JP3598304B2 - Ship - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、貨物船や客船あるいは潜水艦等の船舶に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
貨物船や客船の動力源としては、内燃機関が普通に利用されている。また潜水艦等では原子力を動力源として応用しているものが多い。
これら旧知の動力源に代わって、磁力を動力源とする船舶が注目されている。磁力を応用する船舶は、例えば特開平4−133656号公報に開示された推力発生装置を搭載したものである。
磁力を応用した船舶では、船体内に海水を引き込み、この海水に極めて強力な磁力を与える。すると水中のイオンにローレンツ力が発生し、海水自体が移動する。磁力を応用した船舶では、この海水の移動を推進力とするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
磁力を応用した船舶は、理論的には強力な推進力を有し、旧来の船舶に比較して飛躍的な高速巡行が可能である。
また近年では磁力を応用した船舶も試作されており、磁力によって船体が移動することは実証されている。
しかしながら上記した船舶は、確かに移動することは可能であるが、その速度は極めて遅いものであった。
本発明は、上記した船舶開発の実情に鑑み、磁力を応用した船舶であってより高速で実用的な構造を開示することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
従来技術の船舶は、いずれも磁力によって海水自体に推進力を発生するものであるのに対し、本発明の船舶は、磁力と水を利用するものの、これらを利用して一旦発電を行い、電力によって船体を推進させるものである。
すなわち上記した目的を達成するための本発明は、船体内に水が流れる主水路を有し、該主水路内にアーク発生電極が設けられ、前記主水路内或いは主水路の周囲であって前記アーク発生電極の下流側には捕捉電極と磁石が配され、アーク発生電極によって前記主水路中にアーク放電を発生させ、アーク放電に伴って生じる流体流を磁界中に通過させ、捕捉電極に電圧を発生させることを特徴とする船舶である。
【0005】
前述の目的を達成するためのもう一つの発明は、アーク放電によって推進力を発生させるものであり、船体の一部に、外部と連通する水路を有し、該水路内にアーク発生電極が配置されてなることを特徴とする船舶である。
【0006】
また上記の2発明をより改良した発明は、主水路の他に副水路を有し、主水路は副水路を介して環状に繋がっていることを特徴とする船舶である。
【0007】
ここで主水路あるいは副水路中には水路切替え装置が設けられ、該水路切替え装置によって主水路はその両端が外部に開放可能であり、かつ主水路は副水路を介して環状に結合可能であることが望ましい。
【0008】
またアーク発生電極は、3本以上設けられ、当該アーク発生電極には多相交流が印加されていることが望ましい。
しかしながらアーク発生電極には直流が印加されても良い。
【0009】
上述の発明の構成に加えて、永久磁石が取り付けられた回転体と、捲線を有し、前記回転体は主水路内に配置され、前記捲線は主水路の周囲に設けられ、回転体の回転に応じて捲線に起電力を発生させることか望ましい。
【0010】
また回転体は周囲に永久磁石が設けられ、永久磁石の内側に羽根が設けられたものであり、該羽根の流体流に対する迎角は、流路の中心側の方が外側に比べて小さいことが望ましい。
【0011】
【作用】
請求項1記載の船舶は、MHD(Magneto Hidro Dynamics)発電の原理を応用したものである。ここてMHD発電とは、磁界中に導電性を有する流体を運動させて発電を行うものである。本発明の発電装置は、電離気体(プラズマ)の発生にアーク放電を利用したものである。
【0012】
すなわち本発明の船舶では、船体内に水が流れる主水路を有し、該主水路内にアーク発生電極が設けられている。そして当該アーク発生電極に交流あるいは直流が印加され、水中でアーク放電が発生する。
そのためアーク電極の周囲にある水は瞬時に蒸発し、さらに一部は電離状態に至る。また水の一部は、水性ガスとなって、H2 およびO2 に分離し、激しく燃焼する。
【0013】
そしてこれらによって発生する高温の気体が磁石によって作られる磁界中を通過し、高温の気体中に電圧が誘発される。そしてこの電圧は捕捉電極によって取り出され捕捉電極間に電圧が発生する。
本発明の船舶は、この様にMHD発電によって発生する電力を動力源その他の船舶に必要なエネルギーとする。
【0014】
請求項2記載の船舶は、アーク放電によって発生した爆発的なエネルギーの一部あるいは全部を船体の一部から噴射し、推進力とするものである。
すなわち請求項2記載の船舶では、外部と連通する水路を有し、この水路の中にアーク発生電極が配置されている。そのためアーク放電によって水の一部を水性ガスに変え、前記水性ガスを燃焼させることが可能であり、流体流は、船体の一部から噴射される。
【0015】
請求項3記載の船舶では、副水路を有して主水路が環状に繋がっているので、アーク放電によって発生した流体流は、船舶内で循環する。そのため流体によって繰り返し発電が行われ、流体のエネルギーの多くが発電に寄与する。
【0016】
請求項4記載の船舶は、水路切替え装置が設けられており、主水路は外部開放と環状構造とに切替え可能である。
そのため本発明の船舶では、流体のエネルギーを発電だけに利用する場合と、噴射推進に利用する場合に切り換えることが可能である。
【0017】
請求項5記載の船舶では、アーク発生電極は3本以上設けられ、このアーク発生電極に、多相交流が印加されている。そのためアーク放電が発生する温度は極めて高く、電極の間には10000Kもの高温が発生する。
そのため水の多くはプラズマ化し、安定した発電が行われる。
【0018】
請求項7記載の船舶は、前記したMHD発電に加えて、あるいはMHD発電を持たない構成の船舶において、MHD発電とは異なる発電装置を備えたものである。
請求項7記載の船舶では、主水路内で流体の力を受けて回転体が回転する。そして本発明では回転体には永久磁石が取り付けられているので、永久磁石は水路内で回転する。
ここで本発明の船舶では、主水路の周囲に捲線が設けられているので、磁界は捲線を切り、捲線内に起電力が発生する。
【0019】
請求項8記載の発明は、前記した請求項7記載の発明を改良したものである。前記した請求項7の船舶では、回転体は主水路内にある。ここで問題は、本発明の船舶は、いずれもアーク発生電極が発生する高温に端を発した流体流によって発電が行われるが、この流体流の速度は水路の中心部と周辺部では甚だしく異なる。
より具体的には、水路の中心軸に近い部位ではプラズマ化した気体あるいは蒸気等が通過するので、流体の流速は極めて速い。これに対して水路の周辺側では高温の水が流れるので、流速は比較的遅いものとなる。
【0020】
そのため、回転体の羽根が一様であると、半径方向のある部位では回転体は流体からエネルギーを受けるものの、他の部位では逆に回転体が流体にエネルギーを与える結果となってしまう。
これに対して請求項8記載の発明では、回転体の羽根の流体流に対する迎角が、流路の中心側の方が外側に比べて小さいので、回転体は半径方向のどの部位でも流体からエネルギーを受けることができる。
【0021】
【実施例】
以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。
図1は、本発明の具体的実施例における船舶の概略図である。図2は、図1の船舶の水路の概略図である。図3は、図1の船舶のMHD発電部の断面図であり、図3(a)はアーク発生電極の周辺部を示し、図3(b)は、図3(a)のA−A断面を示す。図4は、図3(a)のB−B断面図である。図5は、図1の船舶の水流発電部の分解斜視図である。図6は、図1の船舶の水流発電部の断面図である。
【0022】
図において、1は本発明の具体的実施例の船舶を示す。本実施例の船舶1は、船体内部に二列の主水路2,3と一列の副水路5が設けられている。主水路2,3および副水路5は、いずれも担当の圧力と温度に耐えうる剛性を備えた管によって構成されるものである。主水路2,3は、両船腹側を船首から船尾に渡って延びており、両端は船首又は船尾に開口している。
【0023】
また副水路5は、二つの主水路2,3の中間にあり、主水路2,3と同様に船首および船尾側が外部に開口している。
