(57)【要約】              本発明に従って、流体がブレードを横切って流れるときに、１を超える揚抗比を備えたブレードがブレード上に流体抵抗より大きい揚力を発生させることができる。ブレードは密封エンジン内に配置され、ブレードを横切って流体を動かすのに必要な力より大きい力を生成し、それによって密封エンジンのスラストを作り出すことができる。スラストの方向および大きさは、流体流れの方向を制御することによって制御されることができる。本発明では、スラストエンジン内に流れる流体は、ガスまたは液体でもよい。本発明のスラストエンジンは、変更可能な環境で１枚以上の翼を使用して指向性力を作り出す。本発明に従うスラストエンジンは、密度または速度のような、流体パラメータ、（翼幾何学形状、揚力係数または翼の平面表面積のような）翼パラメータ、翼の数および位置、どのように流体がエネルギを受けるか、流体運動、固定または可動翼および流体経路を変化させることによって構成されることができる。【選択図】  図５
2012503140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンであって、
ハウジングによって封入される内部スペースを含む前記ハウジングと、
クローズドサイクルを通して動作中に流れる、前記内部スペースを充填する作動流体と、
前記ハウジングの前記作動流体の中で出力を作り出す、前記内部スペース内の構造体と、を備えるエンジン。
【請求項２】
前記構造体が、前記出力を供給する前記作動流体流れ内に、１枚以上のブレードを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記内部スペースが、互いに接続される第１部分および第２部分に分けられ、動作中に、温度差が前記第１部分と前記第２部分との間の前記作動流体流れを増大するように、前記温度差が前記第１部分と前記第２部分との間に作り出される、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項４】
流体構造体をさらに備え、前記内部スペースが、互いに接続される第１部分および第２部分に分割され、そして、動作中に、前記流体構造体が前記第１部分と前記第２部分との間の前記作動流体流れを増大する、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項５】
エンジンであって、
互いに接続される第１部分および第２部分に分けられる内部スペースを含むハウジングと、
動作中に、前記第１部分と前記第２部分との間を流れる、前記内部スペースを充填する作動流体と、
前記ハウジングに連結され、かつ出力が前記ハウジングで作り出されるように、前記作動流体流れの循環経路内の前記内部スペース内に配置される、１枚以上のブレードと、を備えるエンジン。
【請求項６】
前記ブレードが、１を超える揚抗比を備えた空力である、ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン。
【請求項７】
前記ブレードが、前記出力を制御するように調整可能である、ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン。
【請求項８】
前記第１部分が、前記作動流体がそれを通して流れる螺旋流路を含む、ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン。
【請求項９】
エンジンであって、
互いに接続される第１部分および第２部分に分けられる内部スペースを含むハウジングと、
動作中に、前記第１部分と前記第２部分との間を流れる、前記内部スペースを充填する作動流体と、
出力が、前記ハウジングで作り出されるように、前記流体流れの循環経路内の前記内部スペース内の１枚以上のブレードと、を備え、そして、１サイクルの中で前記第１部分に戻る前記作動流体の内部および運動エネルギが、次のサイクルに持ち越される、ことを特徴とするエンジン。
【請求項１０】
前記流体流れが回転であることを特徴とする請求項９に記載のエンジン。
【請求項１１】
前記流体流れが円形であることを特徴とする請求項９に記載のエンジン。
【請求項１２】
エンジンであって、
互いに接続される第１部分および第２部分に分けられる内部スペースを含むハウジングと、
前記内部スペースを充填する作動流体と、
動作中に、前記ハウジングに対して静止であって、かつ作動流体角速度を使用して前記第１部分と前記第２部分との間の前記作動流体流れを増大する流体構造体と、
前記ハウジング上で出力を作り出す、前記作動流体流れ内の１枚以上のブレードと、を備えるエンジン。
【請求項１３】
前記流体構造体がプロペラを含むことを特徴とする請求項１２に記載のエンジン。
【請求項１４】
前記流体構造体がディフューザを含むことを特徴とする請求項１２に記載のエンジン。
【請求項１５】
動作中に、温度差が前記第１部分と前記第２部分との間の前記作動流体流れを増大するように、前記温度差が前記第１部分と前記第２部分との間に作り出される、ことを特徴とする請求項１２に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、（特許文献１）に関連してその優先権を主張し、それを、本願明細書に引用したものとする。
【０００２】
米国を指定国とする場合、本出願は上記（特許文献１）の継続出願である。
【０００３】
本発明は、チャンバまたはハウジング内部で移動流体（すなわち液体またはガス）と接触する１つ以上の物体（例えば翼、エアフォイルまたはブレード）の空力の原理を適用するスラストエンジンの設計および使用に関する。
【背景技術】
【０００４】
航空機スラストエンジンは、力を発生させるために予め定められた方向に高速度空気流を供給する。スラストエンジンの例は、ガスタービンエンジンおよびガスターボプロップエンジンを含む。スラストパワーは、プロペラまたは一組のブレードの回転を高速で駆動することによって機械的に作り出されることができる。全てのスラストエンジンが、今日、それらの動作中にそれらの周囲の人々および物体に対する危害を防ぐための安全対策を必要とする高速度気流を作り出す。
【０００５】
多くの翼およびエアフォイル設計が、オンラインＵＩＵＣエアフォイルデータベース、ＮＡＣＡおよびさらに多くの現代的なエアフォイルをはじめとした多くの供給源から入手可能である。１９２０年代および１９３０年代中に、ＮＡＣＡは、種々の翼設計を設計して試験し、系統的組のグラフでこの翼設計の特性評価結果を公表した。これらの結果が、多くの用途に対して翼を設計する際に今日、まだ使われている。このグラフは、流体流れのエアフォイル迎角に基づいてエアフォイル（翼の断面を示す）に対する揚力および抗力係数を与える。これらの係数を使用して、揚力および抗力が以下の等式を使用して算出されることができる：
１）揚力＝１／２ＣｌρＶ２Ａ
２）抗力＝１／２ＣｄρＶ２Ａ
ここで
Ｃｌは揚力係数、Ｃｄは抗力係数、ρは流体の密度、Ｖは流体に対する翼の速度であり、および、Ａはエアフォイルの表面積である。
【０００６】
抗力に対する揚力の比率（Ｌ／Ｄ比率）が、エアフォイルまたはブレード設計による揚力創成の空力品質および効率に対する尺度として使われる。所定の速度および迎角で翼によって生成される揚力は、抗力より１−２桁大きい可能性がある。したがって、かなりより小さな力が指定された揚力を得るために空気中を、翼を推進するために加えられることができる。実際的な航空機の揚抗比は、約４：１から最高５０：１以上変化する。揚力の力を決定するための多くの方法がある。
【０００７】
熱機関は、熱エネルギを機械エネルギに変換する装置を指す。熱機関は、異なる温度を有する熱機関の２つのセクション間を流れる流体エネルギを機械力に変換することによって動作する。２つのセクション間の温度差がより大きいほど、熱機関の効率がより高い。熱機関内部の２つの領域間の温度差が、機関内の流体循環を保つのに用いられる。
