洛侖茲電磁動能能量轉換器的製作方法

2023-09-18 11:14:10 1

專利名稱：洛侖茲電磁動能能量轉換器的製作方法
技術領域：
宇航動力二、科學技術百科全書，電工學，25，科學出版社，1988年第33頁「衝擊波發生器」，第244頁核電池。
三、電工原理，電子工業出版社。ISBN7-S053-米99-1145P94二平行載流導體間的相互作用力。
四、電力電子設備用器件與集成電路運用指南，李宏編，第一版2001年10月，機械工業出版社第三章電容器，第六章常用光電隔離器件。
五、力學《伯克利物理學教程》第1卷(美)，C.基特爾著，科學出版社P49。
5「磁場中帶電粒子所受的力」。
如果人類能研製出抵抗重力的裝置，那我們就能隨便登上太空，但目前還沒有能夠發明屏蔽引力的方法。而在地球環境，我們卻發明了抵消引力的推力噴氣發動機原理，在地球環境下產生脫離地球引力的第一宇宙速度，脫離太陽系引力的第二宇宙速度，飛往深沉宇宙的第三宇宙速度，每秒16.7公裡的末速度。這都是仰賴200百多年前的伊薩克-牛頓爵士的第三大定律「作用在物體上的力總有一個大小相等方向相反的反作用力同時產生」，小質量具有大速度，和大質量具有小的速度，其作用是一樣的。推力火箭就是以小質量大速度獲得巨大推力的實際運用。人們運用這一原理產生了大的末速度。美國太空飛船「旅行者二號」於一九八九年對海王星的考查後，開始飛離太陽系，進入無窮無盡的宇宙空間，去完成最後一項任務，將我們地球的信息介紹給可能遇到的「外星人」-大推力火箭利用化學能的轉換，可產生脫離太陽系的第三宇宙速度。而這個方法卻是人們時至今日產生大推力的唯一方法。迄今為此看來，企圖找到屏蔽引力之「盾」的一切努力都是徒勞的，而人們發現的抵消引力的牛頓第三定律，所使用的大推力火箭噴氣發動機卻是一種不情願的「唯一選擇」。
人類對太空的好奇，已由神話進入現實，地球人進入太空也由實驗在短短的幾十年中就進入實際。如果從人類第一次釋放探空氣球的上世紀二十年代起，到一九五七年10月4日第一顆人造地球衛星「斯普特尼克號」進入太空也才二十多年，就以技術手段結束了人類文明幾千年幻想的時代，在宇宙門檻上是真正的智慧生物。雖然宇宙引力控制著萬物的運行，但事實上引力是四種基本作用力中最小的一種(電磁力、弱力、強力、萬有引力)。用數字來表示的話，重力的作用只是電磁力的10-36，是電磁力的幾十億分之一。
洛侖茲電磁動能轉換器，實際上就是將電磁能轉換為物體的動能能量的轉換器。獲得大速度的方法，除現在使用的唯一方法，化學力的轉換方法外，本專利提供一種另外的方法，這就是以電磁力-洛侖茲力的方法。將積聚的電磁能量轉換為物體的動能......。至此，地球人在進入太空，除以火箭推力外，又增加了一種以電磁力的方法，來抵消無所不在的引力的新方法。就是說以積聚強大的電磁力來抵消無所不在的引力，以達到人類自由地遨遊太空的目的。以延續子孫後代傳承地球文明，而可避免時至今日而止的被動的生死依存於地球的局面，更可生存於宇宙，在太空中存己延後，傳承人類文明。
迄今為止，人類向太空探索的方式已由視覺(望遠鏡)到身臨其境的各種感官的接觸。就近的月球探測及以後的各種努力，最先遇到的就是擺脫地球引力。無能是大推力火箭，抑或是本專利所貢獻的方法，皆無非是抵消地球引力而已，本專利所具的方法，較之用化學力的「火箭技術」優點甚多。火箭的化學能，提供給被加速的物體如宇航器，是由每秒幾千米到每秒幾十千米的樣子。而洛氏電磁力所加速的物體，理論極限是光速C。可以不費吹灰之力將大質量物體加速到第三宇宙速度，甚至更高。就是在地球環境二者相較，電磁力所轉換的末速度隨隨便便就比化學火箭所提供的末速度大兩個數量級。火箭發動機推力所獲得的加速度，我看最高也莫過於幾萬g的樣子，而洛氏力可傳遞100萬g以上或更大。
以本專利技術所呈現的能量轉換方式與火箭的化學力轉換方式相比，本專利所採用的技術還存在價格上的巨大優勢。經測算，將一千克重的有效荷載發射到低地球軌道的所需費用-發射的成本，和以洛氏力將同樣重量的載荷發射到低地球軌道的成本相比，其發射成本二者之間也是在兩個數量級之差。這個比較是指就目前各國所採用的方式，倘採用如下所述的一些特殊方法，其費用尚可大幅下降，依比例估算，到月球旅行，採用本專利所呈現的方法，作為計算，也只是在泡十萬美元，折合人民幣至多100萬元而已。如是，開發月球就不只是一回無法下手的事，而具體到可接受的價格，當然，它的意義總是被人們所忽略，而被歷時幾千年的神話所迷茫......。
