专利名称：洛仑兹电磁动能能量转换器的制作方法
技术领域：
宇航动力二、科学技术百科全书，电工学，25，科学出版社，1988年第33页“冲击波发生器”，第244页核电池。
三、电工原理，电子工业出版社。ISBN7-S053-米99-1145P94二平行载流导体间的相互作用力。
四、电力电子设备用器件与集成电路运用指南，李宏编，第一版2001年10月，机械工业出版社第三章电容器，第六章常用光电隔离器件。
五、力学《伯克利物理学教程》第1卷(美)，C.基特尔著，科学出版社P49。
5“磁场中带电粒子所受的力”。
如果人类能研制出抵抗重力的装置，那我们就能随便登上太空，但目前还没有能够发明屏蔽引力的方法。而在地球环境，我们却发明了抵消引力的推力喷气发动机原理，在地球环境下产生脱离地球引力的第一宇宙速度，脱离太阳系引力的第二宇宙速度，飞往深沉宇宙的第三宇宙速度，每秒16.7公里的末速度。这都是仰赖200百多年前的伊萨克-牛顿爵士的第三大定律“作用在物体上的力总有一个大小相等方向相反的反作用力同时产生”，小质量具有大速度，和大质量具有小的速度，其作用是一样的。推力火箭就是以小质量大速度获得巨大推力的实际运用。人们运用这一原理产生了大的末速度。美国太空飞船“旅行者二号”于一九八九年对海王星的考查后，开始飞离太阳系，进入无穷无尽的宇宙空间，去完成最后一项任务，将我们地球的信息介绍给可能遇到的“外星人”-大推力火箭利用化学能的转换，可产生脱离太阳系的第三宇宙速度。而这个方法却是人们时至今日产生大推力的唯一方法。迄今为此看来，企图找到屏蔽引力之“盾”的一切努力都是徒劳的，而人们发现的抵消引力的牛顿第三定律，所使用的大推力火箭喷气发动机却是一种不情愿的“唯一选择”。
人类对太空的好奇，已由神话进入现实，地球人进入太空也由实验在短短的几十年中就进入实际。如果从人类第一次释放探空气球的上世纪二十年代起，到一九五七年10月4日第一颗人造地球卫星“斯普特尼克号”进入太空也才二十多年，就以技术手段结束了人类文明几千年幻想的时代，在宇宙门槛上是真正的智慧生物。虽然宇宙引力控制着万物的运行，但事实上引力是四种基本作用力中最小的一种(电磁力、弱力、强力、万有引力)。用数字来表示的话，重力的作用只是电磁力的10-36，是电磁力的几十亿分之一。
洛仑兹电磁动能转换器，实际上就是将电磁能转换为物体的动能能量的转换器。获得大速度的方法，除现在使用的唯一方法，化学力的转换方法外，本专利提供一种另外的方法，这就是以电磁力-洛仑兹力的方法。将积聚的电磁能量转换为物体的动能......。至此，地球人在进入太空，除以火箭推力外，又增加了一种以电磁力的方法，来抵消无所不在的引力的新方法。就是说以积聚强大的电磁力来抵消无所不在的引力，以达到人类自由地遨游太空的目的。以延续子孙后代传承地球文明，而可避免时至今日而止的被动的生死依存于地球的局面，更可生存于宇宙，在太空中存己延后，传承人类文明。
迄今为止，人类向太空探索的方式已由视觉(望远镜)到身临其境的各种感官的接触。就近的月球探测及以后的各种努力，最先遇到的就是摆脱地球引力。无能是大推力火箭，抑或是本专利所贡献的方法，皆无非是抵消地球引力而已，本专利所具的方法，较之用化学力的“火箭技术”优点甚多。火箭的化学能，提供给被加速的物体如宇航器，是由每秒几千米到每秒几十千米的样子。而洛氏电磁力所加速的物体，理论极限是光速C。可以不费吹灰之力将大质量物体加速到第三宇宙速度，甚至更高。就是在地球环境二者相较，电磁力所转换的末速度随随便便就比化学火箭所提供的末速度大两个数量级。火箭发动机推力所获得的加速度，我看最高也莫过于几万g的样子，而洛氏力可传递100万g以上或更大。
以本专利技术所呈现的能量转换方式与火箭的化学力转换方式相比，本专利所采用的技术还存在价格上的巨大优势。经测算，将一千克重的有效荷载发射到低地球轨道的所需费用-发射的成本，和以洛氏力将同样重量的载荷发射到低地球轨道的成本相比，其发射成本二者之间也是在两个数量级之差。这个比较是指就目前各国所采用的方式，倘采用如下所述的一些特殊方法，其费用尚可大幅下降，依比例估算，到月球旅行，采用本专利所呈现的方法，作为计算，也只是在泡十万美元，折合人民币至多100万元而已。如是，开发月球就不只是一回无法下手的事，而具体到可接受的价格，当然，它的意义总是被人们所忽略，而被历时几千年的神话所迷茫......。