【０００８】
インペラは、流体の圧力および流量を増大するチューブまたは導管内部の回転子である。インペラは、一般的にポンプを駆動するモータからポンピングされる流体にエネルギを伝達する遠心ポンプの回転要素である。インペラは、流体を回転中心から外側に加速する。流体の外へ向かう運動がポンプケーシングによって閉じ込められるときに、インペラによって達成される速度が圧力に変わる。インペラは、通常半径方向に流体を押すために入力流体およびベーンを受け入れる（アイと呼ばれる）開放入口を備えた短円筒である。
【０００９】
プロペラは、基本的に、回転運動を、水または空気のような質量媒体を通して乗物（例えば航空機、船舶または潜水艦）を推進するためのスラストに変換することによって動力を伝える一種のファンである。プロペラは、固体を通してねじを回転させることに類似した方法で、中心シャフトのまわりに２枚以上のねじれブレードを回転させることによって動作する。プロペラのブレードは、回転翼（プロペラのブレードは、実際、翼またはエアフォイルである。）として働いて、エアフォイル形状のブレードの前方表面と後方表面との間に圧力の差異を発生させることによって、かつ、多くの空気を後方に加速することによって力を生成する。
【００１０】
流体中を（すなわち、揚力と関連する抗力を克服して）突き通すためにスラストを作り出すには、エネルギを必要とする。飛行が可能な異なる物体は、それらのエンジンの効率、および、揚力がどれくらいよく前方スラストに変換するかで変わる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許本出願第１２／２３５，４７７号、名称「スラストエンジン」、２００８年９月２２日出願、
【発明の概要】
【００１２】
［発明が解決しようとする課題］
［課題を解決するための手段］
本発明の一実施態様に従って、スラストエンジンが、変更可能な環境で１枚以上の翼を使用して指向性力を作り出す。このスラストエンジンは、密度または速度のような、流体パラメータ、（翼幾何学形状、揚力係数または翼の平面表面積のような）翼パラメータ、翼の数および位置、どのように流体がエネルギを受けるか、流体運動、固定または可動翼および流体経路、を変化させることによって構成されることができる。
【００１３】
本発明のスラストエンジンは、自動車または別の乗物を推進するのに用いられることができる。例えば熱エネルギの供給源が設けられる任意の用途に、それがまた組み込まれることができる。
【００１４】
本発明は、図面とともに下記の詳細な説明の考察でよりよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施態様に従う、２枚の固定翼を有するスラストエンジン１００の断面図を示す。
【図２】図１のラインＡ−Ａ’に沿ったスラストエンジン１００の横断面図を示す。
【図３】ハウジング１０３が中心部１０４ｄに位置する流体構造体１０７をその中に設けられ、流体が翼１０１および１０２を横切って半径方向に流れる、本発明の一代替実施態様であるスラストエンジン３００を示す。
【図４ａ】スラストエンジン１００およびスラストエンジン３００に用いられるのに適した調整可能環状翼４００を示す。
【図４ｂ】環状翼４００内の迎角を調整するための制御要素を示す。
【図４ｃ】調整可能エアフォイルブレード４５０を示す。
【図５】本発明の一実施態様に従う、螺旋ブレードを備えたスラストエンジン５００の断面図を示す。
【図６ａ】図５のラインＡ−Ａ’に沿ったスラストエンジン５００の横断面図を示す。
【図６ｂ】図５内のスラストエンジン５００の調整可能ブレードを示す。
【図７ａ】本発明の別の実施態様に従う、スラストエンジン７００を示す。
【図７ｂ】本発明の別の実施態様に従う、スラストエンジン７５０を示す。
【図８】本発明の一実施態様に従う、ハウジング８０１内部で流体中を回転するブレードを備えた環状チューブ８００を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
流体が物体を越えて流れるときに、物体の対向する表面上で流体の得られる速度の差異が物体の本体上に揚力を作り出す。揚力が、スラストエンジンの出力を供給するために収集されることができる。スラストエンジン内部の揚力のベクトル和が、スラストエンジンの出力を与える。
【００１７】
スラストエンジンは、流体エネルギまたは熱エネルギを力に変換する装置を指す。本発明によれば、スラストエンジンはスラストエンジンのスラストを作り出すために、空力ブレードまたは翼を横切って流れる流体に起因する流体抵抗によるエネルギ損失をブレード上の揚力に変換することによって動作する。空力ブレードは、揚抗比（Ｌ／Ｄ比率）によって特徴づけられる。揚抗比は、空力ブレードによって作り出されるスラストを決定する。本発明によれば、流体がブレードを横切って流れるときに、１を超える揚抗比を備えたブレードがブレード上の流体抵抗より大きい揚力を発生させることができる。ブレードは密封エンジン内に配置され、ブレードを横切って流体を動かすのに必要な力より大きい力を生成し、それによって密封エンジンのスラストを作り出すことができる。スラストの方向および大きさは、流体流れの方向を制御することによって制御されることができる。本発明では、スラストエンジン内に流れる流体は、ガスまたは液体でもよい。
【００１８】
本発明のスラストエンジンは、変更可能な環境で１枚以上の翼を使用して指向性力を作り出す。本発明に従うスラストエンジンは、密度または速度のような、流体パラメータ、（翼幾何学形状、揚力係数または翼の平面表面積のような）翼パラメータ、翼の数および位置、どのように流体がエネルギを受けるか、流体運動、固定または可動翼および流体経路、を変化させることによって構成されることができる。
【００１９】
本発明のスラストエンジンは、自動車または別の乗物のような、任意の物体を推進するのに用いられることができて、エンジンを必要とする任意の用途に組み込まれることができる。いくつかの実施態様において、熱エネルギの供給源がスラストエンジンを駆動するように設けられることができる。
【００２０】
この詳細な説明および図面を単純化するために、（ブレードまたは特定の翼幾何学形状よりむしろ）エアフォイルになされる参照は、翼、空力ブレードおよびエアフォイルのような、空力効果を備えた他の構造物に等しく適用可能であると理解される。このために、翼は空気または別のガス状の媒体を通して物体に対する揚力を生成するのに用いられる表面である。翼は、一般的にエアフォイルの形状を有する。
【００２１】
固体の物体が流体中を動くときに、揚力が生成される。同等に、物体がそれを越えて動く流体流れを有するときに、揚力が生成される。本発明は、熱差または圧力差の下で動作して熱エネルギまたは流体運動エネルギをスラストに変換するスラストエンジンを提供する。本発明のスラストエンジンは、クローズドサイクルを使用して陸上、水上で、水中で、空気中でまたは宇宙空間で、物体を動かす。
【００２２】
ポンプまたは熱が、流体を動きに入れるかまたはエンジン内部の流体循環を増大するのに用いられることができる。熱によって供給される流体エネルギを備えた本発明のスラストエンジンは、太陽、電気、化石のまたは他の燃料を含む、熱エネルギの任意の供給源によって動作することができる。充分な温度差がエンジンの２つの部分の間で作り出されるときに、本発明のスラストエンジンが動作する。本発明のスラストエンジンによって作り出されるスラストは、エンジンの向きおよび（例えば、ブレードパラメータおよび流体パラメータとしての）内部構成に基づいて指向性力を与える。
【００２３】