人們開發月球的旅行費用，比火箭技術所呈現的方法更加現實而低廉。...只有大幅度降低往返月球的「交通費用」。就開發月球而言，才可以經濟手段形成良性循環，使人類掌握控制的財富巨增，而人類的存己延後，擴展生存空間，人類也才能夠進入宇宙智慧生物的存在範圍，就象在地球上的旅行一樣簡單。
現對洛侖茲電磁動能能量轉換器的工作過程闡述如下能量儲存電容器群通過緩衝電阻R並聯充電，以靜電場的形式儲能。就現有水平電容器組的比能可用到每千克儲存靜電能100KJ(千焦耳)，可掌握的技術是E＝CV2/2；E為電容C充足電壓為V時，電容器所儲存的靜電能。
順便估算就可說明C等於一個法拉。V＝10K伏，則V2＝100KV2。則E＝500MJ(兆焦耳)。
如果換算為質量為M的物體的動能，則這一法拉電容儲存的靜電能足以將質量為M的物體的速度由零增加到末速度為V＝(1000MJ/m)1/2。
可是這個末速度是很大的。當然在實際運行中，它的效率並非理想的100％，其轉換的限度我們知道了，至於如何趨近這個限度使轉換效率趨近於100％，就是製造使用的技術問題了，由原先的不可控而到現實的技術可控卻非難事。
能量的轉換在剛性的、平行的電導軌的電樞，電流由一根電導軌流經電樞到另一根電導軌，形成一個完整的迴路，流過電樞的電流，受電樞電流所產生的磁場的力，使電樞呈與電流、磁場皆為正交的方向受力-洛侖茲力。
能量從靜電能的勢能形式E＝CV2/2(電容器組的電容以法拉為單位為C，V是電容器組充足電壓為V電壓值，以伏為單位，則E就是以焦爾J為單位)。
轉換為動能mV2/2；m為引力質量的m的物體，而V則是由能量轉換所得物體的末速度。
以正常的敘述程序，應當表達為電容器組經緩充電組充電，所儲存的靜電能量。
CV2/2C為電容器組的電容量以法拉為計量單位，V為電容器充電的電壓，通過人為的技術操作，使能量轉換為我們所需要的形式-電樞質量為m的速度為V的動能。
E＝mV2/2m為電樞的引力質量，V為電樞M的末速度。
當然，這些過程遵循一般的物理原理能量守恆定律。
能量轉換的觸發。
電容器組並聯充電，雖然這些電容器組可以是數量極大的電容器組，其容量可達上千、萬數量級的法拉值。這些電容組的電容器放電的安培數可達兆安級。在實際運用中，已是很常見的情形。由門電路控制的電力電子器件可開關103-106A的電流，用於熱核聚變的「託卡馬克」在上世紀九十年代已是成熟技術，而今我們自己要組織這種大功率開關電路也並非難事。因為由於技術的原因，並考慮便於安全操作，並聯電容器組充電的電壓並不高。而今電容器的製造技術的進步完全可滿足耐壓在十到幾十千伏的電容器的成批廉價生產。為能說明實質的要點，我們選取電容器以拾千伏的電壓並聯充電，這個電壓並不高。但它並不適合我們用以在瞬間的能量轉換。
所謂觸發，就是在很短的時間內，甚而至於稱為瞬間的那些時段，將由電能到動能的轉換實現，其關鍵是在設計的瞬間將已充足電的並聯電容器組改為串聯電容器組。將並聯電容器組在瞬間(ms級的時段)串聯為電容器組的狀態，這具體是否可行？就是問題的關鍵。整個串聯瞬間的電容器組組成的電路，是個兩種效應皆同時存在。在電容器組並聯充電至每個單體電容的電壓為拾幹伏，在瞬間同時將其串聯電路形成另外的通路，如果這串聯電路的各個節點連通的電阻只有幾歐姆的內阻值，這時依照電路原理，串聯電阻與並聯電阻的通電效率之比就是串聯電阻值，幾歐姆與並聯電阻值-幾十幹歐姆的緩衝電阻值之比。就是說，可以技術手段選擇電路元件的電阻值而使電路瞬間呈串聯狀導通，電壓呈算數級數而增加，並聯電路在瞬間的變化只是整個變化的萬分之幾。在電容器組充足的狀態下，瞬時(ms級)將電容器組並聯的效果並不取決於緩衝電阻和開關器件的通路電阻的絕對值，而在實際運行中起主導作用的是它們的相對值，這就給人們在設計線路時留下了很充分的選擇餘地，搭配的空間。只要細心，總是可以選擇適當的即可以人為實現的，在技術上也並不存在困難。
串聯電路的通路的開通時間它的計劃原則是串聯開通的開通時間為ms級的區間-毫秒級的時間區間。在這區間，電路的R.C應計劃在R.C＝τ，使這個區間適合與τ的開通時段，則電路能量釋放的效率應已放電至99.30％。R.C為放電電路，其中包括平行電導軌等的結構電容和開關器件的通態電阻。這就是說只要設計計劃周全，用現在已是成熟的技術的反覆、多次的組合設計即可達到組成一個新的系統，使它有以往技術所不可能有的新的性能。在ms級的時段在5τ的時間內放電完畢-電容器組儲藏的靜電能可轉換為電樞實體m的動能，mV2/2(m，電樞實體的引力質量，V，電樞實體的末速度)。
