[发明专利]运行在地球经纬线上的新型列车

说明书

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