(57)【要約】【課題】  従来の宇宙空間で用いられる電気推進装置は、イオンジェット方式が多かったが、そのほとんどが推進剤をイオン化させて噴射させる構造で、推力が小さく推進剤による重量増も問題であった。また星間物質を利用しようにも、あまりにも希薄で推力はほとんど得られなかった。【解決手段】  磁界と電界がほぼ直交している電磁場が環状になるように、磁極と電極を機体に設置する。この環状電磁場に、電荷の供給や排出、または電界により電荷の偏りを発生させる。これにより環状電磁場に環電流が発生し磁界が発生する。機体が発生した磁界と環電流が発生した磁界が作用し、磁力により推進力を発生させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界と電界がほぼ直交している電磁場が環状になるように、磁極と電極を機体に設置する。この環状電磁場に、電荷の供給や排出、または電界により電荷の偏りを発生させる。これにより環状電磁場に環電流が発生し磁界が発生する。機体が発生した磁界と環電流が発生した磁界が作用し、磁力により推進力を発生させる電気推進装置。
【請求項２】
磁界の向きと電極の極性を自由に変えられる機能を持つ請求項１記載の電気推進装置。
【請求項３】
一つ機体に請求項２記載の推進装置を複数有し、そのためのコイルと磁性体を機体の外壁部分に配置して内部に空間をつくった電気推進機。
【請求項４】
機体に設置された磁極や電極を、海上や海中におけるＭＨＤ推進に使う請求項３記載の電気推進機。
【請求項５】
機体に設置した磁性体で磁界を途中で絞り、Ｎ極側とＳ極側を分離し、Ｎ極側とＳ極側を独立して動作させられるようにした請求項２記載の電気推進装置。
【請求項６】
回転する円板を静電発電用とジャイロに使い、回転数を操作することでヨー軸制御を行う請求項１〜５記載の電気推進装置。
【請求項７】
機体にカソードやアノードを有し、荷電粒子の供給や排出により電荷の偏りを発生させる請求項１〜６記載の電気推進装置。
【請求項８】
高周波電磁場発生装置やレーザー照射装置のようなプラズマ発生源を有する請求項１〜７記載の電気推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は磁界と電界により電気の力で推進するための推進装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  従来の宇宙空間で用いられる電気推進装置は、イオンジェット方式が多かったが、そのほとんどが推進剤をイオン化させて噴射させる構造で、推力が小さく推進剤による重量増も問題であった。また星間物質を利用しようにも、あまりにも希薄で推力はほとんど得られなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  図１に本推進装置の原理を説明するため、簡略化した機体の外観の正面図と側面図を示す。機体は円柱形をしており絶縁体でできている。機体９の胴体を一周する形に磁極１と磁極２がある。同様に胴体を一周する形に電極３と電極４がある。５はカソード、６はアノードである。電極３，４は外部に対して絶縁されている。【０００５】  図２は図１の断面図に、本発明の原理の理解に重要な要素を書き込んでいる。図が見にくくなるため機体９断面のハッチングはしていない。宇宙空間は気体が電離してプラズマ状態であり、そのような空間に本推進装置は存在している。【０００６】  コイル７に電流を流し、ダンベルのような形をした磁性体８を磁化させ、磁極１がＮ、磁極２がＳの磁界Ｂを発生させる。この磁界Ｂの内側の電極３にマイナスの電圧を印可し、対する磁極側の電極４に＋の電圧を印可し電界Ａを発生させる。【０００７】  磁極も電極も胴体を一周しており、磁界Ｂと電界Ａがほぼ直交している電磁場が環状にできる。その結果、機体９の周辺に存在する荷電粒子は、磁界Ｂと電界Ａの直交方向、つまり機体を一周するような方向Ｃにドリフト運動を始める。【０００８】  この状態では、電子と＋イオンがほぼ同じ量存在するが、カソード５から磁界内に積極的に電子を供給し、アノードは電子を吸収する。