當然這些選用的開關電路的執行元件絕不是電磁接觸器件，而是在呈成熟技術的固體開關，由門級控制的由光電隔離控制的光電控制開關器件或選用成熟技術的絕緣柵雙級電晶體IGBT的柵級控制電路及其組合，也絕非難事。為了便於敘述，我們特別介定電樞這一特殊功能器件。
電樞是換能器中將靜電能轉換成電機平行或直線運動能的那個部件。是一種和電刷結合在一起的機電元件，其中為靜止電導軌和運動元件-電樞提供連續的、電的連接動能與之相配套的機電元件是用純銀或金的合金做成的，電刷也是用貴金屬合金材料做成的，其主要目的是減小電樞與滑軌之間的接觸電阻。
本專利稱的洛侖茲電磁動能能量轉換器，實際上是為克服地球引力的一種直線加速器，用以拋射諸如太空飛行器之類的設備、構件、物資。使用這種換能器，一般在地球環境下，宜採用高仰角拋射。實際上就是與垂直方向一致，但恰好與地球引力方向相反的拋射器而已。這當中，被拋射物就是電樞或作成太空飛行器特殊要求的電樞，或是在電樞上的其它搭載物。電樞和被拋射物所獲得的末速度的能量，都是由電容器組的靜電儲能而來。在原理上，它要傳遞能量，以洛侖茲力的形式使之運動。
電樞，是固體物理器件，是將電能轉換為以能量守恆形式約束的物件的末速度的承載電器元件。對它的電器要求是「無電阻滑動」最小的摩擦損失，最小的電阻損失。古老的旋轉電機上的電樞是在發電機上給予勵磁的系統，使機械能通過旋轉以刷握、電刷和在其上的刷握彈簧壓力來達到滑動直線運動和固定元件的電聯接的目的。
以固體電樞的能量轉換方式在真空、低溫的太空，還有一個重要的用途。給太空環境提供一種機械動力，這就是以被轉換的電樞的直線運動，通過曲柄聯杆機構，將其轉換為曲柄的旋轉運動，象地球環境那樣，在太空環境以洛侖茲力的轉換方式使固體電樞的直線運動轉換為連續的曲柄的旋轉運動，在太空環境如月球、火星上計劃的探測車使用的動力裝置。
本專利提到的換能器，電樞，可以作為被拋射物抵消引力的作用而獲得在星際空間位移的自由。增加地球人生存的空間。根據同一原理，以固體電樞換能所得的直線運動，在曲柄連杆機構，轉換為曲柄的旋轉運動，以在太空提供「星際行走」的動力。
以上所述，固體電樞在實際使用中一是作為被拋射物的電樞，本身可以製成太空飛行器或在太空需要的裝備、設施的運載體而被加速。電樞作為太空物體的運載實體，如宇宙飛船之類的宇航用品，二是用同一原理可製成在星際實體上獲得位移自由的「星際行走」動力。
氣體電樞在太空中運行的太空飛行器，變換運行軌道的太空飛行器，長期無外力飛行的太空飛行器因偶然原因其運行姿態「醜陋」，需要預以調整，使它「聽話」。仰或是往反於太空之間的地球航天的返回地球，太空飛行器不能象自由落體那樣進入大氣層墜入大地，「需要」反衝制動。減速而溫柔返回......。這都要對太空飛行器施加一種預調的力，以達預期目的。目前大量使用的是以太空飛行器上自備的化學火箭，利用牛頓第三定律的方式使太空飛行器因具備反作用力的原理而達到其目的。
本專利提供的換能器的方法，可更廉價地提供太空飛行器的運行，變換軌道，調整姿態，返回地球的反衝減速的動力。在太空飛行器上以太陽能電池帆版提供的電能或其它形式自帶的發電裝置，使在用同樣的方式不變，當然再不是固體電樞，這裡的電樞是等離子態的氣體物質，就可比化學火箭廉價得多的方式，完成太空飛行器的機動。
太空飛行器上同樣安置一套洛侖茲電磁力動能轉換器，只是這種轉換器上將電容器組的靜電能轉換為電樞的動能的電樞，不再是物態為固態的實物，而是物態為氣態的氣態物質而已。
電樞的改變，是來自於太空飛行器上預設的易於電離的那些物質，如銫、氙或鉀之類的物質。以它們作為工質，用洛侖茲力，將這些氣態物質高速拋射出去，獲得反作用力而使太空飛行器改變運行狀態。其具體方法是先將工質在蒸發器內蒸發為氣態物質。由高溫多孔的鎢離化器，電離為等離子態的帶電氣體。這些等離子體，就作為洛氏轉換器的電樞。這種氣態的導電物質作為電樞置於電導軌之間時，在需要改變太空飛行器運行的那些瞬間，即將太空飛行器上的變換器開通-並聯充電的電容器組變化為串聯電容器組且立即在電導軌之間的電壓徒然升高到MV(兆伏)，置於電導軌內側的等離子態電樞，改變電導軌間電場場強的走向，而被擊穿，呈電路通路，聯同等離子體象固體電樞那樣以接近光速的速度，將這些高溫帶電的等離子體沿電導軌的延伸方向噴出。使電導軌及與之相聯的太空飛行器受到牛頓爵士所述的反作用力的推力而噴出。以達到太空飛行器的變軌調姿，運行狀態以返回地球的反衝制動的目的。洛氏能量轉換器實際上是一個加速器。為達到控制按牛頓三大定律在太空中運行的目的，可以連續或「點動」，使太空飛行器受到精確調控，以電器精度調控太空飛行器，絕對比火箭噴射原理的化學燃燒的控制方法精確而廉價。
