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 والعجلات المعلقة (محرك الجاذبية III) | 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.
في تصميمي الثالث لمحطة طاقة تعتمد على الجاذبية, لقد استخدمت قانون رينيه ديكارت الأول لتصميم محرك الجاذبية. وفقًا لقانون ديكارت الأول، فإن أي جسم في الكون سيبقى دائمًا في نفس الحالة طالما كان لديه القدرة الكامنة على البقاء في حالة سكون، وبالتالي، إذا بدأ الجسم في الحركة، فسيستمر في الحركة إلى الأبد. من الواضح أنه عند استخدام هذا القانون، يجب الانتباه إلى تأثير قوى الاحتكاك والضغط مثل الجاذبية على الحركة الدائمة للجسم. أيضًا، في محرك الجاذبية الثالث، استخدمت قانون نيوتن الثاني المتعلق بالقوى الصافية، بعبارات بسيطة عندما تُطبق قوة صافية على جسم، فإن الجسم يتسارع في اتجاه القوة الصافية. ومع ذلك، لا تزال قوى الضغط إحدى العوائق الرئيسية أمام الحركة الدائمة لجسم على كوكب مثل الأرض الذي يتمتع بقوة جاذبية شديدة جدًا على سطحه، لذلك، في تصميم محرك الجاذبية الثالث، استخدمت مزيجًا من العديد من مبادئ الفيزياء وفرعها الفرعي الرئيسي (الميكانيكا) للتغلب على عقبات الحركة الدائمة من أجل تقليل تأثير الاحتكاك.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
في اختبارات المحاكاة باستخدام برامج محاكاة هندسية، وفي بيئة تتوافق تمامًا مع سلوك المعايير الفيزيائية الواقعية، كانت نتائج العديد من التجارب ناجحة. في هذه الاختبارات، تم حساب جميع القوى بدقة باستخدام الحاسوب، مثل الاحتكاك، وكتلة الجسم، وتسارع الجاذبية البالغ 9.8 متر في الثانية المربعة (م/ث²)، وعوامل طبيعية أخرى مثل التلامس بين وصلات هيكل المحرك. على الرغم من انخفاض احتمالية الانحراف في الحسابات الحاسوبية، إلا أنه تم تحقيق ثقة عالية جدًا في الأداء الصحيح للحسابات الثابتة والديناميكية، بالإضافة إلى المجموعات الفرعية الحركية والحركية، وذلك بمقارنة النتائج النهائية للعديد من الاختبارات الفيزيائية، مما يشير إلى إمكانات هذه الفكرة والتصميم لبناء محطة طاقة كبيرة تعتمد على الجاذبية.
كما ذكرت في مقدمة المقالين السابقين حول إنشاء محطة طاقة باستخدام محرك الجاذبية الأول و محرك الجاذبية الثاني, نحن نواجه إحدى أقوى وأهم القوى الطبيعية، والتي تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على حسابات جميع التفاعلات الفيزيائية على الأرض. إذا أدركنا هذه القوى واكتشفنا طرقًا جديدة لاستخدامها، يُمكننا تحقيق طاقة نظيفة لا حصر لها على كوكبنا الأخضر، الذي يتمتع بإحدى أكثر قوى الجاذبية توازنًا. لا ينبغي النظر إلى التوجه نحو الاستخدام الواسع النطاق لهذه التصاميم الصديقة للبيئة من منظور الكفاءة الاقتصادية فقط، أو انتقادها من قِبل الشركات والحكومات، لأننا في أسوأ وضع من حيث تزايد التلوث البيئي نتيجة استخدام الوقود الأحفوري، ودورة الأرض الطبيعية لا تُتاح لها فرصة تجديد مواردها المتبقية والمحدودة.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
من أهدافي في ابتكار أفكار علمية إبداعية في مجال استخدام الطاقة النظيفة تعزيز ثقافة المسؤولية تجاه الحفاظ على نظافة البيئة، لأنني أؤمن بأنه لا ينبغي لنا أبدًا استخدام التقدم التكنولوجي وزيادة الطلب على الكهرباء كذريعة لتبرير تدمير الطبيعة وتلويث المناخ. إذا كنا سنهدم منازلنا ونجعلها غير صالحة للسكن لتحقيق طموحات التكنولوجيا اللامتناهية، فمن الأفضل تجاهل هذه التطورات المدمرة. على الرغم من تزايد اهتمام الناس باستخدام الطاقة الجديدة والنظيفة في السنوات الأخيرة، إلا أن التحدي المتمثل في غياب برامج جادة وقانونية من الحكومات لاستخدام الطاقة المتجددة قد أبطأ وتيرة التقدم في هذا الاتجاه بشكل كبير. ومع ذلك، تتزايد الجهود المبذولة لتحقيق كفاءة عالية في إنتاج الطاقة النظيفة يومًا بعد يوم حول العالم، وآمل أن تُدرس خطتي وتُطور كفكرة إبداعية وصديقة للبيئة لإنتاج الكهرباء باستخدام قوة الجاذبية القوية والنظيفة.
