JP2002530562A

JP2002530562A - 発電用ラムジェット・エンジン

Info

Publication number: JP2002530562A
Application number: JP2000554977A
Authority: JP
Inventors: ショーン・ピー・ロウラー
Original assignee: ラムジェン・パワー・システムズ・インコーポレーテッド
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2002-09-17
Also published as: WO1999066187A9; AR018882A1; TW417007B; US6446425B1; EP1088158A1; ZA993917B; WO1999066187A1; CA2334977A1; ID23624A; AU4694199A

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的および電気的動力を発生するようにコスト的に有効に用いられうる新規なラムジェット動力エンジンを提供すること。【解決手段】ラムジェット・エンジン動力発生機。超音速ラムジェットが低い空気力学抗力ロータの周囲の一部分にそって設けられる。ロータが回転シャフトに中央ハブで固定される。ラムジェットによって発生された推力をシャフトに伝達する構造部材として、ロータが作用する。好適実施例においては、ラムジェット流入口が、ロータ・エッジ輪郭、推進モジュールに隣接してロータに固定された包囲輪がね、隣接周囲および好適固定ハウジング側壁を利用することによって流入空気流を捕らえかつ圧縮する。圧縮空気流入流は、天然ガス、その他の適当な炭化水素、または水素のような燃料と混合するために酸素を与える。燃料がラムジェット燃焼室で酸化されて膨張燃焼ガスを発生する。このような燃焼ガスは、ラムジェット流出スロート、隣接輪がね構造、隣接周囲ハウジング側壁に作用し、ラムジェットを超音速で回転させ、シャフト・エネルギを発生させることによって逃げる。螺旋輪がねは、到来する燃料空気混合物を出て行く燃焼ガスから分離する。一実施例においては、輪がねはさらに複数の冷却オリフィスを含む。オリフィスは、低温ガスの輪がねを通過し、境界層の厚みを減じ、したがって抗力を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、酸化窒素の放出量を最少に維持しつつ高い効率の新規なラムジェッ
ト駆動回転エンジンおよびそのエンジンを持った電気的、機械的動力の発生を行
う方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、ラムジェット・エンジ
ンによって駆動される発電設備、および超音速で運転するラムジェットを先端に
装着した回転装置に発生する極めて高い引張り応力に耐えるように設計された構
造に関する。その特性をもつ発電設備は、電気的、機械的動力の発生に特に有効
である。

【０００２】

【従来の技術】

本発明は、動力発生のためのラムジェット技術を利用する。その技術の基本は
、本出願人にかかる１９９２年９月１４日付けで出願した出願番号第０７／９４
５，２２８号、１９９４年１２月１３日付けで特許されたＵ．Ｓ．特許第５，３
７２，００５号に詳細に述べられている。一定の実施例は、１９９５年７月７日
付けで出願したＵ．Ｓ．特許出願番号第０８／４８０，６６３号、現在１９９８
年１月２０付けで特許されたＵ．Ｓ特許第５，７０９，０７６号においても与え
られた。特別な実施例は、本出願人にかかる１９９６年１２月１６日付けで出願
したＵ．Ｓ．予備特許出願番号第６０／０２８，３１１号においても早期に開示
された。これら特許出願および特許の開示は、ここで同定されたすべてのものが
この参照によってここで共同される。

【０００３】本発明は、１９９８年６月１７日に出願されたＵ．Ｓ．予備特許出願番号第６
０／０８９，６７４号にもとづき３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）条に規定される
優先権の利益を主張する。

【０００４】低コストの電気的、機械的動力を、信頼性をもって与えることができる簡単で
、高い効率の、安価な熱発電設備の継続した要請が存在する。これは、多くの電
気的および／または機械的発電設備が発電において近年実施されたサイクル効率
を越えた顕著な改良を提供した原動機から実質的に利益を受けるからである。こ
れは、中型サイズの発電設備（主に、１０−１００メガワットの範囲）において
は特に真実である。そのような発電設備は、固定発電ユニット、軌道車、海洋動
力システム、航空機エンジンを含めて多くの工業用途に用いられる。

【０００５】中型サイズの発電設備は、工業、公共共同施設においてもよく適している。こ
のような施設は、いくぶん低減された全体のコストで同時に発電をしながら、熱
動力需要にも対処するようにますます採用されている。共同用途に現在広く用い
られている発電設備の設計は、（ａ）燃焼ガスから熱および運動エネルギを捕ら
える天然ガス、燃料油、またはその他の燃料の燃焼によって駆動されるガス・タ
ービン、（ｂ）石炭、燃料油、天然ガス、固体ゴミ、その他の燃料の燃焼からボ
イラに発生される蒸気によって駆動される蒸気タービン、（ｃ）通常ジーゼル・
サイクルでかつ代表的には燃料油によって燃焼される大型往復エンジンを含む。

【０００６】近年利用できる発電設備については、ジーゼル燃料往復前進誘導タービン・エ
ンジンが最も高い効率レベルを有している。不幸にして、約１メガワットより大
きい電力出力レベルの往復エンジンに関しては、要求される個々のエンジン要素
のサイズは、ほとんど扱いにくい大きさになり、その結果、大寸法の単独ユニッ
ト往復エンジン・システムの広範な使用が開発されなかった。ガス・タービンは
往復エンジンよりも信頼性よく動作し、したがって、高電力出力レベルを有する
設備にしばしば採用される。しかし、ガス・タービンは燃料を電気エネルギに変
換するさいにほどよい効率になるだけなので、ガス・タービン発電設備は、電気
的および熱的エネルギが利用されうる共同発電システムに最も有効に採用される
。このようにして、ガス・タービンのほどよい効率は、全体のサイクル効率を増
加させるように熱エネルギを用いることによって釣り合わされる。

【０００７】化石燃料蒸気タービン発電システムは、かなり低効率でもあり、粗燃料値基準
に対する総正味電力出力は、３０％−４０％の範囲内にしばしばある。さらに、
このようなシステムは、基礎負荷発電のための公共および工業用途に広く採用さ
れる。これは、第１にこのようなシステムの高い信頼性によるものである。

【０００８】いずれにしても、特に、電力の販売における低下した政府の政策の観点から、
発電の顕著なコスト削減が望ましいことがわかる。基本的には、特に長期間の燃
料コストの観点から、この異議は現在知られているかまたは実施されているもの
よりも高い全サイクル効率で発電をすることによって最も有効に達成されるであ
ろう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の１つの重要な第１の目的は、機械的、電気的発電を行うために費用の
点で有効に用いられる新規なラムジェット動力エンジンを提供することにある。

【００１０】さらに詳しく言えば、本発明の重要な目的は、発電の方法を高効率で信頼性を
もって提供するように高速度回転の応力および歪みに耐えられるラムジェット駆
動発電設備を提供することにある。

【００１１】本発明の他の重要ではあるが特別な目的は、前述したように以下のことを備え
た発電設備を提供することにある。すなわち、その発電設備は、高い効率を有し
、発電設備への燃料入力の加熱値に関して高温かつ高作業出力を与え、前述した
目的に関連して発電設備運転者へ低い電力費用を提供し、したがって最終的には
現在の場合よりも電力消費者に低い電力費用を提供し、単純で、直接な仕方で発
電を行うようにし、最少の機械的部品を有し、複雑なサブシステムを避け、多く
の既存技術の発電設備よりも少ない物理的空間ですみ、施工、始動、運転、営業
が容易であり、化石燃料を清浄に燃焼し、上述した目的と関連して現在使用中の
最も多くの発電設備よりも負の環境衝撃を少なくし、最少限度の先端配置質量構
造をもちかつそれ故に最少になる回転要素を有し、その構造が非常な高速度で回
転するときの応力および歪みに耐えることができ、また、最少限度の空気力学抗
力で動作する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本発明は、動力シャフトを回転させるように原動機として超音速ラムジェット
の使用にもとづく改良された発電設備に向けられている。発電をするように本方
法を使用するさいに、超音速ラムジェットが発電機に直接にまたは間接に連結さ
れる。計量された燃料供給構造の使用によって、ラムジェット推進モジュールの
動力出力は、同期発電装置に必要なように一定回転速度を最少出力負荷で維持す
るのに必要なものとして低下させられうる。その運転範囲にわたって、超音速ラ
ムジェット発電設備は、従来使用されていた発電設備と比較したとき大きく増加
された効率を有する。

【００１３】本発明の発電設備に組み込まれた設計は、効率的な電力生産のためにラムジェ
ット利用において初期の試みを悩ましていた４つの顕著な厳しい問題に当面した
。

【００１４】第１は、本発明の装置が動作する適度なマッハ数先端速度（好ましくは、マッ
ハ約２．５−４．０）において、その設計が空気力学抗力を最少にする。これは
、ロータが遭遇する有効大気密度を減少させることにより、また、境界層制御お
よび冷却技術の使用によって達成される。かくして、その設計は、ロータの回転
運動から単純に生じる抗力による発電設備に寄生する損失を最少にする。これは
、燃料を不当に損失しかつ全体の効率を低下させる大きな寄生損失をそれが発電
設備に避けさせることができるので、商業的に重要である。

【００１５】第２は、材料の選択および回転要素の機械的設計が材料の過剰な量または重量
の使用を避け（大回転質量設計にわたる大きな改良）、極高速ロータにより作用
する遠心力によってロータの内部分離を防止するようにロータに要求されている
場合に必要な強度、特に引張り強度を与える。