因太陽和月球的引力使人造星體的運行姿態「醜陋」，以氣體電樞的電推進技術有許多優點。
一、比化學推進技術的效率高了100多倍。
二、所需推進劑的質量降低90％以上，氣體電樞相較，噴氣推進獲得反衝力而言，因其電推進可成若干倍，以接近光速的速度，產生推力相比後者只要很小的質量就可獲得巨大推力。
三、電推進只要化學推進十分之一或甚至更少的質量，作為起動的宇航器的總質量大大降低，使宇航器的效率更高。
四、電推進的大小可精確調控，不影響宇航器的運行姿態。化學推進卻不行。
五、電推進的結構簡單，成本低廉，可靠性高。
六、它只要一種推進劑，就是易於帶電的電離化物質，如銫、鉀或氣態的氙、氖、氦等。化學推進劑是多種，他是靠易於氧化的物質的劇烈氧化產生的推力，比如四氧化二氮、偏二甲肼、液氧、液氫......這些化學燃料的儲存、調控，使用遠較使中性物質的電離麻煩得多，所有環節也相應複雜，危險性大。
七、火箭發射的變數很多，而電推進技術極易掌握。歐洲「阿麗亞那」發射的七次失敗，美國卡拉維爾角的悲劇，也包括我國西昌航天發射基地的失手無不與使用化學火箭相關。
這點尤為重要。
人們永遠也忘不了1986年1月28日上午11時39分13秒美國佛羅裡達州卡納維爾角的甘迺迪航天中心16公裡的高空上，轟的一聲巨響，正在拖著白色煙霧向太空爬升的太空梭「挑戰者號」頃刻之間炸成了一團白色煙霧，現場觀看發射的一萬多觀眾還沒有明白過來出了什麼事的時候，一場世界載人航天史上最大的機毀人亡悲劇已經發生。這時，廣闊的甘迺迪航天中心發射場上，一片寂靜，廣大觀眾都被這突如其來的景象驚呆了，不知所措。指揮中心的廣播員也長時間地停止了廣播。幾分鐘之後，廣播員以悲痛的聲音播出了不幸的消息。於是，全場立刻沉浸在悲哀和痛苦之中，泣聲一片......。
「挑戰者號」的悲劇是人類航天活動史上的一次挫折。然而挫折並沒有嚇倒人類，人類從挫折中奮起...人類血染航天將分外壯麗...。
歷考世界俄、美、歐在化學火箭的成本與收益是大大地不相對稱，其耗資巨大，可以拖垮俄羅斯，也使美國囊中羞澀。
尤以火箭技術大不安全。這時就推進技術而言，其廉價和可靠性更凸顯其在航天技術的優越性，是化學火箭完全不可比擬的。更何況其無染汙對環境不造成破壞，這些優點更應是我們後發優勢之立足點。這是從電與化學能兩相比較的結果。
以電推進取代的化學推進是完全可以的，除上所述各項優點外，人最可寶貴的生命會更加有保障。留神美、蘇前輩的火箭動力的航天，無不給我們推進者以血的教訓，電推進給我們開闢了一片新的天地，在人類進軍太空的過程中，我們更以智慧的技術達到更安全可靠的境地。
正由於電推進自身免去了化學推進所帶來的起動質量增大。在同樣的條件下可以容納多臺電推動系統，輪番運行，使星體上的動力系統壽命大增。
電推進在地球環境可以有地球環境的供電，在太空除以太陽能供電外，在宇航器上還可設置核能動力的發電機，時速可達每小時7.8萬公裡，這是化學動力太空船時速的3倍。能夠兩個月內抵達火星，....由於在太空船上設置了小型核電站，使太空船可運行10年以上，美國「普洛米修斯」計劃的實施，也正是基於此。
從技術的角度講，核電池可以看成是恆流發電機。電壓與負載電阻呈比例，電流取決於核電池技術的結構，比如收集電帶電的純β源的帶電離子，數量決定了該電池的電流，而與環境條件和負載無關。隨著同位數的老化，電池可供電流下降。對於以鍶-90而言，每隔25年電流強度減少50％，氫-2氘的半衰期為12年，而氪-85、氫-3氚這些都是純β的發射源，這已是上世紀的成熟技術，在太空建立永久的核能基地是完全可能的。
電能可以完全取代化學能，這已成為人們的共識。以電能替代化學能，則使我們可獲得更加安全、更加清潔，性能更優越，而且更加廉價的能量方式，它必定取代笨拙而不安全、高昂的化學能。
綜上，可以結論為固體電樞固體電樞是一種和電刷結合在一起的機電元件，為運動導體和固定導體之間提供連續的、電的聯繫。實際上要提供滿足運動，而這個運動又要使電連續地聯結而不間斷(電樞與固定設備-平行電導軌)之間的連續電聯繫的位移。
