(57)【要約】燃焼生成物の反作用を用いることなく推進力を得ることができる推進力発生装置及びそれを利用した航行体を提供する。推進力発生装置は、回転軸線と、回転軸線のまわりに対称的に配置された複数のコマと、コマを回転軸線まわりに回転させるモータ装置を有する。コマの自転軸線は、回転軸線の半径方向に沿って配置されている。「コマ」は、地面から垂直に起き上がろうとする力、即ち偶力と呼ばれる力を発生する。この偶力を利用することにより、推進力を発生する。
2008001415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線と、上記回転軸線のまわりに対称的に配置され且つ上記回転軸線の半径方向に沿って配置された自転軸線を有する複数のコマと、上記コマを上記回転軸線まわりに回転させるモータ装置と、を有する航行体。
【請求項２】
請求項１記載の航行体において、上記回転軸線まわりに回転する円板が設けられ、上記複数のコマは上記円板に装着されていることを特徴とする航行体。
【請求項３】
請求項１記載の航行体において、上記回転軸線を中心軸線とする回転軸と該回転軸に装着された複数の支柱が設けられ、上記複数のコマはそれぞれ上記支柱に装着されていることを特徴とする航行体。
【請求項４】
請求項１記載の航行体において、上記航行体の全体を覆う密閉容器が設けられていることを特徴とする航行体。
【請求項５】
推進力発生装置と、該推進力発生装置を空間に対して自由な姿勢にて保持するジンバル装置と、を有し、上記推進力発生装置は請求項１から４のいずれか１項に記載の航行体であることを特徴とする航行装置。
【請求項６】
制御装置と、複数の推進力発生装置と、上記制御装置と上記推進力発生装置の間を接続するケーブルと、上記制御装置、上記推進力発生装置及び上記ケーブルを収容する密閉容器と、を有し、上記推進力発生装置は、請求項１から４のいずれか１項に記載の航行体、又は、請求項５に記載の航行装置であることを特徴とする宇宙航行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間を航行する航行体に関し、特に、宇宙空間を航行するのに好適な航行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、推進力を発生させる装置は「エンジン」と呼ばれる。空間を航行する航行体に用いられるエンジンには、石油燃料を燃焼させ、ジェットを噴き出して、推進力を発生させるジェットエンジン、水素を燃焼させて、炎を噴き出して推進力を得るロケットエンジン等、様々なものがある。これらのエンジンでは、燃焼生成物を噴射し、その反作用により推進力を得る。
【特許文献１】特開２００４−３３２７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
宇宙空間を航行する宇宙船もエンジンによって推進する。しかしながら、宇宙船は、打ち上げ時に、地球の重力圏から脱出するために大量の燃料を消費する。また、着陸時にも相当量の燃料量を必要とする。従って、宇宙空間を航行するために利用できる燃料の量には限界がある。【０００４】
本発明の目的は、燃焼生成物の反作用を用いることなく推進力を得ることができる航行体及び航行装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、航行体は、回転軸線と、回転軸線のまわりに対称的に配置された複数のコマと、コマを回転軸線まわりに回転させるモータ装置を有する。コマの自転軸線は、回転軸線の半径方向に沿って配置されている。【０００６】
「コマ」は、地面から垂直に起き上がろうとする力を発生する。この力を利用することにより、推進力を発生する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の航行体及び航行装置によると、燃焼生成物の反作用を用いることなく推進力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】地球上におけるコマの回転運動および歳差運動の例を示す図である。
【図２】無重力空間におけるコマの回転運動および歳差運動の例を示す図である。