本発明の一実施態様に従って、図１はスラストエンジン１００を示す。図２は、図１のラインＡ−Ａ’に沿ったスラストエンジン１００の横断面図を示す。図１に示すように、環状仕切り１０５によって上部１０４ａおよび下部１０４ｂに分けられるハウジング１０３の内側に、翼１０１および１０２が懸架される。（注「上部」および「下部」の表示は、単にこの詳細な説明の説明を容易にするために提供されるだけであり、ハウジング１０３は、任意の方向に向けられることができる。）環状仕切り１０５は、翼または空力効果を備えた物体であってもよい。環状仕切り１０５は、仕切りを与えて、好ましい方向に揚力を作り出す。
【００２４】
スラストエンジン１００の流体流れは、重力および上昇する高温流体によって自動スタートできてもよい。吸入流体バルブが加圧流体を、エンジンを始動し、かつエンジン内部の圧力を制御するようにもたらすのに用いられることができる。流体は、周辺部分１０４ｃと中心部１０４ｄを通して上部１０４ａと下部１０４ｂとの間を循環する。中心部１０４ｄは、流体流れを増大する朝顔胴形スペースであってもよい。翼１０１および１０２は、支持構造物１０６ａ  １０６ｂ、１０６ｃおよび１０６ｄによってハウジング１０３に対してそれらの位置に固定される。支持構造物１０６ａ  １０６ｂ、１０６ｃおよび１０６ｄは、エンジンにまたはそれから離れて熱を伝導するのに用いられることができる。支持構造物は、また、揚力創成に関する空力効果を有することができる。
【００２５】
図２に示すように、周辺領域１０４ｃと中心部１０４ｄ間の流体流れを可能にするために頂部（または底部）から見たときに、翼１０１は環状である。翼１０２は、翼１０１と異なる形および寸法を与えられてもよい。
【００２６】
一実施態様によれば、上部１０４ａは下部１０４ｂでの温度に対してより低い温度に維持され、それによって流体の循環を与える。流体は、半径方向に外側に下部１０４ｂ内に流れて、周辺流体スペース１０４ｃを通して上部１０４ａに入り、中心流体スペース１０４ｄの方へ半径方向に内部に流れて、中心流体スペース１０４ｄを通して下部１０４ｂに戻る。複数の加熱領域および冷却領域が、作動流体流れを最適化するためにハウジング１０３内に位置することができる。
【００２７】
各翼の上に（および下に）流れる流体の方向および速度は、翼１０１の幾何学形状によって決定される。上で議論したように、流体がその上におよび下に流れるにつれて翼１０１および１０２によって作り出される揚力および抗力がスラストを与える。スラストまたは推力の大きさは、翼１０１および１０２の位置および寸法ならびにそれらのそれぞれの揚力係数および抗力係数に依存する。一実施態様において、加熱または冷却要素が翼１０１および１０２の内側に埋め込まれ、流体を加熱してまたは冷却して、上部１０４ａと下部１０４ｂとの間に温度差を作り出すことができる。一実施態様において、加熱要素もしくは冷却要素または両方が翼１０１および１０２内に埋め込まれ、翼１０１および１０２のまわりを流れる流体の速度を変化させることができる。高圧が必要な所で加熱源が配置され、および低圧が必要な所で冷却源が配置される。
【００２８】
一実施態様において、金属は効率的な加熱と冷却を達成するために翼１０１および１０２ならびにハウジング１０３を設けるための好ましい材料である。一般に、より高い揚抗比を備えた翼は、本発明のスラストエンジンに対してより効率的である−すなわち所定の量の入力パワーに対してより大きなスラストを作り出す−とみなされる。他の要因（例えばパワーの消散）も、揚抗比の選択に影響を及ぼす。
【００２９】
ハウジング１０３内部の作動流体は、ガスまたは液体であってもよい。必要に応じて、ガス状の作動流体が加圧されることができる。ガス状の作動流体は、より広範囲の流体密度が部分１０４ａと１０４ｂとの間の同じ温度差から生じる利点を有する。より高密度で加圧されたガスは、本発明のスラストエンジン内により大きなスラストを与えることができる。加圧されたガス状の作動流体はさらに、翼で起こるかもしれない流体分離問題を防ぐ。本発明によれば、ガス密度が圧力を調整することによって変えられることができるので、生成されるスラストはおそらくスラストエンジンの動作中に作動流体圧力を変えることによって制御される。
【００３０】
スラストエンジン内部の翼は、平行にまたは層で配置され好ましい方向にスラストを高めることができる。異なる流体パラメータ（例えば流体密度および速度）を備えた少なくとも２つの流体を備えたスラストエンジンが、構成されることができる。一実施態様において、螺旋流路または螺旋形ハウジングを有するスラストエンジンが周辺流体スペース１０４ｃおよび中心流体スペース１０４ｄを通して上部１０４ａと下部１０４ｂとの間を回転する流体流れを有することができる。別の実施態様では、流体は上部１０４ａで半径方向に外側に流れて、周辺流体スペース１０４ｃを通して下部１０４ｂに入り、中心流体スペース１０４ｄの方へ半径方向に内側に流れて、中心流体スペース１０４ｄを通して上部１０４ａに戻る。一実施態様によれば、上部１０４ａは下部１０４ｂの温度に対してより高い温度に維持される。一方向バルブが、中心流体スペース１０４ｄ内に設けられ、上部１０４ａと下部１０４ｂとの間の流体流れを可能にすることができる。
【００３１】
流体流れを方向付ける機構が、設けられることができる。一旦流体流れが始まると、下部１０４ｂと上部１０４ａとの間の温度勾配が流体流向を維持することができる。好ましい方向の流体流れが、外部的に駆動されることができるかまたはセパレータもしくは仕切り１０５内に設けられる機構から駆動されることができる、プロペラを使用して開始されることができる。代わりとして、バルブ機構がハウジング１０３の壁内に設けられ、ハウジング１０３を通して外部からの流体の流れを与え、かつ、再び外部に吐出されることができる。
【００３２】
動作中に、上下の部分１０４ａおよび１０４ｂ間の温度差が、流体流れの速度を決定する。推力は、翼を横切る流体流れの速度の二乗に比例する。揚力の方向には、推力は翼の抵抗掛ける揚抗比と等しい。流体が翼を横切って流れるにつれて流体から失われるエネルギは、翼の表面にわたる抗力および摩擦力に帰される。
【００３３】
温度差は、上部１０４ａおよび下部１０４ｂの代わりに、加熱と冷却を与える、中心流体スペース１０４ｄおよび周辺流体スペース１０４ｃを使用して維持されることができる。この構成で、スラストエンジンはスラストエンジンの向きに従い自動スタートしてもしなくてもよい。一実施態様において、温度差が中心部１０４ｄおよび周辺部分１０４ｃを使用して維持される。また、スラストエンジンハウジング内の２つを超える部分が、特に長い流体経路を備えたより大きいスラストエンジンに対して作動流体を加熱して、冷却するのに用いられることができる。一実施態様において、スラストエンジンハウジング内の３つ以上の部分が、作動流体を加熱して、冷却するのに用いられる。
【００３４】
図３は、本発明の一代替実施態様である、スラストエンジン３００を示し、その中にハウジング１０３が、一組のブレード１０８および駆動軸１０９を有し、かつ、中心部１０４ｄ内に設置され、流体が翼１０１および１０２を横切って半径方向に流れる、流体構造体１０７を設けられる。流体構造体１０７は、機械力を使用して流体を循環に持っていく。流体構造体１０７は、ブレード組１０８の構成およびエンジンの用途に従いポンプ、インペラ、プロペラ、圧縮機、ファンまたはブロワとして機能することができる。一実施態様において、流体構造体１０７は、流体が流れるかまたは揚力に関与するようにブレード組１０８がエネルギを与えるように、調整可能翼またはブレード構成を有することができる。スラストエンジン３００内に達成される推力は、流体構造体１０７によってポンピングされる流体の量を調整することによって制御されることができる。一実施態様において、ブレード組１０８はブレード回転の軸に沿って指向する力に分解されることができる、結果として生じる動的空気力を生成するエアフォイル形状のセクションを有することができる。流体構造体１０７は、プロペラとして機能することができる。環状仕切り１０５は、環状仕切りが駆動軸１０９によって回転させることができる流体構造体１０７のブレード組１０８の一部であってもよい。