電樞與導電軌之間的位移，受洛氏力的推斥，使電樞與固定設備之間(與電導軌之間)的相對速度是很大的，這個位移速度肯定超出第三宇宙速度，甚至理論上的很容易接近光速。因而，電樞與平行電導軌之間的電聯繫要求就很獨特。在電器技術的百多年間，已成熟的技術是使用滑環的技巧來加以實施的。在電樞上的滑環是直接和電導軌以銀或金銀合金的形式，以電刷與之相聯，電刷是純金或黃金金屬合金材料製成，以減小接觸電阻。滑環與電導軌的電聯接，使電導軌通過電樞構成一個滑環迴路。而電導軌卻要求是剛性的，其支撐是採用「炭化矽」材料，以粘結的方式使之成型，而良好的機械強度。炭化矽的剛性、耐熱、絕緣比陶瓷還好。
滑環所使用的電刷，一般要求其廉價，以石墨粉、銀粉、銅粉以粉末冶金手段壓製成型，這樣製得的電刷可以焊接的方式，將這種電刷的導出線，焊接在回火簧片上。這樣，可用彈簧張力使之持久地保質一種電聯結。其壓力的大小，以一般彈簧秤計量可調製在500克的壓力或以實驗確定。
電樞、電刷與導軌之間的電聯繫是以接觸的方式完成的，對電樞電刷與固定導軌之間的接觸電阻，應有一個整定值。最大不超過0.005Ω，仰或用實驗方法確定。因為在電刷和導軌之間通過的電流很大，有時可達數拾萬安或是兆安，如果接觸電阻不合適，通電產生的焦爾熱是很可觀的。所以在運行之先應儘量使電刷與導軌之間的接觸電阻逾小逾好。就電刷的多少、數目，大小的原則是足夠載荷的額定電流並留有20％的餘地，運行中，是以熱的形式產生的損失。而減少接觸電阻值，就是根本的辦法，要減小電阻，增加導軌與電刷的接觸面是唯一方式。不過，這也無外乎電導軌之間和電刷的平面接觸改為折皺接觸甚或採用多層摺疊的方式，即不增加體積，而又使接觸面大增的方式使之達到趨於最小的接觸電阻值。
等離子體電樞等離子體，就是電離了的物質的氣態實體。因為帶電，可以電磁力-洛侖茲力驅動，使之改變運動形態。和固體電驅不一樣，在電樞電導軌之間是真空態的環境，其環境的真空態所要改變的是其間的電場分布。要有利於洛氏力作用。將存儲於電容器組的靜電能轉化為這些氣態物質的動能，使之有向「噴出」。產生推力，這當然是牛頓爵士在200多年前就已確定了的作用在物體上的力就有一個大小相等方向相反的反作用力作用在該物上的作用與反作用的牛頓第三定律早已確定了的。這與噴氣推進原理一樣，只不過是小質量-氣態等離子體的引力質量m，這絕對值相對較小，但附加的速度卻很大。-接近光速。可見其產生的推力不可小視。要實現這樣的能量轉換，對電導軌和電樞而言，等離子體就有一定的具體要求，現分述如下。
等離子體的獲得-等離子體電樞。
電樞是以易於電離的物質銫或鉀、氙，在高溫多孔的鎢離化器中使之呈等離子態的已如前述。使鎢離化器置於平行電導軌之間，正中這之前即以電解槽法找到電導軌由於其間放置了鎢離化器，而產生的電場畸變，有利於等離子體的受洛侖茲力的走向，重要的是電導軌電力線，等勢面都是以電解槽法預先設計測式的。在等離子體鎢蒸發器的位置，電導軌特製製造凸臺，以人為造成電導軌在凸臺處的電場畸變。則在該處電場局部集中，率先通過等離子體而呈迴路。在電導軌上，電流經一導軌流入，過等離子體(實際上是電極穿)，到另一電導軌回流，電流與產生該電流的磁場將等離子體以洛侖茲力的形式朝固定方向，以接近光速的速度噴出。和噴氣原理一樣，只不過噴氣原理是以熱化學反應噴出獲得反作用力-推力。而在氣態電樞的情形，卻是帶電粒子，在電導軌的方向上受力噴出而得反作用力產生推力而已。前者效率較差，而洛侖茲力的效果顯著大而好於前者。
就氣體電樞的一個很理想的用途是在地球環境，對使用近一個世紀的內燃機的點火問題來加以利用。也是饒有興味的。
內燃機的點火能量，象現在目前所大量使用的那樣，沿用的是美國通用汽車公司，臺爾柯分部的凱特林(chrlerF.Kettering)最早發明的，後來逐步完善。這種傳統的點火設計已有大半個世紀。其要點就是以蓄電池的能源，以磁場儲能的斷電系統的分合來產生高電壓，擊穿火花塞氣體間隙，以擊穿火花塞的放電能量作為混合氣的點火能源，正常混合比的汽油，只要有0.1mJ(毫焦爾)的能量即可點燃混合氣。其計算能量E＝HI2/2H是點火線圈的自感係數強度，I是自感線圈的電流變量。
在上世紀二十年代，汽油是工業社會的液體能源代替了上上個世紀的固體能源-煤炭。石油產品極其豐富這種點火方式的可靠性，較之原先的磁電機點火，有巨大的提高，更吸引人的是其可大批工業化製造，大大降低了成本，因而廉價的可使其大力普及。至二戰期間，大馬力汽油車的使用使之暢行無阻。那時使用者根本不考慮其能源的石油產品的價值。
