(57)【要約】【課題】  本発明は、宇宙空間等における各種浮遊人工物体の姿勢制御の用途に用いることができ、液体燃料を燃焼させることなく、管内の液体の回転遠心力を応用し、安全性の高い流体回転遠心力応用推進装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】  本発明は、上記の課題を解決するために、遠心力を得た液体を循環する給水部と、前記給水部の上部に設け液体を送り出すポンプと、内部に複数の傾斜したガイド板を設け前記ポンプから流入した液体を螺旋回転させる円筒と、前記円筒の左右両端に接続し前記円筒からの液体の流速を速める複数の湾曲部を有した略Ｌ字状のパイプとからなり、前記パイプ上に液体を噴射するノズルを設けたことを特徴とする流体回転遠心力応用推進装置の構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と、遠心力を得た液体を循環する給水部と、前記給水部の上部に設け液体を送り出すポンプと、内部に複数の傾斜したガイド板を設け前記ポンプから流入した液体を螺旋回転させる円筒と、前記円筒の左右両端に接続し前記円筒からの液体の流速を速める複数の湾曲部を有した略Ｌ字状のパイプとからなり、前記パイプ上に液体を噴射するノズルを設けたことを特徴とする流体回転遠心力応用推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉された管の内部に予め流体を充填し、前記液体が管内を通過させる際に発生する流体回転遠心力を応用し、推進力等を得ることができる推進装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、宇宙空間における各種浮遊人工物体の姿勢制御の用途に用いられる推進装置は、特許文献１に記載の発明のように、ロケットエンジンのように液体ガス等の液体燃料を元にして、前記液体燃料を燃焼し、外部に噴出し、その反動を利用することで、宇宙空間等における推進力や姿勢制御を行っていた。
【特許文献１】特開２００１−１９３５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、液体燃料等は、推進力等を得るために、液体酸素等からなる液体燃料を点火装置等によって燃焼しなければならないため、燃焼時に爆発を招く等、宇宙空間で使用する際、安全面からも数々の課題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、宇宙空間等における各種浮遊人工物体の姿勢制御の用途に用いることができ、液体燃料を燃焼させることなく、管内の液体の回転遠心力を応用し、安全性の高い流体回転遠心力応用推進装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明は、上記の課題を解決するために、液体を送り出すポンプ、内部に複数の傾斜したガイド板を設けて前記ポンプからの液体を螺旋回転させる円筒、直径を細くして前記円筒からの液体の流速を速める複数の湾曲部及び前記湾曲部からの液体をを噴射させる上下ノズルからなる略Ｌ字状のパイプを左右対称に連結し、前記左右パイプに流した液体の遠心力により推進力を高めたことを特徴とする流体回転遠心力応用推進装置の構成とした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、以上のような構成であるから、以下の効果が得られる。第１に、本発明である流体回転遠心力応用推進装置は、液体の回転による遠心力と圧力差による力とを利用して高い推進力を得ることができる。
【０００７】
第２に、本発明である流体回転遠心力応用推進装置は、液体燃料を点火装置等によって燃焼させる必要性がないため、燃焼時の爆発を招くこともなく、宇宙空間等においての推進装置として使用する際の安全面も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明である流体回転遠心力応用推進装置は、宇宙空間等における各種浮遊人工物体の推進力や姿勢制御の用途に用いるのに適している。
【実施例１】
【０００９】
以下に、添付図面に基づき、本発明である流体回転遠心力応用推進装置について詳細に説明する。図１は、本発明である流体回転遠心力応用推進装置の平面図である。尚、図１に示したように、上部方向に向かって発生する推進力をプラス方向１ｃとし、下部方向に向かって発生する推進力をマイナス方向１ｄとする。
