انقر هنا لمشاهدة فيديو "ملخص مرئي" لهذا الاختراع.
اختراعات علي پور أحمد | التصنيف: اختراعات جديدة في العالم | ذات صلة: الاكتشافات العلمية والاختراعات التكنولوجية
توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية | توليد الكهرباء باستخدام محرك الجاذبية الثاني | محطة توليد الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
◉ المقدمة والأهداف:
في هذه المقالة سوف نشرح بشكل مختصر الاختراع الجديد لبناء محطة الطاقة باستخدام قوة الجاذبية الأرضية.
بالنسبة لفكرة بناء محطة طاقة باستخدام قوة الجاذبية، استخدمتُ قانون نيوتن الثاني لتصميم محرك الجاذبية الخاص بها. ووفقًا لهذا القانون، يتناسب عزم الدوران الصافي المؤثر على جسم دوار تناسبًا طرديًا مع تسارعه الزاوي وعزم قصوره الذاتي. بعبارة أخرى، عزم القصور الذاتي هو مقياس لمقاومة الجسم للتسارع الدوراني، والذي يعتمد على كتلة الجسم وكيفية توزيعها بالنسبة لمحور الدوران. كانت هذه هي النقطة الرئيسية التي ركزتُ عليها لتصميم محرك الجاذبية. أجريتُ العديد من اختبارات المحاكاة باستخدام برامج محاكاة هندسية في بيئة تتوافق تمامًا مع سلوك قوى الضغط وغيرها من المعايير الفيزيائية الواقعية.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
وفقًا لما يُشاهد في الفيديو في نهاية هذه المقالة، وبعد العديد من الاختبارات باستخدام "محاكي الفيزياء"، كانت النتيجة المرجوة من الاختبار الأخير دقيقة للغاية، وتمكنت من تشغيل محرك جاذبية ثلاثي المراحل باستخدام قوى الطرد المركزي والجاذبية فقط. في هذه المحاكاة، حُسبت بدقة جميع القوى، مثل الاحتكاك، وكثافة الهواء، وكتلة الجسم، ودرجة الحرارة المحيطة وضغطها على كتلة الجسم، واتجاه الرياح وضغطها، وتسارع الجاذبية البالغ 9.8 متر في الثانية المربعة (م/ث²)، وعوامل طبيعية أخرى مثل احتكاك وصلات هيكل المحرك، باستخدام حاسوب. بمعنى آخر، يعتمد تشغيل هذا الهيكل الضخم للاستفادة من جاذبية الأرض بشكل كامل على حسابات فيزيائية، ويمكن تحقيقه في أبعاد حقيقية.
كما هو واضح، فإن قوة الجاذبية هي واحدة من أقوى القوى الطبيعية وأهمها والتي لها تأثير مباشر أو غير مباشر لا يمكن إنكاره على حسابات جميع التفاعلات الفيزيائية على الأرض. قوة الجاذبية ليست ذات أهمية كبيرة لاستمرار الدورة المتوازنة للحياة على الأرض فحسب، بل هي أيضًا أحد العوامل المهمة لتفاعلات الفيزياء الفلكية في الفضاء، فوفقًا لنظرية النسبية العامة لأينشتاين، تُعرف الجاذبية بأنها تأثير هندسي في الزمكان لأن الأجسام تنحني الزمكان بكتلتها، ويُعرف هذا الانحناء بالجاذبية. لجاذبية الكواكب تأثير قوي على مدار وحركة الكواكب الأخرى بناءً على كتلتها وبعدها عن بعضها البعض ويمكن أن تسبب مدارات إهليلجية وحركة الكواكب في الفضاء أو حتى تتسبب أحيانًا في اصطدام الكواكب ببعضها البعض لأن الجاذبية هي قوة تسحب الأجسام نحو بعضها البعض. تستطيع الجاذبية أيضًا منع الكواكب من التصادم ببعضها البعض من خلال خلق مدارات قوية على طول مسار بيضاوي محدد، وهذه القوة تُسبب دوران الكواكب حول النجوم (مثل الشمس) في مداراتها، مما يمنع التصادم المباشر بينها. هذا التصميم المثالي والفريد لخالق الكون مُدهشٌ للغاية، فالجاذبية، كأحد العوامل المؤثرة، لها دورٌ بالغ الأهمية في منع الفوضى وتحقيق الانسجام في الكون.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
بمعنى آخر، نواجه قوةً هائلةً في عالمٍ مُتاحٍ ومعروف. يُمكننا الحصول على طاقةٍ نظيفةٍ لا حدودَ لها على الأرض، التي تتمتّع بإحدى أكثر قوى الجاذبية توازنًا، إذا أدركنا واكتشفنا طرقًا مُختلفةً لاستخدامها. مع أن استخدام الوقود الأحفوري والملوثات يُعدّ من أسهل وأنسب الطرق لتوليد الكهرباء، إلا أنه يُعدّ أيضًا من أكثر أفعال البشرية قسوةً وعدم مسؤولية تجاه موطنها، الأرض. وللأسف، لا تزال هناك حكوماتٌ تُحرق الوقود الأحفوري بتهوّر، رغم التحذيرات العالمية، وتُفاقم الظروف البيئية على الكوكب الوحيد الصالح للسكن يوميًا.
