JP2004270672A

JP2004270672A - 遠心力推進装置

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Publication number: JP2004270672A
Application number: JP2003108429A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimizu; 清水　　晃
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-08
Filing date: 2003-03-08
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】遠心力を利用した推進装置の提供。
遠心力を利用した推進装置は脈動的になる欠点があり、これを解決して、一定で安定な推進装置の提供。
【解決手段】回転速度変化が可能な回転手段３と、その回転手段によって回転する回転子１と、回転子に取り付けられた質量５からなり、それと同様の質量６を取り付けた回転子２が同期して逆回転する（２１の線に対して対称的に質量が回転する）。回転速度は、２０の線より右側で速く、左側で遅くなるように制御することで、右方向に推進力が発生する。しかし、推進進力は脈動的になるため、回転子の回転角度の位相差、及び回転速度の異なる複数の装置を組み合わせて、一定の推進力が得られるようにする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心力による推進装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
推進力を発生させる手段は、例えば、自動車などの車両では回転する車輪と接地面との反力を利用している。航空機などのジェットエンジンは燃料の燃焼によって、噴射されたガスの反力を利用している。これらは反作用を利用した推進装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、自動車などの車両では動力を車輪の回転に変換する手段が必要であり、小型の航空機ではプロペラなどが必要であるが、本発明はこのような手段を必要としない推進装置の提供。
【０００４】例えば、小型の航空機ではプロペラ、船舶ではスキュリューなどの回転体が外部にむき出しの状態になっており、人や小動物に危害を与える危険性があるが、プロペラやスキュリューなどを必要としない遠心力を用いた推進装置による安全性の向上。
【０００５】
【発明が解決するための手段】
回転速度変化が可能な回転手段と、その回転手段によって一方向に回転する回転子と、回転子に取り付けられた質量（重り）からなり、それと同じ手段の回転子が同期する手段により同期して逆回転する。この対の回転子の回転速度を変化させることによって、一方向の推進力の発生を可能にする。
【０００６】または、回転手段によって回転子を一方向に回転する代わりに、周期的に回転方向を逆転する手段によって推進力を発生する。
【０００７】これらの遠心力を利用した装置の推進力は、脈動的になる欠点があるが、この装置を基本ユニットとして、回転子の回転角度の位相差、及び回転速度の異なる複数のユニットを組み合わせることによって、一定の安定した推進力が得られるようにする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１から５は請求項１について説明する図である。
本発明の原理は、質量が回転運動するときの遠心力を推進力として利用する装置であり、図１は本発明の原理を説明するための概念図である。１は順方向（例えば、左回転）に回転する回転子で、２は逆方向（例えば、右回転）に回転する回転子であり、３と４はそれぞれの回転子の回転軸である。５と６は回転子に取り付け

【０００９】回転子１に対して回転子２は同期して逆回転し、２１の線に対して質量は対称的な回転を行う。回転子１から回転子２へ（または、回転子２から回転子１へ）の動力伝達手段として歯車を用いてもよいし、ベルトやチェーンを用いて、たすきがけにしてもよい。また、各回転子に速度制御可能なモータなどの動力機関を取り付けて、逆回転するように同期制御してもよいし、その他の手段を用いてもよい。回転子の形状は円盤でもよいし、棒状でもよい。回転軸から質量までの長さは一定でもよいし、変化させてもよい。対の回転子１と２は図１のように縦（あるいは横）に２つ並べてもよいし、図２のように回転軸上で逆回転するように対の回転子を取り付けてもよい。
【００１０】１つの回転子による遠心力の方向は回転中心から外向きで回転するが、回転子１と２が同期して逆回転することにより、回転子１と２で発生する遠

向で、重ね合わされてｘ方向だけの推進力を得ることができる。その推進力の大きさは次式から求められる。まず、順回転（例えば、左回転）による回転子１の各成分の大きさＦ_ｘとＦ_ｙは、

Ｍは質量で、Ｒは回転中心から質量までの半径である。ｔは時間で、θ（ｔ）は回転子の角度ある。ｄθ（ｔ）／ｄｔは角速度（回転速度）で、回転子の角度θ（ｔ）の１階微分である。ｄ^２θ（ｔ）／ｄｔ^２は角加速度（回転加速度）で、回転子の角度θ（ｔ）の２階微分である。もし、角速度がｄθ（ｔ）／ｄｔ＝ω＝一定（一定の回転速度）ならば等速円運動となり、よく知られた遠心力（向心力）の式、
Ｆ_ｘ＝−ＭＲω^２ｃｏｓ（ωｔ）
Ｆ_ｙ＝−ＭＲω^２ｓｉｎ（ωｔ）
となる。
【００１１】

