专利名称：运行在地球经纬线上的新型列车的制作方法
技术领域：
本发明是依据电磁学原理和地球磁场构思的一种新型高速列车。它们主要运行在地球的经纬线或与经纬线平行的轨道上。
我们知道，运动电荷以速度v通过磁场时，要受到洛仑兹力的作用;螺线管上通过以电流，则管内将产生磁场。它们均符合右手螺旋定则。而且我们知道磁铁同性相斥、异性相吸。
本发明的目的就是要利用上述物理现象和地球的固有磁场发明一种新型高速列车。
本发明的目的是这样实现的运行在地球经线上的列车，其前方有一车头。车头上装置有发动机和直流发电机。后面的车厢外面密密缠绕成螺旋管，当车头上输来直流电流后，螺线管即产生磁场。磁场的方向可通过改变电流的方向来改变。磁场的强弱可通过改变电流的大小来改变。于是列车就在这个磁场能量的作用下，向北极或南极方向运动。运行在地球纬线上的列车，其前面也是一个车头，车头上装置有发动机和静电发电机(如范德格拉夫起电机)，后面的车厢外壳用金属板制成。当车头上输来静电时，在车厢外壳上形成等电势面、车厢内部场强等于零，亦即形成了静电屏蔽。当列车以速度V1运行时，就受到洛仑兹力的作用，外壳带正电时，列车自西向东运行，外壳带负电时，列车自东向西运行，列车一旦进入正常运行，牵引发动机的功率即可大大减小，列车绕地球做匀速园周运动。
下面结合附图
，对本发明作进一步的描述。
图中1是经线列车的车头，车头里面有发动机带动的直流发电机，2是车厢，其外面缠绕导线成螺线管，列车起动时，先用气垫或磁悬浮装置使车身上浮，离开轨道约几公分，发动机驱动发电机发出电流，输入车厢(螺线管)2、于是车厢内就建立起强磁场。两端的极性由电流方向决定。当车头端的极性与前方地球磁极相反时，列车就加速向前运动。图中3是纬线列车的车头，车头里面有发动机和静电发电机，4是金属外壳的车厢，列车起动时，先用气垫或磁悬浮装置使车身上浮、离开轨道约几公分，发动机驱动发电机发出静电，输入后面的车厢外壳，同时发动机带动列车向前运行以形成初速度V1，这时列车成一个庞大的运动电荷。受到地球磁场的作用产生洛仑兹力，就形成了匀速园周运动。洛仑兹力指向地球球心，列车具有向心加速度。这时发动机的功率就可以大大下降。为了高速，两种列车车头都需做成超音速或亚音速形状。轨道交叉处应立体交叉。
为了定量说明问题，我们进行如下计算已知地球的磁感强度B＝0.5×10-4T(文献[1]中册P.142)空气的磁导率(约等于真空中的磁导率μ0)μ≈μ0＝4π×10-7H.m-1(文献[2]上册P.358)地球的半径R＝6.37×106m通电螺线管磁场的能量Wm＝μn2I2V/2(焦)(1)([2]中册P.145.P.214)物体初速为零时某能量做完功时物体的速度v＝(2W/m)1/2(米/秒)(2)([2]上册P.85)
初速为零时走完路程S所用的时间t＝2s/v＝(2s/a)1/2(秒)(3)([2]上册P.21)运动电荷受到的洛仑兹力F＝Bqv(牛)(4)([2]中册P.167)牛顿第二定律a＝F/m(m/s2)(5)匀速园周运动的切向速度v＝(Ra)1/2(m/s)(6)([2]上册P.35)动生电动势 ε＝Blv(伏)(7)([2]中册P.196)对经线列车当列车螺线管通以电流I＝10000A车厢(螺线管)体积V＝8000m3线圈圈数密度n＝125圈/米代入(1)式得Wm＝0.5×4π×10-7×1252×100002×8000＝7853981634(焦)令列车初速v1＝0列车总质量m＝100吨＝105kg代入(2)式得v＝(2×7853981634/105)1/2＝396.33米/秒＝1426.8公里/小时已知新乡到北京的直线距离为576公里(假定与地磁场方向平行)将以上结果代入(3)式得t＝2s/v＝2×576×1000/396.33＝2906.65秒＝48.44(分钟)对纬线列车令列车外壳带有静电电量q＝108(库伦)，列车总质量m＝100吨＝105kg，列车宽l＝4米，以初速v1＝72公里/小时＝20米/秒运动时，产生的力由(4)式得
F＝0.5×10-4×108×20＝105N加速度由(5)式得a＝105/105＝1米/秒2匀速园周运动速度由(6)式得v＝(6.37×106)1/2＝2523.886米/秒＝9086公里/小时已知郑州到西安的直线距离为432公里，代入(3)式得t＝(2s/a)1/2＝(2×432×103/1)1/2＝929.52秒＝15.592(分钟)足见经、纬线列车的运行速度之快。
下面再计算发动机的功率若经线列车的螺线直径为8mm，已知铜的电阻率
＝1.58×10-8(欧.米)设螺线总长L＝7.2×105m则R＝
L/S＝1.58×10-8×7.2×105/π(0.004)2＝226.32(欧)则电压U＝IR＝10000×226.32＝2.26×106(伏)于是功率Nt＝IU＝10000×2.26×106＝2.26×1010(瓦)＝2.26×107(kw)可见功率太大，但若用超导材料R≈0，U可以很低，若U＝24伏则Nt＝IU＝10000×24＝240(kw)可见若用超导材料、功率可以大大降低，且运行速度极高，超导材料的巨大意义，由此可见一斑。
对纬线列车，可配备与上述功率相近的发动机，经较长时间充电后，再起动运行，以后只要定时补充损耗的电荷就可以了。另外，由于此列车高速运行时切割了地球的磁力线，故会产生动生电动势，将l＝4米代入(7)式得ε＝0.5048伏，它可以用来增加车厢外壳上的电势。另外，经线列车内的磁场有无磁疗作用，尚不得而知。
通过以上叙述，可见我们的目的已经达到。《物理学》南京工学院等院校编 人民教育出版社1978.2.《普通物理学》程守洙 江之永编 人民教育出版社(1982年修订本)1982.10
权利要求
1.一种利用地球磁场和电磁学理论设计的高速新型列车，其特征在于A、经线列车的车头上装有发动机和直流发电机；B、经线列车的车厢外围有线圈状的导线；C、发动机牵引直流发电机，发出的电流输入车厢外的螺线管，通过改变电流方向改变列车行驶方向，通过改变电流大小改变列车速度。D、纬线列车的车头上装有发动机和静电发电机；E、纬线列车的车厢外壳用金属导体制造并互相导通；F、发动机牵引静电发电机，发出的静电输入车厢外壳，通过改变电荷的正负改变列车行驶方向，通过改变电量的多少改变列车速度。
全文摘要
利用地球之磁场和电磁学理论，构思了运行在地球经线和纬线以及与它们平行的轨道上的新型高速列车。不仅安全可靠，而且用超导体材料时，牵引功率可降为通常的约1/10，但速度极高，如纬线列车郑州到西安仅需15.5分钟。经线列车新乡到北京仅48.5分钟。
文档编号B61B1/00GK1067621SQ9110388
公开日1993年1月6日 申请日期1991年6月17日 优先权日1991年6月17日
发明者李石开 申请人:李石开