そして主水路2,3と副水路5の船首側同志は、渡り水路10によって連結されている。また同じく主水路2,3と副水路5の船尾側同志は、渡り水路11によって連結されている。
主水路2,3の船首側および船尾側の開口部には、ゲート6,7が設けられており、主水路2,3の外部への開口は閉塞可能である。またこのゲート6,7によって副水路5と渡り水路10の間が閉塞可能である。
副水路5の船首側の開口には、二つのゲート12が設けられている。そしてこのゲート12によって副水路5の船首側の開口が閉塞可能であり、また副水路5と渡り水路10の間が閉塞可能である。
【0024】
同じく副水路5の船尾側の開口にも、二つのゲート13が設けられており、副水路5の船尾側の開口および副水路5と渡り水路11の間が閉塞可能である。
尚本実施例の船舶1では、前記した各ゲート6,7,12,13が水路切替え装置として機能する。
そして本実施例の船舶1で特記するべき構成は、本実施例の船舶1の主水路2,3にそれぞれMHD発電部16,蒸気発電部17および水流発電部18が直列に設けられている点である。
【0025】
順次説明すると、MHD発電部16は、電離気体発生部と、これに続く発電部によって構成されている。電離気体発生部は、6本のアーク発生電極20と1つの燃料ガス供給管21によって成るものである。アーク発生電極20はカーボン等の非消耗性電極で作られている。そして6本のアーク発生電極20は、図3(b)の様に主水路2,3の周囲から中心に向かって等間隔に挿入され、船首から船尾に向かって一定の角度をもって傾斜しており、先端同志は主水路2,3の中心部に円を形成して配置されている。そして図示しない電極繰り出し装置が設けられており、アーク発生電極20の主水路2,3への突出量が調節可能である。即ちアーク発生電極20は非消耗性電極で作られてはいるものの、極めて高い温度にさらされるために、時間の経過とともに、一部が溶融したり燃焼して短くなることは避けられない。アーク発生電極20が燃焼等によって短くなった場合には、アーク発生電極20を繰り出して、電極間の間隔を維持する。
【0026】
アーク発生電極20の結線状態を説明すると、本実施例で採用するアーク発生電極20は、電気的には3本を一組として図3(b)のように、星形結線の三相電源60の各相に接続されている。そして各アーク発生電極20には、各相電圧が印加されていて、それぞれの先端間にアーク放電が発生するようになっている。
【0027】
一方燃料ガス供給管21は、外管25と中管26を有する二重管状になっている。燃料ガス供給管21は主水路2,3の周囲から挿入され、その先端はアーク発生電極20の先端によって構成される円の中心に向かって開口されている。
そして燃料ガス供給管21の外管25は、水素ガス、メタンガス、エタンガス等の可燃性ガス供給源あるいは重油、軽油等の液体燃料のタンクに接続されている。外管25から供給される可燃性ガスや液体燃料の種類は特に限定されるものではないが、中でも水素ガスは、燃焼した結果水が生成されるので、本実施例の船舶1への採用が望ましい。
燃料ガス供給管21の中管26は、空気供給源あるいは酸素供給源に接続されている。中管26から供給する気体は、空気および酸素のいずれでも可能であるが、両者の中では空気、特に加熱された空気が推奨される。この理由は、酸素を直接供給すると、アーク発生電極20が燃焼して消耗するためである。
【0028】
MHD発電部16の発電部は、主水路2,3の周囲に6個の磁石28が配され、その磁石28の間に捕捉電極30が設けられたものである。
MHD発電部16の発電部に相当する部位の主水路2,3は、磁石28によって磁界が形成されている。
ここで磁石28は、図4の様に2個が一組になって主水路2,3の周囲に設けられており、磁力線は、主水路2,3を垂直方向に横切る。
MHD発電部16で使用する磁石28は、永久磁石でも良いが、磁力はできるだけ強力であることが望ましく、電磁石あるいは超伝導磁石の採用が推奨される。
【0029】
MHD発電部16の下流側は、蒸気発電部17に連続している。蒸気発電部17では主水路2,3に蒸気タービンが内蔵されている。
【0030】
また蒸気発電部17の下流は水流発電部18に繋がっている。ここで水流発電部18の構成は特殊なものである。
図5、図6は、本実施例で採用する水流発電部18を示す。水流発電部18は、前記した主水路2,3内に回転体32が配置され、さらに主水路2,3の周囲に捲線33が設けられたものである。
回転体32は、半径方向に関して同心的に4層構造をしたものである。図5では理解を容易にするために、それぞれの層を分解的に表しているが、実際には4層はいずれも一体的であり全体として一体的に回転する。
【0031】
回転体32は細い中心軸40があり、この中心軸40に第1羽根41が設けられていて第1層が形成されている。
そして羽根41の先端部に筒状体43が一体的に被せられており、この筒状体43の表面には、第2羽根45が設けられて第2層が形成されている。
さらに第2羽根45の先端部には筒状体46が被せられ、筒状体46の表面には第3羽根47が設けられて第3層が形成されている。
【0032】
さらに第3羽根47の先端部には図示しない筒状体が被せられている。この筒状体の表面には、断面形状が凹型の永久磁石50が設けられている。永久磁石50は、一方の凸部がN極であり、他方の凸部がS極である。そして永久磁石は、それぞれ隣の凸部が異なる極となる様に配置されている。
回転体32の第1,2,3層に設けられた羽根41,45,47は、後記する流体の流れに対して同一回転方向の推進力を発生する方向に設けられている。しかしながら、流体流に対する迎角は、いずれも相違する。具体的には、第1羽根41は迎角が極めて小さく、羽根41の配置は軸線に平行に近い。これに対して第2,3羽根45,47は迎角が大きく、軸線に対する垂直方向成分が大きい。羽根45,47の迎角を比較すると、外側にある第3羽根47は、内側の第2羽根45に対してより大きい迎角を持っている。
【0033】
捲線33は、主水路2,3の外側に設けられている。捲線33は、主水路2,3と平行に設けられた作動線52と、渡り線51,53によって構成される。即ち本実施例では、捲線は、ただ一本の線であり、作動線52,渡り線51,作動線52,渡り線53,作動線52・・・ と言うようにジグザク状に主水路2,3周辺に配置されている。そして作動線52の配置間隔は、前記した回転体32の永久磁石50のN極S極の間隔に等しい。
【0034】
その他本実施例の船舶1は、二基のモータ55を備え、スクリュウ56は、モータ55によって回転される。また副水路5の中間部には、ゲート58が設けられている。
【0035】
次に本実施例の船舶1の作用について説明する。本実施例の船舶1を航行させる際には、主水路2,3および副水路5の開口部を全て開放するとともに、各水路をいずれも切り離して独立した3水路を出現させる。
より具体的には、ゲート6,7を作用させて主水路2,3の船首および船尾側の端部を外部に開放する。また同じくゲート6,7によって渡り水路10,11と主水路2,3の境界を閉じる。
同様に、ゲート12,13によって副水路5の船首および船尾側の端部を外部に開放し、同時に渡り水路10,11との境界を閉じる。
【0036】
この状態から図3(b)に示す三相交流の電源60から、アーク発生電極20に通電し、アーク発生電極20の相互間にアーク放電を発生させる。またアーク発生電極20への通電と共に、燃料ガス供給管21から、燃料ガスと空気をアーク放電に向かって放出する。
尚、本実施例で採用する様な三相交流の電源からアーク発生電極20に通電する場合は、アーク放電は、アーク発生電極20への通電と同時に発生する。そのため装置の起動は容易であり、自動化も可能である。
本実施例の船舶1では、アーク発生電極20に三相交流が通電されるので、各相の合計電流は、常に0となり、アース線は不要であって、アーク放電は対極を必要としない非移行性のものとなる。従ってアーク発生電極20の周囲にある海水は、アーク放電によって直接的に加熱される。即ち本実施例の船舶1によると、海水は極めて高い効率で加熱される。
【0037】
またアーク放電の温度は、4000Kから10000Kにも達し、周囲の海水は直ちに蒸発し、さらに水性ガスとなって水素がスと酸素ガスに分離する。一方ここで特記すべきは、本実施例で採用するような、三相交流を電源とする6本の電極から発生されるアーク放電によって加熱された海水は、通常の電気分解による場合に比べて数段多量に水素ガスと酸素ガスに分離する。
この理由は、アーク発生電極20によって海水に相当の電流と電圧がかかっているので、周囲の海水は、分解能力を高めているのに加えて、海水はアーク放電によって極めて高い温度に晒されるので、両者の相乗効果によって海水が多量に分解するものと考えられる。