【図３】コマの回転軸が地平面に水平となっているときのコマの回転運動および歳差運動の例を示す図である。
【図４】コマの回転軸が地平面に水平となっているとき、コマに回転力を付加したときのコマの回転運動および歳差運動の例を示す図である。
【図５】静止しているコマと回転しているコマの重さを比較する図である。
【図６】コマの回転軸が地平面に水平となっているときのコマの重心に作用する力を示す図である。
【図７】本発明による推進力発生装置の例を説明する図である。
【図８】本発明による推進力発生装置の動作を説明する図である。
【図９】本発明による推進力発生装置において、推進力が発生する機構を説明する図である。
【図１０】本発明による航行体の第１の例を示す図である。
【図１１】本発明による航行体の進行方向を示す図である。
【図１２】本発明による航行体の進行方向の他の例を示す図である。
【図１３】本発明による航行体の第２の例を示す図である。
【図１４】本発明による航行体の第３の例を示す図である。
【図１５】本発明による航行体装置の第１の例を示す図である。
【図１６】本発明による航行体装置の第２の例を示す図である。
【図１７】本発明による航行体装置の第２の例の動作を説明する図である。
【図１８】本発明による宇宙航行装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【０００９】
１００…コマ、１０１…軸、１０２…円板、１０５…地面、１０６…台、１０７…重量計、１００１…回転軸、１００２…モータ、１００４…本体、１００５Ａ、１００５Ｂ…腕、１１００Ａ、１１００Ｂ…コマ、１１０１Ａ、１１０１Ｂ…軸、１１０２Ａ、１１０２Ｂ…円板、１１０３Ａ、１１０３Ｂ…モータ、１１０５Ａ、１１０５Ｂ…環、２００１…主回転軸、２００２、２００３…モータ部、２００４…円板、２００５Ａ、２００５Ｂ…支柱、２１００Ａ、２１００Ｂ、２１００Ｃ、２１００Ｄ…コマ、２１０１Ａ、２１０１Ｂ…軸、２１０２Ａ、２１０２Ｂ…円板、２１０３Ａ、２１０３Ｂ…モータ部、２１０４Ａ、２１０４Ｂ…モータ部、２２００…外部カバー、３００１…カバー、３００２Ａ、３００２Ｂ、３００４Ａ、３００４Ｂ、３００６Ａ、３００６Ｂ…モータ部、３００３…外側の環、３００５…内側の環、３００７…推進力発生装置、４００１…制御装置、４００２Ａ、４００２Ｂ、４００２Ｃ、４００２Ｄ、４００２Ｅ、４００２Ｆ…推進力発生装置、４００３Ａ、４００３Ｂ、４００３Ｃ…制御ケーブル、４００５…人、４００４、４００６…底面
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
最初に、図１から図６までの図を用いて、コマの基本特性を説明し、図７〜図９を用いて、本発明による推進力発生装置の基本原理を述べ、図１０〜図１８を参照して本発明による航行体及び航行装置の例を、順を追って説明する。【００１１】
本明細書にて、物体がその重心を通る軸線まわりに回転することを自転といい、物体が外部の軸線まわりに回転することを公転ということとする。本明細書にて用いる用語「コマ」とは、重心を貫く１本の軸線まわりに自転する剛体をいい、その剛体がいかなる形状であってもそれは「コマ」と見做す。また、地球のように、宇宙空間又は無重力空間において、自転軸線まわりに自転する物体は一般には学術的に「コマ」として定義しており、本明細書でもそれを「コマ」として見做していることを付け加えておく。図７以下に示す例のように、軸の両端が支持されたコマは、ジャイロ、又は、ジャイロスコープと呼ばれることがあるが、本明細書では単にコマと称することとする。【００１２】
図１は、地球上におけるコマの回転運動および歳差運動の例を示す。コマ１００は、軸１０１と円板１０２を有し、重心Ｇを有する。コマ１００は、水平な地面１０５の上にて、上から見て時計回り（右回り）に、回転速度ω１で自転している。【００１３】
コマの軸が鉛直方向に対して傾斜すると、軸１０１の下端ｂは、水平な地面１０５の上の一点にあるが、軸１０１の上端ａは、上から見て時計回り（右回り）に、比較的遅い回転速度ω２で、軸１０１の下端ｂの真上の点Ｈを中心とする円を描く。これが歳差運動である。【００１４】
