JP2009257299A - 流体振動推進器 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体中において、ノズルが吸入と吐出の流れをくり返すことによって、推進力とする流れとする。吸入の流れは、ノズルの近傍から流れこみ、吐出の流れは、吐出の力でノズルより遠くへ流れる。しかし、ノズルの近傍では、吸入流と吐出流の相互干渉によって効果的な流れとならない。
【解決手段】 この流れをより効果的な流れとするために、筒状の胴体の近傍にノズルを配置する。吸入においては、吸入流をノズルと筒状の胴体入口の間より流入させ、吐出においては、吐出流と吐出流にともなった連行流を、筒状の胴体入口から出口へ貫流させる。結果として、ノズルの近傍で吸入流と吐出流を分離することによって、より効果的な流れとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の流れに関するものであり、ノズルが吸入と吐出の流れをくり返すことによって、効果的な推進力となる流れとするものである。

従来から、流体中でノズルの吸入と吐出の流れのくり返しによって、吸入流と吐出流の流れのパターンの違いから、流れができることは知られている。

ノズルの吸入と吐出の流れのくり返しによって、推進力となる流れとするために、吸入流と吐出流の相互干渉を少なくする。そのために、ノズルの近傍で吸入流と吐出流を分離して、より効果的な流れとする。

請求項１記載の発明は、筒状の胴体と、筒状の胴体の近傍にノズルを配置した流体振動推進器において、ノズルが吸入と吐出の流れをくり返すことによる流体振動推進器である。

図１は、筒状の胴体１と、筒状の胴体１の近傍にノズル４を配置した流体振動推進器の縦断面図である。ノズル４の吸入と吐出Ｅの流れのくり返しによって、ノズル４の吸入の吸入流Ａは、ノズル４の近傍から流れ込み、ノズル４の吐出は、ノズル４の吸入した流体が吐出流Ｃとなる。その吐出流Ｃと吐出流Ｃにともなった連行流Ｂは、筒状の胴体入口２より流入して、筒状の胴体出口３より流出して出口流Ｄとなる。

結果として、流体振動推進器のノズル４の吸入と吐出Ｅの流れのくり返しは、ノズル４の近傍からの吸入流Ａと、筒状の胴体入口２の吐出流Ｃに分離する。そして、筒状の胴体出口３からの流れは、吐出流Ｃに連行流Ｂの増加となって流れ出ることになる。さらに、吸入による吸入流Ａと吐出による連行流Ｂは、交互にノズル４の近傍から流入する。この連続した流入によって、より効果的な推進力となる流れとすることができる。

この一連のノズル４の吸入と吐出Ｅの流れのくり返しを、より効果的な推進力となる流れにするため、各種類のノズル口径の大きさの効果と、ノズル４の先端から筒状の胴体入口２までの距離の効果について、水槽実験で計測する。

請求項２は、筒状の胴体入口２の流入口を、筒状の胴体１の外側に向かって滑らかに拡大する曲面により、筒状の胴体入口２の前方近傍の流体を円滑に引き込み、流体の流れのはく離を生じにくくさせ、より効率良い流れとする。

請求項３は、筒状の胴体１を流体の流れ方向に拡大することで、筒状の胴体入口２から導入された流れを、筒状の胴体１の内壁面部からはく離させることなく、筒状の胴体１の内壁面部に沿って、筒状の胴体出口３まで滑らかに効率良く流出させる。

筒状の胴体の近傍にノズルを配置することにより、ノズルが吸入と吐出の流れをくり返すことによる吐出流と吸入流を、ノズルの近傍で分離して、より効果的な推進力となる流れとすることができる。

図２と図３は、本発明の実施の形態における流体振動推進器の縦断面図である。
流体振動推進器の筒状の胴体として、円筒胴体５と、円筒胴体に請求項２と請求項３の特徴を備えた曲線胴体６を用意した。図２は、円筒胴体５の近傍にノズル４を配置するために、円筒胴体５とノズル４を、流体が胴体面より通過できる通過胴体７で結合する。図３は、曲線胴体６の近傍にノズル４を配置するために、曲線胴体６とノズル４を、流体が胴体面より通過できる通過胴体７で結合する。