電荷の動きは磁界により制限を受けるので、磁界Ｂの電極３に近い側には電子が多く存在し、電極４に近い側は＋イオンが多く存在するようになり、電荷の偏りが発生する。【０００９】  電荷の偏りが発生した状態で電極３に近い磁界内部の電子は、機体の胴体部分を一周するように運動する。よってこの電子の運動は機体を一周する環電流となり、コイルのように作用し磁界Ｄを発生させる。【００１０】  電子の発生させた磁界Ｄは、元々機体が発生させていた磁界Ｂと作用し、この効果により本推進装置は方向Ｆに推進力が発生する。【００１１】  この際に電子にも反作用として推進力と逆方向の力が加わるが、電子は磁力線に添ってある程度自由に動け、電子の受けた運動エネルギーは他の粒子と衝突し失われ、逆方向の力として機体に作用しない。また＋イオンも環電流になり磁界を発生させるが、イオンなので磁力の発生も少なく、発生する場所も機体の外側であり推進力への影響は電子より少ない。
【発明の効果】
【００１２】  本発明は最終的には磁力により推進力を得ており、動作中はプラズマが機体の周囲を回り続け、推進剤を必要としないで宇宙でも安定した推進力を発生出来る。【００１３】  推進力を上げれば上げるほど機体周囲に存在するプラズマ運動は激しくなり、機体に近づいた宇宙のゴミを分解し無害化する作用がある。【００１４】  本発明は機体全体が推進装置になっており構造が極めて単純である。そのため気密性に優れ堅牢な機体の製造が容易で、宇宙機の性能と安全性を飛躍的に向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  本発明を実施した推進機は形状の自由度が高く、基本的な形が回転形であればほとんど実施可能で、図１の円柱型の他に円盤型や球形型も可能である。【００１６】  また図２で原理を詳しく説明した、磁界の向きと電極とカソードの極性も、図２の組み合わせだけでなく、他の組み合わせも可能である。磁界の向き変える事で進行方向を変えたり、電極の極性を変える事で推進力を変化させたりと、変化させる事で推進力をコントロールする事が出来る。【００１７】  実施例として色々な機体を示し、その構成と用途を説明する。特に説明がなければ、機体は絶縁物質で構成されており、電極は外部に対して絶縁されていると理解して欲しい。
断面図は全て回転形の中心軸で縦に切っている。【００１８】  図３は小型の円盤型で、横から見た断面図を示している。円柱形の磁性体８ａは、上の磁極２ａがＳで、下の磁極１ａがＮの磁界Ｂを発生している。電極３ａには＋の電圧を印可し、球形の電極４ａにはマイナスの電圧を印可し電界Ａを発生させる。その結果、本推進装置の中心付近で、磁界Ｂと電界Ａがほぼ直交している環状電磁場が、上下に２つ発生する。９ａは機体外壁で１３ａは内部の空間である。磁性体８ａは永久磁石でもよい。【００１９】  この実施例ではカソードからの電子の供給はしないが、電界の作用で自然と電極３ａ付近にはマイナスの電荷が集まり、４ａ付近には＋イオンが集まり、電荷の片寄りが発生する。電子のドリフト運動は方向Ｃになり磁界Ｄを発生する。その結果図３の推進装置は、図の上方向に推進力が発生する。【００２０】  図３の実施例は、荷電粒子が電極に引き寄せられるので、電極が電荷を集める機能を持っており、より安定した動作が期待出来る。図２はパワー重視、図３は安定性重視の構成だと言える。もちろんカソードで電子を供給することも可能である。【００２１】  図４は円盤型で、横から見た断面図を示している。磁性体８ｂを径が大きいリング状に設置し磁界を発生させる。機体９ｂの上面が磁極１ｂ、下面が磁極２ｂになる。その磁極の内側に電極４ｂ、磁極の外側に電極３ｂを設置し電界を発生させる。カソード、磁界、電界、原理の記載は省略する。【００２２】  この構造により磁性体の面積が広がり、小型で薄型ながら推進力の向上が期待出来る。また機体の中央部分に積載に利用可能な広めの空間１３ｂが生まれる。磁性体８ｂは磁石を使用してもよい。【００２３】  図５も円盤型であり、横から見た断面図を示している。