◉ الوصف الفني للاختراع:
أولاً، لفهم آلية عمل أجزاء محرك الجاذبية III بشكل أفضل، سأحلل هذا النظام بإيجاز. في محرك الجاذبية III، تكون جميع العجلات متصلة وتنقل القوة بزوايا مختلفة على سطح مائل. لذلك، نظرًا لحساب ميل منحنى "القوة إلى الإزاحة" في مخطط "القوة إلى الإزاحة" الذي يُفترض أنه سالب لهذا النظام، يميل نظام الدوران لمحرك الجاذبية III إلى الاستقرار دائمًا. بمعنى آخر، في التصميم الميكانيكي لمحرك الجاذبية III، تتغير "الطاقة الكامنة" لكل "عجلة معلقة" بالنسبة لموقعها في النظام بأكمله، لذا فإن الطاقة من "الجهد إلى المكان" في "الميل السالب" لمحرك الجاذبية هذا تمثل في الواقع قوة تدفع كتلة العجلات نحو قيم أصغر من المكان. باستخدام "الجهد التجاذبي" و"الميل السالب"، يكون اتجاه حركة العجلات في اتجاه قوة الجاذبية. ولأن العجلات معلقة ومتحركة، فإنها تنزلق على سطح التلامس بدلاً من السقوط عند مواجهة قوة الجاذبية. يؤدي هذا الانزلاق إلى خلق حركة دورانية حول محور كل عمود عجلة.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
من النقاط المهمة الأخرى التي يجب مراعاتها عند تصميم عجلات محرك الجاذبية III وزن كل عجلة ومقدار الضغط الذي تُمارسه على سطح التلامس مع العجلات الأخرى، والذي يُحصل عليه من معادلة حساب مساحة التلامس لكل حلقة، والكتلة m=pv وتحويلها إلى كيلوغرامات، وكذلك تحويل ضغط المساحة إلى متر مربع للحصول على باسكال، والقوة العمودية على السطح باستخدام معادلة mgcos، ومعادلة A/N للضغط المؤثر على السطح لمعرفة ما إذا كانت الأبعاد والوزن المُصممان متناسبين مع توليد الضغط المتحرك وانزلاق كل حلقة على سطحها المائل السفلي. إذا كان الضغط المطبق أقل أو حتى أكبر من المقدار المطلوب للانزلاق، فإن دوران العجلات المُعلقة يتأثر بهذا الخلل، ولا تتحقق الحركة الدورية والمستمرة.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
إذا كنا مهتمين بحساب تسارع العجلات على سطح مائل، فيجب علينا أولاً فحص القوى المؤثرة، والتي تتضمن قوة الجاذبية المؤثرة في اتجاه السطح المائل: Fgravity=m⋅g⋅sin(θ)، والقوة العمودية: Fnormal=m⋅g⋅cos(θ)، وقوة الاحتكاك: Ffriction=μ⋅Fnormal، ومن ثم بوضع قيم الكتلة (m) = kg وتسارع الجاذبية (g) = 9.81 m/s² والزاوية (θ) = ° ومعامل الاحتكاك (μ) =، يمكننا إجراء الحسابات اللازمة باستخدام بيانات ما قبل التصميم الأولية للحصول على تسارع كل عجلة من عجلات محرك الجاذبية 3. وبالطبع، فإن الحل الأسهل هو استخدام حاسبة تسارع تساعد في ضبط وتحديد تسارع محرك الجاذبية III في بداية مرحلة التصميم والبناء، وفقًا لنوع المولد المحدد.
