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 وقوة الطرد المركزي (محرك الجاذبية الرابع) | محطة توليد الطاقة باستخدام الجاذبية
◉ الاختراع: توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
◉ المقدمة والأهداف:
في هذه المقالة سوف أشرح بشكل مختصر اختراع محطة طاقة تقوم بتوليد الكهرباء باستخدام الجاذبية.
يعود التصميم الأولي والفكرة الأولية لنظام محطة الطاقة هذه إلى أكثر من 42 عامًا، عندما كنت في الثانية عشرة من عمري. في ذلك الوقت، صممتُ دورة دورانية للحركة المستمرة لآلة ميكانيكية ذاتية الدفع تعمل باستمرار بكرات زجاجية صغيرة (كرات زجاجية) باستخدام قوة الجاذبية، والتسارع الزاوي لكتلة الجسم، وعزم القصور الذاتي. في العام الماضي، قررتُ مراجعة هذا التصميم القديم وإصلاح بعض عيوبه باستخدام برنامج محاكاة هندسية، وأجريتُ العديد من الاختبارات في بيئة تتوافق تمامًا مع سلوك قوى الضغط وغيرها من المعايير الفيزيائية في العالم الحقيقي، وتوصلتُ أخيرًا إلى نتيجة مقبولة من خلال إصلاح بعض العيوب.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
وفقًا لما يُعرض في الفيديو في نهاية هذه المقالة، تُظهر نتائج العديد من اختبارات "محاكاة الفيزياء" أن "محرك الجاذبية الرابع" قادر على توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية والأسطح المائلة وقوة الطرد المركزي. في هذه المحاكاة، حُسبت بدقة باستخدام الحاسوب قوى الاحتكاك والكتلة وتسارع الجاذبية البالغ 9.8 متر في الثانية المربعة (م/ث²)، بالإضافة إلى عوامل طبيعية أخرى مثل الاحتكاك الناتج عن حركة الكرات المعدنية على هيكل المحرك. بمعنى آخر، يعتمد أداء هذا الهيكل في استخدام الجاذبية بشكل كامل على الحسابات الفيزيائية، ويمكن تنفيذه بأبعاد حقيقية.
قد تكون الأفكار والاختراعات العلمية معقدةً للغاية أحيانًا، وبسيطةً أحيانًا أخرى، ولا تُعدّ سوى شرارة تُمهّد الطريق نحو ابتكار أفكار أكثر تعقيدًا. من البديهي أنه كلما بُذلت جهودٌ أكبر لابتكار أفكار وتصميم وبناء محطات طاقة دون الاعتماد على الوقود الأحفوري، زادت الطاقة النظيفة وغير المحدودة التي سنحصل عليها على كوكبنا، مما يمنع تدمير البيئة ويضمن الحفاظ على صحة الإنسان دون استخدام الوقود الملوث وغير المتجدد. لا شك أن تطوير الابتكارات العلمية في مجال الطاقة النظيفة واعتمادها على نطاق واسع يتطلب تعاونًا وتنسيقًا عالميًا جادًا لتحقيق أفضل النتائج الممكنة في أقصر وقت ممكن.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
كما ذكرتُ في مقالات سابقة، هناك طرق عديدة لإنتاج طاقة لا حدود لها، لكن معظمها ليس صديقًا للبيئة، بل يُسبب تلوثًا لا يمكن إصلاحه للبيئة. على سبيل المثال، يتطلب إنتاج الطاقة عبر الانشطار أو الاندماج النووي كمية هائلة من الطاقة من الوقود الأحفوري، بينما نواجه في طريقة الانشطار النووي مشكلةً خطيرةً تتمثل في إنتاج نفايات نووية تُلوث البيئة. لنتخيل أنه لبدء التفاعل في الديوتيريوم-التريتيوم، نحتاج إلى درجة حرارة تُقارب عشرات الملايين من الدرجات المئوية (وهي درجة حرارة تُقارب 20 مليون درجة مئوية على سطح الشمس وبعض النجوم). بهذه الدرجة فقط يُمكننا تقريب نواتين منخفضتي الكتلة من بعضهما البعض بما يكفي لتُبقيهما القوة النووية قصيرة المدى مُلتصقتين ببعضهما البعض حتى يندمجا، ثم يصطدمان بطاقة حركية عالية جدًا. لا أعتقد أنه من الضروري تحديد كمية الوقود الأحفوري التي يجب حرقها لإنتاج الطاقة اللازمة لخلق هذه الدرجة من الحرارة، وتحقيق هذا الإنجاز في الاندماج النووي. وبعبارة بسيطة، هذا هو شكل قوي وغير قابل للإصلاح من أشكال التدمير البيئي من قبل البشر!
