場合、物体は中空管の内部表面上に放出される。中空管には半径方向力がかかっているため、物体に与えられる力が存在する。
【０００８】
中空管内の任意の開始位置を想定した、物体の出口速度に対する半径方向力の影響の成果の十分な推定値を、最も単純なレベルの運動方程式によって求めることができる。物体が配置された中空管の内部表面に沿って、瞬間速度ベクトル及び半径方向加速度ベクトルが画定され得る。中空管が無数の細い輪からなると想定すると、管の最も遠い「細い輪」の速度及び加速度は、回転軸により近い細い輪の速度及び加速度より大きい。
【０００９】
滑り摩擦は、名目上、中空管内部の物体にかかる有効垂直力の１０００分の１である。
転がり摩擦は、通常、滑り摩擦よりも小さい。中空管の内部表面と局所空気物体との間の衝突によって回転構造内部の局所空気物体も同様に加速するため、空気抵抗も小さい。周波数のわずかな変化も起こる。周波数変化の原因としては、可変物体分布及び駆動力変動が挙げられる。
【００１０】
回転基準座標系から非回転座標系に物体を投じると、最初の物理的接触に伴うエネルギー損失がある。移行力学（物理学的意味）に応じて、物体は非回転座標系に「滑らかに」移動することができる、又は最初の接触時に反跳することができる。反跳によって、物体が軌道を名目上の「接線」から（回転系からの分離の瞬間）新たな軌道に変化させることになる。
【００１１】
１つの物体が別の物体と相互作用するとき、切削及び摩耗が起こり得る。両物体は移動することができるが、より慣習的な概念では、１つの静止物体が第２の移動物体により衝突されると定義される。
【００１２】
空気圧、液圧、空気圧および液圧、化学、コイル（保存）の各種エネルギーの使用を含むいくつかの用途のための方法及び衝突時に物体に力を加える物体を加速させる回転方法が存在する。例えば、ショットブラスト物体を無差別なパターンで投じるために又は鋳造工場で鋳物を洗浄するために、回転機械が使用される。
【００１３】
サンドブラストでは、一連の複雑な関係を用いて摩耗を実施する。静止物体は、摩耗物体によって静止物体が移動するのを防ぐために固定される（保存則）。砂と空気は混合される。ガス圧力によって局所空気を高圧領域から低圧領域に移動させ、小砂粒子の物体上に空気の流れを発生させる。これら小砂粒子は空気で運ばれ、空気の移動物体に結合することで、空気／砂混合物の組み合わせを形成する。移動する空気と砂は静止物体に向けられ、衝突（摩耗）を発生させる。非空気物体（砂の代わりに石）の物体が空気流中に捕捉されるには大きすぎる場合、空気のみが静止物体に衝突する。
【００１４】
超高速水は金属材料などのより硬質表面を切断することができる。高圧システムは小さな出口開口部から水を押し出す。
【００１５】
切削工具もまた、加速物体を用いることができる。金属切削歯が回転シャフトによって動くチェーンソーが一般に使用される。切削歯の非円運動は、切削歯に取り付けられたチェーンの運動を束縛する経路により画定される。回転するモータに刃が直接取り付けられている丸鋸も、従来技術を反映するものである。
【００１６】
世界中で多くの化学スプレーコーティングデバイスが販売されている。一部のデバイスは、その送達システムの一部として化学物質の組み合わせを提供する。噴霧された化学物質を移動するために、名目上、加圧容器が使用される。加圧ガスを使い切ると、化学物質の適用は停止される。ポンプによって、必要な加圧ガスを加圧システムに供給し、化学物質の送達をほぼ連続的に維持することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、物体の加速及び回転系からの精密制御された放出に関する。物体（単数又は複数）は、洗浄、切削、エッチング、除去、破壊、アブレーティング（ａｂｒａｔｉｎｇ）、バリ取り、媒体ブラスト、研磨、ボーリング、穿孔、通気、据え付け、掘削、留置、摩耗、化学物質の混合、コーティング、並びに他の表面及びバルク体積効果を実施することができる。本発明は、また、単純な運動量の伝送を行ってもよい。
【００１８】