【００１０】
図１に示したように、本発明である流体回転遠心力応用推進装置１は、液体６、１１と、遠心力を得た液体６を循環する給水部３、８と、前記給水部８の上部に設け液体６を送り出すポンプ３ａ、８ａと、内部に複数の傾斜したガイド板を設け前記ポンプ３ａ、８ａから流入した液体６、１１を螺旋回転させる円筒４、９と、前記円筒４、９の左右両端に接続し前記円筒からの液体６、１１の流速を速めるための複数の湾曲部を有した略Ｌ字状の左パイプ１ａ、右パイプ１ｂとからなり、前記左パイプ１ａ、右パイプ１ｂの各々に液体６、１１を噴射するノズル５、１０を設けたことを特徴とする流体回転遠心力応用推進装置１である。なお、左右の推進力の均衡を図るために、左パイプ１ａと右パイプ１ｂを左右対称に連結し、左パイプ１ａ、右パイプ１ｂ内部を流れる液体６、１１の遠心力で推進力を高める仕組みである。
【００１１】
本装置を構成する右パイプ１ｂの構成は、遠心力を得た液体を循環する給水部３、前記給水部８の上部に設け液体６を送り出すポンプ３ａ、内部に複数の傾斜したガイド板４ｃを設けて液体６を螺旋回転させる円筒４、直径を細くして液体６の流速を速める複数の湾曲部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを持つパイプ２及び液体６を右パイプ１ｂの外部に噴射するノズル５、１０からなる略Ｌ字状に循環する管である。
【００１２】
同様に左パイプ１ａの構成は、遠心力を得た液体を循環する給水部８、前記給水部８の上部に設け液体１１を送り出すポンプ８ａ、内部に複数の傾斜したガイド板４ｃを設けて液体１１を螺旋回転させる円筒９、直径を細くして液体１１の流速を速める複数の湾曲部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを持つパイプ７及び液体１１を左パイプ１ｂの外部に噴射するノズル１０からなる略Ｌ字状に循環する管である。右パイプ１ｂとは左右対称になっているだけである。
【００１３】
本装置である左パイプ１ａ、右パイプ１ｂ内部を循環する液体６、１１は、粘性が極めて低く、比重が重い液体が望ましい。液体６及び液体１１が回転する際の遠心力の大きさは、質量が比例し、回転の角速度の２乗にも比例するからである。
【００１４】
本装置を宇宙空間で使用する場合、液体は宇宙空間で凍結する恐れもあるため、液体窒素や液体キセノン等を使用することが好ましい。また、液体として比重が重い金属微粒子を混入した不凍液を使用しても良い。なお、本装置を地球上で使用する場合は、海水等の液体と使用してもよい。
【００１５】
左パイプ１ａと右パイプ１ｂは、同一の構造であるため、右パイプ１ｂを中心に詳細を説明する。右パイプ１ｂの左垂直部分には、液体６を送り出すためのポンプ３ａがある。ポンプ３ａは蓄えられた又は生成した液体６を供給して、常に一定方向、即ち、プラス方向１ｃからマイナス方向１ｄに流している。
【００１６】
そして右パイプ１ｂの下部には、横一直線になった円筒４が設けられている。円筒４は本装置の中で直径が最も太い円筒４で、円筒４の内部には、傾斜したガイド板４ｃが数枚螺旋状に設置されており、右パイプ１ｂ内を通る液体６に渦流を発生させる仕組みである。よって螺旋回転による遠心力で液体６の速度を落とさずに移動させることができる。
次に、円筒４の右端から前記右パイプ１ａの左垂直部分までに設けた湾曲部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの詳細を説明する。
【００１７】
パイプ２上に設けた複数の湾曲部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、前記円筒４の直径と比較した場合直径が細く、湾曲部２ｄ、２ｃ、２ｂ、２ａの順に液体６が通過することで、前記液体の流速が増加する仕組みである。また液体６の流速が増加することで、液体６の水圧も上昇する。
【００１８】
湾曲部２ａを通過した液体６は、右パイプ１ｂの垂直部分の先端に戻る仕組みである。右パイプ１ｂの垂直部分の先端から、垂直部分の下端までは、長手方向に伸びた八角形の形状である給水部３を設けた。給水部３は、液体６を常時送り続けるポンプ３ａを設けると共に、内部に湾曲部２ａを通過してきた液体６を通過することができる空洞を設けた管である。給水部３の上部には、遠心力を得た後の液体を適宜噴射するノズル５を設けている。