上記構成の流体振動推進器の、ノズル４の吸入と吐出Ｅの流れのくり返しによって、ノズル４の吸入の吸入流Ａは、ノズル４の近傍の通過胴体７の胴体面より流れこみ、ノズル４の吐出は、ノズル４の吸入した流体が吐出流Ｃとなる。その吐出流Ｃにともなった連行流Ｂが、通過胴体７の胴体面より流れこむ。吐出流Ｃと連行流Ｂが円筒胴体入口８より流入して、円筒胴体出口９より流出して出口流Ｄとなる。

以下、上記構成の流体振動推進器に、円筒胴体５と曲線胴体６を用いて水槽実験を行った結果について説明する。

ノズル４が吸入と吐出Ｅの流れをくり返すことによって、効果的な出口流Ｄにするために、流体振動推進器の各種類のノズル口径の大きさの効果と、ノズル４の先端から円筒胴体入口８までの距離の効果について水槽実験する。流体振動推進器の円筒胴体内径８ｍｍ、ノズル４の吸入と吐出Ｅの流体振動１０Ｈｚにおいて、円筒胴体出口９の出口流Ｄの動圧を計測する。

図４は、流体振動推進器のノズル口径の効果グラフである。曲線胴体６を用いて図３の構成の流体振動推進器で計測する。ノズル４の先端から円筒胴体入口８までの距離を７ｍｍの位置とする。ノズル４の吸入と吐出Ｅの流れのくり返しに対して、各種類のノズル口径における、円筒胴体出口９の流れの動圧を計測する。計測結果図４のグラフより、ノズル口径に対する動圧の高さから、最適ノズル口径３．５ｍｍとした。

図５は、流体振動推進器のノズル位置の効果のグラフである。流体振動推進器のノズル口径３．５ｍｍとする。ノズル４の吸入と吐出Ｅの流れのくり返しに対して、ノズル４の先端から円筒胴体入口８までの距離における、円筒胴体出口９の流れの動圧を計測する。図５の円筒胴体の記録は、流体振動推進器に円筒胴体５を用いて、図２の構成で計測した。図５の曲線胴体の記録は、流体振動推進器に曲線胴体６を用いて、図３の構成で計測する。計測結果図５のグラフより、ノズル４の先端の位置に対する動圧の高さから、円筒胴体５より曲線胴体６がより効果的な流れとなる。

よって、流体振動推進器を効果的な推進力となる流れにするには、筒状の胴体とノズル口径と相互の距離との関係を、ノズルの吸入と吐出の流れのくり返しに、適合させることである。筒状の胴体入口を滑らかにして、さらに、筒状の胴体を流れ方向に拡大することによって、より効果的な流れとなる。

流体中においての流体振動推進器は、ノズルの吸入と吐出の流れのくり返しを、効果的な推進力としての流れにできる。あるいは、流体振動推進器には、吸入流と吐出流を分離する効果と、吐出流にともなった連行流の効果があるために、弁を必要としない振動ポンプとしての利用も可能である。さらに、本発明は、簡単な構造で推進器として機能を備えているため、産業上の利用可能性を有する。

請求項１の流体振動推進器の縦断面図。 筒状の胴体を円筒胴体５とする流体振動推進器の縦断面図。 請求項２と３の特徴を備えた曲線胴体６とする流体振動推進器の縦断面図。 各種類のノズル口径による流への効果のグラフ。 ノズル４の先端から円筒胴体入口８までの距離による流への効果のグラフ。

符号の説明

１ 筒状の胴体
２ 筒状の胴体入口
３ 筒状の胴体出口
４ ノズル
５ 円筒胴体
６ 曲線胴体
７ 通過胴体
８ 円筒胴体入口
９ 円筒胴体出口
Ａ 吸入流
Ｂ 連行流
Ｃ 吐出流
Ｄ 出口流
Ｅ 吸入と吐出

Claims (3)

1. 流体中の筒状の胴体と、同胴体の流体の流入口近傍に配置したノズルとを備えた流体振動推進器において、前記ノズルが吸入と吐出の流れをくり返すことによる流体振動推進器。
2. 前記胴体の流入口は、前記胴体の外側に向かって滑らかに拡大する曲面である請求項１記載の流体振動推進器。
3. 前記胴体は、流体の流れ方向に拡大する請求項１または請求項２に記載の流体振動推進器。

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