当業者には、以下の好適な実施形態の詳細な説明及び添付の図面を精査すると本発明の他の目的及び利点が明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（スピン管及びスピン挿入管）は、駆動シャフト１０４が、スピン管１０１及びスピン挿入管１０２の回転運動を発生させるデバイス１００を示す。
【００２０】
スピン管１０１は出口ポート１０３を有し、物体はこの出口ポート１０３において回転構造を出て、静止表面である固定構造１１０上で「捕捉される」。固定構造（この図では円筒形構造）の細部の多くは明確化のためにこの図では省略されている。固定構造１１０の細部は図１Ｃ及び図１Ｄに示される。物体はホッパー１０６内に貯蔵され、スピン挿入管１０２に入る前に質量流量計測システム１０５に流れる。この構成では、図１に示すように、流れは、スピン挿入管１０２の方向により制御され、スピン管１０１の２つの端部のうち１つのみに向かう。スピン挿入管内の任意の物体は速度を有し、したがって、既定の流れの方向を有する。
駆動シャフト１０４はシャフトとして示されているが、このシャフトに接続されたある性質のモータがある。１つの形態はダイレクトドライブ電動機であり、実際の駆動シャフトは電動機の単なる接続部品である。別の形態は、トラック又はトラクターなどの自走式車両のモータのパワーテイクオフデバイスである。これらは両方とも回転を発生させる自明の手段として業界で周知であるため省略される。他の駆動シャフト伝動機構は使用可能である。モータ、モータ電子機器及び質量流量計測システム電子機器１２０は、組立品の残り全てを保持する筐体に取り付けることができる又は筐体から離れて配置することができる。非補償角運動量は、物体を反対に回転させること又はデバイス全体を重量の大きな物体（例えばコンクリートパッド）にボルト締めすることのいずれか、又はこの両方によって制御され得る。
質量流量計測システム１０５は、あらゆる電子機器のない純粋に機械的なものとすることができる。挿入管に入る物体を、純粋に機械的な設計を使用して測定する構成では、モータ、モータ電子機器及び質量流量計測システム電子機器１２０は、真に単なるモータ及びモータ電子機器である。
時計回り（ＣＷ）又は反時計回り（ＣＣＷ）は、図１に示されるスピン管１０１における許容可能な方向である。回転の方向はスピン管１０１の形状により限定され得る。湾曲した管には時計回り又は反時計回りの好みがある。
動作時、駆動シャフト１０４は、モータ、モータ電子機器及び質量流量計測システム電子機器１２０によって制御され、毎分回転数（ＲＰＭ）を上昇させる。所望のＲＰＭに到達後、モータ及び質量流量計測システム電子機器１２０は、質量流量計測システム１０５からの物体の流れをスピン挿入管１０２に係合させ（媒体ゲーティング（ｍｅｄｉａ  ｇａｔｉｎｇ）としても知られる）、最終的に、スピン管１０１に係合させる。媒体ゲーティングは、穴又はスパイラルシュートのいずれかを有する回転ディスクであり得る。モータと同様、ゲーティングデバイスのオプションは当該技術分野において周知である。質量流量計測システム１０５が純粋に機械的なものであり、物体の流れを駆動するのに電気信号が使用されない場合、必要なＲＰＭに達するとゲートが開く。
【００２１】
【図１Ｂ】図１Ｂ（スピン管及びデュアルポート式スピン挿入管）は、図１のデバイス１００によく似たデバイス１５０を示す。
【００２２】
２つの変更によってデバイス１５０とデバイス１００とを区別する。デバイス１５０はデュアルポートスピン挿入管１５２を有し、デバイス１００は単一ポートスピン挿入管１０２を有する。したがって、デバイス１５０は、スピン管１５１の各端部に１つずつ、２つの出口ポート１５１及び１５７を有する。デュアルポートスピン挿入管１５２への物体（媒体）のゲーティングは、図１に示される構成の２倍の頻度である。スピン挿入管の単
一物体型デュアルポート様式が構成され得る、又は単独で加速され、反応が望まれるまで隔離される反応性化学物質などの異なる物体を許容する２つのポートが画定され得る。
デバイス１５０もまた、ホッパー１５６と、駆動シャフト１５４と、固定構造１６０と、質量流量計測システム１５５と、モータ、モータ電子機器及び質量流量計測システム電子機器１７０と、を有する。これら機能的要素は、デバイス１００の同じ名称の要素に類似している又は同一である又は等しい。