人们开发月球的旅行费用，比火箭技术所呈现的方法更加现实而低廉。...只有大幅度降低往返月球的“交通费用”。就开发月球而言，才可以经济手段形成良性循环，使人类掌握控制的财富巨增，而人类的存己延后，扩展生存空间，人类也才能够进入宇宙智慧生物的存在范围，就象在地球上的旅行一样简单。
现对洛仑兹电磁动能能量转换器的工作过程阐述如下能量储存电容器群通过缓冲电阻R并联充电，以静电场的形式储能。就现有水平电容器组的比能可用到每千克储存静电能100KJ(千焦耳)，可掌握的技术是E＝CV2/2；E为电容C充足电压为V时，电容器所储存的静电能。
顺便估算就可说明C等于一个法拉。V＝10K伏，则V2＝100KV2。则E＝500MJ(兆焦耳)。
如果换算为质量为M的物体的动能，则这一法拉电容储存的静电能足以将质量为M的物体的速度由零增加到末速度为V＝(1000MJ/m)1/2。
可是这个末速度是很大的。当然在实际运行中，它的效率并非理想的100％，其转换的限度我们知道了，至于如何趋近这个限度使转换效率趋近于100％，就是制造使用的技术问题了，由原先的不可控而到现实的技术可控却非难事。
能量的转换在刚性的、平行的电导轨的电枢，电流由一根电导轨流经电枢到另一根电导轨，形成一个完整的回路，流过电枢的电流，受电枢电流所产生的磁场的力，使电枢呈与电流、磁场皆为正交的方向受力-洛仑兹力。
能量从静电能的势能形式E＝CV2/2(电容器组的电容以法拉为单位为C，V是电容器组充足电压为V电压值，以伏为单位，则E就是以焦尔J为单位)。
转换为动能mV2/2；m为引力质量的m的物体，而V则是由能量转换所得物体的末速度。
以正常的叙述程序，应当表达为电容器组经缓充电组充电，所储存的静电能量。
CV2/2C为电容器组的电容量以法拉为计量单位，V为电容器充电的电压，通过人为的技术操作，使能量转换为我们所需要的形式-电枢质量为m的速度为V的动能。
E＝mV2/2m为电枢的引力质量，V为电枢M的末速度。
当然，这些过程遵循一般的物理原理能量守恒定律。
能量转换的触发。
电容器组并联充电，虽然这些电容器组可以是数量极大的电容器组，其容量可达上千、万数量级的法拉值。这些电容组的电容器放电的安培数可达兆安级。在实际运用中，已是很常见的情形。由门电路控制的电力电子器件可开关103-106A的电流，用于热核聚变的“托卡马克”在上世纪九十年代已是成熟技术，而今我们自己要组织这种大功率开关电路也并非难事。因为由于技术的原因，并考虑便于安全操作，并联电容器组充电的电压并不高。而今电容器的制造技术的进步完全可满足耐压在十到几十千伏的电容器的成批廉价生产。为能说明实质的要点，我们选取电容器以拾千伏的电压并联充电，这个电压并不高。但它并不适合我们用以在瞬间的能量转换。
所谓触发，就是在很短的时间内，甚而至于称为瞬间的那些时段，将由电能到动能的转换实现，其关键是在设计的瞬间将已充足电的并联电容器组改为串联电容器组。将并联电容器组在瞬间(ms级的时段)串联为电容器组的状态，这具体是否可行？就是问题的关键。整个串联瞬间的电容器组组成的电路，是个两种效应皆同时存在。在电容器组并联充电至每个单体电容的电压为拾干伏，在瞬间同时将其串联电路形成另外的通路，如果这串联电路的各个节点连通的电阻只有几欧姆的内阻值，这时依照电路原理，串联电阻与并联电阻的通电效率之比就是串联电阻值，几欧姆与并联电阻值-几十干欧姆的缓冲电阻值之比。就是说，可以技术手段选择电路元件的电阻值而使电路瞬间呈串联状导通，电压呈算数级数而增加，并联电路在瞬间的变化只是整个变化的万分之几。在电容器组充足的状态下，瞬时(ms级)将电容器组并联的效果并不取决于缓冲电阻和开关器件的通路电阻的绝对值，而在实际运行中起主导作用的是它们的相对值，这就给人们在设计线路时留下了很充分的选择余地，搭配的空间。只要细心，总是可以选择适当的即可以人为实现的，在技术上也并不存在困难。
串联电路的通路的开通时间它的计划原则是串联开通的开通时间为ms级的区间-毫秒级的时间区间。在这区间，电路的R.C应计划在R.C＝τ，使这个区间适合与τ的开通时段，则电路能量释放的效率应已放电至99.30％。R.C为放电电路，其中包括平行电导轨等的结构电容和开关器件的通态电阻。这就是说只要设计计划周全，用现在已是成熟的技术的反复、多次的组合设计即可达到组成一个新的系统，使它有以往技术所不可能有的新的性能。在ms级的时段在5τ的时间内放电完毕-电容器组储藏的静电能可转换为电枢实体m的动能，mV2/2(m，电枢实体的引力质量，V，电枢实体的末速度)。