لا شك أن الأبحاث والتجارب التي تُجرى على انشطار الذرات أو دمجها ضرورية وقيّمة للغاية لتقدم العلوم النووية والعلوم الأخرى ذات الصلة، ولكن ليس على نطاق واسع وشامل، على حساب تدمير بيئي سريع، إلى أن يصبح من الممكن إنتاج الطاقة النووية على الأرض أو خارج الغلاف الجوي للأرض (الفضاء) دون عواقب. لطالما اهتممتُ بهذا الأمر، إلى جانب غيري من المتحمسين لتحقيق طاقة نووية نظيفة، بل إنني أُنجز مشروعًا جديدًا لتمكين نقل الطاقة النووية من الفضاء إلى الأرض. من أهدافي الرئيسية في ابتكار أفكار علمية متنوعة ومبتكرة في مجال استخدام الطاقة النظيفة تعزيز المسؤولية تجاه الحفاظ على نظافة البيئة وصحة الإنسان. لم يكن اهتمام وحرص شريحة صغيرة فقط من المجتمع العالمي على استخدام الطاقة الجديدة والنظيفة كافيًا، ولا تزال هناك حاجة إلى برامج مُستهدفة للاستخدام الشامل للطاقة المتجددة. آمل أن تُدرس خطتي وتُطور كفكرة إبداعية وصديقة للبيئة لتوليد الكهرباء باستخدام قوة الجاذبية القوية والنظيفة.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
◉ الوصف الفني للاختراع:
أولاً، تجدر الإشارة إلى أن الأسطح المائلة لديها القدرة على تغيير اتجاه القوة بطبيعتها الفيزيائية، لأن القوة الدافعة للكتلة على هذه الأسطح تتحرك للأمام والقوة المقاومة للكتلة تتحرك لأعلى، وفي الوقت نفسه، تتمتع هذه الأسطح أيضًا بالقدرة على زيادة القوة بطبيعتها الفيزيائية. لأن القوة الدافعة المنخفضة على مسافة طويلة والقوة المقاومة العالية على مسافة قصيرة تؤدي إلى إزاحة الكتلة على الأسطح المائلة. الآن، إذا وضعنا أجسامًا قادرة على الانزلاق بكتلة محددة ومحددة على أسطح مائلة، فيمكننا التحكم في حركتها وتسارعها وتحديدهما بالطريقة المطلوبة من خلال تحديد القوى المطبقة عليها والتحكم فيها. هذه هي النقطة الرئيسية التي استخدمتها في تصميم محطة طاقة باستخدام محرك الجاذبية الرابع على سطح مائل، والذي سأشرحه بمزيد من التفصيل لاحقًا، كيف يعمل هذا المحرك!
