انقر هنا لمشاهدة فيديو "ملخص مرئي" لهذا الاختراع.
اختراعات علي پور أحمد | التصنيف: اختراعات جديدة في العالم | ذات صلة: الاكتشافات العلمية والاختراعات التكنولوجية
نظام منع الانقلاب التلقائي لمقصورة الركاب في المركبات الكهربائية بالكامل (BEV)
◉ الاختراع: سيارة كهربائية بنظام منع الانقلاب
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
◉ المقدمة والأهداف:
في هذه المقالة سوف نشرح بشكل مختصر اختراع نظام جديد لمنع انقلاب كابينة الركاب بسبب شحن الرصيد السالب.
يمكن أن تؤثر عوامل مختلفة في حساب ارتفاع وانخفاض دالة الشحنة لعدم انتظام التوازن، مع إضافة معامل الضغط في حالتي الكتلة الساكنة والديناميكية. قد تؤدي هذه الزيادة إلى تجاوز المركبة لمعايير السلامة، مما قد يؤدي إلى حوادث خطيرة لركابها إذا تجاوزت شحنة الوزن القيمة المحددة في اختبارات الديناميكية الهوائية وتحديد معامل السلامة للمركبة. ومن العوامل الخطيرة التي قد تؤدي إلى انقلاب المركبة، انفجار الإطارات، وكسر علبة التوجيه، والدوران المفاجئ للعجلات، وكسر نظام التعليق أو الزنبرك، وتجاوز المركبة بسرعات عالية وغير مسموح بها، وانزلاق المركبة على الطريق، أو حتى غفلة السائق.
على الرغم من أن أشهر ماركات السيارات العالمية تُطبّق أعلى معايير السلامة في منتجاتها المُصنّعة، إلا أنه حتى الآن، لم تتمكن أيٌّ منها من إصدار ضمان كامل بنسبة 100% لترخيص منع انقلاب السيارة ومنحه للمشترين. جميع السيارات المُصنّعة حتى الآن تقريبًا لديها القدرة على التعرّض لحالة عدم توازن الشحنة في طبيعتها الديناميكية (وهي مزيج من عوامل الهيكل الداخلي للسيارة استجابةً لضغط الجاذبية المحيط).
◉ الاختراع: سيارة كهربائية بنظام منع الانقلاب
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
بعد العديد من اختبارات المحاكاة الحاسوبية وأبحاث متنوعة حول البنية الديناميكية للسيارة، توصلتُ إلى حل عملي وفعال لمنع اختلال منحنى دالة الشحنة في جسم متحرك. صُممت المبادئ الأساسية لتصميم هذا النظام بناءً على نظرية الأنظمة غير الخطية، التي لها تطبيقات عديدة في الديناميكا المائية، والأوزان والمقاييس، وعلم الأحياء، والكيمياء، والفيزياء، وعلم الفلك، وغيرها.
للوهلة الأولى، قد يبدو استخدام نظرية الفوضى في الهندسة الديناميكية مبالغًا فيه بعض الشيء، لكنني استخدمت هذه النظرية مرات عديدة سابقًا لإيجاد حلول لمشكلات معقدة، واختبرت الدور الإبداعي لعدم الاستقرار والفوضى في التوصل إلى فكرة فريدة لوضع مستقر على حافة الاستقرار. هذه التجربة دفعتني إلى ابتكار فكرة نظام "منع الانقلاب"!
تجدر الإشارة إلى محدودية تطبيق هذا النظام على المركبات غير الكهربائية (البنزين والديزل). فتصميم نظام الدفع في المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية (BEV) يسمح بأداء مختلف مقارنةً بمحركات البنزين. أما في المركبات الكهربائية بالكامل، فبدلاً من وجود علبة تروس منفصلة، وعمود دفع، ومحور، يُدمج المحرك مباشرةً مع محور الدفع لإنشاء محور دفع كهربائي قوي.
◉ الاختراع: سيارة كهربائية بنظام منع الانقلاب
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
بمعنى آخر، لا يُمكن تطبيق النظام الذي صممتُه لمنع انقلاب هذه السيارة الجديدة إلا على السيارات الكهربائية بالكامل، لأنه بسبب استخدام عمود الدفع لنقل عزم الدوران في السيارات التي تعمل بالوقود الأحفوري (بتوجيه الطاقة المُستقبَلة من علبة التروس إلى الترس التفاضلي)، لا يُمكن إزالة هذا الجزء الرئيسي والحيوي في السيارات التي تعمل بمحركات البنزين، وهو ما يستحيل معه فصل الأجزاء الرئيسية لهيكل السيارة في السيارات التي تعمل بالبنزين. أما في السيارات الكهربائية، فبفضل عدم وجود عمود دفع في أرضية السيارة، يُمكن فصل الهيكل والمقصورة بسهولة.