図４との違いは下を向いたコの字型の磁性体８ｃをリング状に設置し、磁極１ｃと２ｃが同じ面、つまりＮ極とＳ極が同じ面にある事に特徴が有る。その周囲に磁極３ｃ．４ｃ１．４ｃ２を設置している。【００２４】  こうすることで磁界が下の面に限定されて発生し、上部への本推進装置の影響が少なくなる効果が有る。小型機や昇降機などに応用可能である。【００２５】  図６は円柱型で大型の機体の外観図を示している。円柱型の機体に本発明を複数設置した例である。【００２６】  図４、図５で説明した構造の本発明は、機体外壁の平面や曲面に設置する事が可能である。１１ｄの様に機体の要所に複数取り付ければ、これらを切り替えて作動させる事で複雑な姿勢制御が可能になる。また軸方向にも、図２の構造を持つ本発明の推進装置１２ｄを複数設置する事で推進力の向上が期待出来る。よって円柱型は大型の機体に向いている。【００２７】  図７は、図６の様な円柱型の機体の内部構造を簡略化した断面図で示す。機体９ｄの外壁部分に磁性体８ｄを重点的に設置する。その結果内部に磁気空洞が生まれる。この空間１３ｄ１を居住空間や機器を収める空間にできる。１３ｄ２は部屋全体を回転させる事で遠心力を作り出して、地上のように生活できる部屋である。【００２８】  磁性体８ｄはリング状や軸方向や放射状に要所に配置され、コイル７ｄも同じくリング状や直線状に配置されている。これらのコイルや磁性体の電気回路や磁気回��を制御する事で、機体周囲の磁界と電界の形と強さをコントロールする。この電磁場の変化に合わせ、機体の要所に多数配置されたカソード５ｄも極性と電圧を制御する。【００２９】  図７の様な構造の機体には明確な本発明の設置場所は無く、電気回路や磁気回路を制御する事で、機体の任意の部分に本推進装置を発生させられるようになっている。それにより推進力による応力を、機体に均等に分散させる事が可能になっている。また磁性体の磁芯が外壁を被い梁の様に存在しているため、堅牢で大型の機体の製造が可能になっている。【００３０】  地球低空の大気中では、空気に絶縁性があるため本推進装置は動作しない。しかし機体周囲に高周波電磁場発生装置やレーザー照射装置を設置し、空気のプラズマ化や電離を効果的に行う事が出来れば、本発明は荷電粒子を放出するのでは無く、荷電粒子を機体周囲にまとわり付かせて動作する事に特徴が有り、運動する荷電粒子は大気の電離や励起を起す。そのためいったん動作状態になれば、空気の電離が継続的に行われ大気中でも安定動作させる事は可能である。【００３１】  本発明は重力を上回る推進力を発揮出来れば、ゆっくりと上昇でき、打ち上げによる加速Ｇを受ける事なく宇宙に行けるようになるだろう。つまり本推進装置を複数持つ大型の機体は、海上や海中においては、機体の表面に設置した磁極や電極やカソードを利用しフレミングの法則によるＭＨＤ推進で移動可能であり、海上からは機体上部の大気をプラズマ化して身に纏い浮き上がり、大気中を航空機として飛行可能であり、そのまま宇宙空間に出て、月や他の惑星まで移動出来る可能性を持つ。【００３２】  しかも地球以外の星に到着後は、そのまま大気中を飛行し着陸したり、海に着水したり潜水したりする事も可能かもしれない。そしてそのまま地球に戻る事も可能である。この様な宇宙旅行が、訓練を受けていない科学者や一般の人にも可能になるだろう。このように本実施例は万能宇宙機として用途は無限に広がる。【００３３】  むろん海中においても海水をプラズマ化して本装置は動作可能と思われるが、環境への負荷を考えてＭＨＤ推進を使う場合も有る。【００３４】  図８は中型のスカート付き球形型で、横から見た断面図を示している。磁性体８ｅ１は機体の中央を縦に貫く円柱状で、さらに機体の外壁部分に磁性体８ｅ２をリング状に設置している。【００３５】  １３ｅは内部の居住空間である。１５ｅは高周波電磁場源やレーザーなどの大気をプラズマ化させる装置でる。図８は大気中で人を乗せる事を目的として構成される中型の機体である。【００３６】  コイル７ｅ１に電流を流し磁性体８ｅ１を磁化し、磁極１ｅ１をＮ極とする磁界を発生させる。