JP2018058393A - 宇宙推進（主に圧力差推進）及び滞宙（成層圏上等の滞空）システム等 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の方法ではあり得ない（考えられない）ものなどを推進剤とし、しかもそれ等を絶やすことなく、重複使用することにより、恰も、宇宙空間では、（夢の）超高速にも達し得る宇宙推進（圧力差推進）システム機器などを（運動量保存則の云う）閉じた系、否、閉鎖流体系に属する新宇宙機（推進モジュール）等にて、普く実現・実用化させる。【解決手段】別段、さしたる容器内（推進モジュールの一室内）に、静止状態でなく、運動状態の流動性物質（主に可燃性のない安全なもので、同容器付属のポンプ等の流体機械で作動する本推進剤用の代物）を入れ、その流体（気体又は液体或いはその混合体）の流動中に、同上容器の両端にかかる（流体動力学上の）ベルヌーイの定理（力学的エネルギー保存則に相当するものの、必ずしも、運動量保存則を前提としない原理）に準じた圧力（内圧）差を生じさせる。【選択図】図１

Description

本発明は、概して、航空宇宙関連機器類の推進技術云々に関するものである。

従前よりの主たる宇宙推進技法としては、専ら、（外界と質量の交換をしない）閉じた系に、 外部からの力が加わらない限り、その閉鎖系の運動量の総和は、不変であるという運動量保存則に従って、概ね、ある系内から、（ロケット燃料等の）推進剤となるものを（外力と見なせるように）外部へ噴き出しつつ、その反動（反作用）により、推進力を得るものがほとんど、占め、別段、（外力によって作用されない）閉じた系に属する密閉空間（密閉容器）内での圧力差を応用した（燃焼ガスを外部へ噴出しない）推進機器にあっては、上述の通り、専ら、理論的な理由により、実用上、歴然と新規開発（有効活用）されていないのが現状である。

しかしながら、そもそも、かの閉じた系等に関する定義につき、よくよく考慮すれば、その系内に、何らかの流体・流動性の物質（水等）を含んでいるものでさえ含めて、運動量保存則を適用することなど出来ない。

なぜなら、それ自体、密閉容器内で静止している非圧縮性流体の１点で、（外部からの力による）圧力の増加があると、同流体内の全ての各点で（どの方向点でも）、同じ大きさの圧力の増加が見られるというパスカルの原理を理解すれば、ほぼ容易に判断できる。

要するに、運動量保存則に準じた（流体静力学上の）パスカルの原理が通用し得るのは、 さほど、（同保存則が通用しない外部からでなく、内部からの力による）圧力を加えられた流体自体、あくまでも、静止状態の場合に限られ、以て、さしたる密閉容器内に、予め、適量の流動性物質を入れ、その流体中に、（自動操作・遠隔操作等で）系内の１点に力を加えても、同容器内の他（の複数）点の方へ、常に同じ強さの力が加わらなければならないという絶対的な道理などなく、従ってそれ故、さしたる流動中に、同上容器の両端云々にかかる（流体動力学上の）ベルヌーイの定理に準じた圧力（内圧）差を生じさせれば、いみじくも、（宇宙船体と見なせる）同容器・中空体自体、運動方程式・運動の第２法則に則って、（弱力・弱圧でなく）強力・強圧なる方向へ、難なく移動（推進・前進） し得ると云っても過言ではない。

＠注：ベルヌーイの定理は、力学的エネルギー保存則に相当するものの、必ずしも、運動量保存則を前提としていないことに留意されたし。

{補記}
＊運動の第1法則（既定の日本語意訳）。
すべての物体は、外部から力を加えられない限り、静止している物体は静止状態を続け、 運動している物体は等速直線運動を続ける。

＊運動の第1法則（流体動力学等を考慮した）改訂版
すべての物体（その体内に、流動性物質を含む中空体を除く）は、外部から力を加えられない限り、静止している物体は静止状態を続け、運動している物体は等速直線運動を続ける。

