(57)【要約】【課題】複数の小歯車と中央大歯車を上下に噛合せる構造であるが、複数のモーターを同期回転させるためには有効であるが、中央大歯車が回転構造になっているため、中央大歯車の歪み等により振動の力が十分垂直軸に伝播しがたいものであった。【解決手段】中央大歯車とは別個に、強固な振動受けを垂直軸に設置することにより、振動受けに歪みがほとんど発生しない構造のため、振動板に発生する内力を損失なく垂直軸に伝播し推進力にすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加重体を設置した複数の振動発生体を有する振動板に発生する撓み振動を内力とし、同垂直軸に振幅の範囲内で振動受けを設置し、振動板に発生する内力が振動受けに伝播することにより推進することを特徴とする振動波による推進力発生装置。
【請求項２】
振動板及び振動受けを設置した垂直軸を傾斜することにより、推進力方向を自在にできることを特徴とする請求項１の振動波による推進力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロケットや飛行機のような燃焼方式や空気抵抗を応用することなく、アンバランスな遠心力を外力として発生する振動波を内力とし、外界に変動を及ぼすことなく推進する、振動波による推進力発生装置に関するものである。本願発明は空想理論を説明するものでなく、実験事実に基づくものである。
【背景技術】
【０００２】
宇宙開発には、高度なロケット誘導技術や多額の打ち上げ費用、安全性の問題から容易に事業化が進んでいない状況であり、経済効果は観測衛星等の軌道投入が主たるものである。
【０００３】
ロケットは燃焼速度から反作用力を得て推進し、作用力は装置の外部に向かうものが常で、真空である宇宙空間でも推進剤等を外部に噴出し反作用力を得ている。外部側から反作用力を得ることなく、運動量保存の法則に適合して推進できる装置は開発できていない。過去には、ジャイロを複雑に回転させ、その遠心力が及ぼす力の作用力により推進力が発生するという提案がなされているが、ジャイロの回転エネルギーを内力へ変換するシステムでないため、推進力が発生することはない。遠心力エネルギー等を自然的に装置の内部力に変換する構造体は考案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−８４７９９号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３７０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に於いて、複数の小歯車と中央大歯車を上下に噛合せる構造になっている。複数のモーターを回転同期させるためには有効であるが、中央大歯車が回転構造になっているため、ベアリング等により垂直軸との間であそびや傾きが生じ、小歯車から伝播する振動力を受けると中央大歯車は歪んだ動きをするため、垂直軸に対して上昇方向の推進力が十分に伝播しがたいものであった。
【０００６】
また、複数の加重体が全て右回りに回転すると、振動板には右回転する大きな偶力（地球重力による加速度差）が発生する。例えば、ヘリコプターがメインローターのみで上昇行動した場合、機体が旋回して不安定になり制御不能になる現象と同様なことが発生する。
【０００７】
特許文献２に於いては、ターンテーブルを回転させて相対遠心力差により加速度を得て推進力する理論である。この装置の加重体が回転同期を成しえても、内力の力を垂直軸に継続して伝播する手段がないため推進力は発生しないことを実験で確認している。また、本装置はターンテーブル（振動板）を回転させるものではなく、推進原理が異なる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、中央大歯車とは別個に垂直軸に強固な振動受けを設置することにより、振動伝播台からの振動を受けた場合でも、振動受けに歪みがほとんど発生しない構造のため、効率的に上昇側の振動の力を垂直軸に損失なく伝播する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の振動受けを設置することにより、振動板の最大振動を損失なく受けることが可能で推進力が安定増大する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は図２のA-A断面透視図である。
【図２】図２は外観斜視図である。
【図３】図３は振動工程説明図である。
【図４】図４は振動時における力の方向説明図である。
【図５】図５は撓み計算要素説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
歯車を用いる場合でも、中央大歯車と別に強固な振動受けを垂直軸に固定する。
【実施例１】
【００１２】
移動手段である物体が外部に影響を与えずに、作用・反作用の構成をなして推進するためには、その内部において何らかの力を発生することが要件となる。物体質量以上の加速度を伴うエネルギーがその内部で発生すると、外部側に力を印加せずに推進が可能となる。物体を変形させるためには外から力を加えることが必要で、本願発明の振動板は、遠心力による外力を受けて撓む際の内部力を力とし、振動受けを介して常に力は装置の垂直軸に伝搬する。この場合の外力と内力は等しい関係を保ちながらも自重に対して内力が上回るもので、運動量保存の法則に適合する。
【００１３】
物理学的には「ダランベールの原理」により、動力学の問題は、より単純な静力学の問題を解くことにより解明できるという思考による。
【００１４】
「仮想仕事の原理」は、外力がなした仕事量と構造内部に働く内力のなした仕事量が釣り合うという原理である。
外力による仕事（外力×変位）＝内力のする仕事（内力×内部変形）
【００１５】
図３から、垂直軸に固定した振動板の端A点に遠心力Pが上昇方向に作用した場合、せん断力はA点、O点とも等しく、B点の撓みによる内力は変形量に比例する。
遠心力Pが下降方向に作用した場合も全く同じことがいえる。
【００１６】
実験装置による計算事例を順次示すが、撓み計算に於いて振動板である円形の撓み量を求める計算公式はなく、円形板の計算は難解でコンピューターに頼ることになるため、ここでは、振動板を半円形から更に三角形の片持ち梁に見立てた計算例を示す。半円形と三角形では撓み量が異なるが理論的には同じ説明が成り立つ。
【００１７】
振動板に掛かる加重体の遠心力Pの計算式
遠心力Ｐ＝ｍｒω２  