من أهدافي في ابتكار أفكار علمية إبداعية في مجال استخدام الطاقة النظيفة تعزيز الشعور بالمسؤولية تجاه الحفاظ على نظافة البيئة، لأنني أؤمن بأنه لا ينبغي لنا أبدًا التذرع بالتقدم التكنولوجي وزيادة الطلب على الكهرباء لتبرير تدمير الطبيعة وتلويث المناخ. إذا كنا سنهدم منازلنا ونجعلها غير صالحة للسكن لتحقيق أهداف تكنولوجية بعيدة المنال، فمن الحكمة تجاهل هذه التطورات التكنولوجية المدمرة بدلًا من استغلالها. على الرغم من تزايد اهتمام الناس باستخدام الطاقات الجديدة والنظيفة في السنوات الأخيرة، إلا أن التحدي المتمثل في غياب برامج حكومية جادة وقانونية لاستخدام الطاقات المتجددة قد أبطأ وتيرة التقدم في هذا الاتجاه. ومع ذلك، تتزايد الجهود المبذولة لتحقيق كفاءة عالية في إنتاج الطاقة النظيفة في جميع أنحاء العالم يومًا بعد يوم، وآمل أن تحظى فكرتي لمحطة توليد الطاقة بالجاذبية بمزيد من الاهتمام والتطوير كبرنامج إبداعي وصديق للبيئة لتوليد الكهرباء باستخدام قوة الجاذبية القوية والنظيفة.
◉ الوصف الفني للاختراع:
عند تصميم هذه الفكرة للحركة الدورانية المستمرة والمتواصلة لحلقة حول نفسها، استخدمتُ تقنية المبدأ الفيزيائي المتمثل في تأثير قوة الطرد المركزي على محور الحلقة. وبما أن متجه سرعة الحلقة يتغير اتجاهه باستمرار، فإن الحلقة الدوارة تتسارع تحت تأثير قوة الطرد المركزي باتجاه مركز الدوران. الآن، إذا مارست البيئة الخارجية للحلقة ضغطًا فيزيائيًا على كتلتها بتغيير موضعها في دورة دوران مُتحكم بها، فسيؤدي ذلك إلى استمرار حركتها إلى ما لا نهاية (بافتراض معامل احتكاك صفري) تحت تأثير قوة الطرد المركزي. يمكن رؤية أمثلة على هذه الدورات في المدارات الدائرية للأقمار الصناعية حول الأرض أو في حركة الإلكترون العمودية على مجال مغناطيسي منتظم. لكن هذه الحركة في مكان مثل الأرض حيث توجد قوى احتكاك طبيعية تتطلب تصميمًا معقدًا، لذلك ابتكرتُ حلاً عمليًا وبسيطًا للتغلب على قوى الاحتكاك ومواصلة الدوران اللانهائي لمحرك الجاذبية هذا.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
كما يمكن رؤيته في الفيديو في نهاية هذه المقالة، فإن جميع الحلقات الثلاث تتعرض لتسارع أسي في الدوران بسبب تأثير قانون نيوتن الثاني، والذي يرجع إلى التسارع الزاوي لكتلة كل من هذه الحلقات الثلاث. في الواقع، هذه الزيادة في السرعة في الدوران هي نفس معدل التسارع الزاوي مع تغير السرعة الزاوية لجسم ما. من منظور قوانين الفيزياء، يعتمد الدوران المستمر لدائرة داخل أخرى على عوامل فيزيائية مختلفة، مثل كتلة الجسم نفسه والهيكل الذي يشكل محيطه. أحد هذه العوامل المهمة هو مراعاة القصور الذاتي الدوراني لكلا الدائرتين وموقعهما بالنسبة لبعضهما البعض، مما يساعد في تحديد كيفية تأثير القوى الفيزيائية وعزم الدوران المطبقة على دوران الدائرة الداخلية. هذا الدوران هو قانون نيوتن الثاني للحركة (F = ma) ويمكن التعبير عنه على النحو التالي: Στ = Iα، حيث Στ هو مجموع عزم الدوران، وI هو عزم القصور الذاتي، وα هو التسارع الزاوي.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
