(57)【要約】本発明の船舶用推進システムは、燃料が充填されたタンクと、圧縮空気を発生させるエアコンプレッサと、前記タンクから前記燃料の供給を受けて作動して前記エアコンプレッサを駆動するエンジンと、前記エアコンプレッサから前記圧縮空気の少なくとも一部が供給される少なくとも１つの高温ガス発生装置とを含んでおり、前記高温ガス発生装置は、（ａ）入口及び出口を有し、前記入口から注入された前記圧縮ガスを用いて高温ガスを発生させるように構成された燃焼チャンバと、（ｂ）前記燃焼チャンバの前記入口の近傍に配置され、前記タンクから供給された燃料を前記燃焼チャンバ内に噴射するように構成された少なくとも１つの噴射ノズルと、（ｃ）前記燃焼チャンバの前記出口に配置された、前記燃焼チャンバ内で発生した前記高温ガスを前記高温ガス発生装置外へ排出するための排気ノズルとを含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶用推進システムであって、
燃料を保持するように構成されたタンクと、
圧縮空気を生成することが可能なエアコンプレッサと、
前記タンクに流体連通され、前記タンクから前記燃料の供給を受けて作動して前記エアコンプレッサを駆動するエンジンと、
前記エアコンプレッサに流体連通され、前記圧縮空気の少なくとも一部が供給される少なくとも１つの高温ガス発生装置とを含んでおり、
前記高温ガス発生装置が、
（ａ）入口及び出口を有し、前記入口から注入された前記圧縮ガスを用いて高温ガスを発生させるように構成された燃焼チャンバと、
（ｂ）前記タンクに流体連通され、前記燃焼チャンバの前記入口の近傍に配置され、かつ、前記タンクから供給された前記燃料を前記燃焼チャンバ内に噴射するように構成された少なくとも１つの噴射ノズルと、
（ｃ）前記燃焼チャンバの前記出口に配置された、前記燃焼チャンバ内で発生した前記高温ガスを前記高温ガス発生装置外へ排出するための排気ノズルとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の船舶用推進システムであって、
前記排気ノズルが、先細末広構造を有することを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の船舶用推進システムであって、
前記排気ノズルが、調節可能であることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の船舶用推進システムであって、
前記排気ノズルが、そらせ板をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載の船舶用推進システムであって、
前記圧縮空気を前記燃焼チャンバに供給する前に加熱するようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載の船舶用推進システムを含むビークル。
【請求項７】
請求項２に記載の船舶用推進システムを含むビークル。
【請求項８】
請求項４に記載の船舶用推進システムを含むビークル。
【請求項９】
請求項５に記載の船舶用推進システムを含むビークル。
【請求項１０】
請求項５に記載の船舶用推進システムを含むビークル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００８年５月１６日に出願された米国特許仮出願第61/053,817号に基づく優先権を主張するものであり、前記仮出願の内容はこの参照によって本明細書に組み入れられるものとする。
【０００２】
本発明は、ジェット推進の分野に属する。具体的には、本発明は、船舶用ジェット推進システム及びそのようなシステムを備えたビークル（vehicle）に関する。より具体的には、本発明は、コアンダ効果として知られている物理的現象を利用して推進力を生成する船舶用ジェット推進システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書で使用するとき、「流体」なる用語は、他に明示されない限り、流体的性質すなわち流動性を有するものを包含することを意図しており、これには、気体、浮遊状態の粒子状固体を含むまたは含まない液体、及びそれらの混合物などが含まれる。
【０００４】
本発明のシステムは、水上艦、潜水艦、魚雷、航空機、陸上車両などの様々なビークルを推進するのに用いられ得る。
【０００５】
コアンダ効果は、流体噴流の噴出位置の近傍に前記流体噴流の噴出軸から離間する方向に湾曲した壁面が存在する場合、前記流体噴流が前記壁面の輪郭に沿って流れようとする性質である。この参照によってその開示内容が本明細書に組み入れられるものとする１９３６年９月１日にアンリ・コアンダ（Henri Coanda）に付与された米国特許第2,052,869号においてより完全に説明されているように、コアンダ効果は、容器からスロットまたは他の開口を通じて流体流を噴出させるとき、前記スロットの壁部を形成するリップ部（縁部）のうちの１つがスロットの噴流軸方向から次第に遠ざかるように延在している場合に現れる。そのような状況下では、流体は前記延在リップ部に貼り付くように流れ、それにより流速が増加する傾向があり、流速増加によって形成された圧力減少領域に周囲の流体が大量に吸引される。さらに、この参照によってその開示内容が本明細書に組み入れられるものとする１９６７年８月２２日にアンリ・コアンダに付与された米国特許第3,337,121号には、コアンダ効果に基づいた流体推進システムが説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第2,052,869号明細書