【００３５】
スラストエンジン１００のように、スラストエンジン３００内に達成される推力は、翼１０１および１０２の位置および寸法、ハウジング１０３の寸法および形状ならびに翼１０１および１０２とハウジング１０３のために選ばれる材料に依存する。一般に、得られる揚力を扱うことができる、任意の金属、プラスチックまたは複合材料を含む、任意の材料が翼１０１および１０２のために使われることができる。ハウジング１０３は、流体圧力を扱うことができて、かつ内部のハウジング上の、ならびに、翼１０１および１０２のまわりの流体流れを含む摩擦力から生成される熱を放散させることができる任意の材料から、作られることができる。
【００３６】
スラストエンジン３００用の作動流体は、ガスまたは液体でもよい。作動流体としてガスを使用するときに、ガスを加圧させることは推力を増加させることができる。より小さな動粘性係数（粘性／密度）を有する作動流体が、スラストエンジン効率を向上することができる。スラストエンジン１００とは異なり、しかしながら、スラストエンジン３００は流体構造体１０７によって作り出される流体流れによって始動する。流体構造体１０７の流体圧力が流体経路に沿った抗力および摩擦力に起因する圧力降下より大きい限り、流体速度は増加する。流体構造体１０７は、上部１０４ａ、下部１０４ｂまたは周辺流体スペース１０４ｃ内に、またはどこでも流体構造体１０７がスラストエンジン３００内に望ましい流体流れを作り出すことができる所に位置することができる。一実施態様において、熱差および圧縮機（またはプロペラ）によって駆動されるスラストエンジンが、実現されることができる。スラストエンジン１００は、流体を圧縮して、流体速度流体を増大するために中心流体スペース１０４ｄ内に位置する圧縮機（プロペラ）タイプの流体構造体を使用することができる。
【００３７】
流体構造体１０７は、流体を駆動して翼上で仕事をする複数の組のブレードを備えていることができる。流体構造体１０７を駆動するために何の機械入力パワーも供給されない時、流体構造体１０７はブレードが駆動軸１０９周辺で折り重ねるかまたはハウジング１０３の内部の壁に整列することができる機構を有することができる。一実施態様において、流体構造体１０７内部のブレードは、流体構造体１０７が外部の機械力供給源によって連続的に駆動される必要がないように、回転流体を、回転を伴わない高圧流体に変換するディフューザとして機能することができる。流体構造体１０７内のブレードは、コイルばねによって駆動されることができる。揚力を作り出す翼は、流体通路を形成することができる。
【００３８】
翼は、翼によって生成される揚力を制御するように調整可能でもよい。調整は、迎角を制御することを通してまたは翼を傾けることによって実現されることができる。いくつかの実施態様において、各翼の「迎角」は、その翼で経験される所望の推力を達成するように制御されることができる。固定翼とは異なり、１種類の調整可能翼が動作中に迎角を作動流体流向に変えることができる。この種の調整可能翼がその迎角を変えるにつれて、翼の表面積もまた、変わることができる。この種の翼に対して、複数の重なり合うセクションが連続的翼表面を維持するのに用いられることができる。一実施態様において、ブレードの動作迎角が、作り出される揚力の最高の経済利点を得るように調整されることができる。
【００３９】
図４ａは、調整可能環状翼４００を示す。図４ｂは、環状翼４００内の動作迎角を変えるための制御機構を示す。図４ｂに示すように、セクション４０１および４０２は調整ロッド４０３およびピボットロッド４０６によってブレード支持部４０５に連結される。ロッドガイド４０４内の調整ロッド４０３の動きは、油圧技術または公知技術の他の方法を使用して実施されることができる。調整ロッド４０３の動きは、ピボットロッド４０６上でブレードセクション４０１および４０２を枢支することによってブレードセクション４０１および４０２の迎角を制御する。ロッドガイド４０４は、それがピボットロッド４０６の回りに枢支するにつれて、ブレードセクション４０１および４０２の経路に適合させるように湾曲している。調整ロッド４０３は、ブレードセクション４０１および４０２を同時に動かすことができるかまたは要求されるように、ブレードセクション４０１および４０２を独立に動かすことができる。
【００４０】
図４ｃは、調整可能空力ブレード４５０を示す。図４ｃにおいて、セクション４５１は調整ロッド４５３およびピボットロッド４５６によってブレード支持部（図示せず）に連結される。ロッドガイド４５４内の調整ロッド４５３の動きは、油圧技術または公知技術の他の方法を使用して実施されることができる。調整ロッド４５３の動きは、ピボットロッド４５６上でブレードセクション４５１を枢支することによってブレードセクション４５１の迎角を制御する。ロッドガイド４５４は、それがピボットロッド４５６の回りに枢支するにつれて、ブレードセクション４５１の経路に適合させるように湾曲している。
【００４１】
迎角が各翼で経験される揚力および流体抵抗を決定するので、本発明のスラストエンジンによって作り出される総推力は各翼で迎角を調整することによって調整されることができる。この種のアプローチは、次の利点を有する：（ａ）揚力が、迅速にかつ正確に変えられることができる、（ｂ）揚力は、前方および後方の方向を作り出すように調整可能であることができる、ならびに（ｃ）翼１０１および１０２を多くのセクションに分割することによって多数の翼が設けられることができ、各セクションが異なる迎角を与えられ、それによって力の方向、同じくこのように作り出される推力の大きさ、の両方の制御を可能にする。流体抵抗が迎角によって変化するので、エンジンサイクル中の流体圧力損失もまた変わる。したがって、熱差、プロペラ速度または流体構造体が、これらの流体圧力変化を補償するように調整されることができる。エンジン制御装置が、迎角および流体流れ速度の両方を調整するために設けられることができる。各翼にて流体流れ速度を測定するセンサもまた、設けられることができる。
【００４２】
いくつかの実施態様において、２枚を超える翼が設けられることができる。２枚を超える翼を有することは、所望のスラスト要件を満たすためによりコンパクトな設計を提供することができる。各翼は、システムスラスト要件に従い、調整可能翼または、固定翼であってもよい。一実施態様において、翼１０１および１０２は支持構造物１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃおよび１０６ｄによってハウジング１０３に対してそれらの位置に動かせる。本発明では、翼１０１および１０２はハウジング１０３内の流体流れに対してそれらの角度で調整可能である。揚力を作り出すために、翼１０１および１０２はスラストエンジンのハウジング内部でどこにでも配置されることができる。流体速度は、特定の領域で流体体積流量を制御することによって変えられることができる。翼１０１および１０２のまわりで流体流れの量を変化させることによって、評価できる揚力が作り出されることができる。加熱または冷却もまた、流体速度または流体密度を変えるのに用いられることができる。
【００４３】