بما أن الحركة الدائرية المنتظمة في الفيزياء تصف حركة جسم يتحرك في مسار دائري بسرعة ثابتة، فقد حاولتُ الحفاظ على محور دوران كل حلقة في مسار دائري ثابت في أوقات مختلفة من خلال ربط الحلقات الثلاث بأذرع تحمل ثابتة. وبما أن السرعة كمية متجهة وتعتمد على كتلة الجسم، وكمية شحنة الضغط الابتدائية، واتجاه حركته، فلكي نحصل على تسارع تدريجي، صممتُ حجم المحور الخارجي لدوران هذه الحلقات الثلاث بالترتيب من الصغير إلى الكبير بحيث تتغير السرعة تدريجيًا ويزداد التسارع الزاوي، فكلما زادت مسافة نقطة تطبيق القوة عن محور الدوران، زاد عزم الدوران. ونظرًا لأن عزم الدوران قوة يمكنها تدوير الحلقات، فإن هذا التسارع المركزي سيكون له اتجاه ثابت بمرور الوقت، وفي جميع الأوقات، ينتقل التسارع نحو محور دوران محرك الجاذبية هذا لأنه ناتج عن القوة المركزية حول الحلقات الثلاث، وهي أيضًا ثابتة من حيث الحركة وموجهة نحو محور الدوران.
تجدر الإشارة إلى أنه في حال عدم ضبط مركز ثقل الحلقات بدقة وتوازنه، قد تتغير السرعة والتسارع في كل حلقة من الحلقات الثلاث نتيجة انحرافها عن المحور. لذلك، يجب ضمان توازن جميع الوصلات، وخاصة ذراع المحمل المتصل بعمود المولد، قدر الإمكان. يمنع التثبيت الدقيق للوصلات الانحرافات غير المرغوب فيها للحلقات عند السرعات العالية، والتي تنتج عن الدوران المستمر للحلقات والضغط العالي لقوة الطرد المركزي لكل حلقة داخلية على الحلقة الخارجية. الاستثناء الوحيد لاختلال توازن الحلقات يتعلق بالحلقة الداخلية الأولى في مركز الحلقات الأخرى، وسأشرح فيما يلي السبب الفيزيائي لاختلال توازن الحلقة الأولى.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
بناءً على الخصائص الجوهرية للقانونين الأول والثاني للديناميكا الحرارية، وتحديدًا العلاقة بين درجة الحرارة والطاقة في توليد الاحتكاك، من الضروري الاهتمام بتعويض فقدان الطاقة في محرك الجاذبية هذا، لأنه مع الحركة الدورانية المستمرة للحلقات، يكون التكامل الدوري للحرارة مساويًا للتكامل الدوري لكفاءة كل حلقة من حلقات محرك الجاذبية هذا. وعلى المدى الطويل، ومع استمرار الحركة، هناك احتمال لتغير في توازن الطاقة الداخلية (الكلي) في هذا المحرك، مما ينتج عنه فقدان ضئيل جدًا للطاقة عند نقل عزم الدوران من حلقة إلى أخرى. من ناحية أخرى، تزداد الإنتروبيا الفردية للمكونات المشاركة في الدوران المستمر للحلقات مع مرور الوقت، مما يؤدي في النهاية إلى فقدان ضئيل للطاقة أثناء دوران الحلقات. ربما يستطيع هذا المحرك الاستمرار في العمل والدوران لساعات دون أي فقدان للسرعة، ولكن نظرًا للقوانين الفيزيائية المذكورة، فإن احتمال انخفاض سرعة الدوران مع مرور الوقت والتعرض لقوى الاحتكاك الطبيعي كبير جدًا وحتمي.