◉ الاختراع: توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
كما هو موضح في الفيديو في نهاية هذه المقالة، يتكون محرك الجاذبية الرابع من سطحين مائلين (بشكل ترددي)، حيث يكون السطح الأمامي أكثر ميلاً من سطح العودة. على هذين السطحين المائلين، تنزلق سبع كرات معدنية بكتلة معينة (وزنها 30 كجم) على طول زاويتين 45 و15 درجة باتجاه القوة التي تمارسها جاذبية الأرض وتؤدي دورة حركة مستمرة. ونظرًا لأن الأسطح المائلة التي تنزلق عليها الأجسام للأسفل لها معامل احتكاك انزلاقي ومعامل احتكاك ساكن، فقد تم تحديد معامل الاحتكاك الساكن للسطح المائل الأمامي في محرك الجاذبية الرابع بطريقة تخلق أقل قدر من قوة الاحتكاك مقارنة بالسطح المائل العائد وذلك لمنع الكرات من فقدان الحركة في الدورة الدورانية لهذا النظام.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
نظرًا لأنه في الفيزياء، كلما كانت زاوية الأسطح المائلة أصغر، قلت القوة اللازمة لرفع الأجسام. لذلك، في تصميم محرك الجاذبية الرابع، أخذت في الاعتبار طول كلا السطحين المائلين ليكون أكبر من ارتفاعهما، بحيث أثناء إنشاء زاوية أصغر في المنحدر، يمكنني تحقيق مسافة ووقت أكبر لزيادة تسارع كتلة الكرات وهو في الواقع نفس مفهوم تقليل معامل الاحتكاك الساكن لكتلة الأجسام على الأسطح المائلة. من ناحية أخرى، فإن زيادة طول المنحدر الأمامي في هذا النظام الديناميكي ضروري للحصول على دوران كامل بمقدار 180 درجة (في نهاية مسار المنحدر الأمامي على الحلقة ذات الشكل القوسي) بحيث يمكن، من خلال الاستفادة من قانون القوة الطاردة المركزية، وضع الكرات المتدحرجة بالتناوب على مسار المنحدر العائد والمنحدر الأمامي مرة أخرى.
توضع جميع الكرات السبع المتدحرجة ذات الخصائص المتطابقة تمامًا من حيث الأبعاد والكثافة على الأسطح المائلة لمحرك الجاذبية الرابع. عندما يبدأ محرك الجاذبية الرابع في العمل، يتم أولاً إخراج جميع الكرات السبع من غلافها الأنبوبي بواسطة مضخة يدوية ويتم رميها على طول المنحدر بواسطة ذراع زنبركي هيدروليكي. يقع ذراع الزنبرك الهيدروليكي على الجانب الآخر من شفرات عجلة محرك الجاذبية الرابع، والذي بالإضافة إلى إنشاء الحركة الأولية، يكون مسؤولاً عن خلق التأثير والضغط على الكرات طوال دورة دوران هذا المحرك. في كل مرة توضع فيها الكرات على دورة منحدر العودة لشفرات عجلة المحرك، يتم رميها مرة أخرى بقوة نحو المنحدر الأمامي (المسار المؤدي إلى شفرات العجلة) بعد اصطدامها بذراع الزنبرك الهيدروليكي. يضمن هذا الرمي السريع أن تتحرك الكرات باستمرار بسرعة ثابتة على طول المنحدر، مع تعويض الانخفاض في معامل الاحتكاك الساكن.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
سبب آخر لاستخدام ذراع زنبركي هيدروليكي في تصميم محرك الجاذبية هذا هو تعويض فقدان الطاقة الناتج عن الخصائص المتأصلة للقانونين الأول والثاني للديناميكا الحرارية، وتحديدًا علاقات درجة الحرارة والطاقة في إنتاج الاحتكاك. في دورة الدوران المتناوب لمحرك الجاذبية IV، ومع استمرار دوران الكرات المعدنية، فإن التكامل الدوري للحرارة يساوي التكامل الدوري لكفاءة كل كرة على السطح المائل، وعلى المدى الطويل مع استمرار الحركة، هناك احتمال لحدوث تغيير في توازن الطاقة الداخلية (الكلي) في هذا المحرك مما سيؤدي إلى قدر ضئيل جدًا من فقدان الطاقة في نقل عزم دوران عجلة المحرك إلى المولد. ومع ذلك، باستخدام ذراع زنبركي هيدروليكي، يميل احتكاك الكرات على السطح المائل إلى معامل سلبي وسيتم تعويض فقدان الطاقة الكلي.