◉ الوصف الفني للاختراع:
لتحييد قوة السحب القوية وتأثير الرفع لشحنة عدم استقرار التوازن في حالة الانقلاب، لدينا حلان عمليان (في البيئات ذات الجاذبية وبدونها) للتغلب على عدم الاستقرار الفيزيائي. في الحل الأول، يجب أن تدور بيئة الضغط حول الكتلة، وبتجاوز منحنى عدم الاستقرار، تصل الكتلة إلى حالة التوازن (فيزياء فلكية فضائية)، وفي الحل الثاني، يجب تقسيم الكتلة إلى عدة أجزاء عائمة متصلة، ويجب أن تدور الأجزاء التفاعلية لقوة الضغط حول مركز الاستقرار وتصل الكتلة المركزية إلى حالة التوازن. بما أن إمكانية دوران البيئة حول كتلة واحدة بسبب وجود الجاذبية غير ممكنة على الأرض (ولكنها ممكنة في الفضاء)، يمكننا استخدام التقنية الثانية في الفيزياء لإنشاء مركز استقرار في الكتل المتصلة وتحقيق التوازن في مركز الاستقرار.
◉ الاختراع: سيارة كهربائية بنظام منع الانقلاب
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
لهذا الغرض، وبعد دراسات مختلفة لحالة هيكل السيارة والنظر في الاستجابة الديناميكية الهوائية للجسم في التعامل مع ضغط الهواء، قمت بتقسيم هيكل السيارة إلى ثلاثة أجزاء منفصلة متصلة ببعضها البعض. للوصول إلى عتبة التوازن المستقر، اعتبرت مقصورة الركاب مركز الاستقرار والجزأين الخلفي والأمامي من الجسم كأذرع هيدروليكية تفاعلية وحساسة لشحنة عدم استقرار التوازن. باستخدام هذه التقنية، ودون منع قوة الضغط الشديدة والتعامل معها (التي تؤدي إلى إصابات النخاع الشوكي وتمزق الشعيرات الدموية الدماغية)، نسمح بوضع مركز الاستقرار (كابينة الركاب) بمرونة في دورة شحن عدم استقرار التوازن والضغط الذي يتم تطبيقه على الجزأين الخلفي والأمامي للسيارة. بحيث تستمر في حركتها الدورية حتى تصل إلى حالة سكون مع الدوران والتفاعل السريع بسبب ضغط الطاقة الواردة (قوانين نيوتن للحركة).
◉ الاختراع: سيارة كهربائية بنظام منع الانقلاب
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
وفقًا للمحاكاة الحاسوبية التي يمكن مشاهدتها في الفيديو في نهاية هذه المقالة، يُظهر القسمان الخلفي والأمامي المنفصلان للسيارة حركاتهما الفيزيائية المتأصلة بعد تطبيق الضغط في شكل انقلاب أحادي المرحلة أو تعليق متقطع، بينما على عكس هذين القسمين، لا تتأثر مقصورة الركاب بالضغط الدوراني المطبق على قرص التوصيل (المثبت في الجزء الأمامي والخلفي من المقصورة). وذلك لأن قسم المقصورة، باستخدام عمودين كبيرين مزودين بتروس هيدروليكية، يوضع كمركز للاستقرار في وضع وصلة ثابت ومحايد بالنسبة لشحنة الضغط ولا يحقق القدرة على مرافقة الضغط إلا على خط مستقيم للمحور الأفقي. بمعنى آخر، باستخدام الترس الهيدروليكي الذي يربط مقصورة الركاب بالقسمين الخلفي والأمامي المتحركين للسيارة، يمكننا تحقيق دورة مشتركة لحركتين مختلفتين (ثابتة وديناميكية) حتى تصل المقصورة إلى حالة من السكون التام للطاقة الحركية.
لتقليل التأثير الحتمي لقانون نيوتن الثالث (كلما مارس جسم قوة على جسم آخر، فإن الجسم الثاني سيمارس قوة مساوية ولكن معاكسة على الجسم الأول)، قمت بتوصيل جميع أجزاء الجسم الثلاثة المنفصلة برافعتين دوارتين هيدروليكيتين بحيث تكون كل من الحالة الديناميكية الهوائية في الحالة الطبيعية، ويمكن للجسم، عند مواجهة قوة ضغط، أن يقرر بذكاء وتلقائي إلى أي جزء ينتقل الضغط الناتج عن شحنة عدم الاستقرار الاختلالي وأي جزء يمكن أن يظل في حالة الارتباط الساكن. لإجراء تحول سريع لقرص الرافعة الدوارة بين حالة التوازن وحالة عدم التوازن (مع الأخذ في الاعتبار القوة الفيزيائية للضغط وسرعة الحادث)، من الضروري تجهيز السيارة بوحدة تحكم أوتوماتيكية ذكية ذات رد فعل دائرة سريع.