スラストエンジン３００は、本発明に従って円形および回転流体流れの両方を支持することができる。流体構造体１０７のブレード組１０８が、流体を回転させてハウジング１０３内に回転流体流れを作り出すように設計されることができる。ブレード組１０８が、回転流体流れが要求される位置で半径方向に沿って軸方向に配置されることができる。翼１０１および１０２が、それらを横切って流れる回転流体から揚力を作り出すように構成されることができる。流体を回転させることによって、翼１０１および１０２を横切る流体経路が増大され、したがって翼１０１および１０２上に作り出される揚力を増加させることができる。一実施態様において、スラストエンジン３００が下部１０４ｂで外側に流体を回転させるように構成される流体構造体１０７を有する。流体は、周辺流体スペース１０４ｃを通して回転可能に上部１０４ａに入り、中心流体スペース１０４ｄの方へ回転可能に内部に流れ、かつ中心流体スペース１０４ｄを通して回転可能に下部１０４ｂに戻る。一実施態様において、スラストエンジン３００は上部１０４ａで外側に流体を回転させ、周辺流体スペース１０４ｃを通して回転することによって下部１０４ｂに入り、中心流体スペース１０４ｄの方へ回転可能に内部に流れ、かつ中心流体スペース１０４ｄを通して回転可能に上部１０４ａに戻るように構成される流体構造体１０７を有する。
【００４４】
別の実施態様に従って、図５は、作動流体が流れるための螺旋流路を形成する、上部５０４ａおよび下部５０４ｂの両方内に螺旋壁を有するスラストエンジン５００を示す。得られる流体は、軸のまわりに回転する。螺旋壁は、内部のハウジング５０３および環状仕切り５０５に取り付けられることができる。螺旋作動流体経路を有することは作動流体経路の長さを増大し、それは作動流体と接触する翼表面積の増加を与えることができる。各螺旋流路は、スラストを作り出すのに用いられる複数の不連続な翼を有する。そのような螺旋流路は、螺旋壁５０６ａと螺旋壁５０６ｂ、翼５０１ａと翼５０１ｂとの間に見られることができる。螺旋流路内の翼は、翼５０１ａおよび５０１ｂで示すように複数の層を形成することができるかまたは単一の層を形成することができる。
【００４５】
図６ａは、ラインＡ−Ａ’を通してのスラストエンジン５００の上部５０４ａの平面図を示し、螺旋流路および各流路内の単一層の翼を示す。螺旋流路内に複数層の翼を有することは、生成されるスラストを増大することができる。螺旋流路内の翼層の数を決定する際のいくつかの要因は、流路高さ、翼厚および作動流体流速である。各翼は、螺旋壁に取り付けられることができて、固定翼または調整可能翼であることができる。支持構造物５１５が、周辺流体スペース５０４ｃの内側で翼を内部のハウジング壁に接続する。
【００４６】
調整ロッド５１３およびピボットロッド５１０によって螺旋壁５０６ｃおよび５０６ｄに連結される螺旋翼５０１ｃを示す図６ｂから、螺旋壁への螺旋翼の接続が、よりよく見られることができる。調整ロッド５１３は、油圧技術または公知技術の別の方法によって駆動されるロッドガイド５１２内で動く。調整ロッド５１３の動きは、ピボットロッド５１０上でブレード５０１ｃを枢支することによって螺旋翼５０１ｃの迎角を制御する。ロッドガイド５１２は、それがピボットロッド５１０の回りに枢支するにつれて、螺旋翼５０１ｃの経路に適合させるように湾曲している。
【００４７】
図５において、作動流体流れは渦度を持っている（すなわち、渦が流体流れから形成される）。作動流れが連続的力を発揮して、螺旋壁および翼上にモーメント荷重を与える。図５に示すように、作動流体循環が対流垂直循環であるので、渦度はほぼ水平でもよい。下部１０４ｂ内の高温ゾーン５２０ａへの上部１０４ａ内の低温ゾーン５２０ｂからの作動流体流れは、回転下降流である。（ここで、それぞれ、「高温ゾーン」および「低温ゾーン」は単に（互いに対して）より高いおよびより低い温度領域を意味するだけである。）同様に、高温ゾーン５２０ａから低温ゾーン５２０ｂへの作動流体流れは、回転上昇流である。作動流体のモーメント荷重は、エンジンサイクル中に連続的に維持される。作動流体は、各エンジンサイクル中にそれぞれのゾーンで連続的に加熱して、膨張して、冷却して、かつ収縮する。したがって、全部のエンジンサイクルおよび全部の作動流体経路が、ハウジング５０３内に備えられる。エンジンサイクル中に、作動流体は翼上に力を発揮する。
【００４８】
上で議論したように、作動流体は渦度を有して、作動流体の加熱と冷却から生じる、連続的モーメント荷重を有し、および、螺旋壁が作動流体を回転運動に導く。翼は、流体内に回転運動を引き起こすように設計されることができる。螺旋壁および翼が、ハウジング５０３に連結される支持構造物として使われるか、または熱伝導機能を与えることができる。
【００４９】
したがって、この環境の下で、第１のサイクルの終りでの作動流体の速度が第２のサイクルの始まりでの作動流体の速度になり、かつ第２のサイクルの全体にわたって増加するまで、エンジンがより長く動作すればするほど、作動流体がよりすばやく循環する。作動流体速度は運動エネルギによって増大され、それは次いで熱機関によってスラスト仕事に変換される。作動流体速度は、エンジンサイクルの拡張段階および収縮段階の両方中に増大する。
【００５０】
翼または螺旋壁の形状が、作動流体を回転させるのを助ける。スラストエンジン５００内部の翼がまた、エンジンのさまざまな部分の温度を調整するのに−すなわち、高温ゾーン５２０ａの温度を変化させるかまたは低温ゾーン５２０ｂの温度を変化させるのに用いられることができる。
【００５１】
高温ゾーン５２０ａ内の作動流体の回転および半径方向の外部の流れ、低温ゾーン５２０ｂへの上方への動き、低温ゾーン５２０ｂ内の作動流体の回転および半径方向の内部の流れおよび高温ゾーン５２０ａへの下方への動きは、下降流の全長に沿って広がる。実効コラム直径が減弱するにつれて、回転または『ねじれ』の速度は増大する。低温作動流体は、スピニング下降流の形でスペースを通してより効果的に運ばれる。高い流体速度は、角運動量保存から生じる。エンジン設計は、連続的に加熱と冷却によって作動流体を動かすことに基づき、および翼（空力ブレード）を使用して作動流体を回転させる（すなわち作動流体内にモーメント荷重を維持する）。
【００５２】
スラストエンジン１００および３００とは異なり、作動流体を回転させることによって、スラストエンジン５００は周辺部分５０４ｃ内に配置される不連続な翼を有することによって、スラストを生成することができる。図５は、内部のハウジング５０３に取り付けられて、任意選択で環状仕切り５０５に取り付けられる周囲壁５０８ａおよび５０８ｂによって形成される周辺流路内の、周辺翼組５０７の周辺翼５０７ａを示す。これらの周辺流路は、上部５０４ａと下部５０４ｂとの間に作動流体を案内する。周囲壁を使用して周辺流路を形成することは、それらの迎角を作動流体に配置する際により多くの柔軟性を周辺翼に与える。周辺流路はまた、周辺翼によって形成され、したがって、スラストを生成する翼の数を増加させることができる。しかしながら、周辺翼は上部５０４ａと下部５０４ｂとの間の作動流体の循環を維持するために作動流体上で迎角を有しなければならない。一実施態様において、スラストエンジン５００は周辺翼を使用して作動流体が上部５０４ａと下部５０４ｂとの間を流れるための周辺流路を形成する。
【００５３】
スラストエンジン５００は、スラストエンジン１００内に示されるように、温度差異によって駆動されることができるか、またはスラストエンジン３００内に示されるように、流体構造体（図示せず）によって駆動されることができる。流体構造体が回転流体流れに使われるときに、軸方向のまたは半径方向の回転ブレードの組を使用するポンプを含む、作動流体の循環を維持する任意の構造体が使われることができる。流体構造体が回転流体流れに使われるときに、流体の反対方向に回転する、かつ、流体とブレードとの間の角速度差を使用して回転流体流れサイクルを維持する揚力を作り出す、ブレードのプロペラ組はより効率的であることができる。一実施態様において、スラストエンジン５００は、流体とブレードの組との間の角速度差を使用する一組のブレードを備えた流体構造体を使用して流体循環を保つ。動作中に、ブレードの組が流体サイクリングを保つために回転する必要がない（すなわち何の入力パワーもない）ように、ブレードの組での流体角速度が十分に高くてもよい。