【００２３】
【図１Ｃ】図１Ｃ（固定構造、デバイス１３０）は、図１の物体１１０及び図１Ｂの物体１６０のより詳細な表現である。
【００２４】
これら例では、固定構造１３０は円筒である。固定構造１３０の一部分のみ曲面を有している必要がある。固定構造１３０は、物体の案内部としての役割を果たすとともに、移動構造が機械的破損をした場合に封じ込め容積として機能する。２つの表面、円筒の内部表面１６２及び外部表面１６１、が特定される。内部表面１６２には、案内管１６４に接続された、開口部である内部表面出口１６３がある。案内管１６４は筐体を越えて延びる。
動作時、スピン管は物体を加速させ、物体はスピン管を出る。この物体は内部表面１６２上に送られる。物体がわずかな間だけ内部表面１６２上にあるように、物体は適切なタイミングで内部表面１６２上に送られる。タイミングの最悪のケースでは、物体が内部表面出口１６３を通って内部表面１６２を出るまでに、内部表面１６２上を３６０度にわずかに満たない程度（内部表面出口は数度の範囲である）摺動する。内部表面出口１６３は案内管１６４の一端である。図１Ｃでは、案内管１６４は、固定構造１３０の裏側に取り付けられており、破線は「隠れたビュー」の効果を示す。
【００２５】
【図１Ｄ】図１Ｄ（固定構造内部表面「１６２」）は展開した内部表面１６２である。
【００２６】
内部表面出口１６３は楕円形として示され、円筒の内部からの図を示す。案内管１６４は内部表面１６２の背後にあることを示すために破線で描かれている。２つの新たな特徴はガイドレール１６５及びガイドレール１６６である。ガイドレール１６５及びガイドレール１６６は案内管１６４と角度を成しているが、案内管１６４と共直線とすることはできる。ガイドレール１６５とガイドレール１６６は、スピン管を妨げないように、スピン管１０１（図１）の外径を超える距離互いに分離され、内部表面１６２上に間隔を開けて配置されている。
【００２７】
【図２】図２（スピン管及び非スピン挿入管（側面図）２００）は、スピン管に物体を挿入する別の手段を示す。
【００２８】
デバイス１００及びデバイス１５０とは異なり、このデバイスは静止挿入管２０２を有する。挿入管２０２は回転駆動シャフト２０４に接続されていない。図１及び図１Ｂで前述したモータ及び制御電子機器、モータ、モータ電子機器及び質量流量計測システム電子機器は、簡略化のために省略されているが、これら機能は必要である。物体は静止管２０２を出て、スピン管２０１に入り、スピン管２０１の端部へと加速され、位置２０３において出る。
図２では固定構造の細部の多くは簡略化のために省略されており、これら固定構造の細部は図１Ｃの固定構造及び図１Ｄの固定構造内部表面「１６２」に含まれる。
物体はホッパー２０６内に貯蔵され、静止挿入管２０２に入る前に質量流量計測システム２０５に流れる。この構成では、流れは、シャフト２０４によって画定される回転軸に対する挿入管２０２のずれにより制御され、スピン管２０１の２つの端部のうち１つのみに向かう。質量流量計測システム２０５は、物体（媒体）を静止挿入管２０２にゲーティ
ングするためのいくつかの機械的動作手段を必要とし、これは回転軸２０４又は別のアクチュエータ（これら図では画定されず）によって供給され得る。
動作時、駆動シャフト２０４は、モータ、モータ電子機器及び質量流量計測システム電子機器（図示せず）によって制御され、毎分回転数（ＲＰＭ）を上昇させる。所望のＲＰＭに到達後、モータ、モータ電子機器及び質量流量計測システム電子機器は、質量流量計測システム２０５からの物体（媒体としても知られる）の流れを静止挿入管２０２に係合させ、最終的に、スピン管２０１に係合させる。ゲーティングの正確な実施には、穴又はスパイラルシュートのいずれかを有する回転ディスクを含み得る。モータと同様に、ゲーティングデバイスは当該技術分野において周知である。
【００２９】
【図２Ｂ】図２Ｂ（２つの図、スピン管「２０１」（インデックス付き））は、スピン管２０１の一部分の２つの図を示す。
【００３０】