当然这些选用的开关电路的执行元件绝不是电磁接触器件，而是在呈成熟技术的固体开关，由门级控制的由光电隔离控制的光电控制开关器件或选用成熟技术的绝缘栅双级晶体管IGBT的栅级控制电路及其组合，也绝非难事。为了便于叙述，我们特别介定电枢这一特殊功能器件。
电枢是换能器中将静电能转换成电机平行或直线运动能的那个部件。是一种和电刷结合在一起的机电元件，其中为静止电导轨和运动元件-电枢提供连续的、电的连接动能与之相配套的机电元件是用纯银或金的合金做成的，电刷也是用贵金属合金材料做成的，其主要目的是减小电枢与滑轨之间的接触电阻。
本专利称的洛仑兹电磁动能能量转换器，实际上是为克服地球引力的一种直线加速器，用以抛射诸如航天器之类的设备、构件、物资。使用这种换能器，一般在地球环境下，宜采用高仰角抛射。实际上就是与垂直方向一致，但恰好与地球引力方向相反的抛射器而已。这当中，被抛射物就是电枢或作成航天器特殊要求的电枢，或是在电枢上的其它搭载物。电枢和被抛射物所获得的末速度的能量，都是由电容器组的静电储能而来。在原理上，它要传递能量，以洛仑兹力的形式使之运动。
电枢，是固体物理器件，是将电能转换为以能量守恒形式约束的物件的末速度的承载电器元件。对它的电器要求是“无电阻滑动”最小的摩擦损失，最小的电阻损失。古老的旋转电机上的电枢是在发电机上给予励磁的系统，使机械能通过旋转以刷握、电刷和在其上的刷握弹簧压力来达到滑动直线运动和固定元件的电联接的目的。
以固体电枢的能量转换方式在真空、低温的太空，还有一个重要的用途。给太空环境提供一种机械动力，这就是以被转换的电枢的直线运动，通过曲柄联杆机构，将其转换为曲柄的旋转运动，象地球环境那样，在太空环境以洛仑兹力的转换方式使固体电枢的直线运动转换为连续的曲柄的旋转运动，在太空环境如月球、火星上计划的探测车使用的动力装置。
本专利提到的换能器，电枢，可以作为被抛射物抵消引力的作用而获得在星际空间位移的自由。增加地球人生存的空间。根据同一原理，以固体电枢换能所得的直线运动，在曲柄连杆机构，转换为曲柄的旋转运动，以在太空提供“星际行走”的动力。
以上所述，固体电枢在实际使用中一是作为被抛射物的电枢，本身可以制成航天器或在太空需要的装备、设施的运载体而被加速。电枢作为太空物体的运载实体，如宇宙飞船之类的宇航用品，二是用同一原理可制成在星际实体上获得位移自由的“星际行走”动力。
气体电枢在太空中运行的航天器，变换运行轨道的航天器，长期无外力飞行的航天器因偶然原因其运行姿态“丑陋”，需要预以调整，使它“听话”。仰或是往反于太空之间的地球航天的返回地球，航天器不能象自由落体那样进入大气层坠入大地，“需要”反冲制动。减速而温柔返回......。这都要对航天器施加一种预调的力，以达预期目的。目前大量使用的是以航天器上自备的化学火箭，利用牛顿第三定律的方式使航天器因具备反作用力的原理而达到其目的。
本专利提供的换能器的方法，可更廉价地提供航天器的运行，变换轨道，调整姿态，返回地球的反冲减速的动力。在航天器上以太阳能电池帆版提供的电能或其它形式自带的发电装置，使在用同样的方式不变，当然再不是固体电枢，这里的电枢是等离子态的气体物质，就可比化学火箭廉价得多的方式，完成航天器的机动。
航天器上同样安置一套洛仑兹电磁力动能转换器，只是这种转换器上将电容器组的静电能转换为电枢的动能的电枢，不再是物态为固态的实物，而是物态为气态的气态物质而已。
电枢的改变，是来自于航天器上预设的易于电离的那些物质，如铯、氙或钾之类的物质。以它们作为工质，用洛仑兹力，将这些气态物质高速抛射出去，获得反作用力而使航天器改变运行状态。其具体方法是先将工质在蒸发器内蒸发为气态物质。由高温多孔的钨离化器，电离为等离子态的带电气体。这些等离子体，就作为洛氏转换器的电枢。这种气态的导电物质作为电枢置于电导轨之间时，在需要改变航天器运行的那些瞬间，即将航天器上的变换器开通-并联充电的电容器组变化为串联电容器组且立即在电导轨之间的电压徒然升高到MV(兆伏)，置于电导轨内侧的等离子态电枢，改变电导轨间电场场强的走向，而被击穿，呈电路通路，联同等离子体象固体电枢那样以接近光速的速度，将这些高温带电的等离子体沿电导轨的延伸方向喷出。使电导轨及与之相联的航天器受到牛顿爵士所述的反作用力的推力而喷出。以达到航天器的变轨调姿，运行状态以返回地球的反冲制动的目的。洛氏能量转换器实际上是一个加速器。为达到控制按牛顿三大定律在太空中运行的目的，可以连续或“点动”，使航天器受到精确调控，以电器精度调控航天器，绝对比火箭喷射原理的化学燃烧的控制方法精确而廉价。
