WO2012046488A1 - 推進力発生装置 - Google Patents

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WO2012046488A1
WO2012046488A1 PCT/JP2011/066282 JP2011066282W WO2012046488A1 WO 2012046488 A1 WO2012046488 A1 WO 2012046488A1 JP 2011066282 W JP2011066282 W JP 2011066282W WO 2012046488 A1 WO2012046488 A1 WO 2012046488A1
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WO
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reference numeral
rotation
propulsive force
force
rotating body
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Application number
PCT/JP2011/066282
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
青木　宏道
Original Assignee
Aoki Hiromichi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aoki Hiromichi filed Critical Aoki Hiromichi
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00—Other motors, e.g. gravity or inertia motors

Definitions

  • the present invention relates to a propulsive force that is a power source in a transportation engine represented by an automobile, a ship, an airplane, a rocket, and the like, and a method and an apparatus for generating the propulsive force that are required in various forms of use other than the transportation engine.
  • Automobiles and railroad vehicles are transportation vehicles that transmit rotational force generated by various engines and motors to wheels and generate propulsive force by the reaction of the force that the wheels transmit to the ground (or rail). Also, propeller airplanes and helicopters move the air in the atmosphere to the back of the propeller by rotating the propeller attached to the aircraft, and the momentum of the air that is output behind the propeller with respect to the momentum of the air that is input to the propeller It is a transport that moves by generating a propulsive force by the reaction of the force corresponding to the difference between the two.
  • jet engine type airplanes cause a difference between the momentum of air input to the engine and the momentum of the mixed gas of air and fuel output from the engine by burning the fuel, which corresponds to the difference of the momentum. It is a transport that moves by generating a propulsive force by the reaction of the force to generate.
  • the mass of fuel consumed in the rocket engine is injected backwards, and the propulsive force opposite to the fuel injection direction is generated by the reaction of the force corresponding to the amount of momentum generated. It is a transport that moves by generating in the rocket body. Also, a ship running on water or a submarine running underwater uses a screw to generate a difference between the momentum of the water flow input to the screw and the momentum of the water flow output to the rear of the screw, which corresponds to the difference in the momentum. It is a transport that moves by generating a propulsive force by the reaction of the force to generate.
  • these transports can be said to be transports that operate based on the law of action and reaction, which is the third law of Newton's motion, while satisfying the law of conservation of momentum.
  • Transportation systems that apply this law of action and reaction have various characteristics depending on the principle.
  • the propulsive force generation method using this action-reaction law is that the propulsive force is not generated without the presence of ground, air, water, or fuel injection, which is the target of the action-reaction. is there. If there is no ground, the driving force of the car will not be generated. Without air, the propulsion of jet airplanes and propeller airplanes is not generated. If there is no water, the propulsion of the ship is not generated. Without fuel injection, rocket engine propulsion is not generated.
  • the feature of using the law of action / reaction is that even if there is an object that causes the action / reaction, the propulsive force generated in the state of the object and the state change is greatly affected.
  • the direction of the generated propulsion force is always continuously generated in the linear direction, and therefore, the degree of freedom of change in the direction change of the force generation direction is low.
  • An object of the present invention is to provide a generation principle of propulsive force generated from the inside of a closed engine that is not an action / reaction caused by movement of air, water, or fuel, and a means for realizing the same, and not an action / reaction caused by installation on the ground.
  • a new propulsion generator that can generate propulsive force without the presence of an object that was required in a transport that operates based on the principle of action and reaction, and actually works It is to provide an example of a possible propulsion generator.
  • the propulsion generator of the present invention enables the assistance or replacement of the power source of a transportation engine that operates based on the conventional law of action and reaction.
  • the propulsion generated by the screw is greatly affected by the viscosity of the water, and a large-scale power source is required to generate a certain level of propulsion.
  • the propulsive force generated by the screw is affected by changes in the water flow that is the subject of the reaction, and affects the maintenance of the propulsive force of the ship.
  • the propulsive force in the above-mentioned transportation system has a property that the propulsive force is always generated linearly only in the forward direction, the degree of freedom in changing the direction of movement is limited.
  • the aircraft is tilted by the up and down of the aileron of the main wing to obtain its turning force, and it is impossible to make a sharp turn beyond this turning ability.
  • the turning force is generated by the frictional force generated in the front tire of the automobile that is angle-adjusted with respect to the propulsion direction. A turn is not possible.
  • the turning ability held by the ship is limited because the turning is realized by means of changing the direction of the entire ship little by little depending on the direction of the rudder attached to the screw.
  • the gist of the present invention is an engine that does not require objects such as the ground, air, water, etc., which are required in a transportation system that operates based on the law of action and reaction as described in detail below, in order to solve the above problem. It is an object of the present invention to provide a new means for generating a propulsive force that takes out a centrifugal force generated from the inside of the casing and uses it as a propulsive force.
  • This new propulsive force generation system has the property of flexibly increasing or decreasing the range of the strength of the propulsive force, and has a new property with a high degree of freedom in changing the direction of the action direction for generating the propulsive force.
  • a plane with a wing does not reach a certain speed in the horizontal direction, the wing does not generate sufficient lift, is unstable during takeoff and landing, and has a means to solve the instability due to its structure. I don't have it.
  • the propulsion generator of the present invention When the propulsion generator of the present invention is applied to an airplane, instability during takeoff and landing can be reduced, and safe takeoff and landing can be performed.
  • the propulsive force of the propulsive force generating device of the present invention in a direction different from the traveling direction, it is possible to maintain a stronger turning ability.
  • acceleration / deceleration can be assisted as an auxiliary means for an engine or a motor for transmitting the rotational force to the ground. Moreover, it is also possible to use it as an auxiliary means for turning when turning in the traveling direction. These synergistic effects can greatly enhance the safety related to acceleration / deceleration and turning performance of automobiles. It is also possible to reduce the weight applied to the tires of the automobile by applying the propulsion generator in the vertical direction of the automobile.
  • the propulsive force generating device of the present invention As an application relating to a ship, it can be used as a propulsive force generating device that assists the propulsive force in the traveling direction by a screw.
  • the propulsive force of the propulsive force generating device of the present invention work in a direction different from the traveling direction, it becomes possible to greatly increase the direction changing ability of the ship. For this reason, it becomes possible to greatly increase the ability of collision avoidance of obstacles existing in the grounding of the ship and the traveling direction.
  • a wheelchair that increases the propulsive force in the traveling direction
  • a human transportation system that can overcome obstacles and steps by generating the propulsive force in the vertical direction. It can also be used for assisting the force in the horizontal direction when a person walks and for reducing the weight load in the vertical direction.
  • a device serving as an auxiliary means for moving a person required for care.
  • it is possible to help reduce the weight of the moving object when moving the object inside the residential area.
  • this propulsive force generation device can function as an alternative means of a rocket engine for getting out of space outside the Earth's gravitational sphere when sufficient operating energy is secured. It can also be a driving force for a moving object in outer space. It can also be used for attitude control of artificial satellites and space stations.
  • FIG. 1 shows the principle of operation of the present invention.
  • FIG. 2 shows a change in the rotational motion of the object M (reference numeral 4) in one cycle in which the central axis I 1 (reference numeral 1) of the rotating body R (reference numeral 3) rotates about the rotational axis I 2 (reference numeral 2) in FIG. It is the figure which showed the mode of.
  • FIG. 3 is a diagram showing velocity components held by the object M (reference numeral 4) at times t 0 , t 1 , t 2 , and t 3 divided into four equal parts in one rotation period of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a change in the strength of the centrifugal force generated in the X direction generated in one cycle unit of rotation.
  • FIG. 1 shows the principle of operation of the present invention.
  • FIG. 2 shows a change in the rotational motion of the object M (reference numeral 4) in one cycle in which the central axis I 1 (reference numeral 1) of the rotating
  • FIG. 5 is a diagram showing a change in the strength of the centrifugal force generated in the Y direction generated in one cycle unit of rotation.
  • FIG. 6 is a diagram showing a correlation between a change in the centrifugal force F X generated in the X direction and a change generated in the centrifugal force F Y generated in the Y direction.
  • FIG. 7 shows a rotation synchronized with the rotation in FIG. 3 so that the centrifugal force in the positive direction of X becomes maximum at time t 1 when the rotating body R (reference numeral 3) rotating in FIG. 3 rotates in the opposite direction. It is the figure which showed the mode of.
  • FIG. 8 is a diagram showing how the centrifugal force in the Y direction is canceled by the two rotations of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing how the centrifugal force in the X direction is doubled by the two rotations of the rotation in FIG. 3 and the rotation in FIG.
  • FIG. 10 shows that the rotating body R (symbol 3) rotates in the same direction and four propulsive force generators having phases different by ⁇ / 2 units are combined and operated, so that [Expression 5] with respect to the X direction. It is the figure which showed having generate
  • FIG. 11 is constant only in the X direction with no vibration in the X and Y directions by the combination of “two superpositions of forward rotation and reverse rotation” according to FIG. 9 and “four superpositions of forward rotation” according to FIG. It is a figure showing generating propulsion.
  • FIG. 12 is a diagram showing Example 1 of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing a state in which Example 1 in FIG. 12 is viewed from the side.
  • the motor part (reference numeral 60) and the gear box (reference numeral 61) are clearly shown.
  • FIG. 14 is the central axis I 1 (reference numeral 20) is the rotation axis I 2 of the rotary shaft I 2 objects in one cycle of rotation about the (code 30) M (reference numeral 50) of the gear A (reference numeral 10) in Example 1 It is the figure which showed the mode of the rotational motion centering on (code
  • FIG. 15 is a diagram illustrating velocity components generated in the object M (reference numeral 50) at times t 0 , t 1 , t 2 , and t 3 that are equally divided into four in one rotation period of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a view showing that the base H (reference numeral 70) advances in the X direction when the gear A (reference numeral 10) is rotated around the gear B (reference numeral 11) in the first embodiment.
  • FIG. 17 shows that the gear A (reference numeral 12) that does not hold the object M is disposed at a position symmetrical to the gear A (reference numeral 10) with respect to the rotation axis I 2 (reference numeral 30) in the first embodiment. It is a figure which shows Example 2 which excluded the influence of generation
  • FIG. 18 is a diagram showing a third embodiment that realizes “two superpositions of forward rotation and reverse rotation” by combining the thrust generation device according to the second embodiment with another thrust generation device that performs reverse rotation.
  • FIG. 19 realizes a combination of “two superpositions of forward rotation and reverse rotation” and “four superpositions of forward rotation”, and generates a constant thrust in the X direction without vibration in the X and Y directions. It is a figure which shows Example 4 which implement
  • FIG. 20 shows that the propulsive force generating device realized by FIG. 19 is installed on a rotating machine, and the rotating machine is freely rotated and fixed, so that the propulsive force generating direction of the propulsive force generating device can be freely changed.
  • FIG. 21 holds a propulsive force generating device acting in the vertical direction and a propulsive force generating device acting in the horizontal direction, and each of the propulsive force generating devices is connected to the rotating machine shown in FIG. It is a figure which shows Example 6 which showed the transport system which can determine the advancing direction to a direction.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram for deriving [Equation 2] and [Equation 3].
  • the “propulsion generating device” of the present invention includes a rotating body (hereinafter referred to as a rotating body R) that rotates about a single rotating shaft (hereinafter referred to as a rotating shaft I 1 ), and an inside or outside of the rotating body.
  • a rotating body R that rotates about a single rotating shaft (hereinafter referred to as a rotating shaft I 1 ), and an inside or outside of the rotating body.