【００１９】
ノズル５は、給水部３の上部分に設けられているが、数は限定せず、給水部３上であれば適宜設けることができる。なお、ノズル５は略釣鐘状の形状で、上下、左右いずれの方向にも動く可動式の噴射装置で、本装置の推進方向に併せてプラス方向１ｃ、マイナス方向１ｄにその向きを自由に変更することができる。
【００２０】
次に本装置内を流れる液体６の動きについて説明する。先ず第１に、本発明である流体回転遠心力応用推進装置１は、先ず給水部３に設けたポンプ３ａから液体６が矢印６ｂのように右パイプ１ｂ内部へ供給される。尚、ポンプ３ａの電源は宇宙空間、地球上問わず、太陽電池等を使用することができる。
【００２１】
次に円筒４に入ってくる際、液体６の流れの向きが直角に変わるので、速度を落とさないために矢印６ｃのような螺旋回転に変える。円筒４内を移動中も螺旋回転を保てるようにガイド板４ｃにより流れの向きを制御する。
【００２２】
円筒４を通過すると、液体６は円筒４の右端から細い管であるパイプ２に送り込まれる。太い円筒４から細いパイプ２へ液体６が流れ込むことで、液体６の水圧が高くなり、流速が速くなる。
【００２３】
パイプ２は、湾曲部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにおいて弧状に湾曲している。湾曲部２ｂ、２ｃ、２ｄは方向を制御するための緩やかな湾曲であるが、湾曲部２ａは急激に方向転換し、遠心力を得ることで流速を速めている。パイプ２を通ってきた液体６は上下ノズル５、５ａにおいて、矢印６ａのように噴射される。
【００２４】
左パイプ１ａを流れる液体１１の場合も同様で、ポンプ８から矢印１１ｂのように供給され、円筒９で矢印１１ｃのように螺旋回転になり、パイプ７を通って、ノズル１０から矢印１１ａ方向に向かって液体を適宜噴射することで、プラス方向１ｃへの推進力を得る仕組みである。
【００２５】
本発明である流体回転遠心力応用推進装置１を構成する左パイプ１ａと右パイプ１ｂは左右対称に設置する。左パイプ１ａのみ又は右パイプ１ｂのみでは水平方向へ制御できないが、左右対称に左パイプ１ａと右パイプ１ｂを設置することで水平方向の推進力を相殺することができる。また、左パイプ１ａと右パイプ１ｂの設けたノズル５、１０のいずれかを使用し、ノズル５、１０から液体６を僅かに噴射し、左右のバランスを変えることで本装置の左旋回や右旋回ができる。
【００２６】
図２は、本発明である流体回転遠心力応用推進装置を構成する渦流発生部の側面図である。円筒４は、右パイプ１ｂの下部にある管である。円筒４の縦断面は円状で、本体４ａの内部は中空になっており、この中空部分に液体６が流れる仕組みである。
【００２７】
本体４ａの左端上部には、ポンプ３ａからパイプ３ｂを通じて内部に液体６を導くための流入口４ｂが設けてある。液体６は矢印６ｂのようにパイプ３ｂを通り、本体４ａの内部に入ると、矢印６ｃのように渦流が発生する。
【００２８】
液体６は、本体４ａの内壁に沿って螺旋回転しながら進んでいく。螺旋回転することで液体６の速度を落とさずに流すことができる。本体４ａの内壁に螺旋状に複数枚のガイド板４ｃを設けたことと、液体６自体の遠心力により、螺旋回転を保たせることが可能となっている。
【００２９】
円筒４の直径は、パイプ２、３ｂよりも２倍以上の太さがあるが、遠心力による螺旋回転により速度を落とさずにパイプ２へ流し込むことができる。パイプ２は狭くなっているので、圧力による加速が期待できる。円筒４とパイプ２、３ｂとの直径比は、変更することで加速の度合いを調整することができる。
【００３０】
図３は、本発明である流体回転遠心力応用推進装置を構成する渦流発生部の円筒の断面図である。図１のＡ−Ａにおける断面を左側から右側に向かった見た場合を示した図である。
【００３１】
円筒４の本体４ａの内壁には、８枚の略台形状のガイド板４ｃが螺旋を描くように一定の間隔を置いて設けている。なおガイド板４ｃのサイズ、形状共に変更することができ、取付の際の間隔や枚数も調整することができる。
【００３２】
ガイド板４ｃ高さは、本体４ａの半径の約半分の高さであり、液体６の流れを螺旋状に導く板のため、あるガイド板４ｃは、一つ後のガイド板４ｃとほぼ一直線となるような傾きを持って取り付けられる。ただし、ガイド板４ｃは、液体６の流速を上げるために螺旋を描くことから完全な一直線ではない。
【００３３】