スピン管２０１の一部分には「２０１Ｘ」が付されている。両図は文字「Ａ」６０５及び６０６のインデックスを有し、２つの図の間における９０度の回転を示す。インデックス「Ａ」６０５を有する図では、挿入管２０２からスピン管２０１に物体（媒体）が落下する（図２に画定されるように）場所である開口部６０７がはっきりと示されている。９０度の回転後、インデックス「Ａ」６０６によって画定される下の図面に見られるように、上の図面のインデックス「Ａ」６０５と比較すると、図面の配置（ｖｉｅｗｉｎｇ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）のせいで開口部６０８はあまりはっきりと見えない。
【００３１】
【図３】図３は、センタドライブシャフトと、ホッパーと、質量流量計測システムとを有する、２つの反対側にあるスピン管及びスピン管の上面図である。
【００３２】
図３（供給部及び貯蔵部３００を有するスピン管（上面図））は、センタドライブシャフト３０４と、ホッパー３０６と、質量流量計測システム３０５とを有する、２つの反対側にあるスピン管３０１Ａ及びスピン管３０１Ｂの上面図である。スピン管３０１Ａの出口３０３には、更なる構造、フィン３１５Ａがある。フィン３１５Ａは２つの目的を果たす。フィン３１５Ａは、固定構造内部表面３１０への物体の移行を促進するために局所空気（大気）の流れを生じさせる。フィン３１５Ａは、物体が固定構造内部表面３１０上に移行し損なった場合のシールドとしての役割も果たす。同一のフィン３１５Ｂがスピン管３０１Ｂに配置されている。スピン管３０１Ｂの出口３０７は、フィン３１５Ｂに隣接している。固定構造出口３１２は、固定構造出口３１２における局所的接線を示す矢印で示される。固定構造出口３１２は筐体を越えて延びる。固定構造３０９には陰影が付けられており、外周部の縁部は、最内縁部３１１と、最外縁部３１０の内部表面と、を画定する。物体は、スピン管出口３０７及びスピン管出口３０３から、固定構造３０９の最外縁部３１０の内部表面上に移行する。図３Ｂ及び図３Ｃは、固定構造３０９の更に詳細を記載する。
【００３３】
【図３Ｂ】図３Ｂは、固定構造の２つの図である。
【００３４】
図３Ｂ（固定構造の上面図及び側面図）は、固定構造の２つの図である。固定構造の構築は、長い中空管を用意し、これを輪に曲げることにより実施可能である。輪形を完成させた後、「内」壁の一部分を切り取り、文字「Ｃ」のような断面形状を残す。図３では、表面３１０及び表面３１１は固定構造の体積の縁部である。
【００３５】
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３の一部分の拡大側面図である。
【００３６】
図３Ｃ（固定構造の内部表面（３１０）、フィン（３１５Ａ）、スピン管（３０１Ａ）、出口ポート（３０３）、デバイス３２５の側面図）は、図３の一部分の拡大側面図であ
る。図３Ｃでは、固定構造の断面形状は、文字「Ｃ」のように見える。スピン管３０１Ａは出口ポート３０３で終端する。濃く太く描かれた構造３１５Ａは、スピン管３０１Ａに取り付けられたフィンである。図３に示されるように、フィン３１５Ａは出口ポート３０３を遮断しない。
【００３７】
【図４】図４（湾曲スピン管システム）は、デバイス４００を示す。
【００３８】
スピン管４０１、４０２、４０３及び４０４はそれぞれ、符号が付された出口４０１Ｅ、４０２Ｅ、４０３Ｅ及び４０４Ｅそれぞれを有する。モータシャフト４１４は回転の方向を示す。質量流量計測システム４１５と同様にホッパー４１６が示されている。大きな「矢印」４２２は、固定構造出口における飛翔の接線を示し、これは筐体を越えて延びる。モータ、モータ電子機器及び質量流量計測システム電子機器４４４は、この構成の他の特徴である。２つの表面と、最内縁部４１１と、最外縁部４１０の内部表面と、を有する固定構造４０９が示されている。
【００３９】
【図５】図５（湾曲スピン管システム、固定構造なし）は、デバイス５６０を示す。
【００４０】