  • an object M By one or a plurality of objects (hereinafter referred to as an object M) that are positioned and fixed to the rotating body R and another rotational axis (hereinafter referred to as a rotational axis I 2 ) different from the rotational axis I 1 It is configured to rotate the rotation axis I 2 with respect to the rotation axis I 1 as the center axis of rotation, and to synchronize the rotation by the rotation axis I 1 and the rotation by the rotation axis I 2 so as to have the same rotation direction and the same angular velocity.
  • an object M By one or a plurality of objects (hereinafter referred to as an object M) that are positioned and fixed to the rotating body R and another rotational axis (hereinafter referred to as a rotational axis I 2 ) different from the rotational axis I 1
  • It is configured to rotate the rotation axis I 2 with respect to the rotation axis I 1 as the center axis of rotation, and to synchron
  • the shape of the rotating body R can be configured in an arbitrary shape such as a disk shape, a spherical shape, a cylindrical shape, or a rod shape.
  • the presence of an object M to be fixed anywhere within the rotator R plays a role of generating a heterogeneous weight distribution in the rotary member R with uniform mass distribution with respect to the rotating body I 1. For this reason, it is possible to have the same effect as the presence of the object M by holding the rotating body R having a non-uniform weight distribution with respect to the rotation axis I 1 instead of the object M.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the present invention and its operating principle. Its center of gravity on the rotating body R (reference numeral 3) is fixed at the position of the rotary shaft I 1 rotator to the central axis of rotation (the reference numeral 1) R (reference numeral 3) radius from the rotation axis I 1 r 1 (reference numeral 5) object M (code 4) and the rotating shaft I 1 having a mass m which is (code 1) and is constituted by a different rotational shaft I 2 (code 2), the rotation shaft I 1 with respect to the rotating body R (reference numeral 3)
  • the rotational axis I 2 reference numeral with respect to the rotational axis I 1 (reference numeral 1) of the rotating body R (reference numeral 3) 2 shows a state in which a right rotation is performed at the same angular velocity
  • FIG. 2 shows an operation of moving the object M (reference numeral 4) in the time change within one rotation period in FIG.
  • Rotary shaft I 1 to the object by a combination of the constant velocity circular movement (code 1) and the rotation of constant speed circular motion of the rotary shaft I 2 (reference numeral 2) M (reference numeral 4) is rotary shaft I 2 (reference numeral 2) It can be seen that a deformed circular motion whose distance changes constantly is formed. This deformation circular motion is a mechanism that produces a difference in centrifugal force within one cycle of rotation.
  • the point A is a position where the absolute value of the velocity of the object M (reference numeral 4) is maximized, and the absolute value of the centrifugal force exerted on the object M (reference numeral 4) is maximized. This is the position where the absolute value of the speed of 4) is minimized and the absolute value of the centrifugal force is minimized accordingly.
  • FIG. 3 shows how the speed of the object M (reference numeral 4) changes at each time when one rotation period in FIG. 2 is equally divided into four.
  • the time to t 1 time to reach the point A the time at which the object M (code 4) reaches the point B and t 3 time, moving from t 3 time to t 1 time object at the time t 0 the time, the intermediate time of moving from t 1 time to t 3 time and t 2 time
  • the time t 0 is divided into four equal parts, t 1, the time t 2, t 3 It shows how the speed of M (reference numeral 4) changes.
  • the rotational motion that rotates about the rotation axis I 1 as the rotation center axis is described as I 1 rotation
  • the rotation motion that rotates about the rotation axis I 2 as the rotation center axis is described as I 2 rotation.
  • the distance between the rotation axis I 2 (symbol 2) and the object M (symbol 4) is the maximum value (r 1 + r 2 ).
  • the rotation speed for M is affected by two speed vectors, that is, a rotation speed vector by I 1 rotation and a rotation speed vector by I 2 rotation.
  • the straight line connecting the object M (reference numeral 4) and the rotation axis I 1 (reference numeral 1) is orthogonal to the straight line connecting the rotation axis I 2 (reference numeral 2) and the rotation axis I 1 (reference numeral 1). Is located.
  • the straight line connecting the object M (reference numeral 4) and the rotation axis I 1 (reference numeral 1) is orthogonal to the straight line connecting the rotation axis I 2 (reference numeral 2) and the rotation axis I 1 (reference numeral 1). Is located.
  • the distance between the rotation axis I 2 (reference numeral 2) and the object M (reference numeral 4) is the minimum value (r 2 ⁇ r 1 ).
  • the rotational speed of the object M (reference numeral 4) is minimized as the sum of the rotational speed vector by the rotational axis I 1 (reference numeral 1) and the rotational speed vector by the rotational axis I 2 (reference numeral 2).
  • Centrifugal force generated in the object M is a component of force generated orthogonal to the velocity component generated for the object M (reference numeral 4), and each time t 0 , t 1 , t 2 , t 3
  • the centrifugal force generated with respect to the object M is as follows.
  • a general expression for generating forces in the X and Y directions at an arbitrary time t is expressed by the following expression.
  • FIG. 22 shows a state in which the object M has elapsed t time from time t 0 .
  • the rotation angle due to the rotation of the rotation axis I 1 at time t is ⁇ 1
  • the rotation angle due to the rotation of the rotation axis I 2 is ⁇ 2
  • the position of the rotation axis I 1 at this time is the point C
  • the center of gravity of the object M is the point F
  • the rotation axis I 2 is point H
  • a straight line connecting point H and point C is a straight line HK.
  • a straight line connecting the rotation axis I 1 and the rotation axis I 2 at time t 0 is defined as a straight line HG.
  • the point A is a point where a straight line that is orthogonal to the straight line HG and passes through the point C intersects the straight line HG.
  • a straight line that is orthogonal to the straight line HK and passes through the point F is defined as a straight line PQ
  • a point at which a point on the extension line of the straight line AC intersects the straight line PQ is defined as a point E.
  • a point where the straight line HK and the straight line PQ intersect is a point V
  • a point where a straight line passing through the point V and orthogonal to the straight line AE intersects the straight line AE is a point T.
  • a point where a straight line passing through the point F and perpendicular to the straight line AE intersects the straight line AE is defined as a point D
  • a point where the straight line HK intersects the straight line FD is defined as a point J.
  • a straight line having an angle ⁇ 2 from the straight line AE and passing through the point C is defined as a straight line SW.
  • ⁇ SCF ⁇ 1
  • CF r 1
  • DF r 1 ⁇ SIN ( ⁇ ( ⁇ 1 + ⁇ 2 )
  • CD r 1 ⁇ COS ( ⁇ ( ⁇ 1 + ⁇ 2 ))
  • CH r 2
  • AC r 2 ⁇ SIN ⁇ 2
  • AH r 2 ⁇ COS ⁇ 2 .
  • the triangle DEF and the triangle CDJ are more similar to the triangle DEF and the triangle CDJ than the right triangle that shares ⁇ FED.
  • the rotation by the rotation axis I 2 causes the rotation axis I 1 to move at a constant speed, and the velocity vector generated at the point V acts on the object M at the point F.
  • the centrifugal force of the object M at the point F resulting from the change of the velocity vector acts on the rotation axis I 1 .
  • a force equivalent to the centrifugal force generated when the object M is located at the point V acts on the rotation axis I 1 . Therefore, the component in the X direction of the centrifugal force caused by the rotation by the rotation axis I 2 is expressed by the following equation.
  • the centrifugal force acting on the object M due to the rotation by the rotation axis I 1 is m ⁇ r 1 ⁇ ⁇ 2
  • F X (t) m ⁇ ((r 2 + r 1 ⁇ SIN ( ⁇ t)) ⁇ SIN ( ⁇ t) ⁇ r 1 ⁇ COS (2 ⁇ t)) ⁇ ⁇ 2
  • FIG. 4 shows how the generated propulsive force F X (t) in the X direction is generated according to [Equation 2].
  • the vertical axis represents the magnitude of the force generated in the X direction
  • the horizontal axis represents time t. From FIG. 4, it can be seen that positive propulsive force is generated with the maximum propulsive force in the X direction at point A (time t 1 ).
  • the propulsive force in the X direction is not always a positive force, but a reverse force acts near time t 0 and time t 2 .
  • the force is relatively weak, and the sum of one cycle has a constant positive value, indicating that a sufficiently large propulsive force in the X direction can be extracted.
  • FIG. 5 shows how the generated propulsive force F Y (t) in the Y direction is generated according to [Equation 3].
  • the vertical axis represents the magnitude of the force generated in the Y direction, and the horizontal axis represents time t. This shows that the sum of the forces in the Y direction cancels out within one cycle and becomes zero.
  • FIG. 6 shows the correlation of the generation of force in the Y direction with respect to the generation of force in the X direction over time. This shows that a force in the Y direction is always generated along with the generation of a force in the X direction, and that it always vibrates in the Y direction within one cycle of I 2 rotation.
  • the force F Y in the Y direction in the figure is symmetric with respect to the X axis, and shows that the resultant force of the force is canceled and becomes zero in one cycle.
  • the force F X in the X direction is asymmetric with respect to the Y axis, indicating that a strong propulsive force is generated in the positive direction of X as the force in the Y direction changes.
  • An effective method for canceling the vibration caused by the force generated in the Y direction represented by [Equation 3] is a rotating body R (reference numeral) that rotates at the same angular velocity ⁇ in the opposite direction to the direction in which the rotating body R (reference numeral 3) rotates. 3)
  • Another propulsive force generating device that holds 3) is provided in pairs.
  • FIG. 7 shows the relationship of the phase of rotation of the rotating body R that generates rotation in the reverse direction.
  • This pair of propulsive force generation devices holds the same components except that the rotating body R (reference numeral 3) is rotated in the reverse direction.
  • all objects mass M code 4
  • the radius r 1 and the radius r 2 and the magnitude of the rotational angular velocity is the same.
  • the object M (reference numeral 4) in one propulsive force generator is at the position of time t 0 in FIG. 3, the object M (reference numeral 4) of the other propulsive force generator is positioned at time t 0 in FIG. Synchronized with.
  • FIG. 8 shows how the propulsive force generated in the Y direction is offset.
  • the superposition of the generated propulsive force in the X direction at this time is shown in FIG.
  • the operation of the two propulsive force generating devices of the forward rotation and the reverse rotation in synchronism as described above is referred to as “two superpositions of the forward rotation and the reverse rotation”.
  • the force in the X direction at this time is expressed by the following general formula indicating an output twice as large as [Equation 2].
  • the operation of the four propulsive force generating devices in synchronization as described above is referred to as “four superpositions of forward rotation”.
  • FIG. 11 shows a state of occurrence of [Equation 6] obtained by combining this “two superpositions of reverse rotation” and “four superpositions of the same rotation”.
  • Equation 6 is obtained by combining “two superpositions of forward rotation and reverse rotation” and “four superpositions of forward rotation”, and the center of gravity of the object M that does not vibrate in the X and Y directions and the rotation axis I 1 axis. It is shown that a constant propulsive force in the X direction is generated that is proportional to the distance r 1 and the mass m of the object M and proportional to the square of the angular velocity ⁇ of the rotating body R.
  • Reference numeral 10 denotes a gear A having a radius r and the number of teeth ⁇
  • reference numeral 11 denotes a gear B having a radius r and the number of teeth ⁇
  • Gear A (reference numeral 10) and gear B (reference numeral 11) are identical gears having the same radius and the same number of teeth.
  • Reference numeral 20 denotes a rotation axis I 1 which is a central axis of the gear A (reference numeral 10)
  • reference numeral 30 denotes a rotation axis I 2 which is a central axis of the gear B (reference numeral 11)
  • reference numeral 40 denotes a rotation axis I 2 (reference numeral 30).
  • Reference numeral 50 denotes an object M having a mass m whose center of gravity is fixed to the gear A at a position of a radius r 1 from the rotation axis I 1 (reference numeral 20).