※   ｍ：質量（ｇ），  ｒ：回転半径（ｃｍ），  ω：角速度（ｒａｄ／ｓ）
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【００１８】
実験装置の相対遠心加速度を求める。
回転半径６cm、加重体質量１５g、加重体回転数２５００rpmから、
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【００１９】
上記計算結果、振動板に掛かる力を６．３kgとする。
【００２０】
三角形の計算要素を図５に示した。
【００２１】
B点の撓み式（１）、A点の撓み式（２）
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【００２２】
上記公式から、振動板厚2.3mmの振動板に、遠心力6.3kgが作用した場合の撓み量を求める。（振動板半径20cm, A-B点間5cm）
A点の撓み量4.70mm     B点の撓み量1.66mm
【００２３】
片持梁やバネの伸縮量からその変化量に応じて、力を求める「フックの法則」がある。バネのように伸縮を繰り返す弾性限度以下の運動をする物体の伸縮量は荷重に正比例する近似的な法則とされる。
式は、Ｆ＝ｋｘで表される。
Fはバネによる反力[N],  kはバネ定数[N/m],  xは伸縮量[m]
【００２４】
フックの法則からバネ定数を求めて、B点に作用する撓み力を求める。
6.3×9.8:k=0.0047:1からk=13,136[N/m]。  B点の撓み量1.66mmから
（B点の作用力）  F=(13,136×0.00166)÷9.8=2.22kg重
【００２５】
本装置の振動波形は減衰のない１周期正弦波といえるもので、単振動に外側から力が作用し一定の連続振動している回転運動と考えることができる。この正弦波は外側からの力と復元力の大きさは等しく、力学エネルギーが一定なため周期的な運動が継続する。
【００２６】
振動板厚2.3    mmのA点における固有円振動数を求める。
撓み量4.70mm、加重6.3kgから、
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F：質点に掛かる力[N]、m：質点の質量[kg]、x：変位量[m]
【００２７】
単振動の場合、固有円振動数からB点に作用する 復元力を求める。
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F[N]、質量m[kg]、ω[固有円振動数]、x[変位量]
【００２８】
以上の計算から、B点に作用する撓み力と復元力（振動力）は等しいことが説明できる。
従って、振動板が上下振動する過程で外部と衝突した場合、上記の内部力が伝播することになる。
【００２９】
図３の（１）〜（３）は本装置の運動モデル説明図である。（１）に於いて、加重体の遠心力により振動板が上下動した場合でも、上下のせん断力は等しいため装置の質量は変動しない。
【００３０】
図３の（２）は振動板のB点に作用する上昇振動力を測定する状況を示した。測定器の先端はB点の撓み量1.66mmの約８０％程度1.33mmの間隔で外部に固定する。この状況で測定すると、2.22kgの８０％で1.77kg程度の力が計測されると推測できる。
この時、振動板のせん断力＝0のため測定器と振動板の中心O点の位置は不動である。
【００３１】
図３の（３）は、振動板両側のB点の上昇振動力を測定するため、振動受けを上記同様の間隔で設置し、これを垂直軸に固定した測定器に連結した場合である。振動板が遠心力により撓んで上昇衝突した場合測定器には3.54kgの力が伝わるが、測定器及び振動板の中心O点は垂直軸に固定してあり相互変動しない。上昇振動により振動受けに（1.66-1.33=0.33）0.33mmの反力が生じたとしても、振動板が復元力により振動の原点に戻る際、当初から1.33mmの接触しない間隔があり、振動受けが振動板を振動の原点より下降側へ押し下げることはできないものである。（図３の（４））
【００３２】
位置エネルギーで比較すると振動板の運動エネルギー（作用力）は1.66mm、振動受けの運動エネルギー（反作用力）は0.33mmである。両者の力積は運動距離に比例することから、振動受けが垂直軸を下方側へ押し下げる力は発生しない。
【００３３】
図４は、上昇振動、下降振動の上昇力と下降力を表した。上昇力における振動力は上昇側を向き、復元力の方向は下降側を向いている。この場合、回転板の中心に掛かる力はすべて上昇側で、復元力の速度方向とは逆である。従って、振動板が上昇して振動受けと衝突した場合、振動受けからの少ない運動量の反力を受けたとしても振動板には振動の中心に戻るまで上昇力が終始作用する。
【００３４】
複数の加重体による遠心力は、上下方向の一致により振動が同期し推進力が得られ、回転板回転方向の一致は関係しない。
【００３５】
複数の加重体が右回りに同期回転した場合、重力側に落下する回転の右半球と重力に逆行する左半球での加速度の相違により振動板に右回りの大きな遇力が発生する。この偶力を解消するため、加重体の回転方向を左回転、右回転混在にすることで解消できる。
【実施例２】
【００３６】
加重体の回転方向が異なる同期回転を達成するためには、システムコントローラによる回転制御が必要である。偶力は宇宙空間では発生することはなく、回転脱調を防止すためには歯車による回転同期が安全である。
【００３７】
振動受け部には、振動板と接触するための高さ調整可能な複数の接触部を設置することで、振動板からの振動を効率的に受けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本装置は、遠心力により発生する内部力を応用するため、外部に影響を及ぼすことなく推進できる。全く無公害で環境に適した推進機関であり、宇宙空間から海中まで推進可能であり、多方面での応用が期待できる。
【符号の説明】
【００３９】
１    回転板
２    加重体
３    振動発生体
４    モーター
５    小歯車
６  中央大歯車
７    Y軸走行ギヤ
８    X軸走行ギヤ
９    垂直軸
１０    振動受け
１１    振動板
１２    接触部
１３    自在受け
１４    躯体
【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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