【００１６】第３は、その設計は、円周通路にそうラムジェット運転を許しながら、冷えた
到来燃料と排出高温燃焼ガスからの酸化ガスとの有効な機械的分離を与える。第４は、その設計は、リム・セグメント、リム輪がね、ラムジェット推進モジ
ュールを含むロータ・リム要素の有効なフィルム冷却を与える。この新規な設計
は、ラムジェット燃焼機およびラムジェット高温燃焼ガス環境における軽量要素
の使用を可能にする。

【００１７】上述した問題を解決するために、本発明者は、ラムジェット技術を固定発電設
備に適用するように提案された公知の装置および方法において固有の問題を解決
する新規なロータ設計を開発した。第１の重要な点は、回転軸を有しかつ先端に
装着された１またはそれを超える囲われていないラムジェット推進モジュールを
有する低抗力ロータを開発したことである。Ｎ数の円周方向に、好ましくは部分
的に螺旋状に延びる輪がねＳが到来ガスを仕切って、１またはそれを超えるラム
ジェットのうち第１のものへの入口に流し、次いで１またはそれを超えるラムジ
ェットのうち第２のものへの流入口に流し、などなどして１またはそれを超える
ラムジェットのうち第Ｎ番目のものへの流入口に流す。各輪がねＳは、上流また
は流入側と下流または流出側とを有する。ロータのバランスおよび動力出力の目
的のために、ラムジェットの数Ｘと輪がねの数Ｎとが同じ正の整数であり、Ｎと
Ｘとが２に少なくとも等しいことが好ましい。さらに好ましくは、ＮとＸとが５
に等しいことが望ましい。１またはそれを超えるラムジェットの各々から出る排
気ガスは、次に続くラムジェットの流入側へ戻ることによって「短絡」から有効
に防止される。各ラムジェット燃焼機の領域において、これはラムジェット燃焼
機における過剰圧力のために輪がねＳによって有効に達成される。ラムジェット
排気領域から下流で１またはそれを超えるラムジェットの次ぎへの入口直前まで
、低温到来燃料空気混合体への高温排気燃焼ガス側路の防止が、本発明の１また
はそれを超えるラムジェット推進モジュールの設計によって有効に達成される。
したがって、各ラムジェットからの排気ガスは、ほぼ大気圧まで膨張され、輪が
ねＳはロータの各回転と共に排気ガスを動かすように大フアンまたはポンプとし
て作用する。

【００１８】本発明は、許容できる高強度ロータについてのいくつかの実施例を提供した。
好適実施例においては、ロータ部は炭素繊維ディスクからなる。別のものにおい
ては、それは高強度スポークを有する鋼製ボスからなる。それぞれの場合におい
ては、リム・セグメントおよびラムジェット推進モジュールは、好ましくはロー
タに着脱自在にかつ交換自在に取り付けられる。

【００１９】ロータ運転空所は、ロータ上の空気力学抗力を排除するために好ましくは６８
９５Ｐａ（１ｐｓｉａ）の範囲内の低い大気圧を有する少なくとも一部分に与え
られる。真空状態は、運転空所を排気するためにポンプの使用によって、また、
（ａ）運転空所壁を貫通するロータ出力シャフトにおいて、（ｂ）リム・セグメ
ントにおいて、（ｃ）ラムジェット推進モジュールにおいて、適当なシールの使
用によって、保証される。

【００２０】リム・セグメントおよびラムジェット推進モジュールは、それぞれ冷却空気受
入れ室を有する。受入れ室は半径方向に延びる、好ましくはほぼ平行な側壁、お
よび半径方向基端壁をそれぞれ有する。冷却ガス流出口が半径方向基端壁を貫通
している。流出口は円筒形オリフィスであるか、溝か、またはその他の所望の形
状であってもよい。冷却空気受入れ室は、冷却ガスを冷却ガス流出オリフィスへ
分配するための遠心コンプレッサとして機能する。冷却ガス流出オリフィスの出
口は、リム・セグメントおよびラムジェット推進モジュールの表面に配置される
。個々の空気受入れ半径方向基端壁の開始点における半径方向寸法は、空気受入
れ室が圧縮のために作動する距離を決定し、また、格別の境界層冷却流出オリフ
ィスの出口において分配される空気の圧力を決定する。

【００２１】少なくとも１つのラムジェットの１つまたはそれを超えるものがロータの半径
方向端に取り付けられる。各ラムジェットは、囲われていない推進モジュール構
造を有する。ラムジェット・エンジンは、前述した回転軸のまわりに回転するさ
いにラムジェットによって衝突される空気流の一部に係合し、圧縮するように適
合される。燃料は、ラムジェット入口で圧縮される前に空気に加えられる。燃料
は、環状リングに設けられた燃料供給通路の使用によって便利に与えられる。燃
料注入通路は、燃料供給通路と流入空気通路との間を連通する。流入空気流を注
入された燃料は、ラムジェット・エンジン燃焼室に達する前に流入空気とうまく
混合される。燃料の酸化によって生成された燃焼ガスは、ラムジェット・ノズル
から後方に逃げ、出力シャフト部分の回転軸、すなわち出力シャフト部分のまわ
りで接線方向にラムジェットを推進し、ロータおよび出力シャフト部分を回転さ
せる。回転シャフト部分によって発生された動力は、機械的形態で直接に使用さ
れるか、または発電機を駆動して電気を発生するように使用されてもよい。本発
明のラムジェット・エンジンの運転は、同期運転を維持するように、すなわち、
一定速度出力運転を維持しつつ、ラムジェットからの動力出力を変えるように制
御される。

【００２２】ラムジェット発電設備が共同発電に用いられるとき、ラムジェットからの排気
燃焼ガスは熱交換機に送られる。そこで、ガスが熱伝達流体（高温水または蒸気
の生成が生じる場合には、水）を加熱するので、ガスは冷却される。熱伝達流体
は、慣用の熱目的のために、または蒸気タービンを駆動するためのような機械的
目的のために利用されてもよい。最終的には、冷却されたガスは大気に排出され
る。

【００２３】最後に、空気流の形態で、燃料供給、二次燃料供給の提供で、始動点火機を設
けることにおいて、多くの変更がその技術から逸脱せずに当業者によってなされ
てもよい。最後に、上述したことに加えて、本発明の新規な発電設備は、簡単で
、耐久性があり、信頼性をもって安価に製造できる。

【００２４】本発明の１つの特徴は、新規な高強度ロータ構造にある。１つの設計において
は、高強度鋼内側部分には、一体となった囲われていないラムジェット推進モジ
ュールを有する回転リムを先端で吊る高強度輪がねが設けられている。この独特
な構造は、高温運転条件において材料の一体性を維持するために、リムおよびラ
ムジェット構造の十分な冷却を同時に与えながら、多くの慣用材料の応力破壊限
度を超える回転速度で運転できるようにする。他の設計においては、炭素繊維エ
ポキシ合成ディスクは、強度の向上を与え、ロータの構造的一体性を維持するよ
うに通気された確実な冷却システム設計を与え、そして、リムおよびラムジェッ
ト構造の向上を与えながら、全体の構造を単純化するようになされる。

【００２５】本発明の別の特徴は、囲われていないラムジェット設計の使用にある。この設
計においては、ラムジェットを取り囲む堅固で固定周囲壁がラムジェットの回転
部分として機能する。この独特な設計は、高い設計先端速度で最少回転質量の使
用を可能にし、これにより、所定の運転マッハ数に要する全体の引張り強度に関
して低強度材料および／または安全性の高い限界をもってロータが設計されうる
ようにする。

【００２６】本発明のさらに別の特徴は、ラムジェット排気ガス流からのラムジェット空気
流（好ましくは、流入空気が燃料を流し、空気が予め混合される）を仕切るよう
な輪がねの使用にある。この洗練された設計の特徴は、排気ガスがエンジンから
直接に除去され、かつ、ラムジェットにおいて燃焼に必要な流入空気の量のみが
与えられることが要求されることを保証する。

【００２７】最後に、本発明の別の重要な特徴は、輪がねに多孔部を用いて、圧縮ガスの少
量をその多孔部につうかさせて安定境界層領域を掃浄して高速運転中に形成され
た境界層（付随する抗力）を最少にする。

【００２８】

【発明の実施の形態】

図面を参照すれば、図１は、本発明の超音速ラムジェット推進モジュール被駆
動発電設備１００の一部破断斜視図を示す。図１に示す主な構成要素は、超音速
ラムジェット・エンジン集合体１０２と、ラムジェット・エンジン・スッキド１
０６上のギヤ・セット１０４とを含む。ラムジェット・エンジン集合体１０２は
、被駆動出力シャフト１０８を有する。シャフト１０８は、動力伝達のためにギ
ヤ・セット１０４に連結される。ギヤ・セット１０４は、発電機１１２に連結さ
れ、それを駆動するように所望の回転数で回転する出力シャフト１１０を有する
。電力は、発電機１１２から導管１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ内のケーブルを
かいして出力される。代案として、機械的動力出力がラムジェット・エンジン集
合体１０２から与えられてもよい。

【００２９】超音速ラムジェット・エンジンの構造は、ラムジェット・エンジン集合体１０
２内に収納されていて、関連した図２、４、７、８、１０、１１、１８から理解
される。出力シャフト部分１０８、１２４を有する高強度ロータ１２０（また、
１２０′も参照）が本発明によって開発された。出力シャフト部分１０８、１２
４は、入口および出口軸受集合体１２６、１２８内でそれぞれ回転する。軸受集
合体は、それぞれフレーム１３０、１３２内に収められる。図２、７、８、１０
、１１において、本発明の高強度ロータ設計（または、その構成要素）の一実施
例が示されている。図示するロータ構造は、ロータ・ボス１３４（好ましくは、
高強度鋼）を用いる。ボス１３４に対して半径方向に延びるスポーク１３６が固
定される。ボス１３６から通風可能なリム・セグメント１３８が固定される。代
案として、図１１、１８に示すような通風可能な囲われていないラムジェット１
４２がボス１３６から固定されてもよい。