因太阳和月球的引力使人造星体的运行姿态“丑陋”，以气体电枢的电推进技术有许多优点。
一、比化学推进技术的效率高了100多倍。
二、所需推进剂的质量降低90％以上，气体电枢相较，喷气推进获得反冲力而言，因其电推进可成若干倍，以接近光速的速度，产生推力相比后者只要很小的质量就可获得巨大推力。
三、电推进只要化学推进十分之一或甚至更少的质量，作为起动的宇航器的总质量大大降低，使宇航器的效率更高。
四、电推进的大小可精确调控，不影响宇航器的运行姿态。化学推进却不行。
五、电推进的结构简单，成本低廉，可靠性高。
六、它只要一种推进剂，就是易于带电的电离化物质，如铯、钾或气态的氙、氖、氦等。化学推进剂是多种，他是靠易于氧化的物质的剧烈氧化产生的推力，比如四氧化二氮、偏二甲肼、液氧、液氢......这些化学燃料的储存、调控，使用远较使中性物质的电离麻烦得多，所有环节也相应复杂，危险性大。
七、火箭发射的变数很多，而电推进技术极易掌握。欧洲“阿丽亚那”发射的七次失败，美国卡拉维尔角的悲剧，也包括我国西昌航天发射基地的失手无不与使用化学火箭相关。
这点尤为重要。
人们永远也忘不了1986年1月28日上午11时39分13秒美国佛罗里达州卡纳维尔角的肯尼迪航天中心16公里的高空上，轰的一声巨响，正在拖着白色烟雾向太空爬升的航天飞机“挑战者号”顷刻之间炸成了一团白色烟雾，现场观看发射的一万多观众还没有明白过来出了什么事的时候，一场世界载人航天史上最大的机毁人亡悲剧已经发生。这时，广阔的肯尼迪航天中心发射场上，一片寂静，广大观众都被这突如其来的景象惊呆了，不知所措。指挥中心的广播员也长时间地停止了广播。几分钟之后，广播员以悲痛的声音播出了不幸的消息。于是，全场立刻沉浸在悲哀和痛苦之中，泣声一片......。
“挑战者号”的悲剧是人类航天活动史上的一次挫折。然而挫折并没有吓倒人类，人类从挫折中奋起...人类血染航天将分外壮丽...。
历考世界俄、美、欧在化学火箭的成本与收益是大大地不相对称，其耗资巨大，可以拖垮俄罗斯，也使美国囊中羞涩。
尤以火箭技术大不安全。这时就推进技术而言，其廉价和可靠性更凸显其在航天技术的优越性，是化学火箭完全不可比拟的。更何况其无染污对环境不造成破坏，这些优点更应是我们后发优势之立足点。这是从电与化学能两相比较的结果。
以电推进取代的化学推进是完全可以的，除上所述各项优点外，人最可宝贵的生命会更加有保障。留神美、苏前辈的火箭动力的航天，无不给我们推进者以血的教训，电推进给我们开辟了一片新的天地，在人类进军太空的过程中，我们更以智慧的技术达到更安全可靠的境地。
正由于电推进自身免去了化学推进所带来的起动质量增大。在同样的条件下可以容纳多台电推动系统，轮番运行，使星体上的动力系统寿命大增。
电推进在地球环境可以有地球环境的供电，在太空除以太阳能供电外，在宇航器上还可设置核能动力的发电机，时速可达每小时7.8万公里，这是化学动力太空船时速的3倍。能够两个月内抵达火星，....由于在太空船上设置了小型核电站，使太空船可运行10年以上，美国“普洛米修斯”计划的实施，也正是基于此。
从技术的角度讲，核电池可以看成是恒流发电机。电压与负载电阻呈比例，电流取决于核电池技术的结构，比如收集电带电的纯β源的带电离子，数量决定了该电池的电流，而与环境条件和负载无关。随着同位数的老化，电池可供电流下降。对于以锶-90而言，每隔25年电流强度减少50％，氢-2氘的半衰期为12年，而氪-85、氢-3氚这些都是纯β的发射源，这已是上世纪的成熟技术，在太空建立永久的核能基地是完全可能的。
电能可以完全取代化学能，这已成为人们的共识。以电能替代化学能，则使我们可获得更加安全、更加清洁，性能更优越，而且更加廉价的能量方式，它必定取代笨拙而不安全、高昂的化学能。
综上，可以结论为固体电枢固体电枢是一种和电刷结合在一起的机电元件，为运动导体和固定导体之间提供连续的、电的联系。实际上要提供满足运动，而这个运动又要使电连续地联结而不间断(电枢与固定设备-平行电导轨)之间的连续电联系的位移。