【0038】
またアーク放電によって多量の紫外線や光波動が発生するので、これらの作用によっても海水の分解が促進されるものと予想される。さらに本実施例では、三相交流によってアーク放電を発生させるので、アーク発生電極20の先端に回転磁界が発生し、電磁振動が誘発されるので、当該電磁振動によっても海水の分解が促進されていると推測される。
加えて、電流によって発生するジュール熱や、アーク放電によって液体状の海水が急激に加熱される際に、海水の急激な熱膨脹が起こり、雷鳴に似た激しい爆鳴が発生する。そしてその結果同時に激しい衝撃波が発生する。この衝撃波についても海水の分解に寄与するものと予想される。
【0039】
そして上記の作用によって発生した水素ガスと酸素ガスの一部は、燃焼し、さらにこの燃焼に加えて、燃料ガス供給管21から放出された燃焼ガスは、供給空気中の酸素と結合して燃焼する。従ってアーク発生電極20の先端部およびその下流側では、極めて大きな熱量が発生する。そして当該熱を受けて水蒸気は電離気体化する。
その一方、アーク発生電極20の周辺には海水が存在するので、アーク発生電極20自身は冷却され、溶融は少ない。
【0040】
電離気体化した水蒸気61は、図3(a)および図4の様に主水路2,3の中心部を高速で流れる。そして電離気体化した水蒸気61は、磁石28によって形成された磁界を横切り、電荷の分解を生じて起電力が働く。そしてこの起電力は、捕捉電極30によって取り出され、捕捉電極30間に電圧を発生させる。
【0041】
そしてここで特記するべきは、本実施例の船舶1では、主水路2,3内に海水が存在するので、電離気体化した水蒸気61の移動に伴って、周囲の海水(液状)或いは電離気体化に至らない水蒸気が移動する。即ち本実施例の船舶1では、図3の様に電離気体状態であって高温高速で流れる気体の周囲に、温度の低い気体或いは液体の層62が存在する。そのため、主水路2,3の中心部は、高温であるもかかわらず、周辺部の温度は、比較的低いものとなる。
従って捕捉電極30の温度上昇は抑制され、捕捉電極30の溶解は防止される。
【0042】
電離気体化した水蒸気は、MHD発電部16を通過する際に発電に要するエネルギーを奪われる。また電離気体化した水蒸気は、アーク発生電極20から離れるに従い、周辺の水蒸気または液体の海水と交じり合い、次第に均質化する。
即ち電離気体化した水蒸気と、通常の水蒸気および液体状の海水の間で円滑に熱交換が行われ、多量の水蒸気が発生する。そしてMHD発電部16を出てしばらくすると、主水路2,3内の流体は、水蒸気で満たされる。
この水蒸気は、蒸気発電部17に入り、図示しないタービンを回転させて発電を行う。
【0043】
そして蒸気発電部17を出た流体は水流発電部18に入る。
水流発電部18まで至った流体は、大部分のエネルギーを失い、ほとんどが高温の水となっている。しかしながら流れの中心部分には、僅かながらも水蒸気の層が存在し、中心部の流速は速い。またその周囲には水と水蒸気が混在する層がある。この層は、中間的な速度で流れている。さらに最も外側の層には、完全に液化した層があり、この層は比較的緩やかな流速で流れている。
【0044】
水流発電部18周辺の流体は上記した様な層特性を有するのに対して、本実施例で採用する水流発電部18では、前記した様に3種類の羽根41,45,47を有し、これらの羽根の迎角は、外側に配置されているものほど大きい。すなわち外側に行くほど、小さい流速で速い回転が得られる。従って本実施例の船舶1では、各層を流れる流体の流速差は、回転体32の羽根41,45,47の迎角の差によって相殺され、回転体32はどの層からも回転力を受ける。
【0045】
そして回転体32の回転によって、磁石50の磁界が捲線33の作動線52を横切り、作動線52に電流が発生する。本実施例で採用する捲線33は、ただ一本の線をジクザク状に配したものであり、且つ磁石50の回転によってN極とS極が交互に現れるから、各作用線52を流れる電流は、強さと方向がめまぐるしく変化する。しかしながら、各作用線52の配置ピッチは、磁石50のN極およびS極のピッチと同一であるから、各作用線52を流れる電流の強さと方向の変化は、完全に同期する。従って捲線33からは、交流が得られる。
尚、本実施例で採用した捲線33は、各作用線間の渡り線51,53が、通常の亀の甲コイルに比べて短い。そのため本実施例で採用する水流発電部18は、発電効率が高い。
【0046】
本実施例の船舶1は、以上述べたMHD発電部16,蒸気発電部17および水流発電部18によって発生された電力によってモータ55が回転され、スクリュウ56の推進力によって航行される。
【0047】
水流発電部18を出た海水は、船尾の開口から海に向かって噴射される。この海水の噴射によっても相当の推進力が期待できる。
船舶1を停止する場合は、通常の船舶と同様にスクリュウ56を逆転する他、副水路5のゲート58を閉じ、副水路5の水流を遮断することによっても可能である。
以上は船舶1の航行時の作用を説明したものであるが、船舶1が停泊中の作用は次の通りである。
船舶1が停泊中には、主水路2,3および副水路5の開口部を閉じ、両水路を渡り水路10,11を介して環状に接続する。
【0048】
そしてこの状態で航行時と同様に、アーク発生電極20に通電し、アーク発生電極20の相互間にアーク放電を発生させる。すると先述と同様に電離気体が発生してMHD発電が行われ、さらに蒸気発電部17,水流発電部18によっても発電される。
しかしながら水流発電部18を出た海水は、外部に放出されず、渡り水路11を通って副水路5に入り、副水路5の船尾から船首方向に向かって流れる。そして海水は再びMHD発電部16に戻り、加熱されてMHD発電が行われる。そのため、水流発電部18を出た海水が保有するエネルギーは、無駄なく回収される。
【0049】
以上の実施例では、MHD発電部16が燃料ガス供給管21を具備する構成を採用し、燃料ガス供給管21からガスを供給して主水路2,3内で燃焼させる構成を示した。この構成は、大量の発熱を効率よく得られるので推奨される構成であるが、燃料ガス供給管21を略して単にアーク発生電極のアーク放電だけによっても、本発明の実現は可能である。単にアーク発生電極のアーク放電だけによって本発明の発電装置を構成する場合は、主水路2,3を流れる海水の一部が、アーク放電の激しい加熱と衝撃によって燃焼し、エネルギーを発生させる可能性がある。
【0050】
また上記の実施例では、アーク発生電極は、6本のものを採用し、これに三相交流を印加した。この他アーク発生電極間の数は、例えば三相交流を使用する場合は、3の倍数だけ増加または減少することができる。電源については、本実施例で採用した三相に限らず六相やそれ以上の交流も採用可能である。
【0051】
また勿論直流を電源とすることも可能である。たとえば船舶の種類や機能によっては、交流よりもむしろ直流を発生させた方が都合が良い場合もある。具体的に潜水艦の様な特殊船舶では、多量の電力を充電しておく必要から、直流を採用することが望ましい。またMHD発電部についても、交流よりも直流を発生させる方が容易であるため、本発明の船舶は直流を採用する船舶にも適合すると言える。
船舶の電源に直流を採用する場合は、前記したモータは、直流モータを採用することとなるが、直流モータは回転数の制御が容易であるので、船舶の速度制御がより容易なものとなる。
【0052】
本実施例では、船舶の推進力は、モータ55の回転によるスクリュウ推進力を主とし、補助的に水流発電部18から噴射される水流の推進力を利用した。これに対して、水流発電部18から噴射される水流の推進力を主とし、スクリュウ推進力を従とする構成や、水流の推進力だけによって船舶を推進させる構成も可能である。
しかしながら、アーク放電によって発生する電離気体や、水蒸気の発生量を制御することは一般的に困難であり、加えて水流の推進力によって船舶を後退させることも困難である。従って水流の推進力だけで航行速度や方向を定めることは避けるべきである。そのため本実施例で説明した様に主にスクリュウ推進力によって航行させる構成が最も望ましい。
本実施例では、主水路を2つ有する構成を開示したが、勿論主水路の本数は任意であり、船舶の大きさによって適時選択される。
【0053】
【発明の効果】
本発明の船舶は、MHD発電を応用して発電を行い、その電力を利用して航行するものである。
すなわち本発明は水と磁界を利用して発電を行い、この電力を推進に利用するので高い効率が期待でき、船舶のより高速化に寄与することが期待できる。