【００３０】構造を容易にするために、相互連結式取付け構造、すなわち、図２、８に示す
ように、（ａ）ボス１３４とスポーク１３６との間の相互連結ヒンジ１４４を使
用するかまたは（ｂ）スポーク１３６と各ラムジェットとの間に相互連結ヒンジ
１４６が設けられる。図８に示すように、スポーク１３６とリム・セグメント１
３８との間の相互連結ヒンジ１４６が、ヒンジ・セグメント１５０によってスポ
ーク１３６の上に成形され、また、相補形状のヒンジ・セグメント１５２がリム
・セグメント１３８の上に成形される。一実施例においては、ピン１５４が、ヒ
ンジ・セグメント１５２の壁１５８によってリム・セグメント１３８に画定され
る穴１５６、およびヒンジ・セグメント１５０の壁１６２によってスポーク１３
６に画定される嵌合穴１６０をかいして緊密な嵌合状態で挿入できるように使用
される。任意のリム・セグメント１３８またはモジュール１４２のようなラムジ
ェット推進モジュール（図４において、Ｕ₁またはＵ₂）が、完全に組み立てられ
たロータ１２０の一部として着脱自在に固定される。このようにして、リム・セ
グメント１３８およびラムジェット推進モジュールＵ₁、Ｕ₂等（図４Ａ参照）が
、容易に交換されうる。

【００３１】図３、５、６、１２は、ロータ１２０′用の炭素繊維材料を用いる類似の機能
的設計を示す。一連のＴ字形取付けタブＡＴが、ロータ１２０に切断される。組
立て中に、タブＡＴは、リム・セグメント１３８またはラムジェット推進モジュ
ールＵ₁、Ｕ₂等の各々から内側に延びる充填Ｙ字形枝ＹＴ間で下方に滑らされる
。

【００３２】図４または図４Ａに示すように、ロータ１２０または１２０′の周囲は、複数
のリム・セグメント１３８（ラインＭ−Ｎ、Ｎ−Ｏ等の間に画定される）と、１
またはそれを超えるラムジェット（例えば、図４においては、Ｕ₁はラインＩ−
Ｊ間に画定され、また、Ｕ₂はラインＡ−Ｑ間に画定される）とからなる。重要
なことは、多数の円周方向に延びる輪がねＳ₁−Ｓ_Nがあることである。輪がねＳ ₁ −Ｓ_Nの各々は、多数の輪がねセグメントを有している。図４または図４Ａに示
すように、各輪がねセグメントは、必要に応じて、リム・セグメント１３８また
はラムジェット１４２と好ましくは一体に成形される。各輪がねセグメントは、
図４に示すように、混合ガス１７０用の入口ＩＮにおいてＳ₁（ＩＮーＩ）から
始まって、Ｓ₁（ＩーＨ）に至り、次いでＳ¹（Ｈ−Ｇ）に至り、などなどをかい
して燃焼ガス１７６用の輪がねの排気点ＥＸで終了するＳ₁（Ａ−ＥＸ）に至る
。同様に、輪がねＳ２用の輪がねセグメントは、入口ＩＮにおけるＳ１（ＩＮ−
Ｒ）から始まって、Ｓ２（Ｒ−Ｑ）に至る、などなど同様に起こる。輪がねＳ１
−ＳＮは、到来ガス１７０（燃料と酸化剤とを与えるように好ましくは混合され
る。）を仕切るので、混合ガスはラムジェット流入スロート１７４へ流れる。こ
の過程は、１つまたはそれを超えるラムジェットＵのうち第１のもの（Ｕ₁）で
起こり、次いで１つまたはそれを超えるラムジェットＵのうち第２のもの（Ｕ₂
）で起こり、などなどして、ロータ１２０の端縁において回転するように装着さ
れた１つまたはそれを超えるラムジェットＵのうちの１つＸ番（Ｕ_X）に至る。
運転およびロータの平衡を取るために、ラムジェットＵの第Ｘ番および輪がねＳ
の第Ｎ番が、同じ正の整数となり、また、各Ｎ，Ｘが少なくとも２に等しくなる
ことが好ましい。さらに詳しく言えば、ＮおよびＸは５または少なくとも５であ
ることが好ましい。

【００３３】輪がねＳ₁−Ｓ_Nが、排気燃焼ガス１７６への到来混合ガス１７０の多少の側路
（バイパス）を設けずに、各ラムジェットＵ_Xへ混合ガスすなわち燃焼燃料と空
気の混合ガス１７０を供給する。また、重要なことは、１つまたはそれを超える
ラムジェットＵの各々から出る排気燃焼ガス１７６は、次のラムジェットの排気
側Ｓ_EXから入口側Ｓ_Iまでの燃焼ガス１７６の戻りを実質的に防止することによ
って、「短絡回路」から輪がねＳの構成によって有効に防止される。この輪がね
の特徴は、ロータまたは回転集合体１２０（図９および１８において見られる各
部分において）を考慮することによって、よりよく理解される。ロータ１２０は
、（ａ）内向き壁表面２００を有する固定環状内向きハウジング１９８に、そし
て、（ｂ）内周壁表面２０４を有する好ましくは固定環状周囲壁２０２に接近し
て回転する。輪がねＳは、内周壁表面２０４に非常に近付いて回転するように設
計された先端ＳＴまで延びる高さＨＨ（実質的に半径方向に延びる）を有する。
図９に示すように、軟質密封金属からなる摩耗リング２０６が、固定周囲壁２０
２内へのインサートとして設けられて、周囲壁表面２０４に設けられた摩耗リン
グ２０６との輪がねＳの先端ＳＴの緊密な嵌合当接を許す。

【００３４】本発明のラムジェットＵの構造および動作は、独特である。図５、１１に示す
ように、ラムジェット推進モジュールＵは、囲われていない形態になっている。
図５、１１に示しかつ以下に述べる構造は、圧縮、膨張が生じる封じ込め構造を
除いて到来空気（好ましくは、燃焼と空気の混合物）の圧縮に必要な要素を与え
うる。この独特のエンジンにおいては、到来ガスの圧縮および排気ガスの膨張の
ための封じ込め構造が共同周囲壁２０２の内周表面２０４によって与えられる。
冷却水ＣＷは、周囲壁２０２およびその表面２０４を冷却するための外側冷却室
ＣＣＯへおよびインボード・ハウジング壁１９８およびその表面２００を冷却す
るための内側冷却室ＣＣＩへ与えられる。

【００３５】実際のラムジェット圧縮領域およびラムジェット構造が、図５、１１に示され
ている。到来混合ガス１７０は、ラムジェット流入または傾斜構造２１０によっ
て、Ｓ₂（ＩＮ−Ｒ）の入口部分のラムジェット側ＲＪとＳ₁（Ａ−ＥＸ）の入口
部分のラムジェット側ＪＲとの間で圧縮される。次に、遷移区域２１２は、常態
の衝撃過程を安定させるために設けられる。この過程は、保火器２１４において
燃焼器２１６へ降下することによって引き継がれる。燃焼が燃焼器２１６に起こ
り、そして、圧力（約１２３５７００Ｐａ（１８０ｐｓｉ）またはこの臨界領域
において選択された設計臨界にもとづいて決まる別の適当な圧力まで）に達する
。燃焼ガスが幾何学的スロート２１８にそってチョーク・ポイント２２０まで達
する。チョーク・ポイント２２０を出た後に、外流ノズル２２２をかいして、燃
焼ガスは大気圧近くまで膨張し、通常約６００度Ｃ（１１００度Ｆ）またはその
近辺まで冷却する。好ましくは、螺旋状の輪がねＳ_X（Ｓ₁およびＳ₂が図示され
ている）が、根元において約０．３８ｃｍ（０．１５ｉｎ）の幅（軸方向）、先
端において約０．２５ｃｍ（０．１０ｉｎ）の幅を持つ薄い壁につくられている
。ここに図示されている設計によって、燃焼ガスの漏洩は最少になり、燃焼器２
１６の高圧領域に隣接して限られる。

【００３６】少量のガスが輪がねをかいして逃げ、それにより輪がねにかかる空気力学抗力
を最少にするように、輪がねＳに境界層オリフィスを使用することが図８、９に
しめされている。このようなオリフィスの正確なサイズおよび間隔は、設計速度
、輪がねサイズ、設計圧力にもとづいて決まるが、しかし、一実施例においては
、直径約０．５１ｍｍ（０，０２０ｉｎ）の小円形オリフィスを使用することが
好ましい。