بالنظر إلى ما سبق، استخدمتُ مزيج جاذبية الأرض ومبدأ الاحتكاك الحركي (الصيغة fs = μkN) في تصميم فكرة هذا الاختراع للحركة الدورانية اللانهائية على سطح مائل معلق. بمعنى آخر، يتم الحصول على الدوران 360 درجة لكل عجلة من محرك الجاذبية من حاصل ضرب القوة الرأسية للسطح في معامل الاحتكاك الحركي على سطح مائل، وإذا وضعنا حمل ضغط الجاذبية على سطح مائل معلق (دون مراعاة معامل الاحتكاك الساكن)، فستستمر الحركة إلى ما لا نهاية. ومع ذلك، بالنظر إلى أن قوى الاحتكاك تؤثر دائمًا على حركة الأجسام على الأرض، يجب أن يتم التصميم بطريقة مشتركة بحيث يمكن لقوة الجاذبية أن تحيد معامل الاحتكاك الساكن وتستمر الحركة باستمرار.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
كما هو موضح في الفيديو في نهاية هذه المقالة، هناك عجلتان رئيسيتان، كل منهما مزودة بذراعين ميكانيكيتين هيدروليكيتين سلستين للغاية. تُعلق هذه الأذرع على محامل ذات ميل طفيف جدًا في خط أفقي، مما يسمح لضغط الجاذبية بسحبها للأسفل. يُثبَّت وزن دائري في نهاية كل ذراع لتوليد شحنة ضغط للحركة الدورية. تساعد هذه الأوزان أيضًا في الحفاظ على تسارع مستمر ومنتظم للمحور الداخلي للعجلة بعد أن تكون الأذرع الميكانيكية في وضع حركة بيضاوي، ولكن لضمان ثبات اتجاه التسارع الناتج في الجدول الزمني، استخدمتُ حلقتي محمل متحركتين باللون الأحمر على كل ذراع ميكانيكي.
◉ انقر على أي من صور المعرض أدناه للتكبير:
الحلقات الحمراء المتحركة مسؤولة فعليًا عن تثبيت حركة الطرق الأمامية في كل ذراع. وبهذه الطريقة، مع سحب الجاذبية وسحب العجلة لأسفل، يتم سحب كل حلقة متحركة وتحريكها للأمام بسبب السطح المنحدر للخط الطولي للذراع حتى تصل إلى نهاية المسار الطولي. تؤدي حركة الطرق هذه إلى زيادة معامل سحب الذراع لأسفل وتخلق تسارعًا للحركة في العجلة. عندما يصل هذا الذراع الميكانيكي إلى أدنى نقطة في العجلة، فإن الذراع الميكانيكي الآخر، الموجود بشكل متماثل في أعلى نقطة في العجلة، يواصل دورة السحب لأسفل هذه. في هذه الحالة، يتم سحب الحلقة الحمراء المتحركة للخلف بسبب قوة الطرد المركزي، مما يخلق قوة تكميلية لرفع الذراع المثبتة على المحور الخارجي للعجلة. ومع استمرار هذه الدورة وتحرك الحلقة الحمراء المتحركة ذهابًا وإيابًا، تحقق العجلة حركة مستقرة حول محورها الداخلي.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
لمنع تباطؤ العجلة الرئيسية بسبب قوى الاحتكاك، يؤخذ موقع العجلة الرئيسية في الاعتبار في أعلى موضع لمحرك الجاذبية III حتى نتمكن من وضع عجلة أخرى مزودة بأذرع ميكانيكية وحلقات متحركة مماثلة في الموضع المعاكس والسفلي. والسبب في انخفاض موضع العجلة الثانية هو زيادة معامل السحب في هذه الدورة المركبة. يتم توصيل عمود العجلة الثانية بعمود العجلة الرئيسية في الأعلى من خلال حزام بحيث يتم نقل عزم الدوران الناتج إلى العجلة الرئيسية، الموجودة في وضع أعلى، ويؤدي إلى زيادة في قوة الدوران حول محور العمود الرئيسي المتصل بالمولد. ونظرًا لأن جميع عجلات نظام محرك الجاذبية في حالة معلقة، فمن خلال الحساب والاهتمام الكافي بكيفية توصيلها ببعضها البعض، فمن الممكن ضمان نقل القوة في إنشاء حركة مستمرة للعجلات بسبب قوة الجاذبية.