「歳差運動」とは、垂直に保持されているコマの回転軸が僅かに傾いたとき回転軸の先端がコマの回転方向と同一方向に、地面に対して水平な円を描く運動である。この運動は「みそすり運動」あるいは「コマの首振り運動」とも呼ばれ、広く一般に知られている。【００１５】
図２は、宇宙空間のような無重力空間におけるコマの回転運動および歳差運動の例を示す。コマ１００は、軸１０１と円板１０２を有し、重心Ｇを有する。無重力空間にて、コマ１００は、重心Ｇを通る軸線まわりに、一端ａから他端ｂの方を見て時計回り（右回り）に、回転速度ω１で自転している。コマは歳差運動を行っており、軸１０１の一端ａは、一端ａから他端ｂの方を見て時計回り（右回り）に、比較的遅い回転速度ω２で円を描き、軸１０１の他端ｂは、一端ａから他端ｂの方を見て時計回り（右回り）に、比較的遅い回転速度ω２で円を描く。コマ１００の重心Ｇは振れることなく、一定の位置に保持される。こうして、無重力空間においても、コマは歳差運動を行う。【００１６】
図３を参照して、コマに作用する力を説明する。水平な地面１０５に台１０６が設置されている。コマ１００は、軸１０１と円板１０２を有し、重心Ｇを有する。軸１０１の重さは円板１０２の重さに比べて十分小さく、コマ１００の重さは略円板１０２の重さに等しいとする。従って、コマの重心Ｇは円板１０２の重心に等しい。コマ１００は一端ａから他端ｂの方を見て反時計回り（左回り）に、回転速度ω１で自転している。コマ１００は、その軸１０１が略水平方向にある状態で、歳差運動を行っている。軸の下端ｂは、台１０６の先端にあるが、軸の上端ａは、上から見て反時計回り（左回り）に、比較的遅い回転速度ω２で円を描く。【００１７】
コマ１００の重心Ｇに重力が作用する。コマの軸が略水平方向にあるとき、重力を打ち消すための上方に働く力又はモーメントが生じているはずである。これについては後に詳細に説明する。【００１８】
図４を参照して、コマに外部から歳差運動を付加した場合に作用する力を説明する。コマ１００は一端ａから他端ｂの方を見て反時計回り（左回り）に、回転速度ω１で自転している。コマ１００は、その軸１０１が略水平方向にある状態で、歳差運動を行っている。即ち。軸の上端ａは、上から見て反時計回り（左回り）に、比較的遅い回転速度ω２で円を描いている。軸１０１の上端ａに歳差運動の方向と同一方向の回転力Ｐ0を付与する。即ち、コマ１００に対して外部から歳差運動を付加する。それによってコマ１００の歳差運動の回転速度が大きくなる。歳差運動によるコマ１００の公転速度が大きくなると、コマ１００が自ら起き上がろうとする力Ｐ１が発生する。コマ１００に付与する回転力Ｐ0が大きければ大きいほど、コマ１００が起き上がる力Ｐ１は大きくなる。コマ１００は、台１０６の上にて垂直に立ち、軸１０１の先端ａが、台１０６の中心軸線上の点Ｈに配置される。コマ１００に付与する回転力Ｐ0を十分大きくすると、コマ１００を持ち上げるのに十分な力を発生することもできる。【００１９】
図５を参照して静止しているコマと回転しているコマの重さを比較する。コマ１００の重さをｗ、台１０６の重さをＷｓとする。図５ａは、台１０６と静止しているコマ１００を重量計１０７に載せて両者の重さを測っている状態を示す。両者の重さの合計はｗ＋Ｗｓである。図５ｂは、図３に示したように、台１０６とその上で回転しているコマ１００を重力計に載せて両者の重さを測っている状態を示す。コマ１００は、一端ａから他端ｂの方を見て反時計回り（左回り）に、回転速度ω１で自転している。コマ１００は、その軸が略水平方向にある状態で、歳差運動を行っている。両者の重さの合計はｗ＋Ｗｓである。【００２０】
図６を参照して、コマに作用する力を詳細に検討する。図６は、図３に示す台及びコマを拡大して示す。水平な地面１０５に台１０６が設置されている。コマ１００は、軸１０１と円板１０２を有し、重心Ｇを有する。コマ１００は、一端ａから他端ｂの方を見て反時計回り（左回り）に、回転速度ω１で自転している。コマ１００は、その軸が略水平方向にある状態で、歳差運動を行っている。軸の下端ｂは、台１０６の先端にあるが、軸の上端ａは、上から見て反時計回り（左回り）に、比較的遅い回転速度ω２で円を描く。【００２１】