【００３７】図２、１８において、本発明の発電設備におけるラムジェット・エンジンの全
体構造がさらに示されている。ラムジェットＵ₁−Ｕ₂は、そこへ連続して供給さ
れる燃料ＦＦを酸化するのに適し、到来酸化剤流、通常は空気流内でうまく混合
される。到来燃焼ＦＦは、燃料源（図示せず）から燃料供給圧力調整機２３０（
図１）へ供給される。図１８に示すように、燃焼ＦＦは燃料供給マニホルド２３
２へ送られ、そして最後にインジェクタ２３６をかいして入来空気流２３４まで
送られて、混合ガス空気流１７０を発生する。入来空気流２３４は、内壁ＩＨと
外壁ＯＨとによって画定された環状供給ハウジングＳＨを通り、フアン・モータ
ＦＭによって駆動されるファンＦによって、またはその他の適当な手段によって
流入空気充満空間ＩＡＰから燃焼空気供給源の供給のために与えられることが好
ましい。インジェクタ２３６は、十分な燃料の混合を許すようにラムジェットＵ ₁ 、Ｕ₂等の十分に上流に配置されるのが好ましい。良好混合ガス流１７０は、到
来空気流２３４からの（設備敷地における周囲空気供給源からの）酸素を利用す
るラムジェットＵへオキシダント源として供給される。ラムジェットＵは、ロー
タ１２０（またはカーボン型ロータ１２０′）の外先端到達点に設けられるので
、ラムジェットＵの推進効果は出力シャフト１０８、または１０８′をそれぞれ
含む（好ましくは直接に）ロータ１２０または１２０′を回すように用いられる
。

【００３８】ロータ１２０は、ロータ１２０（または１２０′）の極めて高速回転に適する
ように流入および流出支持板フレーム１３０および１３２のような固定支持構造
体によって動作位置に回転自在に取り付けられる。理想的には、１００００−２
００００またはそれ以上の範囲内の回転数が達成される。この点において、流入
側軸受集合体１２６および流出側軸受集合体１２８またはそれらの適当な変更が
、最少摩擦で高速回転および推進のための十分な軸受支持を与えなければならな
い。詳細な軸受および潤滑システムは、高速回転装置に知識のある者にとっては
慣用の手段によって与えられるので、これ以上の説明は省略する。

【００３９】ロータ１２０にかかる空気力学抗力を低減するように境界層制御技術を使用す
ることが好ましい。図１８に最もよく示すように、最も適切な方法は、流入側ハ
ウジング２４０_Iおよび流出側ハウジング２４０_Oを含めて１対の緊密嵌合ハウジ
ングを与えることである。各ハウジングは、ロータ１２０の各流入および流出側
表面１２０_Sに近接してロータ側表面（流入側に２４２_Iおよび流出側に２４２₀
）を有する。さらに好ましくは、約６８９５Ｐａ（１ｐｓｉａ）の運転圧力を有
する真空環境を設けることができるように、緊密嵌合ハウジング２４２_Oおよび
２４２_Iの背後で運転空所２５０を設けることが、緊密嵌合ハウジング２４２_Oお
よび２４２_Iをかいしてオリフィス２５２からロータの表面１２０_S上のガスを吸
引できるようにする。

【００４０】運転空所２５０_Iは、ハウジング２４０_Iの内壁２５３_Iと流入支持板フレーム
１３０の流入壁２５６との間および半径方向内壁２５４_Iと半径方向外方壁２４
５_Iとの間につくられる。同様に、運転空所２５０ｏは、ハウジング２４０ｏの
内壁２４５ｏと流出支持板フレーム１３２の流出壁２４５との間および半径方向
内壁２５４Ｏと半径方向外方壁２４６_Iとの間につくられる。上述したように、
この空所２５０は、正常運転中は約６８９５Ｐａ（１ｐｓｉａ）に排気される。
図１８に示すように、ラビリンス型外シール２６０が流入側に設けられ、また、
別のラビリンス型シール２６２がラムジェット推進モジュールＵの流出側に設け
られる。これらのシールは、排気された運転空所２５０に向かう「漏れ」を妨げ
る。

【００４１】リム・セグメント１３６およびラムジェット推進モジュールＵ₁、Ｕ₂を冷却す
るために、圧縮空気供給源が空気通路２７０Ａ、２７０Ｂをかいして設けられる
。約１７２３７５０Ｐａ（２５０ｐｓｉａ）の圧力および約２７度Ｃ（８０度Ｆ
）温度の空気をチャンバ２７２Ａ、２７２Ｂに供給し、分配チャンバ２７６Ａ、
２７６Ｂにそれぞれ入る前に、多孔金属オリフィス２７４Ａ、２７４Ｂをかいし
て約９３０８３Ｐａ（１３．５ｐｓｉａ）の圧力で、約−６５度Ｃ（−１５０度
Ｆ）温度で膨張させることが好ましい。分配チャンバ２７６Ａ、２７６Ｂから、
冷却空気が各リム・セグメント１３６の各通気チャンバＶＣにまたは推進モジュ
ール１４２のようなラムジェット推進モジュールＵに注入される。チャンバ２７
６Ａ、２７６Ｂから運転空所２５０への冷却空気の漏れは、ラビリンス型シール
２８０、２８２によって実質的に防止される。空所２５０内の真空は、ポート２
９０、２９２に作用するポンプ（図示せず）をかいして真空通路２９０、２９４
、２９６まで維持される。

【００４２】所望ロータ設計のための第２実施例が図３、５、６、１２に示されている。こ
こでは、高強度炭素繊維ロータ１２０′および相補的リム・セグメントが設けら
れる。ロータ１２０′は、高強度内側部分２９８と、内側部分２９８に固定され
てそれと共に回転する出力シャフト１０８′とを有する。

【００４３】図４、５、８、１１、１２に示すように、リム・セグメントにおいておよびラ
ムジェットＵの燃焼室２１６において通風可能なフィルム冷却表面を使用するこ
とが好ましい。冷却空気は、好ましくは圧縮空気をかいしてラムジェットＵ各部
分の室ＶＣのような通風可能室に供給される。図８、９から容易にわかるように
、通風可能室ＶＣは遠心コンプレッサとして作用し、また、圧縮冷却ガスが高温
表面ＨＳを有する冷却可能壁３０４の冷却通路オリフィス３０２をかいして流出
口３００へ外方に送り出される。好ましくは、冷却空気通路オリフィス３０２の
高密度パターンが与えられる。オリフィスまたは溝のいずれかが流出口３００と
して設けられる。正確なパラメータは、速度（流入マッハ数）、容量（質量流量
）、その他の因子を含めて格別の設計の特性によって決まる。このようにして、
通風可能なリム・セグメント１３８および通風可能な囲われていないラムジェッ
ト１４２には、冷却可能壁３０４を通る冷却空気流路が設けられる。図１２に示
すように、冷却空気ＣＡは低温内壁ＣＳを有する通風可能室ＶＣに供給される。
高温表面ＨＳは、リム・セグメント１３８およびラムジェット１４２の半径方向
先端側に配置される。輪がねの渦巻き作用によって、通路またはオリフィス３０
２の流出口３００から出る冷却空気ＣＡは、輪がねの冷却を助けるために輪がね
の高温表面ＨＳＳにそって有利に掃浄される。図８において、冷却空気矢印ＣＡ
は、流出口３００を通り外方への冷却空気流を概略的に示すために誇張されてい
ることに注意されたい。実際には、冷却空気ＣＡは燃焼ガス１７６の高速流れに
遭遇し、また、非常に薄いが有効なフィルム層が形成される。もちろん、各輪が
ねＳの一方の側は、冷却混合ガス流入空気１７０に最初に接触する。上述したこ
のフィルム冷却方法は、それが燃焼環境においてチタンのような材料の使用を許
すので、重要である。このようにして、燃焼ガスから生じる高温度が、燃焼機お
よび排気通路にそう高温排気ガスによる加熱を受けるその他の部品に損傷を与え
ることを阻止される。

【００４４】上述しかつ図８、９、１２に示す方法をさらに強化するものとして、冷却ガス
を矢印３０８で示すように輪がねＳに通すようにするために輪がねＳを通るオリ
フィス３０６の使用がある。オリフィス３０６は、輪がねＳ上の境界層を減少す
ることによって輪がねＳにかかる空気力学抗力を制御するように有効に採寸され
る。

【００４５】本発明の発電設備の重要な特徴は、ロータ１２０（または１２０′）である。
ロータ１２０は、ラムジェットＵによって発生された推進によって回転軸のまわ
りに回転する。ロータ１２０の２つの設計パラメータは、極めて重要である。第
１に、円周方向に装着されたラムジェットが超音速で、好ましくはマッハ３．５
の範囲内で運転するようにロータが回転速度で動いている間に遭遇する極めて高
い遠心荷重をロータが耐えうる材料から構成されなければならない。すなわち、
ロータは、極めて高い引張り応力に耐えられなければならない。第２に、このよ
うな速度においては、ロータ全体の空気動力学抗力を最少にすることが厳密にな
る。

【００４６】ロータに対して用いられる構造上の設計および材料装置は、ロータの空気力学
抗力および上述した推進モジュールの推進性能と同じ程重要である。これらのす
べての設計要素（ロータ材料、ロータ空気力学設計、ラムジェット推進モジュー
ル性能）は、ここで述べるように、高性能、最大効率ラムジェット・エンジンを
運転するように適正に実施されなければならない。

【００４７】ロータが回転する極端な速度によって誘導される遠心荷重のために、ロータの
材料および構造上の特性が必須の重要な要素である。したがって、材料の格別な
応力、すなわち材料の単位質量当たりの応力を考慮することが必要である。特別
の材料の密度が数学的関係から算出されるので、比応力はインチの単位となる。
このようにして、比応力は回転速度のみによって変化する。本発明の実施にさい
して重要な回転速度においては、極めて高い比応力に遭遇することを注意するこ
とが重要である。例えば、１５０００ｒｐｍの速度では約１．５ミリオン・イン
チ比応力が回転ディスクによって遭遇され、また、１．８ミリオン・インチ比応
力が回転ロッドによって遭遇される。上述した可能な空気力学利点に加えて、回
転ディスクは材料要求に関してわずかに有利な点を提供することがわかる。