【００５４】
図７ａおよび７ｂのスラストエンジン７００およびスラストエンジン７５０は、それぞれ、水平および垂直位置に翼組７０２を向けることにより生じる異なる指向性スラストを有する。一実施態様において、スラストエンジン７００は作動流体ならびに翼７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃおよび７０２ｄを有する翼組７０２を封入する円管形状のハウジング７０１を含む。作動流体は、矢印７０６ａおよび７０６ｂによって示唆される方向にハウジング７０１の内部を通して循環する。したがって、作動流体流れは内部スペース７０３ａから、翼７０２ａおよび７０２ｂをこえて内部スペース７０３ｂ内に、次いで翼７０２ｃおよび７０２ｄをこえて内部スペース７０３ａに戻る。翼組７０２は、作動流体がそれをこえて流れることができるスペースを備えたハウジング７０１の内部の壁に取り付けられ、その結果、それらの前縁が作動流体流れに水平である（翼７０２ａの前縁７０４ａを参照のこと）。翼組７０２内の全ての翼が空力翼であり、したがって、翼組７０２によって作り出される揚力は図７ａに示すように実質的に垂直である。翼組７０２は、内部スペース７０３ａおよび７０３ｂを含むハウジング７０１の内部内のどこにでも配置される翼を有することができる。翼組７０２は、全て固定翼、全て調整可能翼または固定および調整可能翼の組合せを有することができる。
【００５５】
スラストエンジン７００は、ハウジング７０１内の１つ以上の流体ポンプによって機械的に駆動されるかまたはハウジング７０１内に異なる温度を備えた領域を作り出すことによって熱駆動されることができる。作動流体が翼組７０２の各翼をこえて流れるにつれて、作動流体は翼の流体抵抗およびハウジング７０１の内部の壁からの摩擦に起因する圧力損失を有する。この作動流体圧力損失によって、作動流体速度の減少が生じる可能性があり、翼組７０２内の翼に揚力の不均衡を作り出す可能性がある。この作動流体圧力損失を補償する１つの方法は、複数の流体ポンプを有するかまたはハウジング７０１内でお互いに離れて配置される温度差を備えた複数の領域を有することである。一実施態様において、スラストエンジン７００は内部スペース７０３ａまたは７０３ｂ内に配置される流体ポンプによって機械的に駆動される。一実施態様において、スラストエンジン７００は２台の流体ポンプ、内部スペース７０３ａ内の１台の流体ポンプおよび内部スペース７０３ｂ内の残りの流体ポンプによって、機械的に駆動される。一実施態様において、スラストエンジン７００は熱駆動され、内部スペース７０３ａと内部スペース７０３ｂとの間に温度差を作り出す。別の実施態様において、スラストエンジン７００は熱駆動され、内部スペース７０３ａと翼７０２ａおよび７０２ｂによって占められる内部スペースとの間に温度差異および内部スペース７０３ｂと翼７０２ｃおよび７０２ｄによって占められる内部スペースとの間に温度差異を作り出す。一実施態様において、スラストエンジン７００は、翼組７０２内に加熱要素と冷却要素を加えることによって熱駆動され、ハウジング７０１内で温度差異を備えた１つ以上の領域を作り出す。
【００５６】
流体圧力損失に起因する翼組７０２揚力の不均衡を補償する別の方法は、流体が各翼をこえて流れるにつれて、作動流体がそれを通して流れる横断面積が減るように、ハウジング７０１を形成することである。横断面積を減らすことは、作動流体圧力損失による作動流体速度の減少を補償するように作動流体速度を増大することができる。また、翼組７０２内の調整可能翼は、不均衡を補償するための揚力を増大する迎角を増加させるように制御されることができる。一実施態様において、スラストエンジン７００は翼７０２ａおよび７０２ｂを含むセクションならびに翼７０２ｃおよび７０２ｄを含むセクションに沿って減少する横断面積を有する。一実施態様において、スラストエンジン７００は、作動流体圧力損失に基づいてコントローラによって調整される１枚以上の調整可能翼を備えた翼組７０２を有する。
【００５７】
スラストエンジン７００が熱によって駆動されるときに、流体流れ方向を決定するいくつかの要因はハウジング７０１形状、相対的に高いおよび低い作動流体温度の領域の位置およびハウジング７０１内の制御バルブである。ハウジング内の作動流体圧力は、作動流体速度を増大する（すなわち、横断面積を減らす）かまたは減らす（すなわち、横断面積を増大する）ように横断面積を変えることによって制御されることができる。相対的に高い温度の作動流体を備えたハウジング内の領域は、相対的に高い作動流体圧力領域を作り出すことができるが、一方、相対的に低い温度の作動流体を備えたハウジング内の領域は相対的に低い作動流体圧力領域を作り出すことができる。作動流体が高圧領域から低圧領域に流れるので、ハウジング形状および作動流体温度差が好ましい方向に流体流れを強制するのに用いられることができる。一方向バルブまたはゲートが、また、好ましい方向に流体を強制するために作動流体経路内に配置されることができる。一実施態様において、スラストエンジン７００はハウジング７０１内で温度差異を備えた１つ以上の領域を作り出すために熱によって駆動され、ここで、作動流体は、１つ以上の増減している横断面積を有するようにハウジング７０１を形成することによって、または相対的に高いおよび低い温度の作動流体を備えた領域の位置によって、またはハウジング７０１ならびに相対的に高いおよび低い温度の作動流体の領域位置の両方を形成することによって、好ましい方向に向けられる。
【００５８】
もう１つの実施態様では、翼組７５２を垂直に向けることによって、スラストエンジン７５０（図７ｂ）がスラストエンジン７００から変更される。翼組７５２は、それらの前縁７５４ａが作動流体流れに垂直であるように、作動流体がそれをこえて流れることができるスペースを備えたハウジング７０１の内部の壁に取り付けられる。翼組７５２内の全ての翼が空力翼であり、したがって、図７ｂに示すように、翼組７０２によって作り出される揚力は実質的に水平である。翼組７５２は、内部スペース７０３ａおよび７０３ｂを含む内部のハウジング７０１内のどこにでも配置されることができる。翼組７５２は、全て固定翼、全て調整可能翼または固定および調整可能翼の組合せであってもよい。
【００５９】
図８は、ハウジング８０１内部で流体中を回転するブレードを備えた環状チューブ８００を示す。一実施態様において、スラストエンジン８００は作動流体を封入するハウジング８０１、支持構造物８１１を通して駆動軸８１０に接続される翼８０２ａ、８０２ｂおよび８０２ｃを含む翼組８０２を含む。ハウジング８０１は、翼組８０２が中で回転するための作動流体を含む円形スペース８１２を有する。流体ディレクタ８０３ａおよび８０３ｂを含む流体ディレクタ組８０３が、内側のスペース８１２ａおよび外側のスペース８１２ｂを作り出すように配置される、ハウジング８０１の壁の上部部分に取り付けられる。流体ディレクタ組８０３は、翼組８０２の反対方向に作動流体を回転させるように向けられる。流体ディレクタ組８０５が、作動流体が中を流れるための流路を設けるようにハウジング８０１の内部の壁の底に取り付けられる。翼組８０４が、作動流体がハウジング８０１の底内部の壁と翼組８０４との間を流れるための充分なスペースがあるように、流体ディレクタ８０５によって形成される流路内に設置される。ブレード組８０６が、外側のスペース８１２ｂ内のハウジング壁に取り付けられる。
【００６０】