استنادًا إلى الخصائص المتأصلة للقانونين الأول والثاني للديناميكا الحرارية، وتحديدًا علاقات درجة الحرارة والطاقة في إنتاج الاحتكاك، من الضروري الانتباه إلى تعويض فقدان الطاقة في محرك الجاذبية هذا، والذي يتم حله عن طريق استبدال الأجزاء البالية في الوقت المناسب. أيضًا، نظرًا للقوانين الفيزيائية الناتجة عن قوى الاحتكاك الطبيعية، هناك احتمال لانخفاض سرعة دوران العجلة الرئيسية المتصلة بعمود المولد بمرور الوقت. لحل هذه المشكلة، استخدمت تركيبتين ميكانيكيتين لشحن الجاذبية بناءً على القوانين المتعلقة بالضغط والانحدار. لهذا الغرض، ووفقًا لما يمكن رؤيته في صور هذه المقالة، وضعت عجلتين بنصف قطر أصغر في موضع المنحدر المكاني في نهاية خط تماثل الربع العلوي لكل من العجلات الرئيسية الكبيرة المجهزة بأذرع ميكانيكية، بحيث تكون العجلة الرئيسية في حالة دوران مستمر من خلال خلق ضغط بسبب الجاذبية والانحدار.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
بمعنى آخر، توجد عجلتان بنصف قطر أصغر بزاوية ميل تقريبية تتراوح بين 37 و38 درجة في وضع مماسي مع السطح العلوي للعجلات الرئيسية. تُعلق هاتان العجلتان بواسطة محملين وذراع تثبيت شد، مما ينقل ضغط الجاذبية إلى السطح الخارجي للعجلات الرئيسية ويتسبب في دورانها باستمرار لأن هاتين العجلتين الأصغر حجمًا تُسحبان إلى حالة سقوط بسبب شد الجاذبية، ولكن نظرًا لاتصالهما المعلق بذراع التثبيت، فبدلاً من السقوط، تنزلقان باستمرار على خط مماس السطح الخارجي للعجلة، مما يؤدي إلى إنشاء شحنة ضغط حركية مستمرة. إحدى النقاط التي يجب ملاحظتها هي نصف القطر من مركز العجلات الصغيرة وأيضًا موقع كل منها في هيكل محرك الجاذبية III، والذي يجب حسابه بالنسبة لموقع ونصف قطر العجلات الرئيسية من أجل الحصول على أنسب مستوى من التلامس ونقل القوة في هذا النظام.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
في الواقع، من أهم مميزات محرك الجاذبية III استخدام انزلاق العجلات المتحركة والمعلقة على بعضها البعض، ولكن يجب دراسة موقع تركيبها بدقة، وحساب أفضل زاوية ميلان لها بدقة، لأنه في حال تركيب العجلات في مكان غير مناسب، لا يمكن أن يؤدي انزلاقها ودورانها المستمر بفعل الجاذبية. من ناحية أخرى، كلما انخفضت زاوية ميلان العجلات، قلت القوة المطبقة عليها من الأرض باتجاه السطح، وقل احتمال حركتها. بالطبع، إذا زادت زاوية ميلان العجلات، فقد تبدأ بالانزلاق باتجاه الجاذبية والسقوط. أما إذا كانت هذه الزاوية مرتفعة جدًا، فسيقل سطح التلامس واحتكاك العجلات ببعضها، ولن يتمكن نظام محرك الجاذبية من توليد قوة حركية متبادلة بينها. لذلك، يُعد إيجاد أفضل زاوية ميلان لتحقيق أقصى سطح تلامس فعال أمرًا بالغ الأهمية في محرك الجاذبية III.