【００４８】任意の所定の材料は、その密度によって分けられた材料の終局的引張り強さと
して一般に定義される比強度と関連している。同様な比応力、比強度がインチの
単位となる。２つの値が直接に比較される。すなわち、比強度は所定の材料が耐
え得る荷重を述べ、比応力は所定の材料が所定の用途に用いられたときに遭遇す
るであろう荷重を述べている。以下の表Ｉは、チタン、進歩した金属母材合成物
、炭素系の従来の合成物を含む様々な材料についての比強度を示す。比強度のデ
ータを意味することの評価は、率直である。ロータの回転速度が増加されるに従
って要求される比応力が所定材料の比強度に最終的に達することが、表Ｉからわ
かる。もしも速度がその点を超えて増加されるならば、荷重は比強度を超え、そ
の結果、材料は破損する。要約すれば、本発明についてロータによって遭遇され
ると期待される比応力は、低強度鋼、マグネシューム、アルミニウムのような一
般に入手できる材料の比強度を超える。したがって、このような材料は本発明の
ロータ手段において一次構造材料として使用するために少なくとも単独の構造材
料としては適当でない。

【００４９】表Ｉ種々の材料についての比強度材料比強度（インチ）低強度鋼１７６０００マグネシューム５８４６１０アルミニウム５９４０６０チタン６３８２２０炭化ケイ素強化チタン１３００２５０¹ ケルバー強化ポリエステル３７５２６００モノフィラメント炭素繊維１５００００００提案発電設備についてのロータは、少なくとも約８０００ｒｐｍ以上１０００
０までまたはさらに好ましくは１００００と２００００ｒｐｍとの間の速度で回
転しなければならない。チタンではなくともその優れた比強度についての特性は
ロータ構造に対して実用的材料を表すことが表ＩＩからわかる。しかし、ロータ
要素にテーパを付けることによって遭遇される比応力を低減することは可能であ
る。それにもかかわらず、一般に用いられている金属または合金は最も望ましい
回転速度で遭遇される荷重に耐える十分な比強度を有していないことが、要求さ
れた速度で回転するロータ形状によって遭遇された比応力レベルを与えられるこ
とはあきらかである。新しく開発された金属母材混合物は、しかし要求された荷
重に生き残ることができる。炭素繊維強化ポリエステルおよびエポキシは、本発
明において働くように要求される比強度を容易に有する。表ＩＩに示すように、
純粋炭素モノフィラメント繊維の束または「引き綱」は、１５ミリオン・インチ
までの比強度レベルをもって市場で入手でき、明らかに特別の強度能力の利点を
有している。不幸にして、保護されていないときには、炭素繊維およびエポキシ
合成物は高温露出に耐える能力に欠ける。しかし、酸化環境から絶縁されている
場合には、炭素引き綱は強度の最少低下のみで極めて高い温度に耐えられる。

【００５０】一実施例においては、基本的ロータ構造は、金属母材合成物および炭素または
その他の高強度繊維巻線を用いて設計製作される。適正な熱および酸化特性によ
って、モノフィラメント炭素繊維引き綱は、優れた強度と高温能力を持った構造
に組み合わされる。合成設計においては、高強度が連続モノフィラメント炭素繊
維によって与えられ、遭遇する遠心荷重に耐えられる十分な構造強化を与える。
炭素繊維の比強度は、それらを振動および静荷重曲げを最少にする剛く、強く、
軽量合成ロータの製造にまったく適するようにする。炭素繊維巻線は、遠心力に
よって誘発されたすべての機械的荷重の量を支持する中央引張り補強要素になる
。炭素繊維またはその他の高強度巻線の使用に代えて、中実ロータ設計がシリコ
ン・カーバイト被覆炭素繊維金属母材合成材料を用いて補完される。

【００５１】ロータ材料のための安全限度は、材料テーパ比を増加することによって増加さ
れる。好ましくは、実際の荷重を実用範囲まで最少にするために、ロータ手段は
大材料テーパ比を有する形状の高強度材料共につくられなければならない。この
ことは、増加する半径方向ステーション（さらに回転軸から）において、ロータ
手段が次第に細くまたは薄くならなければならないことを意味する。基本的には
、回転質量の低下は回転中心において動作する遭遇応力の低下を生じる。

【００５２】図１６、１７に注意を向けると、そこには本発明の発電設備が発電機器と関連
して示されている。シャフト部分１０８が、機械的動力を一次ギヤー・ボックス
１０４に伝達する慣用の仕方で作用する。ギヤー・ボックス１０４は、所望の用
途の能力を収容するように、シャフト１０８とシャフト１１０との間の速度を十
分に低いレベルまで低減する。図１、１６、１７において、一次ギヤー・ボック
ス１０４は、電力グリッドまたはその他の電気的負荷への伝達のために電力を発
生するのに適した一次発電機１１２に、シャフト１１０によって接続される。し
かし、シャフト１０８は、所望の機械的仕事をするように直接に加えられてもよ
い。

【００５３】設備を始動するために、始動モータ４００がギヤー・ボックス１０４に接続さ
れるように示されている。モータ４００は、ロータ１２０を回転させる形態にな
っており、ラムジェットＵの始動を可能にするように、慣用の接線速度までラム
ジェット推進モジュールＵをもたらす。一旦ラムジェットＵが運転してしまうと
、モータ４００が停止される。

【００５４】燃料供給制御もまた重要である。ラムジェットＵの調整を含めた始動は、通路
５０２をかいしてインジェクタ５０４に供給される二次燃料５００と共に達成さ
れる。この燃料は、ラムジェットＵに供給するように、好ましくは流入空気流の
エアー・フォイルの形態でプラズマ・トーチ５０６またはその他の適当な点火機
によって点火される。一旦この二次燃料の供給がラムジェット火炎ホルダに開始
されると、燃料ＦＦが次にインジェクタ２３６をかいして導入される。

【００５５】図１３、１４、１８に示すように、一連の可変位置ダンプ弁６００（ここでは
、環状ゲート弁として示されている）が周囲壁２００の縁のまわりに設けられる
。始動のために、環状ゲート弁６００は、図１４に示すように、参照矢印６０２
の向きに開かれて、ギャップ６０３を形成するので、共同周囲壁２００の表面２
０２に対して圧縮されつつある到来空気の一部が矢印６０４、６０６の方向で外
側に逃げることができる。独特の部分的に囲われたラムジェットＵは、バイパス
空気６０４、６０６の逃げを許す。一旦ラムジェットＵが衝撃構造を「飲み込む
」でしまうと、図１３に示すように、ゲート弁６００がアクチュエータ６１０に
よって閉じられる。ブラケット６１４ａによって装着されたシャフト６１２を持
つアクチュエータ６１０が示された。慣用の任意の機械式、電気式、または液圧
式アクチュエータがこの目的に適うように用いられてもよい。

【００５６】ラムジェットＵからの高温排気燃料ガスの組合せサイクル・システムにおいて
の使用が、図１６、１７に示されている。図示するように、高温排気ガスが排気
ガス・ダクトＸＥＤによって便利に集められる。蒸気が蒸気タービンＳＴを駆動
するために発生されている場合には、排気ガス・ダクトＸＥＤは、熱回収蒸気発
電機（ＨＳＲＧ）に向けられる。蒸気が覆水ポンプＣＰをかいして蒸気覆水機Ｓ
Ｃから戻された覆水を加熱することによって、蒸気タービンＳＴを駆動するよう
につくられる。これは、作業流体が水である場合に、一般に遭遇する設計である
。水は高圧蒸気に最も容易に加熱され、その後蒸気タービンを駆動するように用
いられるけれども、水はまた共同発電用途において熱エネルギの供給のために用
いられることができる。また、図示するように、蒸気タービンＳＴは、代表的に
はギヤ・ボックス１０４をかいして発電機１１２に用いられるためのシャフト仕
事を発生するように用いられてもよい。代案として、蒸気タービンＳＴは他の目
的のためのシャフト仕事を与えるように利用されてもよい。

【００５７】ラムジェット推力が全体の発電出力を決定するので、ラムジェットからの推力
が全体の設備出力レベル価値の重要な指標となる。ラムジェット推力レベルおよ
び全体の設備出力レベルがラムジェットによって捕らえられかつ処理された質量
に直接比例して増加する。したがって、同じ温度および圧力条件に対して、流入
面積および質量捕捉の２倍は、発生した推力を２倍にする。このようにして、シ
ステムの電力出力を２倍にする。

【００５８】最後に、高い燃焼温度が経験されるけれども、本発明の設計は極めて低い酸化
窒素出力を許す。これは、高燃焼温度での滞留時間が短いためであり、また、燃
料が極めてよく混合されているからである。この衝撃境界層相互作用予備混合技
術が、ほぼ完全に予備混合された状態と低い酸化窒素放出を達成するための唯一
の解決策である。このようにして、酸化窒素放出が、燃焼機内での高い非均等遊
離基領域のサイズを制限することによって制限される。ＮＯＸ放出が５ｐｐｍ以
下に見積もられるか、あるいはＥＩが燃料１ｋｇ当たり０．５ｇ以下の２酸化窒
素になる。

【００５９】上述したように、機械的、電気的、熱的動力を発生するための方法および装置
が、回転式の小型、構成容易、費用有効発電設備を提供する。この発電設備から
の出力は、既存の電力分配システムと関連して用いられ、また、清浄な燃焼燃料
により空気放出を減少させるために顕著な選択を代表する。さらに、与えられた
効率、劇的に少ない燃料が、発生される電気的、機械的、熱的エネルギの単位当
たりの量について消尽される。