【特許文献２】米国特許第3,337,121号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の１つの目的は、既存の構成要素を使用して高効率のジェット推進システムを創出することである。さらに、本発明のシステムは、軽量の機外装置から重たい機内設置装置までの様々な用途に使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の船舶用推進システムは、燃料が充填されたタンクと、圧縮空気を発生させるエアコンプレッサと、前記タンクから前記燃料の供給を受けて作動して前記エアコンプレッサを駆動するエンジンと、前記エアコンプレッサから前記圧縮空気の少なくとも一部が供給される少なくとも１つの高温ガス発生装置とを含んでおり、前記高温ガス発生装置は、（ａ）入口及び出口を有し、前記入口から注入された前記圧縮ガスを用いて高温ガスを発生させるように構成された燃焼チャンバと、（ｂ）前記燃焼チャンバの前記入口の近傍に配置され、前記タンクから供給された燃料を前記燃焼チャンバ内に噴射するように構成された少なくとも１つの噴射ノズルと、（ｃ）前記燃焼チャンバの前記出口に配置された、前記燃焼チャンバ内で発生した前記高温ガスを前記高温ガス発生装置外へ排出するための排気ノズルとを含んでいる。
【０００９】
本発明についての理解を深めるために、以下、添付された図面を参照しながら、特定の実施形態について説明する。これらの実施形態は説明のみを目的としており、本発明の範囲を制限するものではない。
【００１０】
従属クレームに関しては、本発明の追加的なアイデアを明らかにする図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による船舶用推進システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による船舶用推進システムを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による船舶用推進システムを含む船舶を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態が図１に示されている。図示のように、基本システムは、エアコンプレッサ（空気圧縮機）２を駆動するためのピストンエンジン１と、高温ガス発生装置とから構成される。高温ガス発生装置３の燃焼室には、噴射ノズル４を介して燃料が供給されると共に、エアコンプレッサ２から圧縮空気が供給される。高温ガス発生装置３で生成された高温ガスは、排気ノズルを介して水中に排出される。推進力は、高温ガスの推進力（航空機のジェットエンジンと同様である）と、排気ノズルの近傍において水中に形成された気泡の背圧とによって得られる。排気ノズル５は、先細末広（convergent-divergent）構造を有し得るが、代替的に、背圧の利点を生かすのにより適した他の形状も有し得る。排気ノズル５は、くびれ部を有するまたは有さないように設計され得るか、あるいは、様々な所望の速度／推進の組み合わせに適合するように調節可能であり得る。圧縮空気は、燃料と混合させる前に、熱回収器６によって加熱される。熱回収装置６は、熱交換器のように働き、高温ガス発生装置の壁部の温度が低く保たれるようにすると共に、圧縮空気を予熱する（このことにより燃料が節約される）。高温ガス発生装置３及びエンジン１には、タンク８から燃料が供給される。また、エンジンと高温ガス発生装置に、互いに異なる種類の燃料を使用することも可能である。その場合、２以上のタンクが必要となる。例えば、ガソリンを貯えている第１のタンクがエンジンに用いられ、ジェット燃料を貯えている第２のタンクが高温ガス発生装置に用いられる。
【００１３】
駆動エンジン１は、１以上の往復運動ピストンまたは回転ピストンを有し、ディーゼルサイクル、オットーサイクルまたはアトキンソンサイクルを用いて２ストロークまたは４ストロークで作動する任意のタイプの内燃機関であり得る。内燃機関の代わりに、エアコンプレッサを駆動可能な任意の適切な装置を使用することもできる。エアコンプレッサ２は、容積式のものまたは遠心式のものが用いることができる。あるいは、エアコンプレッサの代わりに、高温ガス発生装置に圧縮空気を提供可能な任意の装置を使用することもできる。例えば、値段及び重量が従来の４シリンダ大型船外機（２００馬力）の数分の１である、イートン社（Eaton）製のＭ４５型スーパーチャージャーを搭載したブリグス＆ストラトン社（Briggs & Straton）製の２シリンダ小型エンジン（３０馬力）は、水中で２００馬力以上を発生すると期待される。また、他の既存のエンジン／コンプレッサの組み合わせを利用して、これを書いている時点で最も強力な船外機の３〜５倍の出力を供給できると期待される。理想的な場合、水力は、報告されているコンプレッサの空気流のエンジンの空気流に対する比率と同じ比率でエンジン出力を上回り、その後は、高温ガス発生装置に注入される燃料とエンジンによって使用された燃料の比率と同じ比率でエンジン出力を上回る。特別に設計された部品を使用することで、前記比率は１０を超え得る。
【００１４】
図２は、排出されたガスのエネルギーに基づいて推進力が生成される、本発明の第２の実施形態を示す。図１の排気ノズル５は推進力を直接的に生成するが（ガスエネルギーを使用して推進力及び背圧を生成する）、図２に示す排気ノズルは排気ガスエネルギーを使用して水流を加速させる。ノズル７は、（そらせ板を用いて）流体噴流を他の流体内へ角度を付けて流入させることを利用した米国特許第3,337,121号に記載されているようなコアンダ効果に基づいている。したがって、高速ガス噴射は、吸収反作用ポンプ（absorption-repulsion pump）と同様に作用し、低速の水噴流を生成することとなる。水噴流の速度は気体の速度よりも大幅に小さいが、大質量の水流は、同じガスエネルギーから直接的に得ることができる推進力よりも大きい推進力を生成することができる（その代り、作動速度は遅くなる）。
【００１５】
図３は、本発明による船舶用推進システムを備えた船舶を示す。船舶が水上に浮かんでいるとき、高温ガス発生装置は、喫水線の下側に位置する。あるいは、高温ガス発生装置は、喫水線の上側となるように配置することもできる。エンジン１、エアコンプレッサ２及びタンク８の配置位置は任意であり、それぞれ、喫水線の上側または下側に配置することができる。
【００１６】
以上、本発明について説明してきたが、本発明は、多くの方法で変形可能であることは明らかである。このような変形は、本発明の精神と範囲からの逸脱とは見なされるべきではなく、そのような変形の全ては、特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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