また本発明は、旧来の化石燃料を使用する船舶のような大気汚染や水質汚濁の懸念がなく、環境改善にも役立つ効果がある。
【0054】
請求項2記載の船舶は、アーク放電によって発生した爆発的なエネルギーの一部あるいは全部を船体の一部から噴射し、推進力とするものであるため、単なるスクリョウの推進力だけによる船舶に比べて、高速である効果がある。
【0055】
請求項3記載の船舶では、アーク放電によって発生した流体流は、船舶内で循環し、エネルギーの回収が行われる。そのため本発明の船舶は、効率が高い効果がある。
【0056】
請求項4記載の船舶は、水路切替え装置が設けられており、主水路は外部開放と環状構造とに切替え可能であるので、停泊中でも発電することができ、磁気を利用した船舶の実用的な設計である。
【0057】
請求項5記載の船舶では、水が円滑にプラズマ化し、安定した発電が行われるので、推進力が安定する効果がある。
【0058】
請求項7記載の船舶は、MHD発電に加えて、あるいはMHD発電を持たない構成の船舶において、MHD発電とは異なる発電装置を備えたものであり、水流の持つエネルギーを余すことなく電力に変換することができる効果がある。
【0059】
請求項8記載の発明で採用する回転体では、半径方向のどの部位でも流体からエネルギーを受けることができ、効率が高い効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的実施例における船舶の概略図である。
【図2】図1の船舶の水路の概略図である。
【図3】図1の船舶のMHD発電部の断面図であり、図3(a)はアーク発生電極の周辺部を示し、図3(b)は、図3(a)のA−A断面を示す。
【図4】図3(a)のB−B断面図である。
【図5】図1の船舶の水流発電部の分解斜視図である。
【図6】図1の船舶の水流発電部の断面図である。
【符号の簡単な説明】
1 船舶
2,3 主水路
5 副水路
6,7,12,13 ゲート
16 MHD発電部
17 蒸気発電部
18 水流発電部
20 アーク発生電極
32 回転体
41 第1羽根
45 第2羽根
47 第3羽根
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a ship such as a cargo ship, a passenger ship, or a submarine.
[0002]
[Prior art]
Internal combustion engines are commonly used as power sources for cargo ships and passenger ships. Many submarines use nuclear power as a power source.
In place of these old power sources, ships using magnetic power as a power source have attracted attention. A ship using magnetic force is equipped with a thrust generator disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-133656.
In a ship that applies magnetic force, seawater is drawn into the hull and gives extremely strong magnetic force to the seawater. Then, Lorentz force is generated in the ions in the water, and the seawater itself moves. In ships that apply magnetic force, the movement of this seawater is used as the driving force.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A ship that applies magnetic force has a strong propulsion force in theory, and is capable of dramatic high-speed cruising compared to a conventional ship.
Also, in recent years, a ship using magnetic force has been prototyped, and it has been demonstrated that the hull moves by magnetic force.
However, although the above-mentioned ship was able to move, its speed was extremely slow.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances of ship development, and has as its object to disclose a higher speed and more practical structure of a ship to which magnetic force is applied.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
While the prior art ships all generate a propulsion force in the seawater itself by magnetic force, the ship of the present invention uses magnetic force and water. The hull is propelled by this.
That is, the present invention for achieving the above object has a main waterway in which water flows in a hull, an arc generating electrode is provided in the main waterway, and the main waterway or around the main waterway is provided. A capture electrode and a magnet are arranged downstream of the arc generation electrode, an arc discharge is generated in the main channel by the arc generation electrode, a fluid flow generated by the arc discharge is passed through a magnetic field, and a voltage is applied to the capture electrode. The ship is characterized by generating.
[0005]
Another invention for achieving the above object is to generate a propulsive force by arc discharge, and has a water passage communicating with the outside in a part of the hull, and an arc generating electrode is arranged in the water passage. A ship characterized by being made.
[0006]
In addition, the present invention, which is a further improved version of the above two inventions, has a sub-waterway in addition to the main waterway, and the main waterway is annularly connected via the sub-waterway.