第一次能源危機，中東石油的有限產出，不能滿足工業社會的無限需求。-對能源的有效使用，-節約能源的社會要求是國家在大商機促使技術的進步至今，只是將凱特林白金觸點的機械開合，以電子開關代替電子電力技術代替機械開關是至今在內燃機點火上的最高技術貢獻。-時至今日其一次性點火所釋放的能量也只是在毫焦爾的數量級，其點火能量與古老的凱特林相比並無什麼實質性的進展。
洛氏電磁動能轉換器的汽體電樞方案可用於內燃機的點火系統，這一原理的使用設計，可對內燃機的點火以實質性的改觀，首先是以洛氏電磁動能轉換器的思想指導設計的雙極電磁釋能火花塞(申請號99124530.X，公開號CN12649434)，這實際上就是平行電導軌使汽態的等離子體(電火花擊穿產生的等離子體)，電樞往導軌方向的噴出，釋放的能量是千萬倍於常規火花塞的凱特林點火器。以等離子體的高溫，等離子體的溫度在九千多攝氏度到四、五萬攝氏度。高壓(近乎光速噴出的汽態電樞)的大的電磁能量，千萬倍於常規點火。
由於其點火能量很大而可調，所以對於其實際運用，會給我們改變能源結構帶來美好的前景，問題是在稀燃發動機，由於空燃比的稀混合器，要使其著火，常規點火的幾十毫焦爾的點火能量是不足了，不能正常工作的原因是點火能量只有幾十毫焦-這是凱特林白金斷電點火器的最高輸出能量的極限，為此，上世紀五、六十年代的固體電子工業-半導體產業的進步，在開關技術上提供了半導體開關而使其損失減少，增加了效益，與凱氏的白金斷電開關相比，其在火花塞上的點火輸出大了一個數量等級-一次性點火輸出可在百多毫焦爾的樣子，至今採用的點火內燃機的所謂電腦控制的電子點火-俗稱高能點火的這些點火系統就是這樣，用於稀燃發動機就是點火技術的進步，一次性點火能量較凱氏系統提高了一個數量級的原因。但其弱點是沿凱氏的這條路的改進，已不可能再有提高，這給我們進一步提高點火能量是一道不可逾越的鴻溝。要想一次放電點火再行提高，沿凱氏系統的思路是不可能的。
從科技和人類生存的角度看，能源危機確是制約生產力的發展，因而文明進程受到制約...當然我們談能源危機是說在地球上的能源危機，如果考慮在宇宙中，當然不會存在這樣的說法，就近的月球上大量存在的氦3，就是取之不盡的能源，但...那是在月球上，地球上有人預計21世紀是氣體能源的世紀，十八世紀起的初期工業文明是固體能源造就的文明，二十世紀是石油-液體能源造就了機器工業文明。我們二十一世紀的地球能源-這是很現實的。不象在月亮上，那就是能源專家們探明的地球上的天燃氣、液化石油氣、CNG、LGP，其儲量據說可供人類幾個世紀的使用。
但是一個不可否認的事實是，這些天燃氣的著火能量斷然不是所謂高能點火所能點燃的。據實驗(天燃氣和液化石油氣汽車，孫濟美主編，北京理工大學出版社，一九九年三月第一版，P18(4)天燃氣和液化石油氣比氣油著火溫度高，火焰傳播速度慢，因此需要較高的點火能量)，孫先生沒得實際數字，而實際卻是我國各地的「清潔汽車」計劃卻難以實現，我看就主要是現在無論國內外的點火技術不過關，用CNG、LGP作燃料的內燃機運行點火，甚而至於不著火的原因就是沿用凱氏的點火系統。
以洛氏力的電磁動能能量轉換器的雙極電磁釋能火花塞相比，於傳統火花塞存在著一次性釋放的巨大能量差別。實際上就是本專利提出的主張，以等離子態電樞的形式向內燃機工質拋射大能量的等離子體，產生大質量的高能等離子流。實際經驗表明如果雙極電磁釋能火花塞，雙極之間隙為2.54mm，平行導軌設計長度25.4mm，其與常規火花塞之比前者可產生幾百倍的等離子流。對那些以CNG、LGP為能源的常規四衝呈內燃機設計中出現的不利情況而斷火的情況還會出現嗎？顯然，如果要使經濟學家提供很好的城市排汙，清潔計劃得以成為事實，以此開發雙極電磁釋能火花塞的技術唯一途徑，斷無二法。此文中提到氣體燃料火焰傳播速度慢，說明了是爆發力差，功率下降，但以等離子體電樞的實驗事實所表達的雙極釋能電磁火花塞的高溫高壓高速的等離子流，使點火過程迅速離開相對較涼的燃燒室壁，大大改善了火焰形成的初期的存在的火焰息滅的問題，更不同之點是釋能火花塞產生的是以等離子體形成的線點火源，所以在燃燒過程的早期，能夠給予系統更多以高溫大體積為特點的點火能量，點燃更多的可燃氣，使燃燒加速進行，迫使其燃燒速度大大加快，縮短行程之內的燃燒時間。在火花式點火的發動機中燃燒速率增加，提高了熱效率，這樣當然就使燃氣的經濟性提高，節約燃氣。