スラストエンジン８００は翼組８０２を回転させるハウジング８０１に対して外側の回転駆動軸８１０によって動き出す。翼８０２ａ、８０２ｂおよび８０２ｃを含む翼組８０２の全ての翼は、それが作動流体中を回転するにつれて、実質的に上方へ向けられるそれらの揚力を有する空力翼である。これは、翼組８０２内の翼が図８に示すように底面上にそれらの高圧側および上面上に低圧側を有することを意味する。したがって、それが内側のスペース８１２ａ内で回転するにつれて、翼組８０２は作動流体を下方へ向け、作動流体を、ハウジング８０１の内部の壁に沿って、流体ディレクタ８０５によって形成される流路を通して、翼組８０４を横切って、外側のスペース８１２ｂ内に、および、次いで流体ディレクタ組８０３を通して、移動させる。翼組８０４は、それを横切って流れる流体から翼組８０２と同方向に揚力を作り出す。一旦作動流体が流体ディレクタ組８０３を通して流れると、作動流体は翼組８０２の反対方向に回転している。したがって、翼組８０２上で揚力を作り出すのに用いられる作動流体速度は、翼組８０２に対する作動流体の相対速度である（すなわち作動流体回転速度と翼組８０２の回転速度の合計）。作動流体が流体ディレクタ組８０３を通して流れるにつれて、ハウジング８０１上にトルクが作り出され、および、作動流体が流体ディレクタ組８０５を通して流れるにつれて、反対方向にトルクが作り出される。これらのトルク間の差異が、ハウジング８０１上に正味トルクを作り出す。ブレード組８０６はこの正味トルクをオフセットするように制御される調整可能空力ブレードを設けられることができる。
【００６１】
一般に、上で議論したように、本発明のスラストエンジンでは、より高い揚抗比を備えた翼は、より効率的である−すなわち、翼は所定の量の入力パワーに対してより大きなスラストを作り出す−とみなされる。より高い揚抗比を備えた翼は、一般的により低い揚抗比を備えた翼より、より低い揚力係数を有する。他の要因（例えばパワーの消散）も、揚抗比の選択に影響を及ぼす。回転ボールまたは回転シリンダがスラストエンジン内に設けられ、揚力を作り出すことができる。回転スラストエンジンが、空力ブレードまたはスラストエンジンのハウジングの内部の壁に連結されてトルクを作り出す他の種類のブレードを有することによって実現されることができる。スピニングスラストエンジンが、推力（揚力）を作り出すことができる。
【００６２】
作動流体経路が連続的であるので、各サイクルの終りでの作動流体の内部エネルギおよび運動エネルギが次のサイクルに持ち越される。スラストエンジン１００において、作動流体は高温部分内に供給される熱から運動エネルギおよび内部エネルギを得る。作動流体がサイクルの全体にわたって動くにつれて、作動流体は低温部分内に放散される熱に起因して、かつ、翼１０１および１０２内の抗力および摩擦力ならびにそれらの内部面に対する運動エネルギ損失に起因して内部エネルギを失う。スラストエンジン３００において、作動流体がサイクルの全体にわたって動くにつれて、作動流体は流体構造体１０７から運動エネルギを得て、翼１０１および１０２内の抗力および摩擦力ならびに内部面に起因して運動エネルギを失う。各サイクルにおいて、作動流体によって得られる運動エネルギが運動エネルギ損失を超えるときに、サイクルの終りでの作動流体速度がサイクルの始まりでの作動流体速度より大きくなる。逆に、各サイクルにおいて、作動流体によって得られる運動エネルギが運動エネルギ損失未満のときに、サイクルの終りでの作動流体速度はサイクルの始まりでの作動流体速度未満となる。得られる運動エネルギが運動エネルギ損失に等しいときに、スラストエンジンは平衡状態に到達する。その状況において、サイクルの始まりでの作動流体速度は、サイクルの終りでの作動流体速度と等しい。
【００６３】
一実施態様において、ブレードパラメータの調整は迎角の調整を可能にするように実現され、表面積を増減して、Ｌ／Ｄ比率または翼によって生成される揚力を最大化するのに十分な範囲で回転させることができる。揚力を作り出す翼が傾けられ、揚力創成を最大化するように流体流れ方向、流体速度および流体運動を参照する際に調整されることができる。翼は、１本の、２本または３本の軸を使用して調整されることができる。スラストエンジン出力は、翼参照領域および動作迎角を変更することによって最大化されることができる。
【００６４】
本発明の一実施態様において、揚力を作り出す翼が、スラスト創成に適しているどこにでも位置することができる。もう１つの実施態様では、スラストエンジンのハウジングの内側にある翼が、作動流体が流れるための連続なまたは不連続な流路を形成することができる。流路は、密封されるか開いていてもよい。流体構造体（例えば流体構造体１０７）が、流体流れを駆動して翼上に揚力を作り出す仕事をするように流路内に配置されることができる。
【００６５】
最適迎角で高い揚抗比翼にわたる作動流体流れが、作り出されるスラストを最大化することができる。スラストエンジンを運転するパワー出力の量は、流体構造体の外部の流れと内部の流れとの間の流体角速度差に関連する。
【００６６】
図で示す翼およびブレードは、本発明の概念を最もよく実証するように配置される。これは、翼、ゼロ迎角を有する空力ブレードおよびまっすぐな他のブレードを示すことを含む。ブレード幾何学形状および位置は、流体流れ経路、流体運動、流体速度および、示すように最も大きな揚抗比を作り出す翼またはブレードに対する迎角を含む多くのエンジン設計パラメータに依存している。
【００６７】
翼、エアフォイル形状のセクションを備えたブレードおよびエアフォイルは、本出願において空力効果を備えた物体を意味する。空力効果を備えた任意の物体が、本発明を実現するのに適していることができる。翼は、空気または別のガス媒体を通して飛行のための揚力を生成するのに用いられる表面である。翼の形は、通常エアフォイルである。翼は上面および底面が翼弦線に沿って等しい所で対称であるか、または、上面および底面が翼弦線に沿って等しくない所で非対称であることができる。対称翼は、等しい大きさの正および負の迎角で同じ揚力を与え、一方、非対称翼は等しい大きさの正および負の迎角で異なる揚力を与える。対称翼および非対称翼の両方が、本発明に従ってスラストエンジン内に使われることができる。
【００６８】
一実施態様において、スラストエンジン内で循環する作動流体として、ガスが使われる。循環流体流れを保つための温度差を維持するために、スラストエンジンが１つ以上の領域で加熱して、１つ以上の領域で冷却することによってスラスト動作するように熱エネルギを変換する。
【００６９】
スラストエンジンの他の構成が、複数の流体構造体を有することができる。スラストエンジン内で、各翼から生成される揚力が、翼の揚抗（Ｌ／Ｄ）比によって翼内の流体抵抗に関する。翼のＬ／Ｄ比率が１より大きいときに、翼の揚力は翼の流体抵抗より大きくなることができる。１０を超えるＬ／Ｄ比率を備えた翼が、商業的に入手可能である。スラストエンジン内の翼が、スラストエンジン平衡状態で作動流体速度および密度に基づいて所望のＬ／Ｄ比率を与えるように設計されることができる。一実施態様において、翼によって作り出される推力が、スラストエンジンの重量より大きくてもよい。
【００７０】
上部１０４ａと下部１０４ｂとの間の温度差がより大きなときに、推力がより大きいので、推力は２つの部分間の温度を調整することによって調整されることができる。スラストエンジン１００は、揚力がハウジング１０１の所望の出力に対して生成されることができる限り、ハウジング１０１内の任意の位置に位置することができる翼によって受け取られる揚力を収集する。
【００７１】
揚力は、流体流れの質量に依存する。流体密度は、圧縮、冷却または圧力によって増大されることができる。流体速度は、圧力によってまたは特定の領域中を通過する流体体積部分を制限することによって増大されることができる。流体圧力は、ピストン、ブレード、燃焼、熱または流体体積部分制御機構によって与えられることができる。圧縮手段は、角運動量差を生じるピストン、ブレードまたは回転チャンバであってもよい。ピストンは、最小および最大出力状態を有することができる。