デバイス５６０は、デバイス５６０内に固定構造がないこと以外はデバイス４００とほぼ同一である。デバイス４００の固定構造４０９は、その外周部４１０及び外周部４１１によって画定される要素である。デバイス５６０の特徴は全て、物体が固定表面上に移行するまではまさにデバイス４００のように機能する。デバイス５６０内には固定構造がないため、物体は案内管５８２に入るまでスピン管の出口５６１Ｅ、５６２Ｅ、５６３Ｅ及び５６４Ｅから飛翔する。案内管５８２は筐体を越えて延びる。このデバイスは、タイミングに敏感であり、案内管５８２に進入し損なった任意の物体は筐体の内部表面に衝突する。
【００４１】
【図６】図６（湾曲スピン管システム、一部固定構造）は、デバイス６７０を示す。
【００４２】
デバイス６７０は、「円形」即ち「３６０度」固定構造と固定構造なしとの間のハイブリッドである。際立つ特徴は、その最内縁部６１１と、その最外縁部６１０の内部表面と、を有する固定構造６０９の弧である。デバイス６７０は、全３６０度回転をカバーする固定構造を有する任意のデバイスと比較して構築がより簡単であり得る。デバイス６７０の動作はタイミング障害に敏感であるが、デバイス５６０に比べるとより寛容である。
【００４３】
【図７】図７（大きなスピン管内部の複数の管）は、回転管の概念の２つのバージョンを示す。
【００４４】
図７の下部は、図１Ｂ（スピン管１５１、デュアルポートスピン挿入管１５２及び質量流量計測システム１５５）から写し取ったものである。図７では、これらに、スピン管７０１、デュアルポートスピン挿入管７０２及び質量流量計測システム７０３の名称がつけられている。図７の上部は、大管の内部にある６つの小管７０１Ａ−Ｆと、単一の挿入管の内部にある６つの個別挿入管７０２Ａ−Ｆと、質量流量計測システムの６つのポート７０３Ａ−Ｆと、を示す。管７０１Ａ−Ｆ及び管７０２Ａ−Ｆ及びポート７０３Ａ−Ｆは、右側を向いた鏡像構成要素を有する（これらは明確化のために図示しない）。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
１インチ〜１６インチの範囲の内径を有する中空管又は他の案内構造を回転させる。管又は案内構造の内径よりも小さな物体（ｍａｓｓ）が中空スピン管又は他の案内構造に挿入され、その結果、物体は回転軸から離れていく（古典的半径方向加速）。回転軸に近い中空管又は他の案内構造の開口部が、物体挿入箇所として選択される。開口部は物体の寸
法よりも大きい。中空管又は他の案内構造の内部にある間、物体は、中空管又は他の案内構造の長さに沿って、古典的半径方向加速及び摩擦力に曝される。回転軸から最も遠くの、中空スピン管又は他の案内構造の端部は、物体の出口ポートである。物体は中空スピン管又は他の案内構造を接線方向に出る。物体の軌道を拘束し、物体を案内管によって衝撃へと導くために、静止構造即ち固定構造が使用される。案内管の内径は物体の寸法よりも大きい。静止管はスピン管よりも大きく、２インチ〜３２インチの範囲である。静止構造は、管状でなくとも、物体が加速構造を離れた後における物体の接線方向の飛翔を画定するベクトルに垂直な軸内に、２インチ〜３２インチの範囲の、名目上より大きい加速物体の最大寸法加速物体の受け入れ表面を有する。
【００４６】
案内管は伸張及び後退することができ、物体を供給する１つ又は複数の静止構造と、１つ又は複数の出口ポートと、を有し得る。案内管はまた、加速物体の衝突前又は後に表面の準備を助けるための他の物体源、例として低速若しくは低吸引力の流水又は他の化学物質を有し得る。
【００４７】
中空管は、唯一の開口部がその端部であることから「閉鎖式」と呼ばれ得る。種々の「開放」管状の導管を物体案内構造として使用することができる。
【００４８】
この時点で物体の特性については記載していないが、現実の世界は１つの均一な密度の球形質量物体ではない。砂、石、水、及び大気ガスを含む長大なリストの質量物体が関係する。実験によって得られるデータは、単なる純粋な分析よりも、実際に役立つ製品（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｐｒｏｄｕｃｔ）の作製に有用である。
【００４９】