例えば、図３の円筒４に設けた一番上側のガイド板４ｃを第１ガイド板４ｃ、その左側のを第２ガイド板４ｃ、更にその左側のを第３ガイド板４ｃ、・・・、第１ガイド板４ｃの右側のを第８ガイド板４ｃ、第１ガイド板４ｃの１つ裏側のを第９ガイド板４ｃ、・・・とすると、第１ガイド板４ｃは、第２ガイド板４ｃの向きに若干傾けて設けている。
【００３４】
また、ガイド板４ｃは円筒４内部での逆流を防止するため、ガイド板４ｃの先端が後方に向かって傾けられている。ガイド板４ｃにより、液体６は矢印６ｃのように螺旋状に流れるため、本体４ａ内をそのまま流れる場合よりも流速が早い状態で本体４ａ内を流れることができる。
【００３５】
図４は、本発明である流体回転遠心力応用推進装置を構成する渦流発生部の円筒の正面図である。円筒４は中空の管であり、内壁には螺旋を描くようにガイド板４ｃを設けている。図４に示したように、円筒４の本体４ａの内周に沿ってガイド板４ｃを複数設けているが、後方に４５度前後の傾斜角度を付けてあり、逆流を防止する。また、各ガイド板４ｃは、螺旋を描くように配置されているので、流れは矢印６ｂだったものが矢印６ｃのように螺旋状になる。
【００３６】
ガイド板４ｃは液体６の流れを螺旋状にするためのものなので、板を取り付けるのではなく、本体４ａの内壁自体に螺旋状の凹凸を付けることで、同等の効果を得ることも可能である。
【００３７】
以上に説明したように、本発明である流体回転遠心力応用推進装置１は、左右パイプ１ｂ、１ａを対照的に配置することで横方向の推進力等を相殺し、ポンプ３ａ、８ａから液体６、１１を注入し、円筒４、９で流れを遠心力による螺旋回転にし、細い管であるパイプ２、７に流れ込ませることで圧力を加え、湾曲部２ａ、７ａを通る際の遠心力により勢いを付けて、ノズル５、１０から噴射することで推進力を得る仕組みである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明である流体回転遠心力応用推進装置は、宇宙空間における各種浮遊人工物体の姿勢制御以外にも、地球上において水上スキー等の推進装置など幅広い用途に応用することができる。
【００３９】
また、ポンプをエンジンに代え、エンジンで液体燃料を爆発させ、発生したガスをパイプ内を通して排出することで、排出ガスに勢いを増して強い推進力を得るという方法も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明である流体回転遠心力応用推進装置の平面図である。
【図２】本発明である流体回転遠心力応用推進装置を構成する渦流発生部の側面図である。
【図３】本発明である流体回転遠心力応用推進装置を構成する渦流発生部の円筒の断面図である。
【図４】本発明である流体回転遠心力応用推進装置を構成する渦流発生部の円筒の正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１            流体回転遠心力応用推進装置
１ａ          左パイプ
１ｂ          右パイプ
１ｃ          プラス方向
１ｄ          マイナス方向
２            パイプ
２ａ          湾曲部
２ｂ          湾曲部
２ｃ          湾曲部
２ｄ          湾曲部
３            給水部
３ａ          ポンプ
３ａ          パイプ
４            円筒
４ａ          本体
４ｂ          流入口
４ｃ          ガイド板
５            上ノズル
５ａ          下ノズル
６            液体
６ａ          矢印
６ｂ          矢印
６ｃ          矢印
７            パイプ
７ａ          湾曲部
７ｂ          湾曲部
７ｃ          湾曲部
７ｄ          湾曲部
８            給水部
８ａ          ポンプ
９            円筒
１０            ノズル
１１            液体
【図１】
2005188489.tif 000003
【図２】
2005188489.tif 000004
【図３】
2005188489.tif 000005
【図４】
2005188489.tif 000006