  • Reference numeral 70 denotes a pedestal H for fixing the gear B (reference numeral 11), the motor part (reference numeral 60) (see FIG. 13), and the gear box (reference numeral 61) (see FIG. 13).
  • the rotation axis I 2 (reference numeral 30) is connected to a gear box (reference numeral 61).
  • the connecting portion between the rotating shaft I 1 (reference numeral 20) and the gear A (reference numeral 10) has a structure in which the gear A (reference numeral 10) can freely rotate. Further, the distance of a straight line connecting the rotation axis I 2 (reference numeral 30) and the rotation axis I 1 (reference numeral 20) is r 2 .
  • Motor unit coupled to the rotary shaft I 2 (reference numeral 30) in the above structure rotational force (code 60) is a gearbox (reference numeral 61) and the rotating shaft I 2 arms via (reference numeral 30) G (code 40) Is rotated clockwise as shown in FIG.
  • the gear A (reference numeral 10) and the gear B (reference numeral 11) are the same gear with the number of teeth ⁇ and the radius r, and thus the gear A ( By meshing the reference numeral 10) with the gear B (reference numeral 11), the gear A (reference numeral 10) rotates clockwise around the rotation axis I 1 (reference numeral 20) at an angular velocity ⁇ .
  • FIG. 13 is a side view of the first embodiment shown in FIG. Below the base H (reference numeral 70), ball casters (reference numeral 71) having a certain coefficient of friction are attached to the four corners.
  • Reference numeral 60 denotes a motor unit for rotating the rotating shaft I 2 (reference numeral 30) and the arm G (reference numeral 40), and is connected to a gear box (reference numeral 61).
  • the gear box (symbol 61) decelerates the rotational speed transmitted from the motor unit (symbol 60), increases the rotational torque of the rotating shaft I 2 (symbol 30), and rotates the arm G (symbol 40) at a constant angular velocity.
  • a rotational force generating means such as a motor is not connected to the rotation axis I 1 (reference numeral 20) which is the center of the gear A (reference numeral 10).
  • FIG. 14 shows an operation state in the time change of one cycle of the first embodiment.
  • the gear A (symbol 10) is rotated clockwise around the gear B (symbol 11)
  • the object M (symbol 50) connected to the gear A (symbol 10) is deformed circularly as in FIG. Form.
  • FIG. 14 shows that the circular force of the object M (reference numeral 50) is maximized at point A, and the deformed circular motion is minimized at point B.
  • FIG. 15 shows the behavior of the object M (reference numeral 50) in the time (t 0 , t 1 , t 2 , t 3 ) equally divided into four in the first embodiment.
  • the velocity component in the X direction due to the I 1 rotation of the object M (reference numeral 50) at time t 0 is 0, and the velocity component value due to the I 2 rotation is r 2 ⁇ ⁇ .
  • the velocity component in the Y direction by I 1 rotation is r 1 ⁇ ⁇
  • the speed component due to I 1 rotation in the Y direction is ⁇ r 1 ⁇ ⁇
  • the speed component due to I 2 rotation is ⁇ (r 1 + r 2 ) ⁇ ⁇ .
  • the velocity component in the Y direction by I 1 rotation is r 1 ⁇ ⁇
  • the velocity component in the Y direction by I 1 rotation is r 1 ⁇ ⁇
  • the velocity component by I 2 rotation is-(r 2 -r 1 ) ⁇ ⁇ .
  • the following centrifugal force is generated corresponding to the velocity vector at the time (t 0 , t 1 , t 2 , t 3 ).
  • the propulsive force generator moves forward by the propulsive force in the X-axis direction in the implementation of the first embodiment.
  • This moving motion is continuously generated from a stationary state in a certain direction without external force.
  • the fact is that the Newton's first law of motion and the law of conservation of momentum defined as "the momentum is preserved when no external force is applied (maintains a stationary state)" are not satisfied when the present invention is implemented. Is shown.
  • FIG. 17 shows a position symmetrical to the gear A (symbol 10) with respect to the rotation axis I 2 (symbol 30) in addition to the gear A (symbol 10) in order to cancel the influence of the mass of the gear A (symbol 10). It is a figure which shows Example 2 at the time of installing the gearwheel C (code
  • the gear A (symbol 10) and the gear C (symbol 12) are identical gears having the same radius, number of teeth, and mass, and the rotating shaft located at the center point of the gear C (symbol 12) is the rotational axis I 3. (Reference numeral 21).
  • Arm G (reference numeral 41), the rotary shaft I 1 and the rotary shaft I 2 and the rotary shaft I 3 connected, have a role that is rotated the rotation axis I 2 and the rotary shaft I 3 at the same angular velocity. At this time, it is possible to cancel the influence of the centrifugal force generated by the mass of the gear A (reference numeral 10) by the centrifugal force caused by the mass of the gear C (reference numeral 12).
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a third embodiment that realizes the above-described “two superpositions of forward rotation and reverse rotation”.
  • the propulsive force generator (reference numeral 105) and the propulsive force generator (reference numeral 106) are fixed and integrated by a fixing device (reference numeral 801) and a fixing device (reference numeral 802).
  • the internal configurations of the propulsive force generator (reference numeral 105) and the propulsive force generator (reference numeral 106) are exactly the same as the internal configurations realized in the second embodiment.
  • the rotating body R in the propulsion force generator (reference numeral 105) rotates in synchronization with the rotation cycle shown in FIG.
  • the rotating body R in the propulsive force generator rotates in the opposite direction to the propulsive force generator (reference numeral 105), and rotates in synchronization with the rotation cycle shown in FIG.
  • the propulsive force in the Y direction of the propulsive force generator (reference numeral 105) and the propulsive force generator (reference numeral 106) becomes zero because the resultant force of the force is canceled within the cycle as shown in FIG. No vibration.
  • the coupling body of the propulsive force generator (reference numeral 105) and the propulsive force generator (reference numeral 106) is a propulsive force generator in which only the force in the X direction is doubled as shown in FIG. Operate.
  • a general formula indicating the generation of force in the X direction at this time is expressed by [Equation 4].
  • FIG. 19 is a diagram showing a fourth embodiment in which the combination of “two superpositions of forward rotation and reverse rotation” and “four superpositions of forward rotation” described above is realized.
  • the “two superpositions of forward rotation and reverse rotation” shown in FIG. 18 is the same as the propulsive force generator (reference numeral 110) and the propulsive force generator (reference numeral 115) in FIG.
  • the propulsive force generator (reference numeral 410) and the propulsive force generator This is realized in the pair (reference numeral 415).
  • the “four superpositions of forward rotation” is realized by the superposition of the four pairs.
  • Propulsive force generator (reference numeral 110), propulsive force generator (reference numeral 115), propulsive force generator (reference numeral 210), propulsive force generator (reference numeral 215), propulsive force generator (reference numeral 310), and propulsive force generator (
  • the internal configurations of the reference numeral 315), the propulsion generator (reference numeral 410), and the propulsion generator (reference numeral 415) are the same as the internal configurations realized in the second embodiment.
  • the eight propulsive force generating devices are fixed and integrated by a fixing device (reference numerals 810 to 829) as shown in FIG.
  • the thrust generating unit (reference numeral 210) at the position of t 1 time in FIG. 3 the thrust generating unit (reference numeral 215) are synchronized so that the position of the t 1 time in FIG. 7 is doing.
  • a rotating machine for rotating the entire system is attached to the bottom of the propulsion force generation apparatus (reference numeral 500) of the fourth embodiment shown in FIG. 19, and the direction of action of the propulsive force can be changed in an arbitrary direction.
  • the propulsive force generator (reference numeral 500) and the rotating machine (reference numeral 510) are fixed and integrated.
  • the rotating machine (reference numeral 510) shown in the fifth embodiment rotates
  • the propulsive force generating apparatus also rotates, and then the rotating machine (reference numeral 510) is fixed to thereby fix the propulsive force generating apparatus (reference numeral 510).
  • FIG. 21 is Example 6 which shows the transport system using this propulsion force generation apparatus.
  • two propulsion generators 1 for vertical propulsion reference numeral 600
  • two propulsion generators for vertical propulsion 2 reference numeral 601
  • one propulsion force for horizontal propulsion The generator (symbol 602) is held, and the propulsion direction change rotating machine (symbol 610) and the vertical propulsion thrust generator 2 (symbol 601) attached to the vertical propulsion thrust generator 1 (symbol 600) are attached.
  • Power supply system including a rotating machine (symbol 612) for changing the propulsion direction and a rotating machine (symbol 612) for changing the propulsion direction incident to a propulsive force generator for horizontal propulsion (symbol 602). It is constituted by.
  • the energy supplied by the power supply system passes through the line (reference numeral 622) to the vertical propulsion generator 1 (reference numeral 600) and the rotating machine (reference numeral 610) via the line (reference numeral 621). Then, the vertical propulsion generator 2 (reference numeral 601) and the rotating machine (reference numeral 611) are connected to the horizontal propulsion generator (reference numeral 602) and the rotary machine (reference numeral 612) via a line (reference numeral 623). To be supplied.
  • the vertical propulsion force generation device 1 (reference numeral 600) and the vertical propulsion force generation device 2 (reference numeral 601) have the same internal configuration as that of the propulsion force generation device that realizes the fourth embodiment.
  • the strength of the force is controlled to be the same.
  • the vertical propulsion propulsion generator 1 (reference numeral 600) and the vertical propulsion propulsion generator 2 (reference numeral 601) are rotated with the rotating machine (reference numeral 610) so that the propulsive force is always generated in the same direction.
  • Machine symbol 610) operates synchronously.
  • the three propulsion generators namely, the vertical propulsion generator 1 (reference numeral 600), the vertical propulsion generator 2 (reference numeral 601), and the horizontal propulsion generator (reference numeral 602) are used for transportation ( Reference numeral 630) functions as a transportation system capable of moving up and down and left and right.
  • the propulsion generator of the present invention is a power source of a transport engine manufactured or used in all industrial fields related to transportation of people, cargo, materials, food, fuel, etc. including the automobile industry, the ship industry, the aviation industry, and the space industry. It is possible to use the source in an alternative or alternative manner, and it can be applied in fields of use that require driving force other than transportation.
  • a gear A having a radius R and the number of teeth ⁇ with the center point as the rotation axis I 1 (symbol 20).
  • the gear B having the radius R and the number of teeth ⁇ with the center point as the rotation axis I 2 (reference numeral 30).
  • the gear C arranged at a position symmetrical to the gear A with respect to the rotation axis I 2 (reference numeral 21).
  • the rotation axis I 1 located at the center point of the gear A 21
  • the rotation axis I 3 located at the center point of the gear C 30
  • the rotation axis I 2 located at the center point of the gear B 40
  • an arm G that connects the rotation axis I 1 (reference numeral 20) and the rotation axis I 2 (reference numeral 30).
  • the arm G (reference numeral 40), the rotation axis I 1 (reference numeral 20) and the rotation axis I 2 (reference numeral 30) are fixed.
  • the arm G (reference numeral 41), the rotation axis I 1 (reference numeral 20), the rotation axis I 2 (reference numeral 30), and the rotation axis I 3 (reference numeral 21) are fixed.
  • the motor unit 61 is connected to the gear box (reference numeral 61) and is necessary for rotating the rotating shaft I 2 (reference numeral 30).
  • the motor part (reference numeral 60) is connected to the motor part (reference numeral 60).
  • the gearbox unit 70 embodiment for the rotational speed is decelerated to rotate the rotary shaft I 2 from code 60)
  • the pedestal H as a foundation for the entire thrust generating apparatus 71
  • Ball casters 80 installed at the four corners of the bottom of the base H (reference numeral 70)
  • the entire propulsion generator 100 including the base H (reference numeral 70)
  • the gear C (reference numeral 12)
  • the propulsive force generating apparatus 106 for forward rotation for realizing “two superpositions of forward rotation and reverse rotation” in the third embodiment.