正因為雙極釋能火花塞開始所能點燃的混合氣量較大。而且是一個分布寬廣的點火源。所以它能減小循環的變化率，使發動機的怠速可以較低而不會遊車，轉速時高時低。發動機可以設計成較一般為高的壓縮比，使發動機的各項性能指標皆有提高，雙極電磁釋能火花塞就是以洛氏電磁能轉換的以等離子體拋射物-電樞的電導軌或等離子體拋射器。所以這一技術用於目前地球環境下大量使用的內燃機，使用氣體燃料能源的點火技術，具有目前任何方式點火的，不可替代的作用，正如早年的磁電機點火技術在遊移了兩百來年才使用蓄電池能源的白金斷電點火的點火方式穩定一樣，等離子體點火雙極電磁釋能火花塞兩項專利申請實質上是洛氏電磁能量轉換器中電導軌所加速的是高溫、高壓，強烈的電磁氣氛的等離子體。其點火效率和輸出的點火能量是凱氏系統不可望其項背而望塵莫及的。
這時，我舉一項設計中的試算法，使之符合我國用於現行四衝程內燃機的列子，稍作估算，以證其現實性。
市面上早已能買到0.01μF的耐壓30KV的有機薄膜電容器，其中緩衝電阻為2KΩ10W的撓線電阻。以10K直流作電源-實際工作中汽車蓄電池以12V-150Q蓄電池為電源的DC-DC變頻器可容易獲得10KV的高壓電源，而且為汽車用點火器高壓電源專用設計，其體積比蓄電池的1/4的樣子，更何況可開發專用的DC-DC變頻模塊，電力電子技術而言那是上個世紀九十年代的成熟技術。另外特別要提出的在圖示上的放電隙G，我們在提到上世紀三十年代E.Marx裝置時是以放電隙的同時(是技術意義上的同時，比如其先後差另不過以ns計的誤差)，擊穿來實現這些電容器組由並聯轉為串聯的過程。現今則不可以此偶然機率效果用於實際的工作方法。它的要點就是使用光電繼電器，其初級-控制極，是低壓的而且初次級之間的隔離是高壓的，現代電力電子技術的產品，早就給我們準備了完備的技術素材，特製的能耐10KV以上的光電隔離開關。其動作時間在幾個ms級充作放電隙G，以光電開關通態電阻的0.001Ω，可作到瞬時開通(ms的)整個線路的激發，是按內燃機點火行程中「火花持續時間」，來以霍爾元件實現的，這並無特殊的技術，所謂設計亦無非是將原已成熟的技術系統通過思考組合為一個新的有預定功能的系統而已。應用於四衝程內燃機的點火技術其實也就只有這麼簡單。
以上設備按圖紙裝配的「等離子體點火器」，以雙極電磁釋能火花塞為釋能元件，估算一下電容器組(設想10級Marx電路)經緩衝電阻2KΩ，充電。其等效電路如圖示，其RC特徵量τ＝10×0.01μF×10KΩ＝μS，而充足電的時間我們認為在5τ時間之內，電容器組已經充電到供電電壓的100％。
放電等效電路亦如圖示，只是係數不變而已，串聯電容如果是n＝10，則電容C＝0.01μF/10＝0.001μF，而R的數量級估算為1Ω，特徵量為τ＝0.001μ×1＝0.001μ，在納秒數量級。
就是說整個系統實際充放的時間是μS級的，充放的過程就是能量轉換的過程，也就是要將CV2/2(V為電壓)所儲藏的靜電能要使等離子電樞變為mV2/2(V為速度)的動能所需的時間極短。所以用於汽車天燃氣的點火系統，就有上述優於凱氏常規點火的那些優點。我們想像，不會是人們為解決生存的能源危機-氣體能源的技術使本發明專利更有存在的理由。
具體實施例方式要作到商業目的地開發太空，俄國雄心勃勃的計劃在澳大利亞開始的。聖誕島位於地球赤道附近，在這裡發射衛星是最容易的，俄羅斯消息報說「徵服太空的夢幻時代已經結束，接下來應當談的是開發太空並以此賺錢。」俄羅斯國土內的普列謝茨克，斯沃博得內，卡布斯金-雅爾據說是「不宜商業發射」，實則是冷戰產生以軍事目的保密及其設施已與世隔絕的技術落後的原因，要使這些設施超到優秀的商業效果已是不能的事了。更何況其設施跟不上發展，長期租用哈薩克斯坦的拜科努爾發射場，年租金是1.15億美元，折合人民幣近10億，更迫於哈出臺新的海關政策大大不利於俄在這些方面的進出，使費用增高，更加使俄不可接受，火箭發射給當地造成生態和環保有害的巨大損失，哈更進一步提出荷刻條件，迫使俄寧肯遠隔重洋到澳洲籤字，新開闢發射場。俄在拜科努爾的24個發射臺，也只有9個可用，其餘皆年久失修，而無法維持，經經濟學家仔細核算，最終覺得以放棄為妙，也才有俄在澳的聖誕島之行。