[0007]
Here, a water channel switching device is provided in the main water channel or the sub water channel, and both ends of the main water channel can be opened to the outside by the water channel switching device, and the main water channel can be annularly connected via the sub water channel. It is desirable.
[0008]
Further, it is preferable that three or more arc generating electrodes are provided, and a polyphase alternating current is applied to the arc generating electrodes.
However, a direct current may be applied to the arc generating electrode.
[0009]
In addition to the configuration of the above-described invention, a rotating body to which a permanent magnet is attached, and a winding, the rotating body is disposed in a main waterway, and the winding is provided around the main waterway, and a rotation of the rotating body is provided. It is desirable to generate an electromotive force in the winding according to the following.
[0010]
In addition, the rotating body has a permanent magnet provided around it, and a blade is provided inside the permanent magnet, and the angle of attack of the blade with respect to the fluid flow is smaller on the center side of the flow path than on the outside. Is desirable.
[0011]
[Action]
The ship according to the first aspect applies the principle of MHD (Magneto Hidro Dynamics) power generation. Here, MHD power generation is to generate power by moving a conductive fluid in a magnetic field. The power generation device of the present invention utilizes arc discharge for generating ionized gas (plasma).
[0012]
That is, the marine vessel of the present invention has a main waterway through which water flows in the hull, and an arc generating electrode is provided in the main waterway. Then, AC or DC is applied to the arc generating electrode, and an arc discharge occurs in water.
Therefore, the water around the arc electrode evaporates instantaneously, and a part of the water reaches an ionized state. Some of the water becomes water gas, Two And O Two Separates and burns violently.
[0013]
The high-temperature gas generated by these passes through the magnetic field created by the magnet, and a voltage is induced in the high-temperature gas. Then, this voltage is taken out by the capture electrodes and a voltage is generated between the capture electrodes.
The ship of the present invention uses the electric power generated by the MHD power generation as a power source and other necessary energy for the ship.
[0014]
In the marine vessel according to the second aspect, part or all of the explosive energy generated by the arc discharge is injected from a part of the hull to generate propulsion.
That is, the marine vessel according to the second aspect has a water channel communicating with the outside, and the arc generating electrode is disposed in the water channel. Because of the arc discharge It is possible to convert part of the water to water gas and burn the water gas, The fluid flow is injected from a part of the hull.
[0015]
In the marine vessel according to the third aspect, since the main waterway is connected in a ring shape with the auxiliary waterway, the fluid flow generated by the arc discharge circulates in the marine vessel. Therefore, power generation is repeatedly performed by the fluid, and much of the energy of the fluid contributes to power generation.
[0016]
The ship according to claim 4 is provided with a waterway switching device, and the main waterway can be switched between an external opening and an annular structure.
Therefore, in the ship of the present invention, it is possible to switch between the case where the fluid energy is used only for power generation and the case where it is used for injection propulsion.
[0017]
In the marine vessel according to the fifth aspect, three or more arc generating electrodes are provided, and a polyphase alternating current is applied to the arc generating electrodes. Therefore, the temperature at which arc discharge occurs is extremely high, and a high temperature of 10,000 K is generated between the electrodes.
Therefore, much of the water is turned into plasma, and stable power generation is performed.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the above-described MHD power generation, or in a vessel having no MHD power generation, a power generation device different from the MHD power generation is provided.
In the marine vessel according to the seventh aspect, the rotating body rotates under the force of the fluid in the main waterway. In the present invention, since the permanent magnet is attached to the rotating body, the permanent magnet rotates in the water channel.
Here, in the ship of the present invention, since the winding is provided around the main waterway, the magnetic field cuts the winding and an electromotive force is generated in the winding.
[0019]
The invention according to claim 8 is an improvement of the invention according to claim 7 described above. In the above-described ship according to claim 7, the rotating body is in the main waterway. Here, the problem is that in each of the ships of the present invention, power is generated by a fluid flow originating at a high temperature generated by an arc-generating electrode, and the speed of the fluid flow is significantly different between a central portion and a peripheral portion of a water channel. .
More specifically, the flow velocity of the fluid is extremely high because gasified gas, vapor, or the like passes through a portion near the central axis of the water channel. On the other hand, since high-temperature water flows on the periphery of the water channel, the flow velocity is relatively slow.
[0020]
For this reason, if the blades of the rotating body are uniform, the rotating body receives energy from the fluid at one part in the radial direction, but on the other part, the rotating body gives energy to the fluid on the contrary.
On the other hand, in the invention according to claim 8, since the angle of attack of the blades of the rotating body with respect to the fluid flow is smaller on the center side of the flow path than on the outside, the rotating body is separated from the fluid at any radial position. Can receive energy.
[0021]
【Example】
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic view of a ship according to a specific embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a waterway of the ship of FIG. 3 is a cross-sectional view of the MHD power generation unit of the ship shown in FIG. 1, FIG. 3A shows a peripheral portion of an arc generating electrode, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. Is shown. FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. FIG. 5 is an exploded perspective view of the water flow power generation unit of the ship of FIG. FIG. 6 is a sectional view of a water flow power generation unit of the ship of FIG.
[0022]
In the drawing, reference numeral 1 denotes a ship according to a specific embodiment of the present invention. In the marine vessel 1 of this embodiment, two rows of main waterways 2 and 3 and a row of subwaterways 5 are provided inside the hull. Each of the main water channels 2 and 3 and the sub water channel 5 is constituted by a pipe having rigidity that can withstand the pressure and temperature in charge. The main waterways 2 and 3 extend from the bow to the stern on both abdominal sides, and both ends are open to the bow or stern.
[0023]
The sub waterway 5 is located between the two main waterways 2 and 3 and, like the main waterways 2 and 3, the bow and stern side are open to the outside.
The bow-side comrades of the main waterways 2 and 3 and the sub-waterway 5 are connected by a crossover waterway 10. Similarly, the main waterways 2 and 3 and the stern side of the auxiliary waterway 5 are connected by a crossover waterway 11.
Gates 6 and 7 are provided at the bow and stern side openings of the main waterways 2 and 3, and the openings of the main waterways 2 and 3 to the outside can be closed. The gates 6 and 7 can close the space between the sub waterway 5 and the crossover waterway 10.
Two gates 12 are provided at the opening on the bow side of the sub waterway 5. The opening on the bow side of the sub waterway 5 can be closed by the gate 12, and the space between the sub waterway 5 and the crossover waterway 10 can be closed.
[0024]
Similarly, two gates 13 are also provided at the stern side opening of the sub waterway 5, and the stern side opening of the sub waterway 5 and the space between the sub waterway 5 and the crossover waterway 11 can be closed.
In the boat 1 of this embodiment, each of the gates 6, 7, 12, 13 functions as a waterway switching device.
The structure of the ship 1 according to the present embodiment is that the MHD power generation unit 16, the steam power generation unit 17, and the water flow power generation unit 18 are respectively provided in series in the main waterways 2 and 3 of the ship 1 according to the embodiment. It is.