  • Example 4 the propulsive force generating device 115 in which the internal rotator rotates in the forward direction 115
  • the internal rotating body rotates in the forward rotation, and the propulsive force generating device 215 having a rotation cycle whose phase is advanced by ⁇ / 2 with respect to the propulsive force generating device (reference numeral 110).
  • the propulsive force generating device 310 in which the internal rotating body for realizing “two superpositions of forward rotation and reverse rotation” in combination with the reference numeral 210) rotates in the reverse direction with the propulsive force generating device (reference numeral 210).
  • the propulsion generator 315 has a rotation cycle whose phase is advanced by ⁇ / 2 with respect to the propulsion generator (reference numeral 210).
  • the propulsion generator 415 has a rotation cycle in which the internal rotating body rotates in a forward rotation and has a rotation cycle whose phase is advanced by ⁇ / 2 with respect to the propulsion generator (reference 310). 410) and the propulsive force generating device 500 in which the internal rotating body for realizing “two superpositions of forward rotation and reverse rotation” in combination with the propulsive force generating device (reference numeral 410) rotates in the reverse direction.
  • a propulsive force generator reference numeral 110
  • a propulsive force generator reference numeral 115
  • Promotion Generating device (reference numeral 210), propulsive force generating apparatus (reference numeral 215), propulsive force generating apparatus (reference numeral 310), propulsive force generating apparatus (reference numeral 315), propulsive force generating apparatus (reference numeral 410), and propulsive force generating apparatus (reference numeral 415) )
  • the second propulsion of the two vertical propulsion generators Generating device 602
  • the propulsive force generating device (reference numeral 600) is rotated to change the propulsive direction.
  • Rotating machine 611 In Example 6, the propulsive force generating device (reference numeral 601) is rotated and the rotating machine 612 for changing the propulsion direction
  • the propulsive force generating apparatus reference numeral 602 is rotated and the propulsive direction is changed.
  • Example 6 a propulsion generator (reference numeral 600), a propulsion generator (reference numeral 601), a propulsion generator (reference numeral 602), a rotary machine (reference numeral 610), and a rotary machine ( Reference numeral 611) and a power supply system 621 including a battery for supplying power to a rotating machine (reference numeral 612)
  • the power supply system (reference numeral 620) including a battery includes a propulsion generator (reference numeral 600) and a rotation. Connection line 622 for supplying power to the machine (symbol 610)
  • a power supply system (symbol 620) including a battery is provided.
  • the power supply system (reference numeral 620) including a battery includes the propulsive force generator (reference numeral 602) and Connection line 630 for supplying electric power to the rotating machine (symbol 612) Transporting vehicle 801 mounted with a propulsive force generating device that realizes the fifth embodiment of the present invention.
  • the propulsive force generating device according to the third embodiment.
  • Example 4 the fixing device 1 for fixing the propulsive force generator (reference numeral 110) and the propulsive force generator (reference numeral 210) 811 In Example 4, the fixing device 2 for fixing the propulsive force generating device (reference numeral 110) and the propulsive force generating device (reference numeral 210) 812 In Example 4, the fixing device 1 for fixing the propulsive force generator (reference numeral 115) and the propulsive force generator (reference numeral 215) 813 In Example 4, the fixing device 2 for fixing the propulsive force generator (reference numeral 115) and the propulsive force generator (reference numeral 215) 814 In the fourth embodiment, the fixing device 1 for fixing the propulsive force generator (reference numeral 310) and the propulsive force generator (reference numeral 410).
  • Example 4 the fixing device 2 for fixing the propulsive force generator (reference numeral 310) and the propulsive force generator (reference numeral 410) 816 In Example 4, the fixing device 1 for fixing the propulsive force generator (reference numeral 315) and the propulsive force generator (reference numeral 415) 817 In Example 4, the propulsive force generator (reference numeral 315) and the fixing device 2 for fixing the propulsive force generator (reference numeral 415) 818 In Example 4, the fixing device 1 for fixing the propulsive force generator (reference numeral 110) and the propulsive force generator (reference numeral 115) 819 In Example 4, the fixing device 2 for fixing the propulsive force generator (reference numeral 110) and the propulsive force generator (reference numeral 115) 820 In Example 4, the fixing device 1 for fixing the propulsive force generator (reference numeral 210) and the propulsive force generator (reference numeral 215) 821 In Example 4, the fixing device 2 for fixing the prop

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Abstract

　回転軸Ｉ１に対して均等な質量分布を持つ回転体Ｒと、回転体Ｒと固定される物体Ｍと、回転軸Ｉ１とは異なる回転軸Ｉ２によって構成され、回転体Ｒが回転軸Ｉ１を中心に一定の角速度ωで回転する回転運動に加え、回転軸Ｉ１に対して回転軸Ｉ２を回転の中心軸とした同一回転方向に上記角速度ωと同一の角速度で回転させる回転運動を付加することにより物体Ｍの回転軸Ｉ２を中心軸とした変形円形運動を形成し、物体Ｍの質量による運動内の局所的な遠心力の違いにより一定方向の加速度を生み出すことを特徴とする推進力発生装置。

Description

推進力発生装置
本発明は、自動車、船舶、飛行機及びロケット等に代表される輸送機関において動力源となる推進力及び輸送機関以外の各種分野の利用形態において要求される推進力の発生方法及びその装置に関する。
自動車や鉄道車両は、各種エンジンやモーターによって発生する回転力を車輪に伝え、その車輪が地面（又はレール）に伝える力の反作用によって推進力を発生させて移動する輸送機関である。また、プロペラ飛行機やヘリコプターは、機体に付属するプロペラを回転させることによって大気中の空気をプロペラの後方に移動させ、プロペラに入力される空気の運動量に対しプロペラの後方に出力される空気の運動量の差分に相当する力の反作用によって推進力を発生させて移動する輸送機関である。
また、ジェットエンジン型飛行機は、燃料を燃焼させることによってエンジンに入力される空気の運動量とエンジンから出力される空気と燃料との混合ガスの運動量との差を生じさせ、その運動量の差分に相当する力の反作用によって推進力を発生させて移動する輸送機関である。