电枢与导电轨之间的位移，受洛氏力的推斥，使电枢与固定设备之间(与电导轨之间)的相对速度是很大的，这个位移速度肯定超出第三宇宙速度，甚至理论上的很容易接近光速。因而，电枢与平行电导轨之间的电联系要求就很独特。在电器技术的百多年间，已成熟的技术是使用滑环的技巧来加以实施的。在电枢上的滑环是直接和电导轨以银或金银合金的形式，以电刷与之相联，电刷是纯金或黄金金属合金材料制成，以减小接触电阻。滑环与电导轨的电联接，使电导轨通过电枢构成一个滑环回路。而电导轨却要求是刚性的，其支撑是采用“炭化硅”材料，以粘结的方式使之成型，而良好的机械强度。炭化硅的刚性、耐热、绝缘比陶瓷还好。
滑环所使用的电刷，一般要求其廉价，以石墨粉、银粉、铜粉以粉末冶金手段压制成型，这样制得的电刷可以焊接的方式，将这种电刷的导出线，焊接在回火簧片上。这样，可用弹簧张力使之持久地保质一种电联结。其压力的大小，以一般弹簧秤计量可调制在500克的压力或以实验确定。
电枢、电刷与导轨之间的电联系是以接触的方式完成的，对电枢电刷与固定导轨之间的接触电阻，应有一个整定值。最大不超过0.005Ω，仰或用实验方法确定。因为在电刷和导轨之间通过的电流很大，有时可达数拾万安或是兆安，如果接触电阻不合适，通电产生的焦尔热是很可观的。所以在运行之先应尽量使电刷与导轨之间的接触电阻逾小逾好。就电刷的多少、数目，大小的原则是足够载荷的额定电流并留有20％的余地，运行中，是以热的形式产生的损失。而减少接触电阻值，就是根本的办法，要减小电阻，增加导轨与电刷的接触面是唯一方式。不过，这也无外乎电导轨之间和电刷的平面接触改为折皱接触甚或采用多层折叠的方式，即不增加体积，而又使接触面大增的方式使之达到趋于最小的接触电阻值。
等离子体电枢等离子体，就是电离了的物质的气态实体。因为带电，可以电磁力-洛仑兹力驱动，使之改变运动形态。和固体电驱不一样，在电枢电导轨之间是真空态的环境，其环境的真空态所要改变的是其间的电场分布。要有利于洛氏力作用。将存储于电容器组的静电能转化为这些气态物质的动能，使之有向“喷出”。产生推力，这当然是牛顿爵士在200多年前就已确定了的作用在物体上的力就有一个大小相等方向相反的反作用力作用在该物上的作用与反作用的牛顿第三定律早已确定了的。这与喷气推进原理一样，只不过是小质量-气态等离子体的引力质量m，这绝对值相对较小，但附加的速度却很大。-接近光速。可见其产生的推力不可小视。要实现这样的能量转换，对电导轨和电枢而言，等离子体就有一定的具体要求，现分述如下。
等离子体的获得-等离子体电枢。
电枢是以易于电离的物质铯或钾、氙，在高温多孔的钨离化器中使之呈等离子态的已如前述。使钨离化器置于平行电导轨之间，正中这之前即以电解槽法找到电导轨由于其间放置了钨离化器，而产生的电场畸变，有利于等离子体的受洛仑兹力的走向，重要的是电导轨电力线，等势面都是以电解槽法预先设计测式的。在等离子体钨蒸发器的位置，电导轨特制制造凸台，以人为造成电导轨在凸台处的电场畸变。则在该处电场局部集中，率先通过等离子体而呈回路。在电导轨上，电流经一导轨流入，过等离子体(实际上是电极穿)，到另一电导轨回流，电流与产生该电流的磁场将等离子体以洛仑兹力的形式朝固定方向，以接近光速的速度喷出。和喷气原理一样，只不过喷气原理是以热化学反应喷出获得反作用力-推力。而在气态电枢的情形，却是带电粒子，在电导轨的方向上受力喷出而得反作用力产生推力而已。前者效率较差，而洛仑兹力的效果显著大而好于前者。
就气体电枢的一个很理想的用途是在地球环境，对使用近一个世纪的内燃机的点火问题来加以利用。也是饶有兴味的。
内燃机的点火能量，象现在目前所大量使用的那样，沿用的是美国通用汽车公司，台尔柯分部的凯特林(chrlerF.Kettering)最早发明的，后来逐步完善。这种传统的点火设计已有大半个世纪。其要点就是以蓄电池的能源，以磁场储能的断电系统的分合来产生高电压，击穿火花塞气体间隙，以击穿火花塞的放电能量作为混合气的点火能源，正常混合比的汽油，只要有0.1mJ(毫焦尔)的能量即可点燃混合气。其计算能量E＝HI2/2H是点火线圈的自感系数强度，I是自感线圈的电流变量。
在上世纪二十年代，汽油是工业社会的液体能源代替了上上个世纪的固体能源-煤炭。石油产品极其丰富这种点火方式的可靠性，较之原先的磁电机点火，有巨大的提高，更吸引人的是其可大批工业化制造，大大降低了成本，因而廉价的可使其大力普及。至二战期间，大马力汽油车的使用使之畅行无阻。那时使用者根本不考虑其能源的石油产品的价值。