◉ انقر على أي من صور المعرض أدناه للتكبير:
لحل مشكلة تحويل ترس الربط بين حالتي التوازن وعدم التوازن، صممتُ قفلين أوتوماتيكيين ذكيين على جانبي مقصورة الركاب، بحيث عندما تبدأ حالة عدم التوازن وتميل المركبة إلى الانقلاب، يتحول القفلان من حالة الإغلاق إلى حالة الفتح، ويتبع الترس الهيدروليكي الضغط. يغير هذان القفلان الذكيان حالتهما، ويفتحان أو يُغلقان عند الضرورة عن طريق توصيل دائرتهما الإلكترونية بمستشعرات كاميرا كشف الارتفاع. في الواقع، تتولى مستشعرات كشف الارتفاع المثبتة أسفل مقصورة الركاب مسؤولية اكتشاف حد الارتفاع القياسي لكل جانب من جوانب الهيكل من الأرض، وبمجرد تجاوز مؤشر الارتفاع المستوى القياسي والآمن، ترسل المستشعرات التردد اللازم لتفعيل قفل ذراع الربط.
◉ الاختراع: سيارة كهربائية بنظام منع الانقلاب
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
يتم التنشيط التلقائي لقفل ذراع الوصلة كما يلي: في حالة عدم التوازن، وعندما يصل الارتفاع إلى حد انقلاب المركبة، يُقفل ذراع ناقل الحركة الأوتوماتيكي على جانب المقصورة، مما يضع المقصورة في حالة ثبات وثبات. وفي الوقت نفسه، يُفتح ذراع ناقل الحركة الأوتوماتيكي على الهيكلين الخلفي والأمامي ويُفعّل بحيث يدور هذان الجزآن حول مركز ثباتهما (المقصورة) لمرافقة قوة الضغط. ونتيجةً لهذه الوظيفة، يكون الجزءان الخلفي والأمامي فقط من المركبة في وضع يسمح لهما بمرافقة الضغط، بينما يعمل جزء مقصورة الركاب، مع قفل ذراع ناقل الحركة، كمركز ثبات وصد للضغط، ويوجه القوة المطبقة إلى الجزأين الآخرين.
الخطوة التالية هي نقل الدوائر الإلكترونية والكابلات الكهربائية من داخل المقصورة إلى قسمين منفصلين وبالعكس. لهذا الغرض، ولمنع انقطاع التيار الكهربائي وتلف الأسلاك والكابلات، استخدمتُ طرف توصيل أوتوماتيكي للجهد والدوائر الكهربائية على الجدران الأمامية والخلفية للمقصورة. هذا الطرف هو المكان الذي تمر منه الطاقة الكهربائية في السيارة، والذي يقوم بمهمة نقل أو فصل الكهرباء عن طريق توصيل قرصين فوق بعضهما البعض. عند انقلاب السيارة، وبالتزامن مع تفعيل قفل ذراع التوصيل للحفاظ على استقرار المقصورة، تُفعّل دائرة مرور الكهرباء أيضًا، ويُفصل الطرفان ميكانيكيًا. يتم فصل هذين القرصين عن بعضهما البعض باستخدام مضخة كهربائية صغيرة لقطع تيار الدائرة مؤقتًا بين هياكل السيارة الثلاثة. بعد توقف السيارة، تُوضع أخاديد تبادل الطاقة لهذين القرصين فوق بعضهما البعض مرة أخرى، بحيث تنتقل الكهرباء من لوحة البطارية في أرضية المقصورة إلى القسمين الخلفي والأمامي من السيارة.
بشكل عام، بالنسبة للمركبة التي تكون في حالة انقلاب كامل ودوران مستمر بزاوية 360 درجة (تعليق)، فإن استخدام عجلة القيادة لا يؤثر على تقليل دورانها حول نفسها، لأن العجلات لا تلامس الأرض احتكاكًا، وبالتالي لا يتم تكوين الالتصاق اللازم لمنع تعليق المركبة. إضافةً إلى ذلك، في حوادث الانقلاب، تؤدي أي حركة أو دوران مفاجئ لعجلة القيادة إلى كسر مفاصلها، لذا يُعد القفل الذكي والتلقائي لعجلة القيادة بواسطة نظام التحكم الذكي "Anti-Rollover" عندما تكون المركبة في حالة عدم استقرار بسبب التعليق وظيفة آمنة وإيجابية لهذا النظام.