ロケットにおいては、ロケットエンジン内で消費される燃料の燃焼によって燃料が持つ自らの質量を後方に噴射させ、その運動量発生量の量分の力の反作用によって燃料の噴射方向と逆向きの推進力をロケット本体に発生させて移動する輸送機関である。また、水上を走る船舶や水中を走行する潜水艦はスクリューを利用してスクリューに入力される水流の運動量に対しスクリュー後方に出力される水流の運動量との差を生じさせ、その運動量の差分に相当する力の反作用によって推進力を発生させて移動する輸送機関である。
総じて言えば、これらの輸送機関はすべて運動量保存の法則を満たしながらニュートンの運動の第3法則である作用・反作用の法則に基づいて動作する輸送機関と言うことができる。この作用・反作用の法則を応用した輸送機関はその原理により種々の特性を有している。
その中でこの作用反作用の法則を利用する推進力発生方法の最大の特徴は、作用反作用を生じせしめる対象となる地面や空気や水や燃料噴射の存在無しにはその推進力が発生しないことである。地面がなければ自動車の推進力は発生しない。空気がなければジェット飛行機やプロペラ飛行機の推進力は発生しない。水がなければ船舶の推進力は発生しない。燃料噴射がなければロケットエンジンの推進力は発生しない。
さらに作用・反作用の法則を用いる際の特徴は、作用・反作用を生じせしめる対象が存在するとしても、その対象物の状態及び状態変化に発生する推進力が大きく影響されてしまうことである。
また、作用・反作用の原理的な性質として発生推進力の方向が常に直線方向に継続的に発生するため、力の発生方向の方向転換に関してその変更の自由度が低いという特徴を有する。
本発明の目的は、地面への設置によるによる作用・反作用でもなく、空気や水や燃料の移動による作用・反作用でもない閉じた機関の内部から発生する推進力の発生原理及びその実現手段を提供することであり、作用・反作用の原理に基づいて動作する輸送機関において必要とされていた対象物の存在無しに推進力を発生できる新たな推進力発生装置の動作原理を説明し、実際に動作可能な推進力発生装置の実施例を提供することにある。
本発明の推進力発生装置により、従来の作用反作用の法則に基づいて動作する輸送機関の動力源の補助又は置き換えを可能とする。
アイザック・ニュートン著「自然哲学の数学的諸原理」１６８７年　河辺六男訳
現在使用されている飛行機、ヘリコプター、自動車、船舶、潜水艦、ロケット等のすべての輸送機関は、ニュートンの運動の第３法則をその動作原理とし、対象となる作用反作用を引き起こす地面や空気や水や燃料噴射の存在無しには、その推進力は発生しない。さらに、これらの対象となる反作用を引き起こす対象物が存在するとしてもその対象物の状態が激しく変化する所では、その推進力が正常に機能しないという特徴を有している。
たとえば、自動車においては、反作用を生じせしめる対象物となる地面が砂地であった場合には、砂が車輪の後方に移動し、その結果車輪が空回転してその推進力が十分に発揮できない状況が発生する。同様に、氷上のように十分な反発摩擦力を持たない地面の上体では車輪の空回りが発生して一定の推進強度以上の推進力が維持できない。また地面に通常の摩擦力が存在したとしても、作用反作用による反発力を発生させる摩擦力の大きさに限界があるため、摩擦力以上の推進力を発生させることは不可能である。
また、ジェットエンジン型飛行機やプロペラエンジン型飛行機やヘリコプターにおいては、強風や対流などのように空気が一定の安定度を保たない条件下では、飛行機やヘリコプターの推進力の安定性が損なわれる。
さらに飛行機はその機体の水平進行方向の速度が一定以上の速度を確保できない場合、その翼には十分な揚力が発生せず、離着陸の場合に不安定な状態を余儀なくされ、その不安定さを補う手段を有していない。
船舶に関しては、スクリューによって生み出される推進力は水の粘性の影響を大きく受け、一定以上の推進力を発生させるためには大規模動力源を必要とする。さらにスクリューによって生み出される推進力は反作用を起こす対象物となる水流の変化の影響を受け、船舶の推進力の維持に影響を与える。
また、上記輸送機関のおける推進力は常に前進方向にのみ直線的に推進力を発生する性質があるために、その運動の方向を変更する際においてその変更の自由度は限定される。たとえば、飛行機の場合には主翼のエルロンの上下により機体を傾けその旋回力を得るものであり、この旋回能力以上の急激な旋回は不可能である。自動車の場合は、推進方向に対して角度調節される自動車の前輪のタイヤに発生する摩擦力により旋回力を発生するため、危険回避時などに必要とされるタイヤが持つ旋回能力以上の急激な旋回は不可能である。船舶についても同様で、スクリューに付帯する舵の向きによって少しずつ船舶全体の向きを変える手段で旋回を実現しているため、船舶の保持する旋回能力は限定されたものとなっている。
課題を解決する手段
本発明の要諦は、上記問題を解決するため、以下で詳述するように作用反作用の法則に基づいて動作する輸送機関で必要とされる地面や空気や水等の対象物を必要としない機関の内部から発生する遠心力を取り出して推進力とする新しい推進力発生手段を提供することにある。この新しい推進力の発生システムは推進力の強度の幅を柔軟に増減できる性質を持ち、推進力を発生させる作用方向の方向転換に関しても自由度の高い新たな性質を有している。　
翼をもつ飛行機は水平進行方向の速度が一定以上の速度に達しない場合、その翼には十分な揚力が発生せず、離着陸時は不安定であり構造上その不安定さを解決する手段を有していない。本発明の推進力発生装置を飛行機に適用すれば離着陸時における不安定さを軽減し、安全な離着陸が可能となる。また、進行方向とは異なる方向に本発明の推進力発生装置の推進力を働かせることにより、より強い旋回能力を保持することが可能となる。さらにより進んだ実現形態として、本発明の推進力発生装置を保持することにより翼を持たない飛行機の役割やプロペラを持たないヘリコプターの役割を持った輸送機関を製造することが可能となる。
自動車に対して水平方向に本発明の推進力発生装置を適用すれば、地面に対してその回転力を伝えるエンジンやモーターの補助手段としてその加減速を補助することが可能となる。また、進行方向に対して旋回を行う際の旋回の補助手段として使用することも可能である。これらの相乗効果により自動車の加減速や旋回の性能に関わる安全性を大幅に増強することが可能である。また、自動車の垂直方向に本推進力発生装置を適用することにより、自動車のタイヤに掛かる重量を軽減することも可能である
船舶に関する応用としては、スクリューによる進行方向の推進力の補助となる推進力発生装置として使用することが可能となる。また、進行方向とは異なる方向に本発明の推進力発生装置の推進力を働かせることにより、船舶の方向転換能力を大幅に増加させることが可能となる。このため、船舶の座礁や進行方向に存在する障害物の衝突回避の能力を大幅に増加させることが可能となる。
また、上記すべての輸送機関に対してその推進力の強度の幅を大幅に増加させることが可能となるだけではなく、その推進力発生の強度変更に要する時間を大幅に短縮できるため、推進力増減の自由度に関しより高い性能を保持する。
居住に関する応用としては、進行方向の推進力を増加させる車椅子の製造が可能となり、さらに垂直方向に推進力を発生させることにより、障害物や段差を克服できる人間輸送システムの製造が可能となる。人の歩行の際の水平進行方向の力の援助や垂直方向の体重負荷軽減にも利用することが可能となる。また、介護の際に必要とされる人を移動させる際の補助手段となる装置を開発することが可能となる。また、居住地内部における物の移動に際しての移動物の重量軽減に役立てることが可能となる。
建設関係の応用としては、建設資材の重量負荷を軽減させ、任意の方向の資材移動に係る負荷の軽減に役立てることが可能となる。
また、本推進力発生装置は、十分な動作エネルギーが確保される場合には地球の重力圏外の宇宙に出るためのロケット機関の代替手段として機能することが可能である。また、宇宙空間における移動体の推進力となることが可能である。また、人工衛星や宇宙ステーションの姿勢制御に利用することが可能である。
図１は本発明の動作原理を示した図である。 図２は図１において回転体R（符号３）の中心軸I1（符号１）が回転軸I2（符号２）を中心に回転する1周期における物体M（符号４）の回転運動の変化の様子を示した図である。 図３は図１の回転の１周期における等分に４分割された時刻t0、t1、t2、t3における物体M（符号４）が保持する速度成分を示した図である。 図４は回転の１周期単位に発生するX方向に発生する遠心力の強度の変化の様子を示した図である。 図５は回転の１周期単位に発生するY方向に発生する遠心力の強度の変化の様子を示した図である。 図６はX方向に発生する遠心力FXの変化とY方向に発生する遠心力FYの発生する変化の相関関係を示した図である。 図７は図３において回転する回転体R（符号３）が逆向きに回転する場合において、t1時刻においてXの正の方向の遠心力が最大になるように図３における回転と同期した回転の様子を示した図である。 図８は図３における回転と図７における回転の二つの回転によってY方向の遠心力が相殺される様子の示した図である。（以下では順回転と逆回転の推進力発生装置を２台対で同期させて並行動作している状態を「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」と記述している。） 図９は図３における回転と図７における回転の二つの回転によるによってX方向の遠心力が倍増する様子を示した図である。 図１０は回転体R（符号３）が同一方向に回転し、かつπ/２単位に位相が異なる４台の推進力発生装置を結合し作動させることにより、X方向に対して［数５］で表される一定の推進力を発生することを示した図である。（以下では同一回転方向の推進力発生装置がπ/２単位に位相がずれ［数５］で表される同期を実現して４台並行動作している状態を「順回転の４つの重ね合わせ」と記述している。） 図１１は図９による「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」と図１０による「順回転の４つの重ね合わせ」の組み合わせによってX方向及びY方向に振動がなくX方向のみに一定である推進力を発生することを示した図である。 図１２は本発明の実施例１を示した図である。回転軸I2（符号３０）を中心としてアームG（符号４０）を右回転させた時、アームG（符号４０）の回転の角速度をωとすると、歯車A（符号１０）と歯車B（符号１１）の噛み合わせによって、歯車A（符号１０）も回転軸I1（符号２０）を中心として角速度ωで右回転する様子を示している。 図１３は図１２における実施例１を横から見た様子を示した図である。モーター部（符号６０）とギアボックス（符号６１）が明示されている。 図１４は実施例１において歯車A（符号１０）の中心軸I1（符号２０）が回転軸I2（符号３０）を中心に回転する1周期における物体M（符号５０）の回転軸I2（符号３０）を中心とした回転運動の様子を示した図である。 図１５は実施例１の回転の１周期において等分に４分割された時刻t0、t1、t2、t3における物体M（符号５０）に発生する速度成分を示した図である。 図１６は実施例１において歯車A（符号１０）を歯車B（符号１１）の周りに回転させたときに台座H（符号７０）がX方向に進行することを示した図である。 図１７は実施例１において回転軸I2（符号３０）に対して歯車A（符号１０）と対称となる位置に物体Mを保持しない歯車C（符号１２）を配置することによって、歯車A（符号１０）の質量による振動の発生の影響を排除した実施例２を示す図である。 図１８は実施例２による推進力発生装置と逆回転を行う別の推進力発生装置を結合し、「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」を実現する実施例３を示す図である。 図１９は「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」と「順回転の４つの重ね合わせ」の組み合わせを実現し、X、Y方向に振動がなく、X方向に一定の推進力を発生することを実現する実施例４を示す図である。 図２０は図１９によって実現した推進力発生装置を回転機の上に設置し、回転機を自由に回転させて固定することにより、推進力発生装置の推進力の発生方向を自由に変更することを実現する実施例５を示す図である。 図２１は垂直方向に作用する推進力発生装置と水平方向に作用する推進力発生装置を保持し、その推進力発生装置がそれぞれ図２０で示した回転機に接続されていることにより、任意の方向にその進行方向を定めることのできる輸送機関を示した実施例６を示す図である。 図２２は［数２］及び［数３］を導くための説明図である。
本発明の「推進力発生装置」は、一つの回転軸（以下回転軸I1と記述する）を中心軸として回転する回転体（以下回転体Rと記述する）と回転体の内部又は外部に位置して回転体Rと固定される単一又は複数の物体（以下物体Mと記述する）と回転軸I1とは異なるもう一つ別の回転軸（以下回転軸I2と記述する）によって構成され、回転軸I1に対して回転軸I2を回転の中心軸として回転させ、回転軸I1による回転と回転軸I2による回転を同一回転方向及び同一角速度となるように同期させることによって１周期回転期間に発生する物体Mの回転軸I2の周りの非等速度の変形円運動を形成し、この変形円運動によって物体Mに対して生じる局所的な遠心力の違いを生み出す。この回転軸I2の周りの局所的な遠心力の変化の一周期の総和が一定方向の加速度を生み出すことを可能とする。
回転体Rの形状は円盤形状、球体形状、円筒形形状、棒状形状のように任意の形状で構成することが可能である。また、回転体R内の任意の場所に固定される物体Mの存在は、回転体I1に対して均等な質量配分を持つ回転体Rにおける不均質な重量分布を生成する役割を果たしている。このため、物体Mの代わりに回転軸I1に対して不均質な重量配分を持った回転体Rを保持することによって物体Mの存在と同じ効果を持つことが可能である。