【００６０】前述したことから明らかになったものを含めて、上述の目的は、有効に達成さ
れ、また、ここに一般的に述べた原理にもとづいて所望の結果を達成するにもか
かわらず、一定の変更は発電装置の実施のさいにおよびここに記載した発電方法
の実施のさいになされうるので、本発明はその精神またはその本質的特徴から逸
脱せずにその他の特別な形態で実施されうる。例えば、燃料供給構造の例示的な
設計が述べられたが、多くの他の実施例がここで述べた装置の原理の結果を達成
しおよび方法の使用を通じて達成可能である。

【００６１】この明細書（添付請求項、図面、要約を含めて）および／またはそのように開
示された方法における工程が、少なくともいくつかの特徴および／または工程が
相互に排斥する場合の組合せを除いて、組み合わせられうる。

【００６２】この明細書（添付請求項、図面、要約を含めて）に開示された各特徴は、他に
明白に述べていない限り、同じまたは類似の目的を行う別の特徴に置き換わりう
る。かくして、他に明白に述べていない限り、開示した各特徴は、総括的一連の
等価または類似特徴のほんの一例に過ぎない。

【００６３】この特許書類の開示の一部は、著作権保護を受ける資料を含む。本権利者は、
特許書類が特許商標局において見られる限り、いかなる者によるその書類の複製
について異議はないが、その他の場合は著作権が留保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の発電設備の部分斜視図であって、発電機に接続されたギヤ・
ボックスに連結された出力シャフト部分を駆動するように、ハウジング内で回転
する発電設備の一次ロータを示す。

【図２】図２は、本発明のラムジェット発電設備の部分断面図であって、ロータに固定
されかつそれと共に回転できるように取り付けられた回転出力シャフト部分と、
ロータに一体に設けられた囲われていないラムジェット推進モジュールとを示す
。さらに、流入空気ダクトが燃焼領域において周囲壁を有する環状通路と共に示
され、また、燃焼領域からの排気ガス流出口が排気ガス排出と共に示されている
。ロータ付近の空気力学抗力を低下することを助けるように用いられた冷却空気
、冷却水、および真空ラインが図示されている。

【図３】図３は、（ａ）リム、（ｂ）囲まれていないラムジェット、（ｃ）輪がねと一
体になったカーボン・ロータの斜視図であって、特に、輪がねセグメントを持つ
リム・セグメントを示すと共に、輪がねの境界層制御オリフィスのみならずリム
・セグメントの冷却空気溝を示す。

【図４】図４は、図３に示すロータの周囲上の線４−４で開始して、ロータ縁を剥がし
、平らにして見たロータの円周縁図面であって、１対の囲まれていないラムジェ
ット推進モジュールおよびリム・セグメントと一体の輪がねとの関係を示す。図
４Ａは、図４に示したものと類似のロータの円周縁図面であるが５つのラムジェ
ットおよびそれらの輪がねが図示された実施例を示す。

【図５】図５は、囲まれていないラムジェット推進モジュールとそれに関連した輪がね
セグメントとを含むリム・セグメントを示す斜視図であって、輪がねが境界層制
御オリフィスを含む。

【図６】図６は、炭素繊維ロータ、囲まれていないラムジェット推進モジュール、圧縮
が起こる共同周囲壁の横断面図である。

【図７】図７は、本発明回転集合体の第２実施例の横断面図であって、スチール・ロー
タ、輪がねを備えた囲まれていないラムジェット推進モジュール、圧縮が起こる
共同周囲壁を示す。

【図８】図８は、一体輪がねセグメントを備えたリム・セグメントを示し、冷却空気通
路および溝付き出口通路、すなわち輪がねの境界層制御オリフィスのみならずフ
ィルム冷却オリフィスを明瞭に示す。

【図９】図９は、図８の線９−９から見た部分断面図であって、共同周囲壁の内面とロ
ータ輪がねとが密接に嵌合している関係を示し、輪がねの空気通過境界層制御オ
リフィスの流れを示す。

【図１０】図１０は、共同周囲壁に対して圧縮が起こる囲まれていない推進モジュールお
よび一体の輪がねの一実施例の部分横断面図である。

【図１１】図１１は、図１０に示す推進モジュールおよび一体の輪がねの斜視図である。

【図１２】図１２は、輪がねと一体のロータ・セグメントの一実施例の斜視図であって、
オリフィスを用いたフィルム冷却、それに関連した輪がね上の半径方向境界層流
、境界層制御オリフィスの使用を詳細に示す。

【図１３】図１３は、輪がねに隣接した領域において図２の線１３−１３から見たエンジ
ンの周囲壁部分の横断面図であって、環状セグメント・ゲート弁の形態のガス・
バイパス弁が閉じた状態を示す。

【図１４】図１４は、図１３と類似のエンジン周囲壁部分の横断面図であるが、ラムジェ
ット・推進モジュールの始動時に周囲側壁をかいして空気を漏らすように用いら
れるためにガス・バイパス弁が開いた状態を示す。

【図１５】図１５は、図１（図２についても参照）の線１５−１５および線１５Ａ−１５
Ａから見た本発明発電設備のエンジン支持板フレームの一実施例の垂直面図であ
って、支持板フレーム、燃焼排気通路、周囲壁、冷却空気、冷却水、真空用通路
を示す。

【図１６】図１６は、原動機としての本発明の超音速ラムジェット推進モジュール被駆動
エンジンを用いる組合せサイクル発電設備の平面図であって、発電機としても用
いられる発電機と蒸気タービンとの組合せを示す。

【図１７】図１７は、原動機としての本発明のラムジェット推進モジュール被駆動エンジ
ンを用いる組合せサイクル設備の側面図であって、発電機と蒸気タービンとの組
合せを示す。