分析的解明のために考慮すべき更なる用語があり、これらは、物体の特性、摩擦、重力、空気抵抗、及び周波数シフトである。これらは全て、これら設計が十分なパワーを有することで無視され、出口速度の増加又は減少のために簡単な周波数調整が使用される。商用化のための実際的要素は、質量流量、衝突時の物体の速度、デバイスのコスト、及びデバイスの運転コストである。二次的な要素は、デバイスの電力需要、フォームファクタ、安全性、及びトレーニングである。対象の物体は局所大気よりも大幅に大きく、速度は他の問題が非常に重要になるマッハ１未満に維持される。
【００５０】
回転周波数及び／又は質量が増加するにつれてパワーも増加しなければならない。挿入位置及び周波数を選択することによって、質量流量を利用可能なパワーに対して最適化することができる。経路形態を曲線と直線長とで変更することによりパワー負荷の低減を助けることができ、曲線経路は、数学的定義では、直線経路よりも長い。出口速度は半径方向先端速度によって定義されることから、曲線経路は長くしなければならず、したがって、より少ないパワーを使用する。出口ポート直前のスピン管又は案内構造の湾曲は非移動静止構造への移行を補助することができる。
【００５１】
更なる構造である局所フィンは、回転管又は案内構造から固定構造への出口ポートで空気流を発生させ、物体を操作するために使用され得る。これら更なる構造は、案内部、漏斗、及びバンパーとしても機能し得る。物体に、その飛翔軸（ａｘｉｓ  ｏｆ  ｆｌｉｇｈｔ）の周りを回転させることによる、銃身の旋条面のような回転管内における操作もまた、角運動量を発生させるために使用され得る。
【００５２】
固定構造の更なる構造であるチャネルは、物体が入り、衝突点に案内されることを可能にする。目標物における物体の衝突速度の最大化を補助するために、チャネルは低摩擦係数を有して作製され得る。
【００５３】
目標物の衝突点における複雑な化学は、隔離された管又は案内構造内に異なる化学物質
を有する複数の中空管又は他の案内構造を使用することによって実現可能である。
【００５４】
これら設計に関わる物理及び化学は、石を加速させ、その軌道を案内し、摩耗を実施する非常に単純なものであり得る、又は非常に複雑なものであり得る。非常に複雑な設計では、多くの化学物質がプロセスに関与しており、このようなプロセスでは、それら物質の態と同様、それらの相互作用のタイミングが重要である。中程度に複雑なのは、特定の温度に達すると所望の効果を実現し、ある低温未満で混合された場合には望ましくない結果を有する（名目上、火災まで輸送される最中に見られる）化学物質を使用する消火であろう。
【００５５】
図１（側面図）は、静止供給ホッパー及び回転挿入管を示す。したがって、物体は回転挿入管内で加速される。供給ホッパーと回転挿入管との間に、回転構造への物体の流れを制御するゲーティング機構が含まれる。回転挿入管内に入ると、物体は挿入管の端部に進み、中空スピン管又は他のスピン案内構造へと出る。シャフト及びシャフトに取り付けられた組立品の回転は、モータ、ベルト駆動、又は歯車駆動、又は任意の等価物による直接駆動であり得る。
【００５６】
古典的使用例は単純な物体である水及び砂であり、これらは回転ディスクによって計測され、供給ホッパーから挿入管又は導管に入る。回転管又は導管内で加速が起こると、水及び砂は静止構造（固定構造）上に輸送され、二次管に案内され、目標物に導かれる。
【００５７】
図２は、静止挿入管を有するため、この管では半径方向加速は起こらない。物体の移動は、重力又は供給制御機構によって行われる。物体を回転中空管又は他の案内構造に挿入するために、重力及び他の力により制御された定期的な「落下」（同期イベント）が必要である。これら回転中空管又は他の案内構造は、静止挿入管に面するその表面に開口部を有する。物体の挿入位置を回転中空管又は他の案内構造に沿って変更することによって、物体の出口速度及び加速構造の継続時間を、質量流量を最大化するように制御することができる。
【００５８】
パワーは、運動量の時間変化率と定義される。初期運動エネルギー及び最終運動エネルギーは、物体の入口速度及び出口速度により定義される。２つの同一物体が固定長の管に沿った２つの異なる位置において挿入される場合、回転軸から遠くで挿入されたもの方が低速で出るため、そのパワー消費はより低い。