図１は、本発明の構成図とその動作原理を示している。回転軸I1（符号１）を回転の中心軸とする回転体R（符号３）と回転軸I1から半径r1（符号５）の位置で回転体R（符号３）にその重心が固定される質量mを持つ物体M（符号４）及び回転軸I1（符号１）とは異なる回転軸I2（符号２）によって構成され、回転体R（符号３）に対して回転軸I1（符号１）を中心軸として等速円運動を行うように角速度ωで右回転させると同時に、回転体R（符号３）の回転軸I1（符号１）に対して回転軸I2（符号２）を回転の中心軸とした半径r2（符号６）の右回転の等速円運動を行うように同じ角速度ωで右回転させる様子を示している。このとき、回転軸I1（符号１）を回転の中心軸とする回転による遠心力と回転軸I2（符号２）を回転の中心軸とする回転による遠心力の両方の遠心力が物体M（符号４）に対して働いている。
図１における回転の１周期内の時間変化における物体M（符号４）の移動する動作の様子を図２に示す。回転軸I1（符号１）の等速度円運動の回転と回転軸I2（符号２）の等速円運動の組み合わせによって物体M（符号４）は回転軸I2（符号２）に対して距離が常に変化する変形円運動を形成することがわかる。この変形円運動が回転の１周期内で遠心力の相違を生み出すメカニズムである。
図２内において、回転軸I2（符号２）と物体M（符号４）との距離が最大を示す点をA点、回転軸I2（符号２）と物体M（符号４）との距離が最小となる点をB点とする。A点は、物体M（符号４）の速度の絶対値が最大となり、それに伴って物体M（符号４）に及ぼす遠心力の絶対値が最大となる位置であり、B点は、物体M（符号４）の速度の絶対値が最小となり、それに伴って遠心力の絶対値が最小となる位置である。
図３は、図２における回転の１周期を等分に４分割した各時刻における物体M（符号４）の速度の変化の様子を表している。物体M（符号４）が上記A点に到達する時刻をt1時刻、物体M（符号４）が上記B点に到達する時刻をt3時刻とし、t3時刻からt1時刻に移動する中間の時刻をt0時刻、t1時刻からt3時刻に移動する中間の時刻をt2時刻とし、等分に４分割された時刻t0、t1、t2、t3の各時刻における物体M（符号４）の速度の変化の様子を表している。時刻t1において回転軸I2（符号２）と回転軸I1（符号１）を結ぶ直線方向をXY座標におけるX方向、時刻t0において回転軸I2（符号２）と回転軸I1（符号１）を結ぶ直線方向をY方向とする。このとき、回転軸I2（符号２）から回転軸I1（符号１）へ向かう方向を正の方向とする。また以下では、回転軸I1を回転の中心軸として回転する回転運動をI1回転、回転軸I2を回転の中心軸として回転する回転運動をI2回転と記述する。
物体M（符号４）がA点に位置する時刻t1において、回転軸I2（符号２）と物体M（符号４）との距離は最大値(r1+r2)となり、このとき物体M（符号４）に対する回転速度はI1回転よる回転の速度ベクトルとI2回転による回転の速度ベクトルという２つの速度ベクトルの影響を受けている。そのときの物体M（符号４）のY方向の速度成分は、I1回転よって発生する速度ベクトルvt1y(1) = r1・ωとI2回転によって発生する速度ベクトルvt1y(2)=(r1+r2)・ωとの総和である。この時、X方向の速度成分はvt1x =0である。
また、時刻t0においては物体M（符号４）と回転軸I1（符号１）を結ぶ直線が回転軸I2（符号２）と回転軸I1（符号１）を結ぶ直線と直交するように位置している。そのときの物体M（符号４）のY方向の速度成分は、I1回転によって生じるものであり、vt0y=r1・ωである。このとき、X方向の速度成分はI2回転によって生じるものでありvt0x=r2・ωである。
また、時刻t2においては物体M（符号４）と回転軸I1（符号１）を結ぶ直線が回転軸I2（符号２）と回転軸I1（符号１）を結ぶ直線と直交するように位置している。そのときの物体M（符号４）のY方向の速度成分は、I1回転によって生じるものでありvt2y=r1・ωである。このとき、X方向の速度成分はI2回転によって生じるものでありvt2x=－r2・ωである。
一方、物体M（符号４）がB点に位置する時刻t3において、回転軸I2（符号２）と物体M（符号４）との距離は最小値(r2－r1)となり、このとき物体M（符号４）の回転速度は回転軸I1（符号１）による回転の速度ベクトルと回転軸I2（符号２）による回転の速度ベクトルの総和として最小になる。そのときの物体M（符号４）のY方向の速度成分は、I1回転によって発生する速度ベクトルvt3y(1)= －r1・ωとI2回転によって発生する速度ベクトルvt3y(2) = (r2－r1)・ωとの総和である。このとき、X方向の速度成分はvt3x=0である。
一般に、質量ｍの物体が回転の中心軸の周りを距離rで等速円運動をしているときの遠心力の一般式は、ニュートンの運動の第２法則より物体の回転の速度をv、角速度をωとすると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 で表される。物体M（符号４）に発生する遠心力は物体M（符号４）に対して発生する速度成分に直交して発生する力の成分であり、各時刻t0、t1、t2、t3における物体M（符号４）に対して発生する遠心力は以下のようになる。
（時刻t0）
X方向の力　Ft0x = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= 0＋（－m・r1・ω2）= －m・r1・ω2　
Y方向の力　Ft0y = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= m・r2・ω2 ＋0  = m・r2・ω2
（時刻t1）
X方向の力　Ft1x = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= m・（r1 + r2) ・ω2＋ｍ・r1・ω2 = m・（2r1 + r2) ・ω2　
Y方向の力　Ft1y = 0　（I2回転及びI1回転のX方向の総和の速度ベクトルが0のため）
（時刻t2）
X方向の力　Ft2x = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= 0＋（－m・r1・ω2） = －m・r1・ω2　
Y方向の力　Ft2y = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= －m・r2・ω2＋0 = －m・r2・ω2　
（時刻t3）
X方向の力　Ft3x = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= －(m・（r2－r1)）・ω2＋m・r1・ω2 = m・（2r1－r2)・ω2　
Y方向の力　Ft3y = 0　（I2回転及びI1回転のX方向の総和の速度ベクトルが0のため）
任意の時刻tにおけるX方向及びY方向の力の発生の一般式は以下の式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
［数２］［数３］算出の説明
図２２は、物体Mが時刻t0からt時間経過後の様子を示している。時刻tにおける回転軸I1の回転による回転角度をθ1、回転軸I2の回転による回転角度をθ2とし、この時の回転軸I1の位置を点C、物体Mの重心点を点F、回転軸I2を点H、点Hと点Cを結ぶ直線を直線HKとする。また、時刻t0における回転軸I1と回転軸I2を結ぶ直線を直線HGとする。このとき、直線HGと直交し点Cを通る直線が直線HGと交わる点を点Aとする。
また、直線HKに直交し点Fを通る直線を直線PQとし、直線ACの延長線上の点が直線PQと交わる点を点Eとする。また、直線HKと直線PQが交わる点を点Vとし、点Vを通り直線AEと直交する直線が直線AEと交わる点を点Tとする。また、点Fを通り直線AEと直交する直線が直線AEと交わる点を点Dとし、直線HKが直線FDと交わる点を点Jとする。また、直線AEから角度θ2の傾斜を持ち、点Cを通る直線を直線SWとする。
このとき、∠AHC =∠ACS =θ2、∠SCF =θ1であり、三角形CDFにおいてCF=r1、DF=r1・SIN(π－(θ1＋θ2))、CD=r1・COS(π－(θ1＋θ2))、また、CH=r2 、AC=r2・SINθ2 、AH=r2・COSθ2 である。
また、三角形DEFと三角形CDJは∠FEDを共通とする直角三角形より、三角形DEFと三角形CDJは相似である。また、三角形CDJと三角形CAHは∠JCDと∠ACHが同じである直角三角形であることにより相似である。よって、三角形DEFと三角形CAHは相似である。よって、
DF：DE = AC：AH　ここで、AC = r2・SINθ2　、AH = r2・COSθ2　より
r1・SIN(π－(θ1＋θ2))：DE = r2・SINθ2：r2・COSθ2
∴　DE = r1・COSθ2・SIN(θ1＋θ2)／ SINθ2
直角三角形CTVにおいて
CV = x 、VT = y 、CT = z　とおくと
三角形CTVは三角形CAHと相似であることにより、
x：y  = CH：AH = r2：r2・COSθ2　より   y = x・COSθ2
また、z：y = AC：AH = r2・SINθ2：r2・COSθ2　より
z = r2・SINθ2・y／( r2・COSθ2) = x・SINθ2
また、三角形CEVと三角形ACHが相似であることにより、
CE：CH = CV：AC　より
(CD＋DE) ：r2 = x：r2・SINθ2
よって、
r2・SINθ2・(r1・COS(π－(θ1＋θ2))＋r1・COSθ2・SIN(θ1＋θ2)／SINθ2)
= r2・x
∴　x = r1・(COSθ2・SIN(θ1＋θ2)－SINθ2・COS(θ1＋θ2))
ここで、　θ1=θ2 であるので、x = r1・SINθ2が成立する。
回転軸I2による回転は、回転軸 I1を等速円運動させるものであり、点Vで発生する速度ベクトルが点Fの物体Mに対して働いている。この速度ベクトルの変化に起因する点Fにおける物体Mの遠心力が回転軸 I1に対して作用する。これにより、物体Mが点Vに位置した場合に発生する遠心力と同等の力が回転軸I1に対して作用すると見なすことができる。よって、回転軸I2による回転による遠心力のX方向の成分は以下の式で表される。
FX2 = m・(r2＋x)・ω2・z／x = m・(r2＋r1・SINθ2)・SINθ2・ω2
一方、回転軸I1による回転が物体Mに及ぼす遠心力の作用は、m・r1・ω2であり、そのX方向の成分は、
FX1 = m・r1・ω2・COS(π－(θ1＋θ2) ) = －m・r1・COS(θ1＋θ2)・ω2
よって、X方向の力の成分は
FX = FX1 + FX2=m・((r2＋r1・SINθ2)・SINθ2－r1・COS(θ1＋θ2))・ω2　で表される。
ここで、θ1 =θ2 =ωtより、
FX(t) = m・((r2＋r1・SIN(ωt))・SIN(ωt)－r1・COS(2ωt) )・ω2　
を得る。
同様に、回転軸I2による回転によるY方向の成分は、
FY2= m・(r2＋x)・ω2・y／x = m・(r2＋r1・SINθ2)・COSθ2・ω2
回転軸I1による回転によるY方向の成分は、
FY1= m・r1・ω2・SIN(π－(θ1＋θ2)) = m・r1・SIN(θ1＋θ2)・ω2
よって、Y方向の力の成分は
FY= FY1＋FY2= m・((r2＋r1・SINθ2)・COSθ2 + r1・SIN(θ1＋θ2))・ω2　で表される。
θ1= θ2=ωtより、
FY(t) = m・((r2＋r1・SIN(ωt))・COS(ωt)＋r1・SIN(2ωt))・ω2　を得る。
算出の説明終わり。
［数２］によるX方向の発生推進力FX(t)の発生の様子を図４に示す。縦軸は、X方向の発生する力の大きさ、横軸は時間tを表している。図４より、X方向の推進力はA点（時刻t1）を最大値としてプラスの推進力が発生していることがわかる。ただし、X方向の推進力は常にプラスの力だけではなく、時刻t0及び時刻t2付近で逆方向の力が働いている。しかしながら、その力は相対的に弱く１周期の総和はプラスの一定値を持ち、十分な大きさのX方向の推進力を取り出せることを示している。
［数３］によるY方向の発生推進力FY(t)の発生の様子を図５に示す。縦軸は、Y方向の発生する力の大きさ、横軸は時間ｔを表している。Y方向の力の総和は１周期内で相殺されてゼロになっていることを示している。
図６は、時間変化におけるX方向の力の発生に対するY方向の力の発生の相関関係を表している。X方向の力の発生に付随して常にY方向の力が発生し、I2回転の１周期内では常にY方向に振動していることを示している。図中のY方向の力FYはX軸に対して対称であり、１周期でその力の合力は相殺されてゼロになることを示している。X方向の力FXはY軸に対して非対称であり、Y方向の力の変化に伴ってXのプラス方向に強い推進力が発生することを示している。
［数３］によって表されるY方向に発生する力による振動を相殺する有効な方法は、回転体R（符号３）が回転する方向と逆向きに同じ角速度ωで回転する回転体R（符号３）を保持する別の推進力発生装置を対で備えることである。逆方向の回転を発生させる回転体Rの回転の位相の関係を図７に示す。この対の推進力発生装置は、回転体R（符号３）の回転の向きが逆向きである以外同一の構成要素を保持している。このとき、物体M（符号４）の質量、半径r1及び半径r2及び回転の角速度の大きさはすべて同一である。一方の推進力発生装置における物体M（符号４）が図３のt0時刻の位置にある時、他方の推進力発生装置の物体M（符号４）は図７におけるt0時刻に位置するように同期している。