[The Supplement]
In a closed system (one that does not exchange any matter with its surroundings and is not acted on by external forces and does not allow certain types of transfers in or out of the system),
the total momentum is constant. (the momentum conservation law)


However, just inside a closed fluid system that does allow certain types of transfers
(such as transfer of mass and/or matter) in the closed system of a hollow type,
the total momentum is "variable". (the momentum non-conservation law)


So, Pascal's (first) law is defined as ：
A change in pressure at any point in an enclosed fluid at rest is transmitted undiminished to all points in the fluid.
And Pascal's second law (or King O's principle) may be defined as ：
A change in pressure at a point in an enclosed fluid not at rest is transmitted increasing (and/)or decreasing to any other point(s) in the fluid.


Therefore, the hollow body (as a spaceship body) in the closed fluid system must always move forward (or backward) in case of being able to cause pressure difference by the fluid at both ends (etc) of its body,
just considering Bernoulli's principle that does not necessarily base on the law of momentum conservation and that corresponds to the law of the conservation of energy yet.

簡潔ながらも、以上の背景的な事由を踏まえ、さほど、閉鎖流体系に属する中空体内にかけて、当の圧力（内圧）差を生成させることができる数通りの独特的な方法を概ね、各請求項の通り、提示（列挙）した次第なり。

追って提示する。

追って提示する。

従来通りの（爆発の危険性がある）ロケット推進上の既成概念（その限界的なる限定量のみの推進剤を後方又は下方の機体外へ噴き出さなければ、同体自体、決して、前進或いは上昇し得ない・・・などという固定観念）を打ち破り、専ら、既存の方法ではあり得ない（考えられない）ものなどを推進剤とし、しかもそれ等を絶やすことなく、いみじくも重複使用することにより、恰も、宇宙空間では、（夢の）超高速にも達し得る宇宙推進（圧力差推進）システム機器などを （運動量保存則の云う） 閉じた系、否、閉鎖流体系に属する新宇宙機（推進モジュール）等にて、普く実現・実用化させる。

専ら、密閉容器内で静止している非圧縮性流体の１点で、圧力の増加があると、同流体内の全ての点で、同じ大きさの圧力の増加が見られるという（流体静力学上の）パスカルの原理を逆手に取り、別段、さしたる容器内（推進モジュールの一室内）に、静止状態でなく、運動状態の流動性物質（主に可燃性のない安全なもので、同容器付属のポンプ等の流体機械で作動する本推進剤用の代物）を入れ、いみじくも、その流体（気体又は液体或いはその混合体）の流動中に、同上容器の両端云々にかかる（流体動力学上の）ベルヌーイの定理（力学的エネルギー保存則に相当するものの、必ずしも、運動量保存則を前提としない原理）に準じた圧力（内圧）差を生じさせればよく、尚具体的に、その圧力差の生成方法を云えば、ごく端的に言って、例えば、予め、何らかの流動性物質（主に水）を適量ほど、注入した密閉空間・中空体を付属の高圧水ポンプ等で（宇宙）推進させる場合、 勿論、後進力の原因となる、同体後方の壁面（内壁）に流水等が当たってしまうことを極力、阻止する為には、前もって、要所々々に、効果的な後進力阻止用 （後方壁面への流水遮断用）ウォーターバリアを（その発生に際しても、無論、本体自体に、後進力が掛からない手法により）築いた上で、さしたる中空体内にて、一方（前方）から、一方（後方）へ、効力のある水流など起こすことによって、同体内の前方にかかる強圧とさしたる有効的なウォーターバリアによって、それ相当、抑えられた、後方にかかる弱圧との圧力（内圧）差により、推進させ（続け）るという、さほど、閉鎖流体系（ある閉じた系内に流体・流動性物質を有する中空体系）自体に、それ相当の圧力差による推力を効率よく生じさせればよい・・・・云々。