軸１０１の長さを２Ｌとし、重心Ｇは、円板１０２の中心にあるとする。軸１０１の上端ａから重心Ｇまでの距離及び軸の下端ｂから重心Ｇまでの距離を共にＬとする。コマの重さをｗとする。【００２２】
コマの重さｗは、軸の上端ａと下端ｂで支持されていると仮定する。従って、軸の上端ａでは、重さｗ／２が下方に作用し、軸の下端ｂでは、重さｗ／２が下方に作用しているはずである。【００２３】
一般に、地上にて回転するコマは、回転軸線を垂直方向に保とうとする復元力を備えている。この復元力によって、重心Ｇの回りに、図６にて反時計方向に、コマを回転させる回転モーメントＭが生ずる。この回転モーメントＭは、軸の上端ａでは、上方に作用する力を生み、軸の下端ｂでは、下方に作用する力を発生する。軸の上端ａではコマの重さｗに起因した下方に作用する重さｗ／２と、反時計方向の回転モーメントに起因した上方に作用する力ｗ／２が釣り合い、互いに相殺する。従って、軸の上端ａは空中に浮いた状態となる。一方、軸の下端ｂではコマの重さｗに起因した下方に作用する重さｗ／２と、反時計方向の回転モーメントに起因した下方に作用する力ｗ／２が重畳し、下方に作用する力ｗ／２＋ｗ／２＝ｗが生成する。従って、台１０６にはコマの重さｗが作用する。【００２４】
図６の例では、反時計方向の回転モーメントＭとコマの重さｗが釣り合っており、コマの軸は水平方向に保持されている。しかしながら、コマの自転速度と公転速度が大きくなると、回転モーメントＭがコマの重さｗに比べて大きくなる。この場合には、コマの軸は立ち上がり、垂直方向に向けて移動する。逆に、コマの自転速度と公転速度が小さくなると、回転モーメントＭがコマの重さｗに比べて小さくなる。この場合には、コマの軸は倒れる。【００２５】
回転モーメントＭは、コマの重心Ｇを「支点」とし、コマの重心Ｇを中心とする円の直径の両端を「力点」とする偶力Ｆに置き換えることができる。この偶力は、円板の上端ｄおよび下端ｅを作用点として働いている。即ち、コマは、歳差運動の影響により、ある時点における空間上の座標点にある重心Ｇを「支点」とし、この「支点」を中心としてコマの円板が特定の向きに傾こうとする力、即ち、偶力を自らが作り出しているということである。この偶力は、コマの自転回転速度、または公転回転速度が大きくなると、それに伴って大きくなる。もしも、この偶力の片方の力の成分を、直線方向に作用する力に変換して取り出すことができれば、空間上の任意の点で自らの「支点」を作り出し、それを足がかりに推進力を自ら発生させることが出来るようになると予想することができる。【００２６】
以下に説明するように、本発明によると、コマの原理を用いて任意のある直線方向への自己完結型の推進力を取り出すことができる。【００２７】
図７及び図８を参照して本発明による推進力発生装置の例を説明する。図７ａは、本発明による推進力発生装置の外観を示す図、図７ｂは、本発明による推進力発生装置の平面構成を示す図である。水平な地面１０５の上に回転軸１００１が垂直方向に回転可能に装着されている。回転軸１００１の下端にはモータ１００２が装着されている。【００２８】
回転軸１００１には、直径方向両側に、１対の腕１００５Ａ、１００５Ｂが固定されている。腕腕１００５Ａ、１００５Ｂは回転軸１００１に対して直交するように、且つ、対称的に配置されている。【００２９】
一方の腕１００５Ａにはコマ１１００Ａが装着されている。コマ１１００Ａは、外端ａ及び内端ｂを有する軸１１０１Ａと円板１１０２Ａを有する。腕１００５Ａには、軸１１０１Ａの外端ａ及び内端ｂを回転可能に支持する環１１０５Ａとコマ１１００Ａを回転させるモータ１１０３Ａが装着されている。コマ１１００Ａの軸１１０１Ａは、腕１００５Ａの軸線に沿って配置されている。【００３０】
同様に、他方の腕１００５Ｂにはコマ１１００Ｂが装着されている。コマ１１００Ｂは、外端ａ及び内端ｂを有する軸１１０１Ｂと円板１１０２Ｂを有する。腕１００５Ｂには、軸１１０１Ｂの外端ａ及び内端ｂを回転可能に支持する環１１０５Ｂとコマ１１００Ｂを回転させるモータ１１０３Ｂが装着されている。コマ１１００Ｂの軸１１０１Ｂは、腕１００５Ｂの軸線に沿って配置されている。【００３１】