この重ね合わせによって、Y方向の力の発生が完全に相殺され、X方向の発生推進力はその大きさが２倍に増強される。Y方向の発生推進力の相殺の様子を図８に示す。このときのX方向の発生推進力の重ね合わせを図９に示す。このように、Y方向の発生推進力が相殺されることによって、Y方向に関して振動が全くないX方向だけに力が発生するシステムを構築することが可能となる。以下ではこの順回転と逆回転の２つの推進力発生装置が上述のように同期して動作することを「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」と呼ぶ。このときのX方向の力は［数２］の２倍の出力を示す以下の一般式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
また、X方向に回転の位相が1/2π単位に異なる推進力発生装置を４台重ね合わせることによって生じる発生推進力 FX=Fx(t)+Fx(t+1/2π)+Fx(t+π)+Fx(t+3/2π)の値は以下の式より一定値を持つことがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
この様子を図１０に示す。この式は、内部の構成要素がすべて同じであり内部回転体Rの回転の向きが同じで位相が1/2πを間隔として等分にずれた推進力発生装置を４台同時に力の発生方向が同一方向になるように同期させることによってX方向の推進力が一定の値であるFX = 2・r1・m・ω2の値となる一定の推進力が発生することを示している。以下では、この４台の推進力発生装置が上述のように同期して動作することを「順回転の４つの重ね合わせ」と呼ぶ。
上記の「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」と「順回転の４つの重ね合わせ」を組み合わせることにより、X方向及びY方向ともに全く振動のない以下に示すX方向に一定の［数５］で示される推進力を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 この「逆回転の２つの重ね合わせ」と「同一回転の４つの重ね合わせ」を組み合わせによって得られる［数６］の発生の様子を図１１に示す。
［数６］は、「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」と「順回転の４つの重ね合わせ」を組み合わせにより、X方向及びY方向に振動しない物体Mの重心と回転軸I1軸との距離r1及び物体Mの質量ｍに比例し、回転体Rの角速度ωの２乗に比例するX方向の一定推進力が発生することを示している。
本発明の１実施例を図１２に示す。
符号１０は半径r、歯数αを持つ歯車A、符号１１は半径r、歯数αを持つ歯車Bを示す。歯車A（符号１０）と歯車B（符号１１）は同一半径、同一歯数を持つ全く同一の歯車である。また、符号２０は歯車A（符号１０）の中心軸である回転軸I1、符号３０は歯車B（符号１１）の中心軸である回転軸I2、符号４０は回転軸I2（符号３０）と回転軸I1（符号２０）を連結するアームGを示している。符号５０は回転軸I1（符号２０）から半径r1の位置にその重心が歯車Aに固定された質量ｍをもつ物体Mを示す。
また、符号７０は歯車B（符号１１）及びモーター部（符号６０）（図１３参照）及びギアボックス（符号６１）（図１３参照）を固定するための台座Hである。回転軸I2（符号３０）はギアボックス（符号６１）に繋がれている。回転軸I1（符号２０）と歯車A（符号１０）の連結部分は歯車A（符号１０）が自由に回転できる構造となっている。また、回転軸I2（符号３０）と回転軸I1（符号２０）を結ぶ直線の距離をr2とする。
上記構成において回転軸I2（符号３０）に連結されたモーター部（符号６０）の回転力がギアボックス（符号６１）及び回転軸I2（符号３０）を経由してアームG（符号４０）を図１２で示すように右回転させる。このとき、アームG（符号４０）の右回転の角速度をωとすると、歯車A（符号１０）と歯車B（符号１１）は歯数α、半径rの同一歯車であることにより、歯車A（符号１０）と歯車B（符号１１）との噛み合わせによって歯車A（符号１０）は回転軸I1（符号２０）の周りを角速度ωで右回転することになる。
図１３は図１２で示した本実施例１を横から見た図である。台座H（符号７０）の下部にはある一定の摩擦係数を持つボールキャスター（符号７１）が四隅に取り付けられている。符号６０は回転軸I2（符号３０）とアームG（符号４０）を回転させるためのモーター部であり、ギアボックス（符号６１）に接続されている。ギアボックス（符号６１）はモーター部（符号６０）から伝えられた回転数を減速し、回転軸I2（符号３０）の回転トルクを増加させ、アームG（符号４０）を一定の角速度で回転させる役割を持っている。歯車A（符号１０）の中心である回転軸I1（符号２０）にはモーター等の回転力発生手段は接続されていない。
本実施例１の一周期の時間変化における動作の様子を図１４に示す。上述のように歯車A（符号１０）を歯車B（符号１１）の周りに右回転させる時、歯車A（符号１０）に接続させた物体M（符号５０）は図３と同様な変形円運動を形成する。図３の場合と同様に、図１４において、A点において物体M（符号５０）の遠心力が最大となり、B点において遠心力が最小となる変形円運動を形成することを示している。
図１５は、実施例１において等分に４分割された時間（t0, t1, t2, t3）における物体M（符号５０）の動作の様子を示している。図３で示される場合と同様に、時刻t0における物体M（符号５０）のI1回転によるX方向の速度成分は0、I2回転による速度成分値はr2・ω、よってX方向の合計のベクトル値はvt0x = r2・ωとなる。同様に、I1回転によるY方向の速度成分はr1・ω、I2回転による速度成分は0、よってY方向の合計のベクトル値はvt0y = r1・ωとなる。
時刻t1における物体MのX方向の回転軸I1に対する速度成分は0、回転軸I2に対する速度成分は0、よってX方向の合計のベクトル値はvt1x = 0 ＋0 = 0となる。同様に、Y方向のI1回転による速度成分は－r1・ω、I2回転による速度成分は－(r1 + r2)・ωである。
同様に、時刻t2における物体MのI1回転によるX方向の速度成分は0、I2回転による速度成分は－r2・ω、よってX方向の合計のベクトル値はvt2x=－r2・ωとなる。同様に、I1回転によるY方向の速度成分はr1・ω、I2回転による速度成分は0、よってY方向の合計のベクトル値はvt2y= r1・ωとなる。
時刻t3における物体MのI1回転によるX方向の速度成分は0、I2回転による速度成分は0、よってX方向の合計のベクトル値はvt3x = 0 ＋0 = 0となる。同様に、I1回転によるY方向の速度成分はr1・ω、I2回転による速度成分は－( r2－r1)・ωである。上記時刻（t0, t1, t2, t3）における速度ベクトルに対応して、下記に示す遠心力が発生する。
（時刻t0）
X方向の力　Ft0x = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= 0＋（－m・r1・ω2）= －m・r1・ω2　
Y方向の力　Ft0y = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= m・r2・ω2 ＋0 = m・r2・ω2　
（時刻t1）
X方向の力　Ft1x = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= m・（r1 + r2) ・ω2＋m・r1・ω2 = m・（2r1＋r2) ・ω2　
Y方向の力　Ft1y = 0（I2回転及びI1回転のX方向の速度ベクトルが0のため）
（時刻t2）
X方向の力　Ft2x = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= 0＋（－m・r1・ω2）= － m・r1・ω2　
Y方向の力　Ft2y = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= －m・r2・ω2 ＋0  = －m・r2・ω2　
（時刻t3）
X方向の力　Ft3x = I2回転による遠心力+I1回転による遠心力
= m・（r1－r2)・ω2＋m・r1・ω2 = m・（2r1－r2)・ω2　
Y方向の力　Ft3y = 0　（I2回転及びI1回転のX方向の速度ベクトルが0のため）
実施例１の場合のX方向及びY方向の力の発生の一般式は、上述の［数２］及び［数３］をそのまま適用することができる。
図１６で示されるように、実施例１の実施においてX軸方向の推進力によって推進力発生装置（符号８０）が前進することが観測される。この移動運動は、外力なしに静止状態から一定方向への移動運動が継続して発生する。この事実は「外力が働かない場合には運動量が保存される（静止状態を維持する）」と定義されるニュートンの運動の第１法則及び運動量保存の法則は、本発明の実施時には成立しないことを示している。
実施例１では歯車A（符号１０）の質量が存在するため、回転における歯車A（符号１０）の質量による回転の一周期内における振動の影響がある。図１７は歯車A（符号１０）の質量の影響を相殺するために、歯車A（符号１０）に加え、回転軸I2（符号３０）に対して歯車A（符号１０）と対称となる位置に物体Mを持たない歯車C（符号１２）を設置した場合の実施例２を示す図である。歯車A（符号１０）と歯車C（符号１２）は半径、歯数、質量ともに同じである全く同一の歯車であり、歯車C（符号１２）の中心点に位置する回転軸を回転軸I3（符号２１）とする。アームG（符号４１）は、回転軸I1及び回転軸I2及び回転軸I3を連結し、回転軸I2及び回転軸I3を同一の角速度で回転される役割をもっている。このとき、歯車A（符号１０）の質量によって発生する遠心力の影響を歯車C（符号１２）の質量による遠心力によって相殺することが可能である。
図１８は、上述した「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」を実現した実施例３を示す図である。推進力発生装置（符号１０５）と推進力発生装置（符号１０６）は固定器（符号８０１）及び固定器（符号８０２）によって固定され一体化されている。推進力発生装置（符号１０５）と推進力発生装置（符号１０６）の内部構成は実施例２で実現した内部構成と全く同じである。推進力発生装置（符号１０５）内の回転体Rは図３で示される回転周期に同期して回転する。推進力発生装置（符号１０６）内の回転体Rは推進力発生装置（符号１０５）とは逆向きに回転し、図７で示される回転周期に同期して回転する。このとき、推進力発生装置（符号１０５）及び推進力発生装置（符号１０６）のY方向の推進力は、図８で示されるように周期内で力の合力が相殺されてゼロとなり、Y方向の振動が無くなる。推進力発生装置（符号１０５）と推進力発生装置（符号１０６）の連結体は、上記の同期により、図９で示されるようにX方向の力のみが２倍となった推進力発生装置として動作する。このときのX方向の力の発生を示す一般式は、［数４］で表される。
 
図１９は上述した「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」と「順回転の４つの重ね合わせ」の組み合わせを実現した実施例４を示す図である。図１８で示されている「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」は、図１９において推進力発生装置（符号１１０）と推進力発生装置（符号１１５）の対において、推進力発生装置（符号２１０）と推進力発生装置（符号２１５）の対において、推進力発生装置（符号３１０）と推進力発生装置（符号３１５）の対において、推進力発生装置（符号４１０）と推進力発生装置（符号４１５）の対において実現されている。「順回転の４つの重ね合わせ」は、上記４つの対の重ね合わせによって実現されている。
推進力発生装置（符号１１０）及び推進力発生装置（符号１１５）と推進力発生装置（符号２１０）及び推進力発生装置（符号２１５）及び推進力発生装置（符号３１０）及び推進力発生装置（符号３１５）及び推進力発生装置（符号４１０）及び推進力発生装置（符号４１５）の内部構成は実施例２で実現した内部構成と同じである。また、上記８つの推進力発生装置は図１９で示されているように固定器（符号８１０～符号８２９）によって固定され一体化されている。
上記８つの推進力発生装置内の物体M（符号５０）の位置は、推進力発生装置（符号１１０）においては、図３におけるt0時刻の位置にあるように、推進力発生装置（符号１１５）においては図７におけるt0時刻にあるように同期している。同時に、推進力発生装置（符号２１０）においては図３におけるt1時刻の位置にあるように同期し、推進力発生装置（符号２１５）は、図７におけるt1時刻の位置にあるように同期している。
同時に、推進力発生装置（符号３１０）においては、図３におけるt2時刻の位置にあるように同期し、推進力発生装置（符号３１５）においては図７におけるt2時刻の位置にあるように同期している。同時に、推進力発生装置（符号４１０）においては、図３におけるt3時刻の位置にあるように同期し、推進力発生装置（符号４１５）においては図７におけるt3時刻の位置にあるように同期している。
これら全体の同期によって、「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」と「順回転の４つの重ね合わせ」の組み合わせが実現し［数５］で示される振動のない一定方向の力を発生させる推進力発生装置を実現することが可能となる。実施例１及び実施例２ではX方向及びY方向の両方の方向に振動が発生する。実施例３では、X方向に振動が発生する。角速度ωの強度が上がるにつれ、回転軸I2の振動はその強度を増し、安定した直線運動が発生しない。このため、本発明の実施においては回転軸I2が振動を起こさない実施例４の実現が要求される。