كل عجلة صغيرة (العجلات السوداء في الفيديو) مزودة بعجلتين أصغر بكثير تنزلقان على المحور الداخلي بواسطة زنبرك. يتسبب الزنبركان، كحاملين لهاتين العجلتين الصغيرتين جدًا، في وضع العجلات على المنحدر المناسب على المحور الداخلي، وتؤدي مرونة الزنبرك الاهتزازية إلى انزلاق العجلات الصغيرة جدًا على المحور الداخلي. كما يمكن رؤيته في الصور والفيديو في نهاية هذه المقالة، داخل حلقة كل عجلة سوداء، يتم تثبيت عجلتين صغيرتين جدًا بمقابض تثبيت محملة بزنبرك بشكل معكوس، واحدة فوق وأخرى أسفل المحور الداخلي للحلقة، لزيادة شدة الانزلاق. يضمن هذا الانزلاق، الذي يحدث بسبب مقاومة الجاذبية، سرعة واستمرارية الحركة الدورانية للعجلات بمرور الوقت.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء في محطات الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي پورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة من المخترعين في العالم
الجزء الأخير من محرك الجاذبية III هو الحلقة الكبيرة المُعلقة كسطح تلامس متحرك أسفل العجلة الرئيسية. تُسبب هذه الحلقة دوران العجلة الرئيسية بتأثير الجاذبية عليها. ولزيادة ضغط الشحنة على الحلقة، استخدمتُ عجلة صغيرة بزاوية 37 درجة مماسّة للسطح العلوي للحلقة، بحيث تتصل وتنزلق على المحور الخارجي للحلقة، مع الحفاظ على استمرارية وانتظام سرعة الدوران. لكل عجلة في محرك الجاذبية III غرض محدد، لذا عند تصميم موقعها، يجب مراعاة وظيفتها في تشغيل النظام بأكمله، وهي توليد أقصى عزم دوران ونقله إلى العمود الرئيسي المتصل بالمولد.
في محرك الجاذبية III, على عكس تصميم محركي الجاذبية السابقين, لا حاجة لشحن الضغط اللازم للحركة الأولية، لأن قوة جاذبية الأرض وموقع كل عجلة يؤديان إلى شد وجذب المحاور نحو قوة الجاذبية، ويكفي إزالة القفل الذي يمنع حركة العجلات، فتزداد الحركة الدورانية للمحرك بشكل كبير. الآن، كما أوضحتُ في الفيديو، إذا زدنا عدد أنظمة المحرك إلى خمسة أنظمة ووصلنا عمود العجلة الرئيسي لكل نظام بالعمود المؤدي إلى المولد، نكون قد تمكنا أخيرًا من تحقيق استقرار في الحركة وقوة في عزم الدوران الناتج، مما يسمح بتشغيل مولد متزامن كبير لتوليد الكهرباء من قوة جاذبية الأرض.
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//
◉ Video of Generating electricity in power plants using gravity / Category: Inventions by Ali Pourahmad
◉ 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 هذه المحطة الكهربائية الكهرباء باستخدام الجاذبية وقوة الطرد المركزي (اختراع محرك الجاذبية الثاني)
◉ 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