【図１８】図１８は、本発明のラムジェット推進モジュール被エンジンの部分断面図であ
って、真空境界層制御装置、冷却装置、ガス・バイパス弁、ロータが回転軸の回
りで回転するときの輪がねの変化位置を詳細に示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１月１８日（２０００．１．１８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ【要約の続き】る。螺旋輪がねは、到来する燃料空気混合物を出て行く燃焼ガスから分離する。一実施例においては、輪がねはさらに複数の冷却オリフィスを含む。オリフィスは、低温ガスの輪がねを通過し、境界層の厚みを減じ、したがって抗力を低下させる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】次のものからなる電力の発生装置。（ａ）燃料空気供給用空気流入口、（ｂ）酸化可能燃料の供給用燃料流入口、（ｃ）中央軸を有しかつそのまわりで回転運動をするロータ、該ロータは選択
されたロータ速度およびロータ形状寸法に釣り合った固有の強度を有する材料か
ら構成され、該ロータは対向する流入側表面および流出側表面を有し、該ロータ
は前記中央軸から外側端末を有する外側表面部分まで半径方向外方に延び、（ｄ）前記ロータの前記流入側表面の少なくとも一部分に隣接した第１緊密嵌
合ハウジングおよび前記ロータの前記流出側表面の少なくとも一部分に隣接した
第２緊密嵌合ハウジング、該第１および第２ハウジングは前記ロータに作用する
空気力学抗力を低減させ、（ｅ）下記のことからなる周囲壁、（ｉ）（Ａ）前記中央軸および（Ｂ）前記ロータの前記外側端末から半径
方向外方に定置されること、（ｉｉ）内部表面部分を有すること、（ｆ）１またはそれを超えるラムジェット、該ラムジェットは前記ロータの前
記外側端末の一部分にそって配置された回転部分からなり、該回転部分は前記周
囲壁の一部分と共同してそれらの間で流入燃焼空気を圧縮し、（ｇ）前記１またはそれを超えるラムジェットに隣接して設けられた１または
それを超える輪がね、各輪がねの少なくとも一部分が前記ロータの前記外側表面
の少なくとも一部分から前記周囲壁の内部表面部分に隣接する点まで外方に延び
、（ｈ）前記１またはそれを超える輪がねは廃気ガスから前記圧縮燃焼空気を有
効に分離し、前記廃気ガスは、前記１またはそれを超えるラムジェットが下記の
場合に発生される。（ｉ）流入空気を圧縮する場合、（ｉｉ）そこに供給された燃料を酸化する場合、（ｉｉｉ）そこから廃気ガスを発生する場合、（ｉｖ）前記回転軸のまわりに前記ロータの回転運動を起こす推進力を発
生させる場合。
【請求項２】前記１またはそれを超える輪がねは、前記ロータの前記外側
表面部分から周囲に延びる螺旋構造からなる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記１またはそれを超える輪がねの数がＮであり、前記１ま
たはそれを超えるラムジェットの数がＮであり、ＮおよびＸが等しい、請求項２
に記載の装置。
【請求項４】前記周囲壁の前記内側表面部分は、摩耗リング・シールから
さらになり、該摩耗リング・シールは前記１またはそれを超える輪がねと前記周
囲壁の内側表面部分との間の境界を有効に密封する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】前記ロータの前記外側表面部分は、複数のリム・セグメント
からなる、請求項１に記載の装置。
【請求項６】前記リム・セグメントの少なくとも１つは、前記ロータに着
脱自在に取り付けられる、請求項５に記載の装置。
【請求項７】前記１またはそれを超えるラムジェットの各々は、燃焼ガス
を逃がす減圧をするように前記周囲壁の内側表面部分の少なくとも一部分を利用
する、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項８】前記ロータの前記外側表面部分は少なくとも１つの冷却可能
壁をさらに有し、該冷却可能壁は、（ａ）内側低温壁表面、（ｂ）外側高温壁表
面、（ｃ）該外側高温壁表面において流出口を有する複数の冷却通路を有し、該
冷却通路は前記低温壁表面と前記高温壁表面との間で流体導管を形成し、前記内
側低温壁表面に供給される冷却空気を通過させて、該冷却空気が前記流出口を出
て前記ロータの前記外側表面部分上に冷却空気のうすい膜を与える、請求項１に
記載の装置。
【請求項９】前記リム・セグメントの各々はさらに冷却空気受入れチャン
バを有し、前記ハウジングはさらにロータ表面部分を有し、前記冷却空気チャン
バはそこに供給された冷却空気を遠心圧縮および噴出するように収容する、請求
項５に記載の装置。
【請求項１０】前記１またはそれを超えるラムジェットの各々を始動する
ための空気ダンプ通路をさらに有し、（ａ）空気ダンプ通路は空気流入口および流出空気ダンプ位置に連通し、該空
気ダンプ通路は前記周囲壁の通し壁部分によって画定され、（ｂ）１つまたはそれを超える可動弁をさらに有し、該１つまたはそれを超え
る可動弁の各々は、（ｉ）前記１つまたはそれを超える可動弁が前記周囲壁の通し壁内に密封
を形成し、その結果流入空気が前記流出ダンプ空気位置へほとんど逃げない閉鎖
密封位置と、（ｉｉ）前記弁が前記周囲壁の前記通し壁をかいして前記空気流入口と前
記空気ダンプ位置との間に流体連通を許し、前記流入空気の少なくとも一部を前
記空気ダンプ通路から逃がす開放位置と、の間で形成され、（ｃ）これにより、前記１またはそれを超えるラムジェットが前記空気ダンプ
通路から圧縮流入空気の一部分を減衰し、流入衝撃を緩和し、その後燃焼を始動
させる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】前記可動弁は環状ゲート弁からなり、該環状ゲート弁は前
記周囲壁の少なくとも一部分にそって円周方向に配置され、前記１またはそれを
超えるラムジェットの各々が回転するとき、前記環状ゲート弁は前記１またはそ
れを超えるラムジェットから半径方向外方にかつそれに近接した位置に配置され
た、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】次のものからなる電力の発生装置。（ａ）下記のものからなる支持構造体、（ｉ）内側表面を有する円周方向ハウジング、（ｉｉ）オキシダント供給導管、前記円周方向ハウジングは該オキシダント
供給導管の少なくとも１つの壁からなり、（ｉｉｉ）酸化可能燃料を前記オキシダント供給導管内に収容されたオキシ
ダント内に噴出する燃料供給通路、（ｂ）前記支持構造体に関して回転軸にそって回転自在に取り付けられた第１
出力シャフト、（ｃ）中央軸を有し、前記支持構造体に関して回転するように前記第１出力シ
ャフトに回転自在に取り付けられたロータ、該ロータは複数の個々のリム・セグ
メントを有する円周方向部分からなり、該リム・セグメントは外側表面部分を有
し、該ロータは選択されたロータ速度およびロータ形状寸法に釣り合った固有の
強度を有する材料から構成され、該ロータは対向する流入側表面および流出側表
面を有し、（ｄ）前記ロータの前記流入側表面の少なくとも一部分に隣接した第１緊密嵌
合ハウジングおよび前記ロータの前記流出側表面の少なくとも一部分に隣接した
第２緊密嵌合ハウジング、該第１および第２ハウジングは前記ロータに作用する
空気力学抗力を低減させ、（ｅ）次のことからなる１またはそれを超えるラムジェット、（ｉ）各ラムジェットが前記ロータの前記円周方向部分の一部として一体に
設けられた回転部分を有すること、（ｉｉ）前記円周方向ハウジングの前記内側表面の少なくとも一部分と共同
しかつ利用して前記回転部分と前記円周方向ハウジングとの間で前記供給された
オキシダントおよび酸化可能燃料を圧縮すること、（ｉｉｉ）前記回転部分は前記燃料の酸化によって形成された燃焼ガスを逃
がし、前記１またはそれを超えるラムジェットの各々を前記出力シャフトの回転
軸のまわりで接線方向に推進させること、（ｆ）前記１またはそれを超えるラムジェットの各々に対してそれぞれ設けら
れた１またはそれを超える輪がね、該１またはそれを超える輪がねの各々が前記
ロータの前記円周方向部分の少なくとも一部分から前記円周方向ハウジングの前
記内側表面に隣接した点まで外方に延び、該輪がねは前記逃げる燃焼ガスから前
記到来する流入空気を有効に分離する。
【請求項１３】熱回収部をさらに有し、該熱回収部は燃焼ガス流入口、燃
焼ガス流出口、前記熱回収部へおよびから循環する二次作動流体を収容するため
の熱交換部からなり、これにより前記高温燃焼ガスが前記二次作動流体内の熱エ
ネルギを回収することにより冷却される、請求項１または１２に記載の装置。
【請求項１４】前記二次作動流体は水からなり、該二次作動流体の加熱の
さいに蒸気が発生される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】蒸気タービンをさらに有し、前記蒸気が前記蒸気タービン
に送られて蒸気タービン出力シャフトに有用な仕事を発生させる、請求項１４に
記載の装置。
【請求項１６】第１発電機をさらに有し、前記第１出力シャフトは前記第
１発電機に接続され、前記第１出力シャフトにおいて発生された前記機械的仕事
が前記第１発電機を回転して電気を発生する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】前記蒸気タービン出力シャフトは前記第１発電機に接続さ
れ、前記蒸気タービン出力シャフトに働く前記有用な仕事が前記第１発電機を回
転して電気を発生する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】第２発電機をさらに有し、前記蒸気タービン出力シャフト
によって発生された前記シャフト仕事が前記第２発電機を回転して電気を発生す
る、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】前記１またはそれを超えるラムジェットの各々が少なくと
もマッハ３の流入速度で動作する、請求項１２に記載の装置。
【請求項２０】前記１またはそれを超えるラムジェットの各々が少なくと
もマッハ３．５の流入速度で動作する、請求項１２に記載の装置。
【請求項２１】前記１またはそれを超えるラムジェットの各々が少なくと
もマッハ４の流入速度で動作する、請求項１２に記載の装置。
【請求項２２】前記ロータからなる少なくとも１つの材料は、１７３５３
７９ｃｍ（６８３，２２０ｉｎ）を超える比強度を有する、請求項１または請求
項１２に記載の装置。
【請求項２３】前記ロータからなる少なくとも１つの材料は、１７３５３
７９ｃｍ（６８３，２２０ｉｎ）と３３０２６３５ｃｍ（１，３００，２５０ｉ
ｎ）との間の比強度を有する、請求項１または請求項１２に記載の装置。
【請求項２４】前記ロータからなる材料の少なくとも一部は、約３３０２
６３５ｃｍ（１，３００，２５０ｉｎ）の比強度を有する、請求項１または請求
項１２に記載の装置。
【請求項２５】前記ロータからなる材料の少なくとも一部は、約３３０２
６３５ｃｍ（１，３００，２５０ｉｎ）を超える比強度を有する、請求項１また
は請求項１２に記載の装置。
【請求項２６】前記ロータからなる材料の少なくとも一部は、約３３０２
６３５ｃｍ（１，３００，２５０ｉｎ）から約９５３１６０４ｃｍ（３，７５２
，６００ｉｎ）までの比強度を有する、請求項１または請求項１２に記載の装置
。
【請求項２７】前記ロータからなる材料の少なくとも一部分は、約９５３
