(57)【要約】  本出願は、流体動力学的効果を使用して物体上にポテンシャルを生成するための方法とシステムに関する。こうして得られる力は、船舶、潜水艦、飛行機及び飛行船の推進及び操縦にとって有益である。静止している流体内に浸漬される物体は、あらゆる側面で等しい圧力を受ける。物体の片側近くの流れは局所圧力を低減させ、物体上にポテンシャルを生成する。現在これは、流体内で物体を移動させることによって行われる。飛行機の翼を参照されたい。ポテンシャルは、物体の片側に１つまたは複数の流れをセットアップすることによって生成され得る。ヒンジによって飛行機に付着される物体はその持ち揚げ、推進及び操縦にとって有益であり、これらを持ち揚げ及び操縦の速度とは独立したものにする。潜水艦の場合も、同じことが言える。飛行船及び船舶は、それらの推進用物体をそれらの形状に一体化させるように設計されることが可能である。流れは、各物体のよどみ線の近くに配置されたノズル、穴またはスリットから生成され、よってその前縁を画定する。この技術は、船舶上で使用されてその船首波を低くし、かつスクリューの推進に関係づけられる力学的損失をなくする。操船する力及び精度は、向上される。
2005510667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の１つまたは複数の表面上のノズル、穴またはスリットからの加圧された流体の流れを使用することにより、物体上にポテンシャルを生成するための方法であって、
加圧された流体は、ノズル、穴またはスリットからの流れとして物体の前縁からその１つまたは複数の表面上に吐出され、前縁と後縁との間の物体上に圧力ポテンシャルが確立されることを特徴とする方法。
【請求項２】
物体の１つまたは複数の表面上のノズル、穴またはスリットからの流れを使用することにより、物体上にポテンシャルを生成するためのシステムであって、
管壁内にノズル、穴またはスリットを有する管は物体の一方の端に沿って配置され、これによりその前縁が画定され、流れはここから物体の１つの曲面に近接して進み、この表面上の圧力を下げ、その反対側の自由に形成される表面に対するポテンシャルを確立し、よって互いに共に構築された、または船と共に構築された１つまたは幾つかの自由な物体は結果的にそれらがその部分または付属物を形成する船またはそれらがヒンジづけされた船を持ち揚げ、操縦し、かつ／または推進するために有益な力を生成することを特徴とするシステム。
【請求項３】
近接して進む流れが印加される表面の単一湾曲性及び凸性を特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
凸軸を流れの方向に対して垂直に配置することを特徴とする請求項２から３に記載のシステム。
【請求項５】
管の軸を中心とする管の回転可能性と、これによって取得され得る横方向及び軸方向の力とを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
船舶の船首部分は、垂直な湾曲軸を有しかつ共に１つの垂直な円形半円筒のような、または各々が何らかの別の輪郭を有する２つの垂直半円筒のような船首を形成する２つの平面対称物体のように形成されることを特徴とする請求項２から４に記載のシステム。
【請求項７】
船首の真ん中に沿った管の垂直位置を特徴とする請求項５から６に記載のシステム。
【請求項８】
管の前方かつこれらに平行に配置される物体による管の保護を特徴とし、よって船に対抗する流れは物体を持ち揚げ、操縦しかつ／または推進するラインへと分流され、管からの流れはここで、または管から幾分先で物体と出合う請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
船首の形状に類似している船尾の形状を特徴とする請求項２から６に記載のシステム。
【請求項１０】
２つの平面で船に付着された、またはヒンジ付けされた物体上の流れによって生成される、垂直、縦方向及び横方向の動作を達成しかつ潜水艦、飛行機及び飛行船を操縦するためのポテンシャルを特徴とする請求項２から５に記載のシステム。
【請求項１１】
航空機に付着される物体の圧力側には、物体の前縁にヒンジづけされかつその動作は緩衝蔵置によって減衰されるプレートが装備されることを特徴とする請求項２から１０に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、流体動力学的効果を使用して物体上にポテンシャルを生成するための方法とシステムに関する。こうして得られる力は、船舶、潜水艦、飛行機及び飛行船の推進及び操縦にとって有益である。