◉ انقر على أي من صور المعرض أدناه للتكبير:
على الرغم من أن مقدار فقدان الطاقة هذا صغير جدًا، إلا أنه يجب على أي حال إزالة هذه العقبة من مسار الدوران السلس والمستمر لمحرك الجاذبية هذا لضمان الدوران المستمر للحلقات والكفاءة المناسبة لمحرك الجاذبية. في هذا الصدد، استخدمت حلاً بسيطًا للتغلب على هذه العقبة الديناميكية الحرارية، وهو استخدام محرك قوي منخفض الطاقة قابل لإعادة الشحن على ترس العمود الرئيسي المتصل بالمولد، مما يؤدي إلى شحن متقطع للحركة المستمرة في الأوقات التي تنخفض فيها سرعة دوران الحلقات بسبب قوى الاحتكاك الطبيعية. بالإضافة إلى التحكم الدوري في استقرار سرعة الدوران أثناء عملية توليد الطاقة، يؤدي محرك الدفع الصغير هذا أيضًا المهمة المهمة المتمثلة في الدوران والحركة الأولية للعمود المتصل بأكبر حلقة ويزود الكهرباء من بطارية قابلة لإعادة الشحن. يمكن شحن هذه البطارية باستمرار على فترات زمنية محددة بواسطة محرك الجاذبية.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
بالإضافة إلى هذا المحرك للتحكم في سرعة الدوران وإنشاء الحركة الأولية في الحلقة الخارجية الكبيرة، استخدمت محركًا كهربائيًا صغيرًا آخر قابلًا لإعادة الشحن لإنشاء الحركة الأولية للحلقة الداخلية ودورانها السريع. في الواقع، هذه الحلقة هي قلب محرك الجاذبية هذا، ويؤدي دورانها إلى الدوران المستمر واللامتناهي للحلقات الأخرى. على الرغم من أن حلقة قلب محرك الجاذبية تشبه في المظهر الحلقات الأخرى، إلا أن لها فرقًا مهمًا للغاية وأساسيًا من حيث البنية الديناميكية مقارنة بالحلقات الأخرى. يتأثر هذا الاختلاف بقوانين نيوتن للحركة ومفهوم عزم الدوران، مما يعني أن المحور الداخلي لدوران الحلقات الأخرى يكون بالضبط في المركز حيث يمر خط قطر دائرة الحلقة من خلاله، وبالتالي يكون محور الحلقات الأخرى بالضبط في منتصف هذا الخط، بينما في حلقة القلب لا يكون المحور الداخلي للدوران بالضبط في مركز دائرة الحلقة وقد خلقت عمدًا انحرافًا عن المركز بمقدار 0.01 بوصة (0.0254 سم).
هذا القدر من الانحراف عن المركز في حلقة القلب يتسبب في أنه إذا طبقنا شحنة ضغط منخفضة على المحور بفاصل زمني أقل من ثانية، فإن الحلقة ستعود إلى موضعها الأصلي ونقطة سكونها بعد حركة دورانية بزاوية 45 درجة. الآن، إذا زدنا شحنة الضغط هذه، ستنجح الحلقة في الدوران بزاوية 180 درجة ولكنها ستعود إلى نقطة البداية وتستقر مرة أخرى. ومع ذلك، إذا واصلنا شحنة الضغط الأولية باستخدام محرك كهربائي لفترة زمنية أطول وأقوى (على سبيل المثال، 3000 دورة في الدقيقة) وقمنا في نفس الوقت بتشغيل المحور الدوار لحلقة القلب في دورة دوران حلقة أخرى بفارق محوري 90 درجة، فإن اختلال توازن محور حلقة القلب يصبح قوة ميكانيكية متسارعة ومطرقة لاستمرار الدوران بزاوية 360 درجة وفي النهاية الدوران اللانهائي للحلقة، وهو مفتاح القوانين الفيزيائية المذهلة لاستخدام جاذبية الأرض للدوران المستمر لهذه الحلقة.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