を式１と２にそれぞれに加える。このとき回転子２は同期して逆回転するから、θ（−ｔ）＝−θ（ｔ）になることに留意して、

となり、ｙ方向の力は打ち消し合い、ｘ方向の力だけになる。
【００１２】角速度ｄθ（ｔ）／ｄｔは図１において質量（重り）５と６が、例えば２０の線より右側の領域（−π／２〜π／２）にあるときには回転を速くし、左側（π／２〜３π／２）では回転を遅くなるように回転速度を制御する。その逆に、２０より右側で遅く、左側で速く回転してもよい。図３は回転子の質量が２０より右側で速く、左側で遅く回転したときの例である。４０は回転子が１回転したときの角度θ（ｔ）、４１は角速度ｄθ（ｔ）／ｄｔ、４２は角加速度ｄ^２θ（ｔ）／ｄｔ^２である。４３は回転子の質量の角度４０に対するｃｏｓθ（ｔ）とｓｉｎθ（ｔ）で４４が推進力である。この回転速度の変化によって、ｘ方向の推進力が発生するが、右向きに強い推進力が発生し、左向きには弱い推進力が発生して、脈動的な力になる。
【００１３】図１において回転速度を２０より右側で回転を速くし、左側では回転を遅くなるように回転速度を周期的に変化させる機械的な手段の一例が図４で、右方向に強い推進力が発生する。同図のプーリー８は２０の線よりも右側で速く回転し、左側で遅くするための手段で、例えば、プーリーの中心からずれた位置で回転するようにする。９はベルトまたはチェーンなどの動力伝達手段で、プーリー７からプーリー８へ動力を伝達する。なお、１０は動力伝達手段９（ベルトまたはチェーンなど）の緩みを防止して、張力を一定に保つ役目をする。
【００１４】図５の例のように、速度制御可能なモータなどによって回転子の回転速度を変化させてもよい。同図の７は速度制御可能なモータなどによって回転する歯車（またはベルト、チェーン）などの動力伝達手段である。１１は質量（重り）５の角度を検出するセンサー（光、磁気など）で、そのセンサーで検出した角度が速度制御手段１２に入力されて、２０より右側で回転を速くし、左側では回転を遅くなるように動力伝達手段７の回転速度を制御して右方向に強い推進力を発生させる。または、２０より右側で回転を遅くし、左側では回転を速くなるように動力伝達手段７の回転速度を制御して左方向に強い推進力を発生させてもよい。両者の速度制御を切り替えることによって、推進力の方向を反転させることが可能になる。
【００１５】図５の例では、質量５の角度をセンサーで検出しているが、質量６の角度をセンサーで検出してもよい。あるいは、質量の検出角度精度を向上するために、２個のセンサーを用いて質量５と６のそれぞれの角度を検出し、その平均値を速度制御手段１２に入力してもよい。また、動力伝達手段７から回転子２へ動力を伝達しているが、動力伝達手段７から回転子１へ動力を伝達してもよい。あるいは、回転子１と２の間で動力を伝達しないようにし、各回転子に動力伝達手段７を取り付けて逆回転するようにしてもよい。
以上で説明した推進力装置が請求項１であり、これを基本ユニットとする。
【００１６】次に、図６と７を参照して、請求項２について説明する。請求項１のユニットにおいて、回転子の回転方向は一方向だけでなく、回転方向を周期的に逆転させてもよい。図６はその概念図で、図１と同様であるが、回転子の回転の手段が異なる。同図において、質量５と６が２０の線より右側で周期的に回転方向を逆転するようにモータなどの動力機関を制御して、右方向の推進力を発生させる。このとき質量５と６は、２１の線に対して対称的に動く。逆に、質量が２０より左側で周期的に回転方向を逆転するようにモータなどの動力機関を制御して、左方向に推進力が発生するようにしてもよい。質量が２０より右側で周期的に回転方向を逆転するように制御したときの例が図７であり、５０は回転子の角度θ（ｔ）、５１は回転子の角速度ｄθ（ｔ）／ｄｔ、５２は回転子の角加速度ｄ^２θ（ｔ）／ｄｔ^２である。５３は回転子の質量の角度５０に対するｃｏｓθ（ｔ）とｓｉｎθ（ｔ）で、５４が推進力である。図７の例では、回転子の質量の角度が−π／２とπ／２で逆転しているが、この角度に制約はない。非対称的な角度でもよい。例えば、角度が−π／２とπ／３で逆転してもよい。
【００１７】次に、図８と９を参照して、請求項３について説明する。
図３の推進力４４や図７の推進力５４は１個のユニットによる推進力で、脈動的になる欠点がある。これを解決するために、複数の位相差のあるユニットや回転速度の異なるユニットを組み合わせて、推進力が一定になるようにしてもよい。例えば、図８は２個のユニットの位相をずらして組み合わせたときの例である。同図の推進力５４は図７の推進力５４で、同図の推進力５５は推進力５４の回転角度位相差π（１８０°）のユニットである。５６はこれら２個のユニットによる推進力の和で、脈動的な変化が少なくなり、一定な推進力になる。