【背景技術】
【０００２】
流体動力学は、流体の流れとその近傍の流体または物体との力の関係に関連するものである。流れはその速度及び質量密度に従って力を伝達する。
【０００３】
流れの中、またはその周辺では、流れとその周囲流体の合計エネルギーが不変となるように圧力が低下される。この原理は、Ｄ．ベルヌーイによって説明された（１）。
【０００４】
流れのエネルギーは、静圧差のポテンシャルと等価である。圧力は単位パスカルで測定され、流れのエネルギーは１／２ρｖ２であり、Ｐａとも表される。これらの等値性は、Ｐａ＝Ｎｍ−２＝Ｊｍ−３＝Ｗ／ｍ３ｓ−１において見受けられる。流体動力学的効果は、流体の質量密度とその速度の２乗との関数である。
【０００５】
流れは、圧力ベクトルとして観察される場合がある。この場合、圧力差は流れの方向に対して垂直に伝達され、力が生成される。▽×Ｅ＝−∂Ｂ／∂ｔ（Ｊ．Ｃ．Ｍａｘｗｅｌｌ）参照。ベクトルのエネルギー交換の測度は、所定の時間に渡る相互作用の積分として求められる。
【０００６】
流体動力学の原理は、ニュートンの三法則で説明される運動原理とは区別される。これらの２つの原理は異なる制約を設定しかつ異なる技術的結果に至ることから、技術アプリケーションで流体力学を利用する場合には両者間の性質の違いに留意しなければならない。運動テクノロジーの物理的機能及び技術的詳細事項は概念上互いに区別して、かつ流体動力学テクノロジーの概念からも区別しておかれるべきものである。
【０００７】
反応デバイスによって得られる力は、加速された質量：Ｆ＝ｍ．ａ、または単位時間当たりの質量とその速度との積：Ｆ＝ｍ．ｔ−１．ｖである。
【０００８】
流れの圧力差によって得られる力は、乱されていない流体に対する圧力差とそれが作用する表面積との積である。この場合、流体の質量密度ρは１つの係数であって、Ｆ＝Δｐ．Ａ、またはＦ＝１／２ρ．ｖ２．Ａである。流体動力学的力は、流速の２乗の関数である。
【０００９】
オール及びテールフィンは、反応デバイスである。流体動力学を技術的に使用する場合、推進モーメントを吸収するための軸方向に設置される反応デバイスが必要である。これらは、プロペラ、ロケット、ノズルまたはジェット・エンジン等である。
【００１０】
その周囲流体の圧力を下げることによってモーメントを生成するために流れが使用される場合、反力の生成は、流れと反力との双方の方向が互いに垂直であることから有益ではない。
【００１１】
飛行機の翼の揚力は、翼が接触空気を分割し、故にその動作により２つの流れを設定することによって生成される。双方の流れは翼の両側を辿り、異なる進路及び速度を得る。翼は双方の流れの横力の差によって持ち揚げられるが、圧力側と吸引側の両方が高速空気に曝されることから、これは、飛行機の速度に起因して圧力が大幅に低減された比較的小さな差である。
【００１２】
翼の揚力の一部は、翼の仰角に誘導される流れの垂直成分によって生成される動力学的なものである。グライダのシンキングを参照されたい。
【００１３】
旅客機は、運動学的技術使用よりも流体動力学的技術使用における力の方により少ない必要性を示す。スタート時に、重力加速度に対抗して飛行機を持ち揚げるための推進力は、垂直反力として必要であると思われるものの約４０パーセントである。ニュートンの第三法則を参照されたい。高度１１，０００ｍで航行中の飛行機の推進力は、必要とされる垂直反力の２５パーセント未満である。これは、ニュートンの第三法則が無効化されることを含意しないが、これを説明するものとして流体動力学が意図されているわけではない。流体動力学的力は、流体力学の運動学的要素に属するモデル内では十分に説明されない、もしくは計算されない。
【００１４】
本技術において使用されるこの原理によって得られる力は、現時点では、循環モデルによって、求心力に対する反力ｍｖ２／Ｒとして、またはベルヌーイの原理を説明する方程式によって計算される。これらの３方法はモデルである、即ち計算のためのツールであるが、ベルヌーイの式は理論でもあり、即ち現実の特殊な性質に関する公準でもある。
【００１５】
本原理は、ノルウェーのある特許出願において言及され（３）、それが特許されるデバイスの機能原理となっている（８）。実践テクノロジーにおいては、これは飛行機の翼機能の一部を構成する。
【００１６】