لهذا الغرض، استخدمتُ محركًا كهربائيًا قابلًا لإعادة الشحن لخلق ضغط ابتدائي مرتفع لفترة أطول على السطح الخارجي لحلقة القلب. يُركّب هذا المحرك القابل لإعادة الشحن على رافعة أفقية تُوصل يدويًا بحلقة القلب، ثم تُوضع غسالته المطاطية على السطح الخارجي للحلقة. عند تشغيل المحرك الكهربائي، تُسبب الغسالة المطاطية دوران حلقة القلب بسرعة كبيرة. بعد الوصول إلى السرعة المناسبة (على سبيل المثال، 3000 دورة في الدقيقة)، تُزال الغسالة المطاطية للمحرك الكهربائي من سطح حلقة القلب، وتُدفع بسرعة للخلف وللخارج من منطقة دوران الحلقات يدويًا باستخدام رافعة هيدروليكية يدوية. يُستخدم هذا المحرك الكهربائي القابل لإعادة الشحن المتصل بالرافعة مرة واحدة فقط، لبدء الدوران الأولي، ولا توجد حاجة لاستخدامه أثناء تشغيل محرك الجاذبية.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
بعد إتمام هذا المحرك الكهربائي مهمته، يحين وقت تشغيل المحرك الثاني، أي أن المحرك الكهربائي المتصل بالترس يدور الحلقات الثلاث في آنٍ واحد. هذه الدورة الأولية ضرورية لبدء تشغيل محرك الجاذبية. بعد تعشيق ترس القيادة مع الترس المتصل بعمود المحرك، يدور الحلقات الثلاث في آنٍ واحد. من الضروري تشغيل هذا المحرك الكهربائي في فترة زمنية قصيرة جدًا حتى يصل إلى السرعة الأولية المناسبة، والتي تتراوح بين 500 و1000 دورة في الدقيقة على الأقل، ثم يُفصل ترس المحرك الكهربائي تلقائيًا عن العمود بواسطة مقبس شحن مثبت أسفله، ليصل محرك الجاذبية إلى أقصى سرعته وقوته في أقل من بضع دقائق.
أثناء تشغيل محرك الجاذبية، إذا انخفضت سرعة الحلقة الخارجية إلى أقل من 3000 دورة في الدقيقة بسبب قوى الاحتكاك الطبيعي، فسيُكيّف المقبس الذكي سرعة ترس المحرك الكهربائي مع سرعة الترس ويتصل بعمود الحلقات. وبعد شحن ضغط قصير لتعويض انخفاض السرعة، يُفصل عن العمود مجددًا. باستخدام هذا المحرك القابل لإعادة الشحن، نضمن استمرار دوران محرك الجاذبية دون توقف طوال الليل والنهار لتوليد الكهرباء. كما هو موضح في الصور في هذه المقالة، يتصل العمود الرئيسي للحلقات بشكل أفقي مباشرةً بمولد تزامني كبير لإنتاج الكهرباء دون أي فقدان للطاقة.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
إن بناء محطة طاقة باستخدام الطاقة الجاذبية النظيفة والقوية يمكن أن يساعد في الحد بشكل كبير من الملوثات الغازية والكيميائية في جميع أنحاء العالم، وباعتبارها بنية أساسية حديثة، فإنها تعمل على تسريع عملية صنع السياسات في المجتمع الدولي لتشجيع المزيد من البلدان على استخدام الموارد المتجددة والصديقة للبيئة.
وكما هو الحال مع الاختراعات الأخرى، يتمتع هذا الاختراع أيضًا بإمكانية التطوير والتحسين بشكل أكبر، ويمكن أن يساهم تسويقه بشكل كبير في الحد من التدهور البيئي وزيادة إنتاج الكهرباء.
نهاية المقال//
◉ فيديو توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية / التصنيف: اختراعات علي پورأحمد
◉ صانع الرسوم المتحركة لهذا الفيديو: علي بورأحمد
◉ ملحن الموسيقى لهذا الفيديو: علي بورأحمد
◉ الراوي: علي بورأحمد
◉ اللغة: الانجليزية
◉ الترجمة: لا يوجد
نبذة عن المخترع ومؤلف هذه المقالة:👇
مقالات متعلقة بتوليد الكهرباء من الجاذبية:
◉ تنتج محطة الطاقة هذه الكهرباء باستخدام الجاذبية وحركة الأذرع الهيدروليكية (اختراع محرك الجاذبية الأول)
◉ تنتج محطة الطاقة هذه الكهرباء باستخدام الجاذبية والعجلات المعلقة (اختراع محرك الجاذبية الثالث)
◉ تنتج محطة الطاقة هذه الكهرباء باستخدام الجاذبية وقوة الطرد المركزي (اختراع محرك الجاذبية الرابع)
◉ الاختراعات العلمية لعلي پورأحمد
◉ أفلام الخيال العلمي لعلي پورأحمد
◉ جوائز علي پور أحمد
◉ لوحات للفنان علي پورأحمد
◉ موسيقى علي بورأحمد الآلية
إعلان