【００７２】
いくつかの実施態様において、熱交換器が流体を冷却するかまたは予熱するか、または両方のために適用されることができる。本発明のスラストエンジンは、推力が乗物運動を与えるのに好ましい方向に向けられるように、乗物に取り付けられることができる。スラストエンジンは、乗物体に直接に取り付けられることができるかまたはより多くの次元でエンジン推力を向けるための方法を与えるように１本の回転軸または２本の回転軸と共に取り付けられることができる。たとえば、１本の回転軸と共に取り付けられるその翼の迎角を変える能力を有するスラストエンジンを有することは自動車またはボートに対して二次元（例えば前進、後退、左右の方向）で、スラストを向けることができる。スラストエンジンが機械出力を生成しないので、スラストエンジンを使用する乗物は、回転パワーを伝達するための部品（例えば変速機ユニット、ギアおよび駆動トレイン）を必要としない。従って、これらの乗物は軽荷重量、信頼性が高くて低メンテナンスである。さらに、スラストエンジンが完全にクローズドシステムであるので、それはそれが中で動作する環境により影響を受けない。本発明のスラストエンジンを使用する自動車または他の陸地乗物は、加速（増速または減速）のために地面とタイヤとの間の摩擦を必要とせず、乗物が泥、雪または他の危険な状態で立ち往生するのを防ぐ。
【００７３】
本発明によれば、ブレードの組の構成およびスラストエンジンの用途に従い、スラストエンジン内部の作動流体を動かし始める流体構造体（すなわち駆動軸および一組のブレードを有する構造体）はインペラ、プロペラ、ポンプ、圧縮機、ファンまたはブロワとして機能することができる。一実施態様において、流体構造体のブレード組が半径方向にまたは軸方向に配置されることができる。流体構造体のブレード組が、周辺流体スペース１０４ｃ内に設置されることができる。スラストエンジン３００、５００および７００に用いられるのに適した流体構造体は、軸流ポンプまたは半径方向のポンプであってもよい。
【００７４】
翼、エアフォイル形セクションを備えたブレードおよびエアフォイルは、空力効果を備えた物体である。不可欠の空力効果を与える任意の物体が、本発明を実現するのに用いられることができる。
【００７５】
本発明によれば、ブレードパラメータは所望の迎角、表面積を設定し、かつ、Ｌ／Ｄ比率またはブレードによって生成される揚力を最大化するのに充分な範囲で回転させるように調整されることができる。スラストを作り出すブレードは、スラスト創成を最大化するように流体流れ方向、流体速度および流体運動を参照する際に傾けられ、調整されることができる。ブレードは、水平な動き、上下、および回転を有するように調整されることができる。スラストエンジンのスラスト出力は、翼参照領域、迎角を変更することによって最大化されることができる。迎角を変えることができる調整可能翼は、スラストパワーを動的にすばやく調整することができる。本発明に従って、翼または空力ブレードが１枚以上のエアフォイル（空力効果を備えたブレード）を備えることができる。ハウジングまたは仕切りに翼を連結する支持構造物が、調整可能な長さを有して１枚以上の翼を調整することができる。調整可能な長さを有する支持構造物が、１枚以上の翼の迎角、向きまたは位置を変化させることができる。
【００７６】
翼が静止のままであるので、本発明に従って熱によって駆動されるスラストエンジン内に何の恒常的可動部品もない。また、本発明に従って熱によって駆動されるスラストエンジンは、駆動軸が内部動きを駆動することを必要としない。
【００７７】
最適迎角および高い揚抗比でブレードを横切って流れる作動流体が、ブレードによって作り出される揚力（スラスト）を最大化することができる。スラストエンジンを運転するパワー出力の量は、流体構造体の外部の流れと内部の流れとの間の流体角速度差である。
【００７８】
図内に示されるブレードは、本発明を最もよく実証するように配置される。これらの図は、ゼロ迎角を有する空力ブレードおよびまっすぐな他のブレードを示す。ブレード幾何学形状および位置は、最も大きな揚抗比を作り出すために流体流れ経路、流体運動、流体速度およびブレード迎角を含む多くのエンジン設計パラメータに依存している。
【００７９】
スラストを作り出すブレードは、スラスト創成が達成されることができる所で、どこでも設置されることができる。もう１つの実施態様では、スラストエンジンのハウジング内部のブレードが、作動流体が横切って流れるための連続的または不連続な、密封されたまたは密封されない流路を形成することができる。流体流れを駆動するための流体構造体が、各流路内に使われることができる。
【００８０】
上の詳細な説明は、本発明の特定の実施態様を例示するために提供されて、限定することを目的としない。本発明の有効範囲内の多数の修正および変更が、可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１００  スラストエンジン
１０１、１０２  翼
１０３  ハウジング
１０４ａ  上部
１０４ｂ  下部
１０４ｃ  周辺部分  周辺流体スペース
１０４ｄ  中心部  中心流体スペース
１０５  環状仕切り
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ  支持構造物
１０７  流体構造体
１０８  ブレード
１０９  駆動軸
３００  スラストエンジン
４００  環状翼
４０１、４０２  ブレードセクション
４０３  調整ロッド
４０４  ロッドガイド
４０５  ブレード支持部
４０６  ピボットロッド
４５０  空力ブレード
４５１  ブレードセクション
４５３  調整ロッド
４５４  ロッドガイド
４５６  ピボットロッド
５００  スラストエンジン
５０１ａ、５０１ｂ  翼
５０１ｃ  螺旋翼、ブレード
５０３  ハウジング
５０４ａ  上部
５０４ｂ  下部
５０４ｃ  周辺部分  周辺流体スペース
５０５  環状仕切り
５０６ａ、５０６ｂ、５０６ｃ、５０６ｄ  螺旋壁
５０７  周辺翼組
５０７ａ  周辺翼
５０８ａ、５０８ｂ  周囲壁
５１０  ピボットロッド
５１２  ロッドガイド
５１３  調整ロッド
５１５  支持構造物
５２０ａ  高温ゾーン
５２０ｂ  低温ゾーン
７００、７５０  スラストエンジン
７０１  ハウジング
７０２  翼組
７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、７０２ｄ  翼
７０３ａ、７０３ｂ  内部スペース
７０４ａ  前縁
７０６ａ、７０６ｂ  矢印
７５２  翼組
７５４ａ  前縁
８００  スラストエンジン  環状チューブ
８０１  ハウジング
８０２  翼組
８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃ  翼
８０３  流体ディレクタ組
８０３ａ、８０３ｂ  流体ディレクタ
８０４  翼組
８０５  流体ディレクタ組
８０６  ブレード組
８１０  駆動軸
８１１  支持構造物
８１２  円形スペース
８１２ａ  内側のスペース
８１２ｂ  外側のスペース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
2012503140.tif 000007
【図４ｃ】
2012503140.tif 000008
【図５】
2012503140.tif 000009
【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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