この原理のアプリケーションは、低速時の飛行機の揚力を増強する目的で行う実験から周知である。長円形のノズルを使用すると、追加の流れはノズルと流体に吹きつけられた表面との間へ引き込まれた。流れの反力に比べて、１・３７の推力増強が達成された（５）。但し、流れが表面の近くでその最高速度を保有すればより高い効率が達成されることから、このデバイスは最適ではない。飛行機の翼を参照されたい。同じ方法による計算では、旅客機は２・５−４の推進増強を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
技術目的での最適なエネルギー変換は、物理的変数の異なる関数が装置内部で分離されることを前提とする。これは、ワットがコンデンサを蒸気機関のシリンダの外側へ配置したことにおいて観察されるものであり、かつこれは、燃焼機関の圧力がポンプを介して流体内の圧力へ変換される場合に適用される原理である。
【００１８】
流体の中の物体を動かして流れの差を受動的に生成する変わりに、物体を覆う流体を動かしてそれを能動的に生成することが可能である。すると、物体の片側のみを覆う流れを設定することにより、ポテンシャルを生成することが可能になる。流体動力学的原理を潜水艦目的で適用する理由、及び現在使用されている飛行機の特性以外の特性を有する飛行機を設計する理由は、ここにある。
【００１９】
静止している船舶の周りの水は、流体静力学的平衡状態にある。水圧は、エネルギー・ポテンシャル、即ちＰａ＝Ｎｍ−２＝Ｊｍ−３に等しい。所定の深さにおける静圧は、一定である。広い場所における流体内の静圧の任意の操作は、動圧の変化によって必ず間接的なものになる。技術的には、これは、水の流れを導入することによって行われる。飛行機及び飛行船では、空気の流れが使用される。
【００２０】
船に近接する１つまたは複数の流れは、局所静圧をベルヌーイの式によって計算されるレベルにまで低減させて平衡を乱す。これは、船の表面の流れによってフラッシュされる部分にかかる局所的な力を低減させ、こうして隣接する流体の局所ポテンシャルを解放することに等しい。
【００２１】
持続される流れは、船の反対側の乱されていない圧力との組合せで、ポテンシャルに対する圧力差を生成する。この差は、船にモーメントを与えることによってそのポテンシャルを解放する。
【００２２】
流体動力学的に生成されるこのモーメントは、通常、流れの方向へ方向づけられる。これは、持ち揚げ及び推進にとって有益である。
【００２３】
物体が移動すると、フラッシュされない側であるその反対側上の速度は低減された圧力及び随伴する力を生成する。この圧力低下が周囲圧力ほど大きくない限り、物体を押す正味の力が存在する。
【００２４】
本明細書に記述するシステムは、船の周囲流体内に圧力差を生成し、よってそのポテンシャルの一部を解放してそれを持ち揚げまたは推進にとって有益なものにすることにより技術的効果を生み出す単純な装置である。流体内のエネルギーの分布、その力またはその効果の計算に関する発行されている任意の経験上または理論上の基礎を引用することは不可能である。引例の中には、流体動力学的テクノロジーに全般的に関連する研究は存在している（４，７）。海洋流体動力学、回転式マシン及び熱力学等の最新研究のテキストには、他の関連情報が記載されているであろう。
【００２５】
Ｉ．特記
本発明は、物体の１つまたは複数の側面を能動的にフラッシュし、これにより低圧領域を確立して物体上に圧力差を生成するための方法とシステムに関する。従って圧力差は、物体の低圧領域とその反対側との間に生成される。
【００２６】
本発明による方法は請求項１に記載され、システムは請求項２から１１に記載されている。
【００２７】
引例５に記述されている装置から、本明細書に記述するシステムを導出することは不可能である。本システムは、飛行機の翼、プロペラ、ポンプ及びタービンのような現在のテクノロジーの研究における流体力学の原理であると思われるものから間接的に導出される。観察される原理には、回転可能な管及び近接フラッシュという際だった特色が付加されている。
【００２８】
フラッシュの効果は、表面上の低減される圧力である。物体の反対側の圧力との関連で、これは反対側を力に暴露し、揚力にとって有益となる。持続されるフラッシュは、推進及び操縦にとって有益なモーメントを生成する。上述のように、本方法は力を生成するための反応デバイスよりも優れている。
【００２９】
飛行機の翼上の空気の速度差は、５〜１０パーセントである。飛行機の速度がしきい値を上回っている限り、飛行機の翼上の速度差の流体動力学的ポテンシャルは、上述のように、揚力の生成に関して反力がそうであり得るよりもパワー効率的である。
【００３０】
本明細書に提示する方法により技術的に生成される流れは、比較的低速の飛行機の場合であっても、その速度が音速に制限される。従って、より大きい比揚力を生成することが可能になる。この制約内で、揚力は使用されるパワーに依存し、かつ飛行機の競合的速度を許容する。