◉ الاختراع: سيارة كهربائية بنظام منع الانقلاب
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
عند تفعيل نظام منع انقلاب السيارة، يتوفر حلان لفصل لوحة القيادة (الموجودة في مقصورة السائق) عن عجلة القيادة (الموجودة في مقدمة السيارة). الحل الأول هو استخدام نظام التوجيه السلكي، الذي يلغي الحاجة إلى عمود التوجيه ويربط عجلة القيادة بالعجلات بطرف كهربائي واحد فقط. يُسهّل هذا التوصيل الكهربائي، عبر "وصلة سلكية"، الفصل التام بين أجزاء هيكل السيارة الثلاثة، لأنه عند تفعيل نظام منع انقلاب السيارة، يُمكن فصل أو توصيل التوصيل الكهربائي بين المقصورة ومقدمتها باستخدام هذا الطرف الكهربائي الذكي.
ولكن إذا أردنا استخدام نظام "عمود التوجيه" القياسي، فيجب فصل عمود التوجيه، الواقع بين الهيكل الأمامي ومقصورة السائق، عن طريق تحويل العمود وعمود التوجيه إلى جزأين منفصلين وربطهما بمشبك أوتوماتيكي. صُمم هذا المشبك الأوتوماتيكي الذكي على شكل حلقة ذات حلقتين خاصتين مسؤولتين عن إحكام تثبيت عمود التوجيه المكون من قطعتين. يقع موقع تثبيت مشبك عمود التوجيه الأوتوماتيكي على هيكل المقصورة بزاوية معاكسة تمامًا لعجلة القيادة ومقعد السائق. بمعنى آخر، تحتوي السيارة على قضيبي توجيه مُحكمين تمامًا بمحاذاة بعضهما البعض بمشبك حلقي قوي.
آلية عمل مشبك ربط عمود التوجيه هي كما يلي: في حالة المركبة العادية والمتوازنة، تكون حلقة ربط عمود التوجيه محكمة الغلق، وتعمل الحلقات المسننة الموجودة على جدارها الداخلي كمشبك، وتربط الجزء الخارجي من عمود التوجيه بالجزء الداخلي من عجلة القيادة في المقصورة. أما في حالة المركبة غير المتوازنة والمقلوبة، فتنعكس هذه الآلية، وتُصدر الدائرة الإلكترونية الذكية للمركبة أمرًا بتحرير حلقة الربط، بحيث ينفصل الجزء الداخلي من عجلة القيادة (مقصورة السائق) عن الجزء الخارجي من عمود التوجيه (الهيكل الأمامي)، ويُفعّل نظام منع انقلاب المركبة.
◉ الاختراع: سيارة كهربائية بنظام منع الانقلاب
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
وفقًا لاختبارات المحاكاة الحاسوبية التي أجريتها، وفّر نظام منع الانقلاب كفاءة أمان عالية في جميع السرعات. وقد حقق هذا النظام أداءً جيدًا في السرعات العالية بفضل اعتماده على ثبات مقصورة الركاب. كما حافظ النظام على توازن السيارة عند تفعيله في السرعات المنخفضة، ومنعها من السقوط جانبيًا بسبب اختلال وظيفة الوزن والضغط.
ونظراً للكفاءة الكبيرة والأهمية التي تتمتع بها هذه التقنية في منع الحوادث وإنقاذ حياة ركاب السيارة (في حالة انقلابها)، فمن المؤكد أن نظام "منع الانقلاب" يمكن اعتباره عاملاً إيجابياً وقيماً في السيارات الكهربائية التي تستخدم هذه التقنية.
مثل الاختراعات الأخرى، يتمتع هذا الاختراع بالقدرة على التطوير والتحسين بشكل أكبر، ويمكن أن يساعد تسويقه تجارياً بشكل كبير في تقليل الإصابات والوفيات الناجمة عن الحوادث التي تنطوي على انقلاب المركبات.
نهاية المقال//
◉ فيديو لنظام منع الانقلاب الأوتوماتيكي لجميع المركبات الكهربائية / التصنيف: اختراعات علي بور أحمد
◉ صانع الرسوم المتحركة لهذا الفيديو: علي بورأحمد
◉ ملحن الموسيقى لهذا الفيديو: علي بورأحمد
◉ الراوي: علي بورأحمد
◉ اللغة: الانجليزية
◉ الترجمة: لا يوجد
◉ الاختراعات العلمية لعلي پورأحمد
◉ أفلام الخيال العلمي لعلي پورأحمد
◉ جوائز علي پور أحمد
◉ لوحات للفنان علي پورأحمد
◉ موسيقى علي بورأحمد الآلية
إعلان