【００５９】
図２は、挿入位置の選択により、低い出口速度を犠牲にして質量流量を最適化するための機構を画定する。
【００６０】
図１及び図２は両方とも、回転中空管又は案内構造の２つの側の１つ又は両方のポートのいずれかにおいて物体を挿入することができ、回転軸は中心点である。理想的には、回転中空管又は案内構造からの出口は、目標物へと通じる固定構造の物体案内ポートの位置に一致する。一部の物体は固定構造の物体案内ポートに入るまで格納構造の内部表面に沿って摺動する／転がる。これは運動エネルギーの無駄である。
【００６１】
衝突点において複雑な化学反応が望まれる場合、各化学物質に対して異なる経路を画定することができる。図１及び図２では、単一の挿入管（回転バージョン及び非回転バージョン）、単一の回転管又は複数の回転管、及び固定構造上への単一の出口位置がある。これら単数の構成は全て、複数の経路に変換することができる。
【００６２】
物体の定義は各用途に固有であり得る。低コストの摩耗では、水を含む若しくは含まない砂及び／又は石（潤滑剤及び物体）が使用され得る。
【００６３】
コンクリートトラックの内部表面には、毎回の装填後、残留コンクリートが積層され、数週間又は数か月にわたって大質量になる。典型的なコンクリートミキサートラックの車庫で入手可能な砂、石及び水を使用することは低コストの手法である。適切な質量流量及び速度の達成は、設計で変更可能であるが、公知技術の範囲内であり、硬化コンクリートを含む材料に亀裂を入れるための衝撃データベースは周知である。半径１４０センチメートルの１６ヘルツで回転するパイプを使用する試験データは、石（任意の寸法が２〜３センチメートル未満）を加速及び案内し、硬化コンクリートの目標物に亀裂を入れるのに十分であることがわかっている。材料を後のコンクリートミックスで又はフィラーとして使用できるため、物体のコストは０ドルである。
【００６４】
セラミックボールなどのより小さな、より特殊な物体（媒体）には初期費用がかかり、ランダムな形状の石による損傷が許容されないと考えられる業界でより受け入れられ得る。回収される場合、これらコストは初期費用及びわずかな交換品に限定される。
【００６５】
化学物質を使用する消火は別の例である。加圧水以外の加圧システムによる送達は火災時には危険であるが、競合品において必要な安全具全てをこのデバイスでは必要としないため、非加圧式非爆発的加速器を使用して消火剤を炎に発射することは低コストであり得る。飛翔中又は接触時に混合される複合化学物質の発射は有利であろう。水の除去は化学物質の有効性のために必要な可能性があり、水が不足している及び／又は火災後の排水に汚染の危険がある場所では、水は少ないほど非常に望ましい場合がある。
【００６６】
非化学的非加圧式発射システムの有用性の例は、トンネル施工、掘削、破壊、コンクリート洗浄及び成形、穿孔、生砂及びケミカル型（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｏｌｄ）及びコア除去、溶融金属及びセラミック耐火物配置、雪崩制御デバイス配置、及び消火機械を含む多くの業界及び用途に及ぶ。
【図１】
2019513572.tif 000003
【図１Ｂ】
2019513572.tif 000004
【図１Ｃ】
2019513572.tif 000005
【図１Ｄ】
2019513572.tif 000006
【図２】
2019513572.tif 000007
【図２Ｂ】
2019513572.tif 000008
【図３】
2019513572.tif 000009
【図３Ｂ】
2019513572.tif 000010
【図３Ｃ】
2019513572.tif 000011
【図４】
2019513572.tif 000012
【図５】
2019513572.tif 000013
【図６】
2019513572.tif 000014
【図７】
2019513572.tif 000015
【国際調査報告】
2019513572.tif 000016