【００３１】
持ち揚がっていく物体を前方へ傾斜させれば、これは推進と持ち揚げとに同時に使用されることになる。ジェット・エンジンの効率はさほど高くはないため、傾斜され、フラッシュされて持ち揚がっていく物体の水平ベクトルによる推進はより効率的になる。これは、低速かつ低飛行の飛行機を許容する。縦方向及び横方向へ傾斜可能な物体による操縦の優位点は多大であり、ヘリコプターの多用性に流体動力学的揚力及び推進に必要なより小型のエンジンの設置とが組み合わされる。
【００３２】
浸漬表面上の摩擦及び粘性抵抗は、流れと表面とのあらゆる接点において存在し、よって船の場合、これは不可避である。
【００３３】
他の２つの抵抗成分は、船舶の曳航時に観察される船首における高められた圧力と船尾における低減された圧力である。加速する前にその円板を介して水を取り込むプロペラの使用により、船尾の周りの圧力はさらに低減され、船舶の前進動作に対抗する力が生成される。前方では、船首波が増大された圧力を合図するが、これは、船舶の進路から水を除去するために必要なエネルギーである。
【００３４】
これらの２つの成分である船首波及び推力減少率は、現在船舶の推進に拘束される動的抵抗として観察される。ほとんどの船舶において、これらは双方で軸動力の３０から４５パーセントを消費する（２，６）。
【００３５】
これらはまた、プロペラによって誘発される総称技術的損失として観察される場合もある。船尾における低減された圧力の一部を除いて、これらは船舶の推進自体には拘束されない。
【００３６】
プロペラの反力の利用は船舶の形状及び性能に一連の制約を与えることから、船舶推進の現状は１つの部分最適化である。これらの制約は、それ自体で船舶推進の条件として解釈される。引例２及び６等の関連文献を参照されたい。パワー、速度及びプロペラの推定最適特性を計算するためのモデルは経験的なものであり、物理学との関連は希薄である。そのモデルの１つは船舶の性能を予測するために試されるが、これは、換算係数の不正確さが克服されるように所定のサイズでなければならない。
【００３７】
プロペラ自体は、最適以下の反応装置である。物理的機能を基礎として、最適なプロペラを設計することは可能になっている（９）。しかしながらこれは、反応推進に拘束される２つの抵抗成分を低減しない。
【００３８】
飛行機の場合の印加されるパワーと生成されるモーメント（または質量の第１のモーメント）との間の関係と同じものは、流体内で移動される、または重力加速度に対抗して保持される任意の物体にも有効である。流体動力学的に生成される力は、反力よりもパワー効率的であり、しかも船の設計及び性能に与える制約がより少ない。
【００３９】
船舶の場合、流れを生成する圧力差は船舶の速度の２倍を上回る速度を有する。船首をフラッシュすると、関連表面がより大きくなることから、船首と船舶後の縦方向突起との間の圧力差によって生成される力はプロペラによって得られる力より大きくなる。この原動力は、プロペラの場合のような固有の効率損失なしに生成される。プロペラ後流の乱流を参照されたい。
【００４０】
この技術により、船舶はその独自の推進考案物となって製造される。
【００４１】
船舶の船首上に流れを生成する周知方法は、ノズルを使用する方法である（３）。技術的により効率的な方法は、そのノズルを、圧力が低減される物体表面のよどみ線に、またはその近くに管状に形成される２つの圧力容器の壁内に配置する方法である。各管における一連のノズルの使用により、流動する流体はこの表面上に分布される。管を回転可能なものにすれば、流れの反力は制動及び操舵にとって有益になり、これらを同時に実行することができる。制動は、大型船の場合でも可能である。
【００４２】
船舶上では、船首が１つの垂直な円形半円筒のように、または船舶の目的に沿って十分な切り込みを有する２つの垂直な半円筒のように製造されることから、２つの管は、流れをその曲面上に分布させるように船首の真ん中に置かれる。管の位置は、これらの２つの負圧面の前縁を画定する。船舶後尾の縦方向突起は、圧力側を画定する。
【００４３】
管は前方の垂直の物体によって保護され、これにより分路される流れはフラッシュする流れが船首に当たるラインで、またはこのラインの近くで船首に出合う。
【００４４】
精密な操作を必要とする船舶及びフェリーは、その船尾を船首のように形成させる。ノズルの付いた管は、適宜取り付けられる。制動は、管を９０゜前方へ回転する、または後方へフラッシュすることによって実行される。
【００４５】