儘管俄的發射成本較之歐洲阿麗亞那發射便宜，雖然也比美國便宜，但因化學發射的諸多原因，其固有的缺陷更由於時至今日而止，航天動力，化學火箭是一種唯一的選擇，無論如何，人們別無選擇餘地。歷考世界俄、美、歐在化學火箭上的成本與收益是大大不相對稱，其耗資巨大，可以拖垮俄羅斯，也使美國囊中羞澀。
這時就電推進技術而言，其廉價和可靠性更凸顯其在航天技術的優越性。是化學火箭完全不可比擬的。更何況其無汙染對環境不造成破壞，這些優點更應是我們後發優勢之立足點。這是從電與化學能兩相比較的結果。
尤其我國得天獨厚的珠穆朗瑪峰其高度接近同溫層。8848米的峰項再加上幾百米或近千米的建築平臺，是電發射的最佳場地，這裡提出的在珠峰上建電發射場，是實現最廉價發射的可靠方案，到時地球上的大量物資，宇航設備皆可廉價的以電推進技術送入太空。運行組裝可分部在太空進行，這都得力於廉價的推進技術。目前看，要在珠峰上建電發射臺，困難重重，其上空氣稀薄，不宜人類生存，更皇論在珠峰上施工？但是，這一切相較要在太空，甚至月球火星上建立設施甚至永久性基地而言，就卻是天堂與地獄之比了，現在看來，無論是技術、資金都不成問題，應立即進入實施階段是沒有問題的。在珠峰下的大峽谷雅魯藏布江，如果在大峽谷上口築壩鑿洞引水至下遊出口可獲2300多米落差，其水能發電量將是世界之最可解決青藏高原乃至相鄰南亞諸國的電源問題。在我國的米林縣和墨脫的大峽谷的水電儲量，正是珠峰-世界屋脊的青藏高原，南緣的喜瑪拉雅山脈中部的東西兩端分別屹立著南迦巴瓦峰和南迦帕爾巴特峰，這兩峰的外則卻是雅魯藏布江下遊大拐灣處和恆河上遊大拐灣。
一個是世界最高的山峰，一個是世界最深的峽谷，是大自然的奇蹟。以大峽谷的巨大電力在珠峰上的電推進航天工程，將把地球文明與宇宙聯通。中華民族在二十一世紀會走在世界的前列，是任何國家無法比擬的。
西部大開發，就不再是一句話，而是世界發展的必然。
地球上的發射必須受到大氣壓的影響，而這個影響在技術上造成很多複雜的後果，給宇航發射帶來格外增加的發射成本。而在珠峰上建真空發射塔使被發射體避開周密大氣層，使發射成本大為降低，多方面地降低發射成本是使宇航商業化的巨大優勢，珠峰的得天獨厚是老天爺看中我中華民族的又一例證。
圖2中A是固體電樞，a是炭刷，J是壓鐄。
圖3是氣體電樞，A在鋼性導電軌相對的兩凸臺，以利啟動。
權利要求
有別於化學火箭產生推力的方法，其特點是一、電容器組並聯充電，以儲存靜電能量，在控制的瞬間，使該電容器組呈串聯狀放電，系統電壓呈算數級數增加，以高壓向剛性平行導體放電，使稱作電樞的裝置以洛侖茲力的方式將電容器組儲存的靜電場能轉換為電樞的動能。電樞本身就是宇航器或宇航的搭載物，及其雖不為宇宙航行器本身但卻是須得加速獲得巨大末速度的物體。
二、固體電樞除權利要求書一所指的電磁能轉換的特點外的。以直線運動為特點的洛侖茲力的能量轉換，以曲柄連杆機構將洛侖茲力以平行電導軌的方式轉換為旋轉運動的方式，在真空中，在固體星球上的位移機械，如月球車、火星車等。包括地球環境使用的太陽能汽車的電動車。
三、氣體電樞在宇航器上提供太空機動的電磁洛氏力作用於運動的帶電質點的氣態物質-等離子體，以此原理提供太空飛行器機動的動力達到運行變軌，返回地球的反衝制動目的的機械裝置。在地球大氣環境的以平行電導軌放電擊穿的等離子體點火的內燃機點火和外燃機-鍋爐、火炬的點火器。
四、以靜電能轉換為太空飛行器動能的裝置。
五、以地球常規供電的洛侖茲電磁動能能量轉換器。
六、以太陽能供電的洛侖磁電磁動能能量轉換器。
七、以宇航器自帶核動力發電提供電力的洛侖茲電磁動能能量轉換器。
全文摘要
以化學能的轉換，人類得以克服地球引力，達到每妙7.9公裡的速度，人造天體得以在太空中運行。這全靠化學能轉換為物體動能的轉換方法，是目前的唯一方法。本專利提出了另一種有別於化學能的轉換方式，以電磁能的方式轉換為物體的動能。電容器組的電容器群以並聯充電，串聯放電，使儲蓄在電容器組中的靜電場能在瞬間得以釋放。這一釋放靜電能以洛侖茲力的形式使剛性平行導體上滑行的電樞在平行鋼性導軌的方向受力，電樞受力高速運行而將電容器組的靜電場能轉變為電樞的動能，從而獲得高於化學能的轉換效率，比化學能轉換為動能的成本低、廉價、安全、技術簡單、易操作等優點。不單是多了一種選擇，該轉換技術潛藏巨大的財富是顯而易見的。
文檔編號H02K57/00GK1458728SQ0310308
公開日2003年11月26日 申請日期2003年1月29日 優先權日2003年1月29日
發明者王世其 申請人:王世其