【００１８】図９は、図３と同様のユニットと図７のユニットの推進力５４を組み合わせた例である。同図の４５は図３のユニットの回転速度を４倍にしたときの推進力である。５７はこれら２個のユニットによる推進力の和で、脈動的な変化が少なくなり、一定な推進力になる。
ユニットが２個の例で説明したが、組み合わせるユニットの種類や数には制約はない。また、回転角度の位相差や回転速度の異なるユニットについてもどのような組み合わせを行ってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
自動車などの車両では動力を車輪の回転に変換する手段が必要であるが、動力機関を持たない荷車などの車両に本装置を取り付けるだけで、推進力を得ることができる。船舶ではスキュリューなどが必要なく、例えば手漕ボートに本装置を取り付ければ推進力を得ることが可能である。
【００２０】小型の航空機ではプロペラ、船舶ではスキュリューなとの回転体が外部にむき出しの状態になっており、人や小動物に対して危害を与える危険性があるが、本装置全体を囲むカバーなどを取り付けても推進力が発生するので、安全性が向上する。
【００２１】自動車のブレーキは車輪と路面との摩擦が必要で、この摩擦が小さいとスリップする危険性がある。本装置は推進力の方向を逆にして車両を静止させることも可能であり、本装置を制動手段として利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念図
【図２】対の回転子の取り付け方の一例を示す図
【図３】推進力の発生を説明する図
【図４】機械的な回転子速度変化による手段の一例を説明する図
【図５】動力の速度制御による回転子速度変化の手段の一例を説明する図
【図６】回転子の回転方向を周期的に逆転させて推進力を発生させる概念図
【図７】回転子の回転方向が周期的に逆転するときの推進力を説明する図
【図８】回転角度に位相差のある複数ユニットを組み合わせた推進力を説明する図
【図９】回転速度の異なるユニットを組み合わせた推進力を説明する図
【符号の説明】
１：順方向に回転する回転子
２：逆方向に回転する回転子
３：順方向に回転する回転子の回転軸
４：逆方向に回転する回転子の回転軸
５：順方向に回転する回転子に取り付けられた質量（重り）
６：逆方向に回転する回転子に取り付けられた質量（重り）
７：動力側の動力伝達手段（歯車、ベルト、チェーンなど）
８：回転速度を変化させる手段（例えば、中心をずらしたプーリーなど）
９：７から８に動力を伝達する手段（ベルト、チェーンなど）
１０：動力を伝達する手段９（ベルト、チェーンなど）の緩みを防止し、張力を一定にする手段
１１：質量５の角度を検出する手段（光、磁器センサーなど）
１２：質量の角度に応じて、回転子の回転速度を制御する手段
２０：回転子の質量の回転速度を速くする角度範囲と遅くする角度範囲の境界線２１：補助線
３０：回転軸
３１：回転方向
３２：回転方向
４０：回転子の回転角度θ（ｔ）
４１：回転子の角速度ｄθ（ｔ）／ｄｔ
４２：回転子の角加速度ｄ^２θ（ｔ）／ｄｔ^２
４３：回転子の回転角度に対するｃｏｓθ（ｔ）とｓｉｎθ（ｔ）
４４：推進力
４５：４倍の回転速度の推進力
５０：回転子の回転角度θ（ｔ）
５１：回転子の角速度ｄθ（ｔ）／ｄｔ
５２：回転子の角加速度ｄ^２θ（ｔ）／ｄｔ^２
５３：回転子の回転角度に対するｃｏｓθ（ｔ）とｓｉｎθ（ｔ）
５４：推進力
５５：角度位相をずらしたユニットの推進力
５６：推進力の和
５７：推進力の和
６０：１回転の角度
６１：１回転に要する時間
６２：半回転の角度
６３：半回転に要する時間
Ｆ_ｘ：順方向に回転する回転子の質量によって発生するｘ方向の遠心力
Ｆ_ｙ：順方向に回転する回転子の質量によって発生するｙ方向の遠心力

Ｍ：回転子の質量
Ｒ：回転子の回転軸から質量までの距離
θ（ｔ）：回転子の回転角度
ｄθ（ｔ）／ｄｔ：回転子の角速度
ｄ^２θ（ｔ）／ｄｔ^２：回転子の角加速度

Claims

回転速度変化が可能な回転手段と、その回転手段によって一方向に回転する回転子と、回転子に取り付けられた質量（重り）からなり、それと同じ手段からなる他方の回転子が同期する手段と、同期して逆回転する手段からなる対の回転子の回転速度を変化させることによって推進力を発生する装置。
請求項１において、対の回転子を回転する代わりに、周期的に回転方向を逆転する手段によって推進力を発生する装置。
請求項１及び請求項２の装置を基本ユニットとして、回転子の回転角度の位相差、及び回転速度の異なる複数のユニットを組み合わせて、一定の推進力を発生させる装置。