飛行機では、曲面または１つの曲面を有する可動物体が、そのよどみ線の近くに配置された管からの空気の流れによってフラッシュされる。出合う流れが可動物体の圧力側へ伝わることを防止するために、その前縁にはプレートがヒンジで取り付けられ、緩衝装置の補助によりフラッタが防止される。
【００４６】
圧力差によって生成される力は、持ち揚げ、推進及び操作にとって有益である。飛行機では、推進及び操作がヒンジ付きの物体を軸方向及び横方向へ傾斜させることによって達成され、こうしてポテンシャル・ベクトルの垂直及び水平成分の双方が使用される。
【００４７】
船舶は、２つの翼が合わせて置かれたものとして解釈されることが可能であり、その吸引側は船首及び船舶の側面を形成する。図面を参照されたい。翼の圧力側に相当する船舶の部分は、船舶後尾の縦方向突起になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本方法は、後述のような一連の優位点をもたらす。
【００４９】
飛行機を、本体がより充実しかつ騒音がほとんどない小型に製造することができる。
【００５０】
船舶または飛行機の横力は舵によって得られる横力より格段に大きく、効率的な操舵を可能にする。
【００５１】
飛行機は、ホバリングし、空中で制動し、狭い曲線で飛行し、その場でカーブし、側方へ飛行しかつ狭い地面において垂直に離着陸するように製造される。飛行機は、直立位置で容易に保持されるようになる。
【００５２】
必要なパワーは、ヘリコプタよりも格段に低くなる。
【００５３】
船舶では、縦方向移動との組合せによる、または縦方向移動に無関係の横方向への平行移動が原動機の全出力によって実行され得るため、その効率は横方向へ作動するプロペラよりも高くなる。
【００５４】
前後のノズルの使用により、船舶全体を横へ平行移動させ（スウェイ）、かつこれをその場で回転させる（ヨーイング）ことが可能になる。
【００５５】
正確な操縦は、河川、海峡及び運河の通過をより容易にし、舵の使用によって船尾を予定進路へと押しやることなく正確な進路を辿ることが可能になる。沿岸船は、スウェイなしに操作することが可能になり、かつ狭水路でも高速で進むことが可能になる。
【００５６】
船首波は重要なものではなくなるため、水面の乱れは少なく、沿岸または小型船に損害を与えることなく河川、海峡及び運河をより高速で通過することが可能になる。
【００５７】
本システムは太形船で使用されることが可能であり、太形船は容積に比べてより少ない浸水面及びより少ない鋼重量を有することになる。今日では適用不可能な形状係数を使用することが可能になり、そのデッキ面積またはその容積及び載貨重量に比べて喫水がより少ない船舶を設計することも可能になる。
【００５８】
ディーゼル−電気式の推進または燃料セルを使用すれば、船舶容積の最適利用が可能になる。
【００５９】
本システムは、周知のテクノロジーに基づいて構築される。遠心ポンプは海洋で使用されており、よって本推進システムにおける新規部分はウォーター・ノズルのみである。ポンプ回路からの粒子の除去は海洋における日課であるが、本システムの保全は容易である。
【００６０】
モータまたはポンプをオーバーロードさせる危険性は、全くなくなる。
【００６１】
本システムは、高度の安全性を提供する。管及びノズルは、突出する付属品でも移動する付属品でもないことから、プロペラよりも損傷しにくい。
【００６２】
エンジン及びポンプを船体から分離することが可能になる。これにより、船舶内のモータの騒音及び振動の伝搬が防止される。
【００６３】
プロペラから圧力差により船尾において生成されるもののような振動は、発生しない。ノズルは低周波エネルギーを生成せず高周波音のみを生成するが、これは狭域であって水中へと急速に減衰される。
【００６４】
フェリー業では問題になる場合のある埠頭の腐蝕は、埠頭到着時に船首を制動することが可能であることからこれを低減することが可能になる。船首尾同形のフェリーは、出発時に船首端でフラッシュされる。
【００６５】
大部分のフェリー埠頭は片側が開放されているため、双胴船の使用が可能になる。これは、排水量、喫水、容量及び速度間の有利な関係を保有する。各端部の２つの船首ゲートは、従来のフェリー埠頭の利用を可能にする。
【００６６】
潜水艦は、現在水平舵のみによって可能であるものよりも急な角度で下方へと方向づけられることが可能である。
【図１】
2005510667.tif 000003
【国際調査報告】
2005510667.tif 000004
2005510667.tif 000005
2005510667.tif 000006