図８を参照して、本発明の推進力発生装置の動作を説明する。図８ａに示すように、コマ１１００Ａ、１１００Ｂは、外端ａから内端ｂの方を見て反時計回り（左回り）に、自転している。図８ｂに示すように、モータ１００２により、回転軸１００１を、上から見て反時計回り(左回り)に、回転させる。即ち、コマ１１００Ａ、１１００Ｂに対して外部から歳差運動を付加する。コマ１１００Ａ、１１００Ｂの重心を通る回転モーメントが発生する。それによって、上方への推進力が発生する。即ち、腕１００５Ａ、１００５Ｂ、回転軸１００１及びモータ１００２は上方に持ち上げられる。【００３２】
図９を参照して、本発明の推進力発生装置によって推進力が発生する機構を説明する。図９は、図７及び図８に示した推進力発生装置を簡略化して模式図である。回転軸１００１及びモータ１００２は、本体１００４によって置き換えられている。本体１００４の重さをＷｂとし、腕１００５Ａ、１００５Ｂの重さを無視する。コマ１１００Ａ、１１００Ｂの重さを、それぞれ、ｗとする。コマ１１００Ａ、１１００Ｂの質量は重心Ｇに集中しているものとする。【００３３】
図９ａに示すように、コマ１１００Ａ、１１００Ｂが静止しているとき、本体１００４の重心Ｏに、重力方向に力Ｗｂが働き、コマ１１００Ａ、１１００Ｂの重心Ｇに、重力方向に力ｗがそれぞれ働く。図９ｂに示すように、コマ１１００Ａ、１１００Ｂを、外端ａから内端ｂの方を見て反時計回り（左回り）に、回転速度ω１で自転させる。更に、本体１００４を、上から見て反時計回り（左回り）に、回転速度ω２で公転させる。それによって、コマ１１００Ａ、１１００Ｂの重心Ｇの回りの回転モーメントが発生する。【００３４】
回転モーメントの方向は、図９ｂの右側では、反時計方向（左回り）であり、図９ｂの左側では、時計方向（右回り）である。従って、コマ１１００Ａ、１１００Ｂの外端ａでは、上向きの力Ｆａが発生し、腕１００５Ａ、１００５Ｂの付け根の位置ｃでは、下向きの力Ｆｃが発生する。【００３５】
コマ１１００Ａ、１１００Ｂの重心Ｇから腕１００５Ａ、１００５Ｂの付け根の位置ｃまでの距離をｎＬ、コマ１１００Ａ、１１００Ｂの重心Ｇから外端ａまでの距離をＬとする。コマ１１００Ａ、１１００Ｂの重心Ｇの回りの回転モーメントＭは次の式によって表わされる。【００３６】
（式１）：Ｍ＝Ｌ×Ｆａ＝ｎＬ×Ｆｃ
ここで、図９ａに示すように、本体の重心Ｏを原点、図９ｂにて右方向にＸ軸、垂直上方にＹ軸をとる。尚、本体１００４の重心Ｏと２つのコマ１１００Ａ、１１００Ｂの重心Ｇは一直線上にあると仮定する。【００３７】
この系に働く力は、本体１００４の重心Ｏに作用する力Ｗｂ、コマ１１００Ａ、１１００Ｂの重心Ｇにそれぞれお作用する力ｗ、コマ１１００Ａ、１１００Ｂによって生成した回転モーメントＭに起因した力Ｆａ、Ｆｃである。推進力をＦｙとする。推進力Ｆｙは、上方向けの力と下方向けの力の差である。推進力Ｆｙは次の式によって表わされる。【００３８】
（式２）：Ｆｙ＝２Ｆａ−２Ｆｃ−Ｗｂ−２ｗ
式１より、Ｆａ＝Ｍ／Ｌ、Ｆｃ＝Ｍ／ｎＬである。これを式２に代入すると次の式が得られる。【００３９】
（式３）：Ｆｙ＝（１−１／ｎ）（２Ｍ／Ｌ）−（Ｗｂ＋２ｗ）
推進力Ｆｙが正となるには、式３の右辺が正であればよい。したがって、次の不等式が成り立てばよい。【００４０】
（式４）：Ｍ＞（Ｗｂ＋２ｗ）｛ｎ／２（ｎ−１）｝Ｌ
回転モーメントの大きさＭは、コマ１１００Ａ、１１００Ｂの自転回転速度ω１と公転回転速度ω２の関数である。一般に、回転モーメントは、自転回転速度ω１が大きくなると、大きくなり、公転回転速度ω２が大きくなると、大きくなる。自転回転速度ω１及び／又は公転回転速度ω２を大きくして、式４を満たすような回転モーメントＭを生成すれば、上向きの推進力Ｆｙが得られる。図示のように、コマ１１００Ａ、１１００Ｂの重心Ｇには遠心力Ｆｘが働くが、２つのコマ１１００Ａ、１１００Ｂに働く遠心力は互いに打ち消しあう。したがって、Ｘ軸方向の推進力は発生しない。【００４１】
以上に述べた推進力発生原理に基づいて実際の推進装置の実現例およびその推進装置を用いた航行装置の実現例について図１０から図１８までの図を用いて説明する。【００４２】