図２０は図１９の実施例４の推進力発生装置（符号５００）の底部にシステム全体を回転させるための回転機（符号５１０）を取り付け、任意の方向に推進力の作用方向を変更可能とした実施例５を示す図である。推進力発生装置（符号５００）と回転機（符号５１０）は固定され一体化されている。実施例５内で示される回転機（符号５１０）が回転することによって、推進力発生装置（符号５００）も回転しその後、回転機（符号５１０）が固定されることによって推進力発生装置（符号５００）が任意の方向に一定の力FX = 4・r1・m・ω2を発生させることが可能となることを示している。
図２１は、本推進力発生装置を利用した輸送システムを示す実施例６である。垂直方向に安定した推進力を発生させるために、２台の垂直推進用推進力発生装置１（符号６００）及び垂直推進用推進力発生装置２（符号６０１）と１台の水平推進用推進力発生装置（符号６０２）を保持し、垂直推進用推進力発生装置１（符号６００）に付帯する推進方向変更用の回転機（符号６１０）と垂直推進用推進力発生装置２（符号６０１）に付帯する推進方向変更用の回転機（符号６１１）と水平推進用推進力発生装置（符号６０２）に付帯する推進方向変更用の回転機（符号６１２）及びバッテリーを含む電力供給システム（符号６２０）によって構成されている。
電力供給システム（符号６２０）で供給するエネルギーは、線（符号６２１）を経由して垂直推進用推進力発生装置１（符号６００）及び回転機（符号６１０）に、線（符号６２２）を経由して垂直推進用推進力発生装置２（符号６０１）及び回転機（符号６１１）に、線（符号６２３）を経由して水平推進用推進力発生装置（符号６０２）及び回転機（符号６１２）に供給される。
垂直推進用推進力発生装置１（符号６００）と垂直推進用推進力発生装置２（符号６０１）は、実施例４を実現した推進力発生装置の内部構成と同一の内部構成を持ち、その推進力の強度は同一であるように制御される。また、垂直推進用推進力発生装置１（符号６００）と垂直推進用推進力発生装置２（符号６０１）の推進力の発生方向が常に同一方向になるように、回転機（符号６１０）と回転機（符号６１０）が同期して動作する。垂直推進用推進力発生装置１（符号６００）と垂直推進用推進力発生装置２（符号６０１）と水平推進用推進力発生装置（符号６０２）の３台の推進力発生装置によって、輸送機関（符号６３０）は上下左右に移動が可能な輸送システムとして機能する。
本発明の推進力発生装置は、自動車産業、船舶産業、航空産業、宇宙産業を含む人や貨物、資材、食料、燃料等の輸送に関わるすべての産業分野において製造又は利用される輸送機関の動力源の補助又は代替利用を可能とし、かつ輸送機関以外の推進力を必要とする利用分野における応用利用が可能である。
１　回転軸I1
２　回転軸I2
３　回転体R
４　質量mを持つ物体M
５　回転軸I1と物体Mの重心との距離：r1
６　回転軸I1と回転軸I2との距離：r2
１０　実施例において、中心点を回転軸I1（符号２０）とする半径R、歯数αをもった歯車A
１１　実施例において、中心点を回転軸I2（符号３０）とする半径R、歯数αをもった歯車B
１２　実施例において、回転軸I2（符号２１）に対して歯車Aと対称の位置に配置された歯車C
２０　実施例において、歯車Aの中心点に位置する回転軸I1
２１　実施例において、歯車Cの中心点に位置する回転軸I3
３０　実施例において、歯車Bの中心点に位置する回転軸I2
４０　実施例１において、回転軸I1（符号２０）と回転軸I2（符号３０）を連結するアームG。アームG（符号４０）と回転軸I1（符号２０）及び回転軸I2（符号３０）は固定されている。
４１　実施例２において、回転軸I1（符号２０）と回転軸I2（符号３０）と回転軸I3（符号２１）を連結するアームG。アームG（符号４１）と回転軸I1（符号２０）及び回転軸I2（符号３０）と回転軸I3（符号２１）は固定されている。
５０　実施例において、歯車Aの内部に回転軸I1との距離r1の位置で固定される質量ｍをもった物体M
６０　実施例において、ギアボックス（符号６１）に接続され、回転軸I2（符号３０）を回転させるために必要なモーター部
６１　実施例において、モーター部（符号６０）に接続され、モーター部（符号６０）からの回転数を減速して回転軸I2を回転させるためのギアボックス部
７０　実施例において、推進力発生装置全体の土台となる台座H
７１　台座H（符号７０）の底辺の四隅に設置されているボールキャスター
８０　実施例１において、台座H（符号７０）を含む推進力発生装置全体
１００　実施例２において、歯車C（符号１２）を含む推進力発生装置
１０５　実施例３において、「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」を実現するための順回転の推進力発生装置
１０６　実施例３において、「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」を実現するための逆回転の推進力発生装置　
１１０　実施例４において、内部回転体が順回転で回転する推進力発生装置
１１５　実施例４において、内部回転体が推進力発生装置（符号１１０）と逆回転で回転する推進力発生装置
２１０　実施例４において、内部回転体が順回転で回転し、推進力発生装置（符号１１０）に対して位相がπ／２進んだ回転周期を持つ推進力発生装置
２１５　実施例４において、推進力発生装置（符号２１０）と組み合わせて「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」を実現するための内部回転体が推進力発生装置（符号２１０）と逆回転の回転をする推進力発生装置
３１０　実施例４において、内部回転体が順回転で回転し、推進力発生装置（符号２１０）に対して位相がπ／２進んだ回転周期を持つ推進力発生装置
３１５　実施例４において、推進力発生装置（符号３１０）と組み合わせて「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」を実現するための内部回転体が推進力発生装置（符号３１０）と逆回転の回転をする推進力発生装置
４１０　実施例４において、内部回転体が順回転で回転し、推進力発生装置（符号３１０）に対して位相がπ／２進んだ回転周期を持つ推進力発生装置
４１５　実施例４において、推進力発生装置（符号４１０）と組み合わせて「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」を実現するための内部回転体が推進力発生装置（符号４１０）と逆回転の回転をする推進力発生装置
５００　実施例４及び実施例５において、「順回転と逆回転の２つの重ね合わせ」と「順回転の４つの重ね合わせ」の組み合わせを実現した推進力発生装置（符号１１０）と推進力発生装置（符号１１５）と推進力発生装置（符号２１０）と推進力発生装置（符号２１５）と推進力発生装置（符号３１０）と推進力発生装置（符号３１５）と推進力発生装置（符号４１０）と推進力発生装置（符号４１５）を含む推進力発生装置全体
５１０　実施例５における推進力発生装置（符号５００）全体を回転させ、その後固定することによって任意の方向に推進力の方向を定めることのできる回転機
６００　実施例６において、２台の垂直方向用の推進力発生装置の内の１台目の推進力発生装置
６０１　実施例６において、２台の垂直方向用の推進力発生装置の内の２台目の推進力発生装置
６０２　実施例６において、水平方向に推進力を発生させるための推進力発生装置
６１０　実施例６において、推進力発生装置（符号６００）を回転させ、推進方向を変更するための回転機
６１１　実施例６において、推進力発生装置（符号６０１）を回転させ、推進方向を変更するための回転機
６１２　実施例６において、推進力発生装置（符号６０２）を回転させ、推進方向を変更するための回転機
６２０　実施例６において、推進力発生装置（符号６００）及び推進力発生装置（符号６０１）及び推進力発生装置（符号６０２）及び回転機（符号６１０）及び回転機（符号６１１）及び回転機（符号６１２）に電源を供給するためのバッテリーを含む電力供給システム
６２１　実施例６において、バッテリーを含む電力供給システム（符号６２０）が推進力発生装置（符号６００）及び回転機（符号６１０）に電力を供給するための接続線
６２２　実施例６において、バッテリーを含む電力供給システム（符号６２０）が推進力発生装置（符号６０１）及び回転機（符号６１１）に電力を供給するための接続線
６２３　実施例６において、バッテリーを含む電力供給システム（符号６２０）が推進力発生装置（符号６０２）及び回転機（符号６１２）に電力を供給するための接続線
６３０　本発明の実施例５を実現する推進力発生装置を搭載した上下左右に移動可能な輸送機関
８０１　実施例３において、推進力発生装置（符号１０５）と推進力発生装置（符号１０６）を固定するための固定器１
８０２　実施例３において、推進力発生装置（符号１０５）と推進力発生装置（符号１０６）を固定するための固定器２
８１０　実施例４において、推進力発生装置（符号１１０）と推進力発生装置（符号２１０）を固定するための固定器１
８１１　実施例４において、推進力発生装置（符号１１０）と推進力発生装置（符号２１０）を固定するための固定器２
８１２　実施例４において、推進力発生装置（符号１１５）と推進力発生装置（符号２１５）を固定するための固定器１
８１３　実施例４において、推進力発生装置（符号１１５）と推進力発生装置（符号２１５）を固定するための固定器２
８１４　実施例４において、推進力発生装置（符号３１０）と推進力発生装置（符号４１０）を固定するための固定器１
８１５　実施例４において、推進力発生装置（符号３１０）と推進力発生装置（符号４１０）を固定するための固定器２
８１６　実施例４において、推進力発生装置（符号３１５）と推進力発生装置（符号４１５）を固定するための固定器１
８１７　実施例４において、推進力発生装置（符号３１５）と推進力発生装置（符号４１５）を固定するための固定器２
８１８　実施例４において、推進力発生装置（符号１１０）と推進力発生装置（符号１１５）を固定するための固定器１
８１９　実施例４において、推進力発生装置（符号１１０）と推進力発生装置（符号１１５）を固定するための固定器２
８２０　実施例４において、推進力発生装置（符号２１０）と推進力発生装置（符号２１５）を固定するための固定器１
８２１　実施例４において、推進力発生装置（符号２１０）と推進力発生装置（符号２１５）を固定するための固定器２
８２２　実施例４において、推進力発生装置（符号１１５）と推進力発生装置（符号３１０）を固定するための固定器１
８２３　実施例４において、推進力発生装置（符号１１５）と推進力発生装置（符号３１０）を固定するための固定器２
８２４　実施例４において、推進力発生装置（符号２１５）と推進力発生装置（符号４１０）を固定するための固定器１
８２５　実施例４において、推進力発生装置（符号２１５）と推進力発生装置（符号４１０）を固定するための固定器２
８２６　実施例４において、推進力発生装置（符号３１０）と推進力発生装置（符号３１５）を固定するための固定器１
８２７　実施例４において、推進力発生装置（符号３１０）と推進力発生装置（符号３１５）を固定するための固定器２
８２８　実施例４において、推進力発生装置（符号４１０）と推進力発生装置（符号４１５）を固定するための固定器１
８２９　実施例４において、推進力発生装置（符号４１０）と推進力発生装置（符号４１５）を固定するための固定器２

Claims (5)

  1. 一つの回転軸（以下回転軸I1と記述する）と当該回転軸I1に対して均等な質量分布を持つ回転体（以下回転体Rと記述する）と当該回転体Rの内部又は外部に位置して当該回転体Rと固定される単一又は複数の物体（以下物体Mと記述する）及び当該回転軸I1とは異なる回転軸（以下回転軸I2と記述する）によって構成され、回転体Rが回転軸I1を中心に一定の角速度（以下角速度ωと記述する）で回転する回転運動に加え、当該回転軸I1に対して当該回転軸I2を回転の中心軸とした同一回転方向に上記角速度ωと同一の角速度で回転させる回転運動を付加することにより当該物体Mの当該回転軸I2を中心軸とした変形円形運動を形成し、当該物体Mの質量による運動内の局所的な遠心力の違いにより一定方向の加速度を生み出すことを特徴とする推進力発生装置。
  2. 上記［請求項１］において、当該回転体R及び当該物体Mによる回転運動によって発生する進行方向に直交する振動を相殺するために、一方の推進力発生装置の内部の上記回転体Rの回転方向とは逆の回転方向に同じ角速度ωで回転する回転体Rを保持し、かつ発生する推進力の方向が常に一定方向になるように当該回転体Rの回転の位相を同期させた別の推進力発生装置を対で備えることを特徴とする推進力発生装置。
  3. 上記［請求項１］及び［請求項２］において、当該回転体Rの回転の位相が等分にずれかつ発生する推進力の方向が常に一定方向になるように同期させた当該推進力発生装置を複数台備えることによって、全体として平準化された当該物体Mの質量と当該物体Mの重心と回転軸I1との距離に比例し、当該角速度ωの２乗に比例する一定方向の推進力を保持することを特徴とする推進力発生装置。
  4. 上記［請求項１］及び［請求項２］及び［請求項３］において、当該回転体Rにおける当該物体Mの存在の有無に係らず当該回転体Rの質量分布が当該回転軸I1に対して均等ではない場合において、当該回転体Rの質量による局所的な遠心力の違いにより一定方向の加速度を生み出すことを特徴とする推進力発生装置。
  5. 上記［請求項１］及び［請求項２］及び［請求項３］及び［請求項４］において、当該推進力発生装置全体を任意の方向に回転させ、固定する手段を備えることにより、当該推進力発生装置の一定方向への推進力の作用方向を任意の方向に変更可能とすることを特徴とする推進力発生装置。
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