[0025]
Explaining one by one, the MHD power generation unit 16 includes an ionized gas generation unit and a power generation unit following the ionized gas generation unit. The ionized gas generating section includes six arc generating electrodes 20 and one fuel gas supply pipe 21. The arc generating electrode 20 is made of a non-consumable electrode such as carbon. The six arc generating electrodes 20 are inserted at equal intervals from the periphery of the main waterways 2 and 3 toward the center as shown in FIG. 3B, and are inclined at a constant angle from the bow to the stern. The tips are arranged in a circle at the center of the main channels 2 and 3. Further, an electrode feeding device (not shown) is provided, and the amount of projection of the arc generating electrode 20 into the main water channels 2 and 3 can be adjusted. That is, although the arc generating electrode 20 is made of a non-consumable electrode, it is exposed to an extremely high temperature, so that it is inevitable that a part of the arc generating electrode 20 will be melted or burned and shortened with time. When the arc-generating electrode 20 is shortened due to combustion or the like, the arc-generating electrode 20 is extended to maintain an interval between the electrodes.
[0026]
The connection state of the arc generating electrodes 20 will be described. The arc generating electrodes 20 employed in the present embodiment are electrically connected as a set of three, as shown in FIG. Are connected to each phase. Each phase voltage is applied to each arc generating electrode 20, so that arc discharge is generated between the respective tips.
[0027]
On the other hand, the fuel gas supply pipe 21 is a double pipe having an outer pipe 25 and a middle pipe 26. The fuel gas supply pipe 21 is inserted from the periphery of the main water channels 2 and 3, and its tip is opened toward the center of a circle formed by the tip of the arc generating electrode 20.
The outer pipe 25 of the fuel gas supply pipe 21 is connected to a flammable gas supply source such as hydrogen gas, methane gas, ethane gas, or the like, or a tank for liquid fuel such as heavy oil or light oil. The type of combustible gas or liquid fuel supplied from the outer pipe 25 is not particularly limited, but among them, hydrogen gas generates water as a result of combustion. desirable.
The middle pipe 26 of the fuel gas supply pipe 21 is connected to an air supply source or an oxygen supply source. The gas supplied from the middle tube 26 can be either air or oxygen, but among them, air, particularly heated air, is recommended. The reason is that if oxygen is directly supplied, the arc generating electrode 20 burns and is consumed.
[0028]
The power generation unit of the MHD power generation unit 16 has six magnets 28 arranged around the main water channels 2 and 3, and a capture electrode 30 is provided between the magnets 28.
Magnetic fields are formed by the magnets 28 in the main water channels 2 and 3 corresponding to the power generation unit of the MHD power generation unit 16.
Here, two magnets 28 are provided around the main channels 2 and 3 as a set as shown in FIG. 4, and the lines of magnetic force cross the main channels 2 and 3 in the vertical direction.
The magnet 28 used in the MHD power generation unit 16 may be a permanent magnet, but it is desirable that the magnetic force be as strong as possible, and the use of an electromagnet or a superconducting magnet is recommended.
[0029]
The downstream side of the MHD power generation unit 16 is continuous with the steam power generation unit 17. In the steam power generation unit 17, a steam turbine is built in the main waterways 2 and 3.
[0030]
Further, the downstream of the steam power generation unit 17 is connected to the water flow power generation unit 18. Here, the configuration of the water flow power generation unit 18 is special.
FIGS. 5 and 6 show the water flow power generation unit 18 employed in this embodiment. The water flow power generation unit 18 has a structure in which a rotating body 32 is disposed in the main water channels 2 and 3, and a winding 33 is provided around the main water channels 2 and 3.
The rotating body 32 has a four-layer structure concentric with respect to the radial direction. In FIG. 5, for ease of understanding, each layer is shown exploded, but in reality, all four layers are integral and rotate integrally as a whole.
[0031]
The rotating body 32 has a thin central axis 40, on which the first blade 41 is provided to form a first layer.
The tip of the blade 41 is integrally covered with a tubular body 43, and a second blade 45 is provided on the surface of the tubular body 43 to form a second layer.
Further, a cylindrical body 46 is put on the tip of the second blade 45, and a third blade 47 is provided on the surface of the cylindrical body 46 to form a third layer.
[0032]
Further, a cylindrical body (not shown) is covered on the tip of the third blade 47. A permanent magnet 50 having a concave cross section is provided on the surface of the cylindrical body. One of the permanent magnets 50 has an N pole, and the other has an S pole. The permanent magnets are arranged such that adjacent protrusions have different poles.
The blades 41, 45, and 47 provided on the first, second, and third layers of the rotating body 32 are provided in a direction that generates a propulsive force in the same rotational direction with respect to the flow of the fluid described below. However, the angles of attack for the fluid flow are all different. Specifically, the first blade 41 has an extremely small angle of attack, and the arrangement of the blades 41 is nearly parallel to the axis. On the other hand, the second and third blades 45 and 47 have a large angle of attack and a large component perpendicular to the axis. Comparing the angles of attack of the blades 45, 47, the outer third blade 47 has a larger angle of attack with respect to the inner second blade 45.
[0033]
The winding 33 is provided outside the main waterways 2 and 3. The winding 33 is constituted by an operation line 52 provided in parallel with the main waterways 2 and 3 and crossovers 51 and 53. That is, in the present embodiment, the winding is a single wire, and the main waterway 2 is formed in a zigzag manner as in the form of an operation line 52, a crossover line 51, an operation line 52, a crossover line 53, an operation line 52,. 3 are arranged around. The interval between the operation lines 52 is equal to the interval between the N pole and the S pole of the permanent magnet 50 of the rotating body 32 described above.
[0034]
In addition, the boat 1 of this embodiment includes two motors 55, and the screw 56 is rotated by the motor 55. A gate 58 is provided at an intermediate portion of the sub waterway 5.
[0035]
Next, the operation of the boat 1 of the present embodiment will be described. When navigating the ship 1 of the present embodiment, all the openings of the main waterways 2 and 3 and the sub-waterway 5 are opened, and each waterway is cut off to make three independent waterways.
More specifically, the gates 6 and 7 are operated to open the bow and stern end portions of the main waterways 2 and 3 to the outside. Gates 6 and 7 also close the boundaries between crossing waterways 10 and 11 and main waterways 2 and 3.
Similarly, the bow and stern side ends of the sub waterway 5 are opened to the outside by the gates 12 and 13, and at the same time, the boundaries with the crossover waterways 10 and 11 are closed.
[0036]
In this state, power is supplied to the arc generating electrodes 20 from the three-phase AC power supply 60 shown in FIG. 3B, and an arc discharge is generated between the arc generating electrodes 20. Further, the fuel gas and the air are discharged from the fuel gas supply pipe 21 toward the arc discharge together with the energization of the arc generating electrode 20.
Incidentally, when the arc generating electrode 20 is energized from a three-phase AC power supply as employed in the present embodiment, the arc discharge is generated simultaneously with energizing the arc generating electrode 20. Therefore, the start-up of the device is easy and automation is also possible.
In the ship 1 of the present embodiment, since the three-phase alternating current is supplied to the arc generating electrode 20, the total current of each phase is always 0, the earth wire is unnecessary, and the arc discharge does not require the counter electrode. It will be portable. Therefore, the seawater around the arc generating electrode 20 is directly heated by the arc discharge. That is, according to the ship 1 of the present embodiment, seawater is heated with extremely high efficiency.
[0037]
Further, the temperature of the arc discharge reaches 4000K to 10000K, the surrounding seawater evaporates immediately, and further becomes water gas, and hydrogen is separated into water and oxygen gas. On the other hand, it should be noted that seawater heated by arc discharge generated from six electrodes using three-phase alternating current as a power source, as employed in the present embodiment, is compared with the case of normal electrolysis. It is separated into hydrogen gas and oxygen gas in several stages.