コイル７ｅ２には逆向きの電流を流し、磁性体８ｅ２からは磁極２ｅ２をＳ極とする磁界が発生する。磁界は１ｅ１から出て２ｅ２に入り、１ｅ２から出て２ｅ１に入る形になる。つまり磁界がスカート１０ｅを挟んで上下に別れており、横から見ると四葉のクローバーの様な形になる。【００３７】  コイル７ｅ３〜７ｃ６は補助的なコイルで、電界の強度と分布を調整することを主な目的としている。また磁性体８ｅ１は、コイルが巻き付いた電磁石であってもよい。【００３８】  この磁界構造でカソード５ｅ、アノード６ｅで電荷の偏りを減らし、電極３ｅ１、４ｅ１への電圧印可を止めれば、上部のプラズマ状の環電流を無くする事が出来る。【００３９】  何故このような事をするかというと、本発明を設置した機体の周囲は、電荷が激しい運動をしているため、人が近づく事は極めて危険である。しかし大気中などでは完全に推進装置を止めてしまうと、再起動が困難になる場合が考えられる。よって乗り降りする時に上部だけを止めて、乗降口２１ｅからの乗り降りを安全にし、さらにスカートを設置して動作中の下部を遮断し、安全性を高めることを目的としている。むろん飛行中は乗降口は密閉されている。【００４０】  いったん動作してしまえば、集まった電荷は大気の電離を誘起するので安定動作状態になる。またコイル７ｅ１、７ｅ２に流れる電流の向きを変えることで磁界の向きを逆にしたり、上下を一体化した磁界で動作させるなど、動作状態を変える事が出来る。【００４１】  １６ｅはウィムズハースト型静電発電機のような、２枚の円板が反対に回転する静電発電機で、機体の中心を軸に回転している。これは電極に高電圧を供給する目的と、ジャイロ効果で機体を安定させる効果を持っている。また２枚の円板の回転数を差動させることで、機体のヨー軸制御の機能を持たせる事も可能である。【００４２】  １７ｅは球形でスカート内に等間隔に３個設置して有り、内部にバッテリーが入っている。これに飛行に必要な電気を貯めておく。また着陸時には支柱１８ｅを伸ばし足として使用する。さらに飛行時には支柱１８ｅが動き、バランスを取って機体の傾きをコントロールする。重量物でやっかい物であるバッテリーを機外に出し有効利用している。【００４３】  １９ｅは、ノズルやベルトや刷毛でできたイオンを吸収する装置で、吸収したイオンは磁極から排出する。これは磁界内の電荷の偏りを強め、効率を上げる事を目的としている。【００４４】  ２０ｅにはアンテナやカメラを設置している。本推進装置は動作中は機体の周囲をプラズマが覆い、外部の確認や通信が困難になる。機体の中心軸に有る磁極部分はプラズマが弱いため、この部分に設置している。【００４５】  小型機や中型機の姿勢制御は、大型機のように本推進装置を複数設置し制御させる事が出来ないため、磁性体や重量物を移動させたり、姿勢制御用のコイルや磁性体を設置し制御したり、本推進装置自体を傾けたりする事で行う必要が有る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】  本発明の外観を示した正面図と平面図である。
【図２】  本発明の原理を説明した断面図。
【図３】  円盤型の推進装置を説明した断面図。
【図４】  円盤型の推進装置を説明した断面図。
【図５】  円板型の片面に設置した推進装置を説明した断面図。
【図６】  円柱型で大型の機体を説明した外観図。
【図７】  円柱型で大型の機体を内部構造を説明した断面図。
【図８】  スカート付き球形型で中型の機体を説明した断面図。
【符号の説明】
【００４７】１  磁極Ｎ（Ｓ）
２  磁極Ｓ（Ｎ）
３  電極−（＋）
４  電極＋（−）
５  カソード（アノード）
６  アノード（カソード）
７  コイル
８  磁性体
Ａ  電界
Ｂ  磁界
Ｃ  ドリフト方向
Ｄ  電子が発生させた磁界
【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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