本発明品が効果的に実用化されることにより、先ずは、宇宙空間上にかけて、 目下、主要な（高コストの）ロケット燃料など、要するまでもなく、 実に、有人等による惑星（又は恒星）間航行が可能となるのが第一の成果とも云え、 剰え、さしたる圧力差による推力（垂直飛行力）が、本体に相対して、少なくとも（多少たりとも） 推力重量比１を超えれば、たとえ、どんなに低速だろうが、地球からの大気圏脱出が相可能となるが故、ごく新たなる宇宙往還機器などとしても活用でき、 しかも、たとえ、当の推力重量比が１を超えなくても、それ自体、無重力の宇宙空間では、勿論、少なからず、効力がある為、 （主に低軌道上等の） 宇宙エレベーター用カウンターウエイトの役目を果たせるなど、諸々の宇宙構造物の実現化をそれ相当、早めるものとも・・・・。

総じて、本実用化により、専ら、危険性の高い（開発中の） 原子力推進等のロケットなどを要しない本格的な宇宙時代（安全な宇宙旅行等）が、まさしく到来すると云っても過言ではない（かも知れない）・・・・云々。

追って、手続補正にて表記する。

追って、手続補正にて表記する。

本宇宙推進機器の各部の名称等を指し示す同推進体の概略図。 ウォータージェット推進（水圧）方式の本機の作動方法及び無重力空間での同機の推移などを示す簡略図。 ＊追って、図３等々を提示する。

Claims (9)