The reason is that considerable current and voltage are applied to the seawater by the arc-generating electrode 20, so that the surrounding seawater is exposed to an extremely high temperature by the arc discharge in addition to increasing the decomposition ability. It is considered that a large amount of seawater is decomposed due to the synergistic effect of the two.
[0038]
Further, since a large amount of ultraviolet rays and light waves are generated by the arc discharge, it is expected that decomposition of seawater is promoted by these actions. Further, in the present embodiment, since an arc discharge is generated by the three-phase alternating current, a rotating magnetic field is generated at the tip of the arc generating electrode 20 and electromagnetic vibration is induced. Therefore, the decomposition of seawater is also promoted by the electromagnetic vibration. It is assumed that there is.
In addition, when liquid seawater is rapidly heated by Joule heat generated by an electric current or arc discharge, rapid thermal expansion of the seawater occurs, and a violent bombing similar to thunder is generated. As a result, intense shock waves are generated at the same time. This shock wave is also expected to contribute to seawater decomposition.
[0039]
A part of the hydrogen gas and the oxygen gas generated by the above action is burned, and in addition to this combustion, the combustion gas discharged from the fuel gas supply pipe 21 is combined with the oxygen in the supplied air to burn. I do. Therefore, an extremely large amount of heat is generated at the tip of the arc generating electrode 20 and on the downstream side thereof. Then, the steam is ionized and gasified by receiving the heat.
On the other hand, since seawater exists around the arc-generating electrode 20, the arc-generating electrode 20 itself is cooled and has little melting.
[0040]
The ionized vaporized water vapor 61 flows at high speed through the central portions of the main water channels 2 and 3 as shown in FIGS. Then, the ionized vaporized water vapor 61 traverses the magnetic field formed by the magnet 28, causes the decomposition of electric charges, and generates an electromotive force. The electromotive force is taken out by the capture electrode 30 and generates a voltage between the capture electrodes 30.
[0041]
It should be noted that in the ship 1 of the present embodiment, since seawater exists in the main waterways 2 and 3, the surrounding seawater (liquid) or the ionized gas Water vapor that does not lead to gas migration moves. That is, in the marine vessel 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, a gas or liquid layer 62 having a low temperature exists around a gas flowing in high temperature and high speed in an ionized gas state. Therefore, although the central portions of the main waterways 2 and 3 have high temperatures, the peripheral portions have relatively low temperatures.
Therefore, the temperature rise of the capture electrode 30 is suppressed, and the melting of the capture electrode 30 is prevented.
[0042]
The ionized gasified water vapor is deprived of energy required for power generation when passing through the MHD power generation unit 16. The ionized gasified water vapor mixes with the surrounding water vapor or liquid seawater as the distance from the arc generating electrode 20 increases, and gradually homogenizes.
That is, heat exchange is smoothly performed between the ionized gasified steam, normal steam and liquid seawater, and a large amount of steam is generated. After leaving the MHD power generation unit 16 for a while, the fluid in the main waterways 2 and 3 is filled with steam.
The steam enters the steam power generation unit 17 and generates power by rotating a turbine (not shown).
[0043]
The fluid that has exited the steam power generation unit 17 enters the water flow power generation unit 18.
The fluid that has reached the water flow power generation unit 18 has lost most of the energy and is mostly hot water. However, there is a slight layer of water vapor in the center of the flow, and the flow velocity in the center is high. In addition, there is a layer around which water and water vapor are mixed. This layer is flowing at an intermediate speed. Furthermore, the outermost layer is a completely liquefied layer, which flows at a relatively slow flow rate.
[0044]
While the fluid around the water flow power generation unit 18 has the above-described layer characteristics, the water flow power generation unit 18 employed in this embodiment has the three types of blades 41, 45, and 47 as described above. The angle of attack of these vanes is greater the further they are located. That is, the higher the speed is, the faster the rotation is obtained. Therefore, in the ship 1 of the present embodiment, the difference in the flow velocity of the fluid flowing through each layer is offset by the difference in the angle of attack between the blades 41, 45, and 47 of the rotating body 32, and the rotating body 32 receives torque from any layer.
[0045]
Then, by the rotation of the rotating body 32, the magnetic field of the magnet 50 crosses the operation line 52 of the winding 33, and a current is generated in the operation line 52. The winding 33 employed in this embodiment is a single zigzag arrangement of wires, and the N pole and the S pole alternately appear due to the rotation of the magnet 50. The strength and direction change rapidly. However, since the arrangement pitch of each action line 52 is the same as the pitch of the N pole and S pole of the magnet 50, the change in the intensity and direction of the current flowing through each action line 52 is completely synchronized. Therefore, an alternating current is obtained from the winding 33.
In the winding 33 employed in this embodiment, the crossover wires 51 and 53 between the respective action lines are shorter than the normal turtle shell coil. Therefore, the water flow power generation unit 18 employed in this embodiment has high power generation efficiency.
[0046]
In the ship 1 of the present embodiment, the motor 55 is rotated by the electric power generated by the MHD power generation unit 16, the steam power generation unit 17, and the water flow power generation unit 18 described above, and the ship 1 is navigated by the propulsive force of the screw 56.
[0047]
The seawater that has exited the water flow power generation unit 18 is injected toward the sea from the opening at the stern. Substantial propulsion can also be expected from this seawater injection.
In order to stop the marine vessel 1, it is also possible to reverse the screw 56 in the same manner as a normal marine vessel, or to close the gate 58 of the auxiliary waterway 5 and shut off the water flow of the auxiliary waterway 5.
The above is a description of the operation of the ship 1 at the time of navigation. The operation of the ship 1 while the ship 1 is anchored is as follows.
When the ship 1 is anchored, the openings of the main waterways 2 and 3 and the sub waterway 5 are closed, and the two waterways are connected to each other via the waterways 10 and 11 in a ring shape.
[0048]
In this state, as in the case of navigation, the arc generating electrodes 20 are energized to generate arc discharge between the arc generating electrodes 20. Then, similarly to the above, ionized gas is generated, MHD power generation is performed, and power is also generated by the steam power generation unit 17 and the water flow power generation unit 18.
However, the seawater that has exited the water flow power generation section 18 is not discharged to the outside, enters the sub-waterway 5 through the crossover waterway 11, and flows from the stern of the sub-waterway 5 toward the bow. Then, the seawater returns to the MHD power generation unit 16 again, and is heated to perform MHD power generation. Therefore, the energy held by the seawater that has exited the water flow power generation unit 18 is recovered without waste.
[0049]
In the above embodiment, the configuration in which the MHD power generation unit 16 includes the fuel gas supply pipe 21 is adopted, and the gas is supplied from the fuel gas supply pipe 21 and burned in the main water channels 2 and 3. This configuration is a recommended configuration because a large amount of heat can be efficiently obtained, but the present invention can be realized also by omitting the fuel gas supply pipe 21 and merely performing arc discharge of the arc generating electrode. When the power generating device of the present invention is constituted only by the arc discharge of the arc generating electrode, there is a possibility that a part of the seawater flowing through the main waterways 2 and 3 may be burned by violent heating and impact of the arc discharge to generate energy. There is.