１６０４ｃｍ（３，７５２，６００ｉｎ）の比強度を有する、請求項１または請
求項１２に記載の装置。
【請求項２８】前記ロータからなる材料の少なくとも一部分は、９５３１
６０４ｃｍ（３，７５２，６００ｉｎ）を超える比強度を有する、請求項１また
は請求項１２に記載の装置。
【請求項２９】前記ロータからなる材料の少なくとも一部分は、９５３１
６０４ｃｍ（３，７５２，６００ｉｎ）と３８１０００００ｃｍ（１５，０００
，０００ｉｎ）との間の比強度を有する、請求項１または請求項１２に記載の装
置。
【請求項３０】前記ロータからなる材料の少なくとも一部分は、約３８１
０００００ｃｍ（１５，０００，０００ｉｎ）の比強度を有する，請求項１また
は請求項１２に記載の装置。
【請求項３１】前記少なくとも１つのラムジェットは、約マッハ１．５と
約マッハと２．０との間の流入速度Ｍ₀で運転する，請求項１または請求項１２
に記載の装置。
【請求項３２】前記少なくとも１つのラムジェットは、少なくともマッハ
２．０の流入速度Ｍ₀で運転する，請求項１または請求項１２に記載の装置。
【請求項３３】前記少なくとも１つのラムジェットは、少なくともマッハ
２．５の流入速度Ｍ₀で運転する，請求項１または請求項１２に記載の装置。
【請求項３４】前記少なくとも１つのラムジェットは、少なくともマッハ
３．０の流入速度Ｍ₀で運転する，請求項１または請求項１２に記載の装置。
【請求項３５】前記少なくとも１つのラムジェットは、マッハ３．０とマ
ッハと４．５との間の流入速度Ｍ₀で運転する，請求項１または請求項１２に記
載の装置。
【請求項３６】前記少なくとも１つのラムジェットは、約マッハ３．５の
流入速度Ｍ₀で運転する，請求項１または請求項１２に記載の装置。
【請求項３７】前記ロータは中央ディスクからなる，請求項１または請求
項１２に記載の装置。
【請求項３８】前記中央ディスクはテーパを付けられている，請求項３７
に記載の装置。
【請求項３９】前記ロータは金属母材合成材料からなる、請求項１または
請求項１２に記載の装置。
【請求項４０】前記金属母材合成材料はチタンからなる、請求項３９に記
載の装置。
【請求項４１】前記金属母材合成材料は炭化ケイソからなる、請求項３９
に記載の装置。
【請求項４２】前記ロータはチタン金属基板に埋め込まれた炭素繊維被覆
炭化ケイソからなる、請求項１または請求項１２に記載の装置。
【請求項４３】前記ロータは炭素繊維エポキシ合成材料からなる、請求項１または請求項１２に記載の装置。
【請求項４４】前記ロータは高強度繊維巻線からさらになる、請求項４３
に記載の装置。
【請求項４５】前記高強度巻線はモノフィラメント炭素繊維からなる、請
求項４４に記載の装置。
【請求項４６】前記高強度巻線はケブラー（ｋｅｖｌａｒ）炭素繊維から
なる、請求項４４に記載の装置。
【請求項４７】前記金属母材合成材料は炭化ケイソ・フィラメントからな
る、請求項３９に記載の装置。
【請求項４８】前記ロータは複数の形成取付け受けタブをさらに有し、前
記リム・セグメントの各々が複数の内方に延びるＹ字形枝をさらに有し、前記取
付け受けタブおよびＹ字形枝は前記リム・セグメントを前記ロータに固定するよ
うに相互連結係合する、請求項６に記載の装置。
【請求項４９】前記ロータは複数の形成取付けヒンジをさらに有し、前記
リム・セグメントの各々が、前記ロータの取付けヒンジに対してサイズおよび位
置が相補的になっている複数の形成取付けヒンジをさらに有し、前記ロータおよ
び前記リム・セグメントがそれらの各ヒンジを嵌合係合させることによって連結
され、本装置が少なくとも１つの取付けピンをさらに有し、該取付けピンが前記
の相互連結相補的取付けヒンジの少なくともいくつかを貫通する、請求項６に記
載の装置。
【請求項５０】前記１またはそれを超える輪がねが複数の冷却ガス・オリ
フィスをさらに有し、該冷却ガス・オリフィスは冷却ガスを前記輪がねを通過さ
せる、請求項１または請求項１２に記載の装置。
【請求項５１】次の工程からなる発電方法。（ａ）１またはそれを超えるラムジェット推進モジュールを、内面を有するア
ウトボード・ハウジングに関して回転自在に取り付けられたロータの円周方向に
設けること、該ロータは選択されたロータ速度およびロータ外形寸法と釣り合っ
た固有強度を有する材料から構成され、該ロータは対向流入側表面および流出側
表面を有し、該ロータは前記中心軸から外側端末を有する外側表面まで半径方向
外方に延び、（ｂ）前記ロータの流入側表面の少なくとも一部分に隣接して第１緊密嵌合ハ
ウジングを設け、前記ロータの流出側表面の少なくとも一部分に隣接して第２緊
密嵌合ハウジングを設けること、前記第１および第２ハウジングは前記ロータに
作用する空気力学抗力を低減し、（ｃ）前記１またはそれを超える推進モジュールにオキシダントおよび酸化可
能燃料を供給すること、（ｄ）前記１またはそれを超える推進モジュールと前記アウトボード・ハウジ
ングとの間で前記燃料を酸化させて次のことを行うこと、（ｉ）そこから逃げる燃焼ガスを発生し、（ｉｉ）起動力を（Ａ）前記１またはそれを超えるラムジェット推進モジュ
ールの各々と（Ｂ）前記アウトボード・ハウジングの少なくとも一部分との間か
ら逃げる前記燃焼ガスの推進反作用によって発生させること、（ｅ）前記起動力によって供給された空気流を通ってマッハ１．０を超える速
度で前記１またはそれを超えるラムジェット推進モジュールを推進させること、
前記１またはそれを超える推進モジュールは、それらの各々が前記アウトボード
・ハウジングに隣接して通過するさいに、前記供給された空気流の一部分の圧縮
を助成するように前記アウトボード・ハウジングの前記内面の少なくとも一部分
に依存し、（ｆ）前記ロータの周囲にそって前記１またはそれを超える輪がねを用いて燃
焼ガスから流入空気を有効に分離すること、前記１またはそれを超える輪がねの
各々は前記１またはそれを超えるラムジェットの１つに隣接して設けられ、前記
１またはそれを超える輪がねの各々の少なくとも一部分は前記ロータの外側表面
部分の少なくとも一部分から前記アウトボード・ハウジングの前記内側表面に隣
接した点まで外方に延び、（ｇ）前記１またはそれを超えるラムジェット推進モジュールに接続された出
力シャフトを回転させること、（ｈ）それにより、動力が前記出力シャフトに与えられること。
【請求項５２】前記１またはそれを超えるラムジェット推進モジュールの
速度は少なくともマッハ２．５である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】前記１またはそれを超えるラムジェット推進モジュールの
速度は少なくともマッハ２．５とマッハ４との間にある、請求項５１に記載の方
法。
【請求項５４】前記１またはそれを超えるラムジェット推進モジュールの
流入速度は約マッハ３．５である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５５】前記燃料は気体炭化水素燃料および水素からなる群から選
ばれる、請求項５１に記載の方法。
【請求項５６】前記燃料は本質的には天然ガスである、請求項５１に記載
の方法。
【請求項５７】前記燃料供給工程は、前記アウトボード・ハウジングと前
記１またはそれを超えるラムジェット推進モジュールの任意の１つとの間で前記
供給空気流の前記一部分を圧縮する以前の時点で該アウトボード・ハウジングか
ら半径方向内方に供給空気流の一部分に前記燃料を噴出することからなる、請求
項５１に記載の方法。
【請求項５８】本方法は電気を発生する工程を含む、請求項５１に記載の
方法。
【請求項５９】本方法は前記燃焼ガスから熱エネルギを回収する工程をさ
らに含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項６０】前記熱エネルギを回収する工程は前記燃焼ガスから二次作
動流体に前記熱エネルギを伝達することからなる、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】前記作動流体は水であり、蒸気が水を加熱することによっ
てつくられる、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】前記熱エネルギ回収工程は前記燃焼ガスによって前記二次
作動流体の間接加熱からなる、請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】前記二次作動流体を、作動シャフトを有するタービンに向
け、そして、タービンからシャフト出力をつくるように、二次作動流体による前
記タービンの回転によって電力を発生させる工程からさらになる、請求項６１に
記載の方法。
【請求項６４】前記蒸気による前記タービンの前記シャフトの仕事から電
気を発生させる工程からさらになる、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】前記１またはそれを超えるラムジェット推進モジュールが超
音速で回転するときに空気力学抗力を最少にする工程からさらになる、請求項５
１に記載の方法。
【請求項６６】前記ロータの少なくとも一部分が実質的な気密ハウジングに
閉じ込められ、該ハウジングが前記ロータに作用する空気力学抗力を低減するよ
うに真空の下に維持される、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】前記空気力学抗力を最少にする工程は、前記ロータの実質的
に半径方向部分にそって部分的真空を維持する工程からさらになり、前記実質的
に半径方向部分が前記第１および第２緊密嵌合ハウジングに配置される、請求項
６５に記載の方法。
【請求項６８】前記ロータは複数の着脱自在リム・セグメントをさらに有し
、該リム・セグメントは換気可能な冷却チャンバをさらに有し、本方法は前記換
気可能な冷却チャンバに対して冷却空気を供給する工程からさらになる、請求項
５１に記載の方法。
【請求項６９】前記１またはそれを超えるラムジェット推進モジュールの各
々がそれらのうち任意の１つの所定円周方向位置を通る前の通路からの乱流を実
質的に受けずに前記供給空気流に係合するように円周方向に離間されている、請
求項５１に記載の方法。
【請求項７０】前記燃料を供給する工程は、前記周囲壁と前記１またはそれ
を超えるラムジェット推進モジュールの各々がそれらのうち任意の１つとの間で
前記供給空気流の前記一部分を圧縮する以前の時点において前記供給流入空気流
に前記燃料を噴出する工程からさらになる、請求項５１に記載の方法。
【請求項７１】前記ロータは複数の外側リム・セグメントをさらに有し、そ
れらの少なくともいくつかは少なくとも１つの冷却可能壁を有し、該少なくとも
１つの冷却可能壁は次のものからなり、（ａ）内部低温壁表面、（ｂ）外部高温壁表面、（ｃ）前記外部高温壁表面に流出口を有する複数の冷却通路、（ｄ）本方法は前記内部低温壁表面の背後に冷却流体を供給し、そして前記外
側リム・セグメントの前記高温壁表面の膜冷却をするのに十分な量で前記冷却通
路をかいして前記流出口へ外方に前記冷却流体のある量を通すことからなる、請求項５１に記載の方法。
【請求項７２】前記輪がねが複数の通し通路をさらに有し、前記冷却流体を
供給する工程は、前記複数の通し通路を通る前記冷却流体の通路をかいして前記
１またはそれを超える輪がねの膜冷却をするのに十分な量の冷却流体を供給する
ことからさらになる請求項５１に記載の方法。
【請求項７３】前記輪がねが複数のオリフィスを有し、本方法は前記輪がね
に作用する空気力学抗力を最少にするのに十分な量で冷却ガスを前記オリフィス
に通す工程からさらになる、請求項５１または請求項７２に記載の方法。