1. 概ね、図１等の様な（単体又は複体構造からなる）中空体系にかけて、前方（又は上方）の所定のウォータータンク類（a1）に一旦、溜め込んだ（本推進剤用の主要な代物となる） 適量の液体（水等）を隣接の（電動等による）高圧水ポンプ類（f）を介しつつ、直近（直下）のウォータージェットノズル類(g)から、流水のジェット噴流を起こすと同時に、極力、その流体が、後方（又は下方）の壁面（内壁）に当たらないよう、両側（左端のウォータータンク：a2と右端のウォータータンク:a3）から、中央下部の空きスペース(b)へと送水させる排水ポンプ類（必要に応じて、その排出口に、パワー・ノズル類を付したもの）をもって、各流水ごと、直角上に交差させながらも、効力あるウォーターバリアを自ずと築 いては、さしたる噴流を直ぐさま、遮断しつつ、尚も、できる限り、当該空間部（b）内に、先んじて、遮断中の水を溜めないように、各々の（複数の吸込口がある）吸水ポンプ類（c）を同期的に使用して、中央空間部（b）の一時的な水溜り部分から、両端のウォータータンク（a2&a3）へと水を吸い込み、引き続き、両方の各タンク（a2&a3）と連結する（耐圧）ホース・チューブ・パイプ等で通しつつ、当初の先端部のウォータータンク(a1)の方へ戻すという自動連係作業を幾回となく繰り返しては、水循環（ウォーターサイクル）させながらも、特段、所定のウォータージェットノズルからの噴流による反動を有効利用しつつ、当該中空体内の前方にかかる強圧とさしたる有効的なウォーターバリアによって、 それ相当、抑えられた、後方にかかる弱圧との圧力（内圧）差により、推進し得るという、さほど、閉鎖流体系（ある閉じた系内に流体・流動性物質を有する中空体系）に於けるウォータージェット推進（高水圧）方式の宇宙推進（圧力差推進）システム及び関連機器（最先端部辺りに付属の方向変換機器等含む）一式。
2. 前項に於ける圧力（内圧）差推進機器類にかけて、本推進剤用の代物となり得る水（常温水又は、エンジンの排熱等を利用した熱水）等の液体を（圧縮）空気等の気体に置き換え、要所々々に、空気圧縮機や耐圧タンク等を（付加的に）配備させた（単体もしくは複体構造からなる）エアジェット推進（圧縮空気圧）方式の宇宙推進（圧力差推進）システム及び関連機器一式。
3. 請求項１等の関連上の推進機器付属の送水用（耐圧）ホース・チューブ・パイプ類に加え、（圧縮）空気専用の送風管（耐圧管）類などを付加し、適時、各管から、中央上部の（耐圧・加圧）タンク類の方へ、（高圧）水と（圧縮）空気を適量ほど、入れては、（流量センサー等の稼働により）一気に噴流させると同時に、その噴流水等の遮断用に、所定のルート上のウォーターバリアのみならず、増設のルートによるエアバリアなども付け足し、尚も持続的に、（高圧）水と（圧縮）空気をなお効率よく循環させるという（超）高圧水ロケット方式の宇宙推進（圧力差推進）増強システム及び関連機器一式。
4. 請求項１等に於ける宇宙推進機器の動力源を複数、束ねて、クラスター化させ、要所々々に、（クラスターファン稼働用の多段式）チップタービン等を付帯させた複合構造からなる（多重・多段式の）宇宙推進（圧力差推進）推力倍増システム及び関連機器一式。
5. 請求項１等の宇宙推進機器の要所々々（各々の液圧・空圧の及ぶ部位辺りなど）に、尚更、必要に応じて、圧力制御弁・流量制御弁・方向制御弁等の各種調整機器類や油圧駆動システムなどを効果（効率）的に付加したり、とりわけ、当の流体が主に水の場合、特に宇宙空間上で凍らないよう、温度安定化装置（ヒーター等）などを併設させたり、尚補足的にも、さしたる送水又は送風を利用した発電用（通常の）タービンや（多段式の）チップタービン等を付随させた特殊構造からなる本宇宙推進機器類及び同上装置付属の関連機器類一式。
6. 請求項２等の宇宙推進機器に付属する空気循環（及び水循環）用の 流体（曲がり）管類を別段、（前方又は上方から見て）斜め方向沿いなどに付設し、 いみじくも、その斜め途中に、一種、特種帆・翼形状の障害物を付帯させては、要所々々に（斜め）向かい風を起こしつつ、それ相当の揚力を生じさせるという、 所謂、ヨットの推進原理を応用して、本推進（前進）力を補助的にも向上させた 特殊構造からなる本宇宙推進上の推力補強システム及び関連機器一式。
7. 請求項１等の宇宙推進体（その中央下部の空タンクの形状云々を別状、尚下方に細長く延長したものなど）につき、概ね、その推力重量比：１未満の場合、 別段、推力（揚力）偏向用装置や方向変換用機器などを付属の上、 概して、上方から、同推進（滞空）体の下方に延びる当該突起物を包含する様なトーラス・ドーナツ状等の（大型の）ヘリウム（或いは水素）ガス気球等と合わせ、 主に大気圏内にて、持続的な滞空云々を相可能にした 複合多重構造からなる統合（複合）型の成層圏飛行船類及び関連機器類一式。
8. 請求項１等の（主に電動式の）宇宙推進体につき、概ね、その推力重量比：１以上の場合、とりわけ、低速でも大気圏脱出し得るように、予め、 同体型に沿った（特種形状の）太陽光パネル等を配備しつつ、必要な電力等を確保の上、その他の必需機器類（生命維持装置等含む）を特種装備させた （特にロケット燃料や耐熱パネル等不用の）再使用型（主にカプセル型等の）宇宙往還機器類及び関連機器類一式。
9. 請求項１等の宇宙推進機器の更なる応用版として、 （単数又は複数の）同上機器から生成される推力を （主に低軌道用）宇宙エレベーターのカウンターウエイトの代用と為したり、 別して、テザー推進の一種たるスカイフックという手法（従来通りなら、必然的に回転を伴うもの）にて、専ら、回転を要しない同手法・技法用に転じるなど、適当に為し得た諸々の宇宙構造物及び関連機器類一式。