[0050]
Further, in the above embodiment, six arc generating electrodes were employed, and a three-phase alternating current was applied thereto. In addition, the number between the arc generating electrodes can be increased or decreased by a multiple of 3, for example, when three-phase alternating current is used. The power source is not limited to the three-phase power used in the present embodiment, but may be a six-phase or more AC.
[0051]
Of course, it is also possible to use DC as a power source. For example, depending on the type and function of a ship, it may be more convenient to generate DC rather than AC. Specifically, in a special ship such as a submarine, it is desirable to use a direct current because a large amount of electric power needs to be charged. In addition, since it is easier for the MHD power generation unit to generate a direct current than an alternating current, it can be said that the ship of the present invention is suitable for a ship that employs the direct current.
In the case of employing DC for the power supply of the ship, the above-described motor will employ a DC motor, but since the DC motor is easy to control the rotation speed, the speed control of the ship becomes easier. .
[0052]
In the present embodiment, the thrust of the ship is mainly the screw thrust by the rotation of the motor 55, and the thrust of the water jet injected from the water current generator 18 is used as an auxiliary. On the other hand, a configuration in which the thrust of the water flow injected from the water flow power generation unit 18 is mainly used and the thrust of the screw is the secondary force, or a configuration in which the boat is propelled only by the thrust of the water flow is also possible.
However, it is generally difficult to control the amount of ionized gas or water vapor generated by the arc discharge, and it is also difficult to retreat the ship by the propulsive force of the water flow. Therefore, it should be avoided to determine the navigation speed and direction only by the thrust of the water flow. Therefore, as described in the present embodiment, it is most preferable that the navigation is performed mainly by screw propulsion.
In the present embodiment, a configuration having two main waterways is disclosed. However, the number of the main waterways is of course arbitrary, and is appropriately selected according to the size of the ship.
[0053]
【The invention's effect】
The ship of the present invention generates power by applying MHD power generation, and navigates using the power.
That is, the present invention generates power using water and a magnetic field, and uses this power for propulsion. Therefore, high efficiency can be expected, and it can be expected that the speed of the ship is further increased.
In addition, the present invention is free from concerns about air pollution and water pollution as in ships using conventional fossil fuels, and has an effect of improving the environment.
[0054]
The ship according to the second aspect of the present invention ejects part or all of the explosive energy generated by the arc discharge from a part of the hull and uses it as a propulsion force. It has the effect of being fast.
[0055]
In the marine vessel according to the third aspect, the fluid flow generated by the arc discharge circulates in the marine vessel to recover energy. Therefore, the ship of the present invention has an effect of high efficiency.
[0056]
The ship according to claim 4 is provided with a waterway switching device, and the main waterway can be switched between an external opening and an annular structure. It is a design.
[0057]
In the marine vessel according to the fifth aspect, since water is smoothly turned into plasma and stable power generation is performed, there is an effect that the propulsive force is stabilized.
[0058]
The ship according to claim 7 has a power generation device different from the MHD power generation in addition to the MHD power generation or in a ship having no MHD power generation, and converts the energy of the water flow into electric power without excess. There is an effect that can be done.
[0059]
In the rotating body employed in the eighth aspect, energy can be received from the fluid at any part in the radial direction, and there is an effect that the efficiency is high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a ship according to a specific embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a water channel of the ship of FIG. 1;
3 is a cross-sectional view of an MHD power generation unit of the ship shown in FIG. 1; FIG. 3 (a) shows a periphery of an arc generating electrode; FIG. 3 (b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3 (a); Is shown.
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a water flow power generation unit of the ship of FIG.
FIG. 6 is a sectional view of a water flow power generation unit of the ship of FIG. 1;
[Brief description of reference numerals]
1 ship
2,3 main waterway
5 Secondary waterway
6,7,12,13 gate
16 MHD power generation unit
17 Steam power generation unit
18 Water current generator
20 Arc generating electrode
32 rotating body
41 1st wing
45 2nd wing
47 3rd wing

Claims (8)

船体内に水が流れる主水路を有し、該主水路内にアーク発生電極が設けられ、前記主水路内或いは主水路の周囲であって前記アーク発生電極の下流側には捕捉電極と磁石が配され、アーク発生電極によって前記主水路中にアーク放電を発生させ、アーク放電に伴って生じる流体流を磁界中に通過させ、捕捉電極に電圧を発生させることを特徴とする船舶。A main waterway through which water flows in the hull, an arc generating electrode is provided in the main waterway, and a capture electrode and a magnet are provided in or around the main waterway and downstream of the arc generating electrode. A vessel arranged to generate an arc discharge in the main waterway by an arc generating electrode, pass a fluid flow generated by the arc discharge in a magnetic field, and generate a voltage at the capture electrode. 船体の一部に、外部と連通する水路を有し、該水路内にアーク発生電極が配置され、当該アーク発生電極に交流あるいは直流を印加して水中でアーク放電を発生させて水の一部を水性ガスに変え、前記水性ガスを燃焼させることが可能であることを特徴とする船舶。A part of the hull has a water channel communicating with the outside, and an arc generating electrode is arranged in the water channel, and an AC or DC is applied to the arc generating electrode to generate an arc discharge in the water, thereby forming a part of the water. A water gas, wherein the water gas can be burned . 主水路の他に副水路を有し、主水路は副水路を介して環状に繋がっていることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の船舶。The ship according to claim 1, further comprising a secondary waterway in addition to the main waterway, wherein the main waterway is connected in a ring via the auxiliary waterway. 主水路あるいは副水路中には水路切替え装置が設けられ、該水路切替え装置によって主水路はその両端が外部に開放可能であり、かつ主水路は副水路を介して環状に結合可能である請求項3記載の船舶。A waterway switching device is provided in the main waterway or the auxiliary waterway, both ends of the main waterway can be opened to the outside by the waterway switching device, and the main waterway can be annularly connected via the auxiliary waterway. 3. The ship according to 3. アーク発生電極は、3本以上設けられ、当該アーク発生電極には多相交流が印加されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の船舶。The ship according to any one of claims 1 to 4, wherein three or more arc generating electrodes are provided, and a polyphase alternating current is applied to the arc generating electrodes. アーク発生電極には直流が印加されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の船舶。The ship according to any one of claims 1 to 5, wherein a direct current is applied to the arc generating electrode. 永久磁石が取り付けられた回転体と、捲線を有し、前記回転体は主水路内に配置され、前記捲線は主水路の周囲に設けられ、回転体の回転に応じて捲線に起電力を発生させることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の船舶。A rotating body to which a permanent magnet is attached, and a winding, wherein the rotating body is disposed in a main waterway, and the winding is provided around the main waterway, and generates an electromotive force in the winding according to the rotation of the rotating body. The ship according to any one of claims 1 to 6, wherein the ship is operated. 回転体は周囲に永久磁石が設けられ、永久磁石の内側に羽根が設けられたものであり、該羽根の流体流に対する迎角は、流路の中心側の方が外側に比べて小さいことを特徴とする請求項7記載の船舶。The rotating body is provided with a permanent magnet around the rotor, and a blade is provided inside the permanent magnet.The angle of attack of the blade with respect to the fluid flow is smaller on the center side of the flow path than on the outside. The ship according to claim 7, characterized in that:
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