図１０は本発明による推進力発生装置を用いた航行体の第１の例を示す。図１０ａは、本例の航行体の外観を示す。本例の航行体は、主回転軸２００１と、主回転軸に対して直交するように装着された円板２００４と、主回転軸の両端に装着されたモータ部２００２、２００３と、それらを収容する外部カバー２２００を有する。図１０ｂは、本例の航行体より外部カバー２２００を除去した部分の平面構成を示す。【００４３】
尚、モータ部２００２、２００３には、主回転軸２００１を回転可能に支持する軸受けが設けられている。円板２００４には、直径方向両側に、２つの孔２００４ａ、２００４ｂが形成され、各孔にはコマ２１００Ａ、２１００Ｂが装着されている。【００４４】
コマ２１００Ａは軸２１０１Ａと円板２１０２Ａを有し、軸２１０１Ａの両端には、円板に支持されたモータ部２１０３Ａ、２１０４Ａが装着されている。モータ部２１０３Ａ、２１０４Ａには、軸２１０１Ａを回転可能に支持する軸受けが設けられている。【００４５】
同様に、コマ２１００Ｂは軸２１０１Ｂと円板２１０２Ｂを有し、軸２１０１Ｂの両端には、円板に支持されたモータ部２１０３Ｂ、２１０４Ｂが装着されている。モータ部２１０３Ｂ、２１０４Ｂには、軸２１０１Ｂを回転可能に支持する軸受けが設けられている。【００４６】
コマ２１００Ａ、２１００Ｂの重心から主回転軸２００１の中心までの距離をＬ１、コマ２１００Ａ、２１００Ｂの重心から円板２００４の外端までの距離をＬ２とする。この２つの距離の比をｎとする。即ち、Ｌ１／Ｌ２＝ｎとする。このとき、式１から式４の議論が成り立つ。【００４７】
モータ部２１０３Ａ、２１０４Ａ及び２１０３Ｂ、２１０４Ｂによってコマ２１００Ａ、２１００Ｂを自転させ、モータ部２００２、２００３によって主回転軸２００１を回転させる。コマの重心には、回転モーメントと遠心力が作用する。コマの軸には、回転モーメントが発生し、それによって、航行体は上向きの推進力を得る。【００４８】
図１１を参照して、航行体の推進方向について説明する。本例では、航行体は、主回転軸２００１が垂直方向を向くような姿勢にある。コマ２１００Ａ、２１００Ｂを、半径方向内側から外側を見て反時計回り（左回り）に、自転させる。【００４９】
図１１ａの例では、モータ部２００２、２００３によって、主回転軸２００１を、航行体の真上から下方を見て時計回り（右回り）に、回転させる。それによって、本例の航行体は、上方向へ、即ち、右ネジが進む方向と反対方向の推進力を発生させることができる。【００５０】
図１１ｂの例では、モータ部２００２、２００３によって、主回転軸２００１を、航行体の真上から下方を見て反時計回り（左回り）に、回転させる。それによって、本例の航行体は、下方向へ、即ち、右ネジが進む方向と反対方向の推進力を発生させることができる。【００５１】
図１２を参照して、航行体の推進方向の他の例について説明する。本例では、航行体は、主回転軸２００１が水平方向を向くような姿勢にある。コマ２１００Ａ、２１００Ｂを、半径方向内側から外側を見て反時計回り（左回り）に、自転させる。【００５２】
図１２ａに示す例では、モータ部２００２、２００３によって、主回転軸２００１を、航行体の左側から右側を見て時計回り（右回り）に、回転させる。それによって、本例の航行体は、図１２ａにて左方向へ、即ち、右ネジが進む方向と反対方向の推進力を発生させることができる。【００５３】
図１２ｂに示す例では、モータ部２００２、２００３によって、主回転軸２００１を、航行体の左側から右側を見て反時計回り（左回り）に、回転させる。それによって、本例の航行体は、図１２ｂにて右方向へ、即ち、右ネジが進む方向と反対方向の推進力を発生させることができる。【００５４】
コマの重心から主回転軸２００１の中心までの距離をＬ１、コマの重心から円板２００４の外端までの距離をＬ２とする。この２つの距離の比をｎとする。即ち、Ｌ１／Ｌ２＝ｎとする。このとき、式１から式４の議論が成り立つ。【００５５】
図１１および図１２の例から判るように、コマ２１００Ａ、２１００Ｂの自転方向が、半径方向内側から外側を見て反時計回り（左回り）のとき、主回転軸２００１を右ネジとすると、右ネジが進む方向と反対方向の推進力を発生させることができる。逆に、コマ２１００Ａ、２１００Ｂの自転方向が、半径方向内側から外側を見て時計回り（右回り）のとき、主回転軸２００１を右ネジとすると、右ネジが進む方向の推進力を発生させることができる。【００５６】