第一次能源危机，中东石油的有限产出，不能满足工业社会的无限需求。-对能源的有效使用，-节约能源的社会要求是国家在大商机促使技术的进步至今，只是将凯特林白金触点的机械开合，以电子开关代替电子电力技术代替机械开关是至今在内燃机点火上的最高技术贡献。-时至今日其一次性点火所释放的能量也只是在毫焦尔的数量级，其点火能量与古老的凯特林相比并无什么实质性的进展。
洛氏电磁动能转换器的汽体电枢方案可用于内燃机的点火系统，这一原理的使用设计，可对内燃机的点火以实质性的改观，首先是以洛氏电磁动能转换器的思想指导设计的双极电磁释能火花塞(申请号99124530.X，公开号CN12649434)，这实际上就是平行电导轨使汽态的等离子体(电火花击穿产生的等离子体)，电枢往导轨方向的喷出，释放的能量是千万倍于常规火花塞的凯特林点火器。以等离子体的高温，等离子体的温度在九千多摄氏度到四、五万摄氏度。高压(近乎光速喷出的汽态电枢)的大的电磁能量，千万倍于常规点火。
由于其点火能量很大而可调，所以对于其实际运用，会给我们改变能源结构带来美好的前景，问题是在稀燃发动机，由于空燃比的稀混合器，要使其着火，常规点火的几十毫焦尔的点火能量是不足了，不能正常工作的原因是点火能量只有几十毫焦-这是凯特林白金断电点火器的最高输出能量的极限，为此，上世纪五、六十年代的固体电子工业-半导体产业的进步，在开关技术上提供了半导体开关而使其损失减少，增加了效益，与凯氏的白金断电开关相比，其在火花塞上的点火输出大了一个数量等级-一次性点火输出可在百多毫焦尔的样子，至今采用的点火内燃机的所谓电脑控制的电子点火-俗称高能点火的这些点火系统就是这样，用于稀燃发动机就是点火技术的进步，一次性点火能量较凯氏系统提高了一个数量级的原因。但其弱点是沿凯氏的这条路的改进，已不可能再有提高，这给我们进一步提高点火能量是一道不可逾越的鸿沟。要想一次放电点火再行提高，沿凯氏系统的思路是不可能的。
从科技和人类生存的角度看，能源危机确是制约生产力的发展，因而文明进程受到制约...当然我们谈能源危机是说在地球上的能源危机，如果考虑在宇宙中，当然不会存在这样的说法，就近的月球上大量存在的氦3，就是取之不尽的能源，但...那是在月球上，地球上有人预计21世纪是气体能源的世纪，十八世纪起的初期工业文明是固体能源造就的文明，二十世纪是石油-液体能源造就了机器工业文明。我们二十一世纪的地球能源-这是很现实的。不象在月亮上，那就是能源专家们探明的地球上的天燃气、液化石油气、CNG、LGP，其储量据说可供人类几个世纪的使用。
但是一个不可否认的事实是，这些天燃气的着火能量断然不是所谓高能点火所能点燃的。据实验(天燃气和液化石油气汽车，孙济美主编，北京理工大学出版社，一九九年三月第一版，P18(4)天燃气和液化石油气比气油着火温度高，火焰传播速度慢，因此需要较高的点火能量)，孙先生没得实际数字，而实际却是我国各地的“清洁汽车”计划却难以实现，我看就主要是现在无论国内外的点火技术不过关，用CNG、LGP作燃料的内燃机运行点火，甚而至于不着火的原因就是沿用凯氏的点火系统。
以洛氏力的电磁动能能量转换器的双极电磁释能火花塞相比，于传统火花塞存在着一次性释放的巨大能量差别。实际上就是本专利提出的主张，以等离子态电枢的形式向内燃机工质抛射大能量的等离子体，产生大质量的高能等离子流。实际经验表明如果双极电磁释能火花塞，双极之间隙为2.54mm，平行导轨设计长度25.4mm，其与常规火花塞之比前者可产生几百倍的等离子流。对那些以CNG、LGP为能源的常规四冲呈内燃机设计中出现的不利情况而断火的情况还会出现吗？显然，如果要使经济学家提供很好的城市排污，清洁计划得以成为事实，以此开发双极电磁释能火花塞的技术唯一途径，断无二法。此文中提到气体燃料火焰传播速度慢，说明了是爆发力差，功率下降，但以等离子体电枢的实验事实所表达的双极释能电磁火花塞的高温高压高速的等离子流，使点火过程迅速离开相对较凉的燃烧室壁，大大改善了火焰形成的初期的存在的火焰息灭的问题，更不同之点是释能火花塞产生的是以等离子体形成的线点火源，所以在燃烧过程的早期，能够给予系统更多以高温大体积为特点的点火能量，点燃更多的可燃气，使燃烧加速进行，迫使其燃烧速度大大加快，缩短行程之内的燃烧时间。在火花式点火的发动机中燃烧速率增加，提高了热效率，这样当然就使燃气的经济性提高，节约燃气。
正因为双极释能火花塞开始所能点燃的混合气量较大。而且是一个分布宽广的点火源。所以它能减小循环的变化率，使发动机的怠速可以较低而不会游车，转速时高时低。发动机可以设计成较一般为高的压缩比，使发动机的各项性能指标皆有提高，双极电磁释能火花塞就是以洛氏电磁能转换的以等离子体抛射物-电枢的电导轨或等离子体抛射器。所以这一技术用于目前地球环境下大量使用的内燃机，使用气体燃料能源的点火技术，具有目前任何方式点火的，不可替代的作用，正如早年的磁电机点火技术在游移了两百来年才使用蓄电池能源的白金断电点火的点火方式稳定一样，等离子体点火双极电磁释能火花塞两项专利申请实质上是洛氏电磁能量转换器中电导轨所加速的是高温、高压，强烈的电磁气氛的等离子体。其点火效率和输出的点火能量是凯氏系统不可望其项背而望尘莫及的。
这时，我举一项设计中的试算法，使之符合我国用于现行四冲程内燃机的列子，稍作估算，以证其现实性。
市面上早已能买到0.01μF的耐压30KV的有机薄膜电容器，其中缓冲电阻为2KΩ10W的挠线电阻。以10K直流作电源-实际工作中汽车蓄电池以12V-150Q蓄电池为电源的DC-DC变频器可容易获得10KV的高压电源，而且为汽车用点火器高压电源专用设计，其体积比蓄电池的1/4的样子，更何况可开发专用的DC-DC变频模块，电力电子技术而言那是上个世纪九十年代的成熟技术。另外特别要提出的在图示上的放电隙G，我们在提到上世纪三十年代E.Marx装置时是以放电隙的同时(是技术意义上的同时，比如其先后差另不过以ns计的误差)，击穿来实现这些电容器组由并联转为串联的过程。现今则不可以此偶然机率效果用于实际的工作方法。它的要点就是使用光电继电器，其初级-控制极，是低压的而且初次级之间的隔离是高压的，现代电力电子技术的产品，早就给我们准备了完备的技术素材，特制的能耐10KV以上的光电隔离开关。其动作时间在几个ms级充作放电隙G，以光电开关通态电阻的0.001Ω，可作到瞬时开通(ms的)整个线路的激发，是按内燃机点火行程中“火花持续时间”，来以霍尔元件实现的，这并无特殊的技术，所谓设计亦无非是将原已成熟的技术系统通过思考组合为一个新的有预定功能的系统而已。应用于四冲程内燃机的点火技术其实也就只有这么简单。
以上设备按图纸装配的“等离子体点火器”，以双极电磁释能火花塞为释能元件，估算一下电容器组(设想10级Marx电路)经缓冲电阻2KΩ，充电。其等效电路如图示，其RC特征量τ＝10×0.01μF×10KΩ＝μS，而充足电的时间我们认为在5τ时间之内，电容器组已经充电到供电电压的100％。
放电等效电路亦如图示，只是系数不变而已，串联电容如果是n＝10，则电容C＝0.01μF/10＝0.001μF，而R的数量级估算为1Ω，特征量为τ＝0.001μ×1＝0.001μ，在纳秒数量级。
就是说整个系统实际充放的时间是μS级的，充放的过程就是能量转换的过程，也就是要将CV2/2(V为电压)所储藏的静电能要使等离子电枢变为mV2/2(V为速度)的动能所需的时间极短。所以用于汽车天燃气的点火系统，就有上述优于凯氏常规点火的那些优点。我们想象，不会是人们为解决生存的能源危机-气体能源的技术使本发明专利更有存在的理由。
具体实施例方式要作到商业目的地开发太空，俄国雄心勃勃的计划在澳大利亚开始的。圣诞岛位于地球赤道附近，在这里发射卫星是最容易的，俄罗斯消息报说“征服太空的梦幻时代已经结束，接下来应当谈的是开发太空并以此赚钱。”俄罗斯国土内的普列谢茨克，斯沃博得内，卡布斯金-雅尔据说是“不宜商业发射”，实则是冷战产生以军事目的保密及其设施已与世隔绝的技术落后的原因，要使这些设施超到优秀的商业效果已是不能的事了。更何况其设施跟不上发展，长期租用哈萨克斯坦的拜科努尔发射场，年租金是1.15亿美元，折合人民币近10亿，更迫于哈出台新的海关政策大大不利于俄在这些方面的进出，使费用增高，更加使俄不可接受，火箭发射给当地造成生态和环保有害的巨大损失，哈更进一步提出荷刻条件，迫使俄宁肯远隔重洋到澳洲签字，新开辟发射场。俄在拜科努尔的24个发射台，也只有9个可用，其余皆年久失修，而无法维持，经经济学家仔细核算，最终觉得以放弃为妙，也才有俄在澳的圣诞岛之行。