図１３を参照して、航行体の第２の例を説明する。本例の航行体は、主回転軸２００１と、主回転軸の両端に装着されたモータ部２００２、２００３と、主回転軸の両側に装着された支柱２００５Ａ、２００５Ｂと、各支柱に装着されたコマ２１００Ａ、２１００Ｂと、これらを収容する球状のカバー２２００１を有する。モータ部２００２、２００３には、主回転軸２００１を回転可能に支持する軸受けが設けられている。【００５７】
コマ２１００Ａは、軸２１０１Ａと円板２１０２Ａとを有し、軸の両端にはモータ部２１０３Ａ、２１０４Ａが装着されている。モータ部２１０３Ａ、２１０４Ａには、コマの軸２１０１Ａを回転可能に支持する軸受けが設けられている。コマ２１００Ｂはコマ２１００Ａと同様である。【００５８】
支柱２００５Ａ、２００５Ｂは、主回転軸２０００１の中心に装着されている。コマの軸と支柱２００５Ａ、２００５Ｂは１直線上にある。本例の航行体は、主回転軸２００１に対して対称的な構造を有し、支柱２００５Ａ、２００５Ｂを通る軸線に対して対称的な構造を有する。【００５９】
モータ部２１０３Ａ、２１０４Ａ及び２１０３Ｂ、２１０４Ｂによってコマ２１００Ａ、２１００Ｂを自転させ、モータ部２００２、２００３によって主回転軸２００１を回転させる。コマの重心には、回転モーメントと遠心力が作用する。コマの軸には、回転モーメントが発生し、それによって、航行体は上向きの推進力を得る。【００６０】
コマの重心から主回転軸２００１の中心までの距離をＬ１、コマの重心から外端ａまでの距離をＬ２とする。この２つの距離の比をｎとする。即ち、Ｌ１／Ｌ２＝ｎとする。このとき、式１から式４の議論が成り立つ。【００６１】
図１４を参照して、本発明による航行体の第３の例を説明する。図１４ａの例では、３つのコマ２１００Ａ、２１００Ｂ、２１００Ｃが設けられている。これらのコマは主回転軸のまわりに互いに１２０度の間隔にて配置されている。図１４ｂの例では、４つのコマ２１００Ａ、２１００Ｂ、２１００Ｃ、２１００Ｄが設けられている。これらのコマは主回転軸のまわりに互いに９０度の間隔にて配置されている。これらの例では、コマの軸が主回転軸に対して放射状に配置されている。こうしてコマの数を増加させることにより推進力を増加させることができる。また、これらの例では、コマの１つが故障しても、航行体の推進力を生成することができる。【００６２】
コマの重心から主回転軸２００１の中心までの距離をＬ１、コマの重心から円板２００４の外端までの距離をＬ２とする。この２つの距離の比をｎとする。即ち、Ｌ１／Ｌ２＝ｎとする。このとき、式１から式４の議論が成り立つ。【００６３】
図１５を参照して本発明による航行装置の第１の例を説明する。本例の航行装置は、球形のカバー３００１と、カバーの内面に回転可能に装着された外側の環３００３と、外側の環の内面に回転可能に装着された内側の環３００５と、内側の環に回転可能に装着された推進力発生装置３００７を有する。尚、破線にて示す推進力発生装置３００７は、図１０、図１３及び図１４に示した航行体であってよく、その構造の図示及び説明は省略する。【００６４】
外側の環３００３の両端には、カバーの内面に支持されたモータ部３００２Ａ、３００２Ｂが装着されている。モータ部３００２Ａ、３００２Ｂには、外側の環３００３を回転可能に支持する軸受けが設けられている。内側の環３００５の両端には、外側の環３００３の内面に支持されたモータ部３００４Ａ、３００４Ｂが装着されている。モータ部３００４Ａ、３００４Ｂには、内側の環３００５を回転可能に支持する軸受けが設けられている。推進力発生装置３００７の両端には、内側の環３００５の内面に支持されたモータ部３００６Ａ、３００６Ｂが装着されている。モータ部３００６Ａ、３００６Ｂには、推進力発生装置３００７を回転可能に支持する軸受けが設けられている。【００６５】