尽管俄的发射成本较之欧洲阿丽亚那发射便宜，虽然也比美国便宜，但因化学发射的诸多原因，其固有的缺陷更由于时至今日而止，航天动力，化学火箭是一种唯一的选择，无论如何，人们别无选择余地。历考世界俄、美、欧在化学火箭上的成本与收益是大大不相对称，其耗资巨大，可以拖垮俄罗斯，也使美国囊中羞涩。
这时就电推进技术而言，其廉价和可靠性更凸显其在航天技术的优越性。是化学火箭完全不可比拟的。更何况其无污染对环境不造成破坏，这些优点更应是我们后发优势之立足点。这是从电与化学能两相比较的结果。
尤其我国得天独厚的珠穆朗玛峰其高度接近同温层。8848米的峰项再加上几百米或近千米的建筑平台，是电发射的最佳场地，这里提出的在珠峰上建电发射场，是实现最廉价发射的可靠方案，到时地球上的大量物资，宇航设备皆可廉价的以电推进技术送入太空。运行组装可分部在太空进行，这都得力于廉价的推进技术。目前看，要在珠峰上建电发射台，困难重重，其上空气稀薄，不宜人类生存，更皇论在珠峰上施工？但是，这一切相较要在太空，甚至月球火星上建立设施甚至永久性基地而言，就却是天堂与地狱之比了，现在看来，无论是技术、资金都不成问题，应立即进入实施阶段是没有问题的。在珠峰下的大峡谷雅鲁藏布江，如果在大峡谷上口筑坝凿洞引水至下游出口可获2300多米落差，其水能发电量将是世界之最可解决青藏高原乃至相邻南亚诸国的电源问题。在我国的米林县和墨脱的大峡谷的水电储量，正是珠峰-世界屋脊的青藏高原，南缘的喜玛拉雅山脉中部的东西两端分别屹立着南迦巴瓦峰和南迦帕尔巴特峰，这两峰的外则却是雅鲁藏布江下游大拐湾处和恒河上游大拐湾。
一个是世界最高的山峰，一个是世界最深的峡谷，是大自然的奇迹。以大峡谷的巨大电力在珠峰上的电推进航天工程，将把地球文明与宇宙联通。中华民族在二十一世纪会走在世界的前列，是任何国家无法比拟的。
西部大开发，就不再是一句话，而是世界发展的必然。
地球上的发射必须受到大气压的影响，而这个影响在技术上造成很多复杂的后果，给宇航发射带来格外增加的发射成本。而在珠峰上建真空发射塔使被发射体避开周密大气层，使发射成本大为降低，多方面地降低发射成本是使宇航商业化的巨大优势，珠峰的得天独厚是老天爷看中我中华民族的又一例证。
图2中A是固体电枢，a是炭刷，J是压鐄。
图3是气体电枢，A在钢性导电轨相对的两凸台，以利启动。
权利要求
有别于化学火箭产生推力的方法，其特点是一、电容器组并联充电，以储存静电能量，在控制的瞬间，使该电容器组呈串联状放电，系统电压呈算数级数增加，以高压向刚性平行导体放电，使称作电枢的装置以洛仑兹力的方式将电容器组储存的静电场能转换为电枢的动能。电枢本身就是宇航器或宇航的搭载物，及其虽不为宇宙航行器本身但却是须得加速获得巨大末速度的物体。
二、固体电枢除权利要求书一所指的电磁能转换的特点外的。以直线运动为特点的洛仑兹力的能量转换，以曲柄连杆机构将洛仑兹力以平行电导轨的方式转换为旋转运动的方式，在真空中，在固体星球上的位移机械，如月球车、火星车等。包括地球环境使用的太阳能汽车的电动车。
三、气体电枢在宇航器上提供太空机动的电磁洛氏力作用于运动的带电质点的气态物质-等离子体，以此原理提供航天器机动的动力达到运行变轨，返回地球的反冲制动目的的机械装置。在地球大气环境的以平行电导轨放电击穿的等离子体点火的内燃机点火和外燃机-锅炉、火炬的点火器。
四、以静电能转换为航天器动能的装置。
五、以地球常规供电的洛仑兹电磁动能能量转换器。
六、以太阳能供电的洛仑磁电磁动能能量转换器。
七、以宇航器自带核动力发电提供电力的洛仑兹电磁动能能量转换器。
全文摘要
以化学能的转换，人类得以克服地球引力，达到每妙7.9公里的速度，人造天体得以在太空中运行。这全靠化学能转换为物体动能的转换方法，是目前的唯一方法。本专利提出了另一种有别于化学能的转换方式，以电磁能的方式转换为物体的动能。电容器组的电容器群以并联充电，串联放电，使储蓄在电容器组中的静电场能在瞬间得以释放。这一释放静电能以洛仑兹力的形式使刚性平行导体上滑行的电枢在平行钢性导轨的方向受力，电枢受力高速运行而将电容器组的静电场能转变为电枢的动能，从而获得高于化学能的转换效率，比化学能转换为动能的成本低、廉价、安全、技术简单、易操作等优点。不单是多了一种选择，该转换技术潜藏巨大的财富是显而易见的。
文档编号H02K57/00GK1458728SQ0310308
公开日2003年11月26日 申请日期2003年1月29日 优先权日2003年1月29日
发明者王世其 申请人:王世其