モータ部３００２Ａ、３００２Ｂによって、外側の環３００３がカバー３００１に対して回転し、モータ部３００４Ａ、３００４Ｂによって、内側の環３００５が外側の環３００３に対して回転し、モータ部３００６Ａ、３００６Ｂによって推進力発生装置３００７が内側の環３００５に対して回転する。【００６６】
外側の環３００３と内側の環３００５によってジンバル構造が形成される。従って、外側の環３００３は垂直な軸線まわりに回転し、内側の環３００５は水平な軸線まわりに回転し、推進力発生装置３００７は空間上に自由な位置に配置された回転軸線まわりに回転する。【００６７】
こうして本例では、推進力発生装置は空間上の自由な位置に配置されるから、推進力発生装置によって生成される推進力は空間上の自由な方向を向いている。即ち、本例の航行体によると、空間上の自由な方向を向いた推進力を生成することができる。従って、本例の航行体は宇宙空間にて自由な方向に移動することができる。【００６８】
図１６を参照して本発明による航行装置の第２の例を説明する。本例の航行体は、中心に配置された制御装置４００１と、その周囲に対称的に配置された３基の推進力発生装置４００２Ａ、４００２Ｂ、４００２Ｃを有し、制御装置と推進力発生装置の間は制御ケーブル４００３Ａ、４００３Ｂ、４００３Ｃによって接続されている。【００６９】
尚、破線にて示すように、更に３基の推進力発生装置４００２Ｄ、４００２Ｅ、４００２Ｆを設けてもよい。制御装置４００１は、制御ケーブル４００３Ａ、４００３Ｂ、４００３Ｃを介して、各推進力発生装置に電力等のエネルギーを供給する機能と、制御信号を送る機能を有する。制御ケーブル４００３Ａ、４００３Ｂ、４００３Ｃはパイプによって形成されてもよい。【００７０】
推進力発生装置４００２Ａ、４００２Ｂ、４００２Ｃは、図１５にて説明した航行体である。推進力発生装置４００２Ａ、４００２Ｂ、４００２Ｃは任意の方向の推進力を発生することができる。従って、本例の航行体は任意の方向に航行することができる。【００７１】
制御装置及び推進力発生装置は、円板状の底面４００４上に装着されている。また、制御装置及び推進力発生装置を覆う半球面状のカバーが使用される。底面４００４と半球面状のカバーによって気密室が形成される。【００７２】
図１７を参照して図１６の航行体装置の動作を説明する。図１７ａに示す例では、３基の推進力発生装置４００２Ａ、４００２Ｂ、４００２Ｃは矢印にて示すように、底面４００４に対して垂直方向の推進力を発生している。図１７ｂに示す例では、３基の推進力発生装置４００２Ａ、４００２Ｂ、４００２Ｃは矢印にて示すように、底面４００４に対して傾斜した方向の推進力を発生している。【００７３】
本例でも、底面４００４と半球面状のカバーによって気密室が形成される。気密室に人４００５が搭載されている。【００７４】
図１８を参照して本発明による宇宙航行装置の例を説明する。本例の宇宙航行装置は、中心に配置された制御装置４００１と、その周囲に対称的に配置された複数の推進力発生装置４００２Ａ〜４００２Ｆが設けられている。制御装置と推進力発生装置は互いに制御ケーブル４００３Ａ〜４００３Ｆによって接続されている。【００７５】
本例の宇宙航行装置には、底面４００６と図示しない半球面状のカバーによって気密室が形成される。気密室に人４００５が搭載されている。推進力発生装置は気密室の周囲に配置されている。推進力発生装置は、図１６にて説明した航行体である。推進力発生装置は任意の方向の推進力を発生することができる。従って、本例の航行体は任意の方向に航行することができる。【００７６】
本発明による推進力発生装置は、自らによって推進力を生成することができるため、地上ばかりでなく宇宙空間であっても任意の方向且つ任意の速さで自由に航行することが可能である。勿論、海中や湖の中でも航行することができる。尚、水中を航行する場合は、推進力発生装置内部に水が浸入しないようにカバー等での密閉措置が必要となる。【００７７】
以上、本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に容易に理解されよう。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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