◉ انقر على أي من صور المعرض أدناه للتكبير:
عند تحليل صيغ لاغرانج والمعادلات التفاضلية لتسارع الكرات على سطحين مائلين، ينبغي إيلاء اهتمام كافٍ لكتلة كل كرة ونوع مادتها. بالنسبة لنظام محرك الجاذبية الرابع، تُعرّف الحسابات العامة بالصيغة L = T − U، حيث "T" هي الطاقة الحركية و"U" هي الطاقة الكامنة. تتكون الطاقة الحركية لمحرك الجاذبية الرابع من جزأين: الطاقة الانتقالية والطاقة الدورانية. بالنسبة لكرات هذا النظام التي تتحرك انتقاليًا ودورانيًا، تُحسب دالة لاغرانج بالصيغة T = mv + I، حيث "m" هي الكتلة، و"v" هي السرعة الخطية (حالة التدحرج بدون انزلاق)، و"I" هو عزم القصور الذاتي لكل كرة معدنية من هذا المحرك.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
تُعد صيغ لاغرانج والتحليل التفاضلي مهمتين، إذ تساعداننا على تحديد كتلة كل كرة بدقة أكبر، إذ يُمكننا تغيير تسارعها النهائي بتغيير مادة الكرات وكتلتها. ومن الواضح أن ترتيب حركة كل كرة في محرك الجاذبية الرابع يعتمد على تسارعها وعزم قصورها الذاتي. إذا لم تكن هناك قيود على الأبعاد الهيكلية لمحرك الجاذبية الرابع، يُمكننا تحقيق تسارعات مختلفة في الحركات الانتقالية والدورانية للكرات بتغيير زاوية أو طول الأسطح المائلة لهذا المحرك. وبطبيعة الحال، كلما زاد تسارع الكرات، زادت سرعة دوران الشفرة المتصلة بالمولد. وهذا سيؤثر بشكل متزايد على الكفاءة النهائية لإنتاج الطاقة.
عند حساب الطاقة الكامنة لنظام محرك الجاذبية الرابع، يجب الانتباه إلى أن زيادة أو نقصان الطاقة الكامنة لهذا المحرك يعتمد على ارتفاع السطح المائل عن الأرض. كما أن للطاقة الكامنة علاقة مباشرة بكثافة مادة كل كرة، وباستخدام صيغ لاغرانج، يمكننا بسهولة أن نجد أن صنع كرة ذات كثافة أعلى (مثل المعادن الثقيلة) سيؤدي إلى تحرك الكرات بشكل أسرع ووصولها إلى قاع السطح المائل بتسارع أكبر. وذلك لأن عزم القصور الذاتي ينخفض باستخدام سبيكة معدنية. وعلى العكس، إذا استخدمنا مادة ذات كثافة أقل (مثل البلاستيك المضغوط والخشب) في بناء كرة المحرك هذه، فستكون حركة الكرات على السطح المائل أبطأ بسبب زيادة عزم القصور الذاتي.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
في محرك الجاذبية الرابع، يتم تثبيت حلقة على شكل قوس في نهاية المنحدر الأمامي لاستخدام قانون قوة الطرد المركزي للتسبب في عودة الكرات إلى المنحدر العلوي (مسار عودة الكرات). على طول مسار كل من المنحدر والحلقة على شكل قوس، يتم تثبيت جدران مزدوجة على جانبي مسار الحركة لمنع الكرات من الانحراف. لتقليل الاحتكاك، تم تصميم المنحدرات لتكون ناعمة تمامًا وأسطوانية. يتم حساب زاوية الميل على مسار العودة واعتبارها بقيمة أصغر وهذا لأنه يمكننا تحقيق أقصى زيادة في زاوية ميل المسار الأمامي (لزيادة تسارع الكرات). يتم تعويض الانخفاض في زاوية مسار العودة باستخدام شحن ذراع الزنبرك والتسارع العالي للكرات على المسار الأمامي وأخيرًا تتحرك جميع الكرات بنفس تناغم السرعة في دورة دورانها المستمرة.
كما هو موضح في الفيديو في نهاية هذه المقالة، بعد الوصول إلى نهاية السطح المائل، تدخل الكرات حلقة على شكل قوس وتصعدها. ترجع هذه الحركة القوسية للكرات إلى قانون نيوتن الثاني الذي ينص على أنه إذا تحرك جسم بتسارع، فسيتم تطبيق قوة عليه بالتأكيد، وبما أنه في الحركة الدائرية المنتظمة توجد دائمًا قوة محصلة لتوفير تسارع مركزي. لذلك، تصعد الكرات قوس الحلقة بنفس التسارع التقريبي (بالنسبة لزاوية الميل وارتفاع الصعود) وتدخل المسار المائل مرة أخرى. في الواقع، فإن الدوران المستمر لنظام محرك الجاذبية الرابع هو نتيجة للقوى الزاوية والمماسة والطاردة المركزية المطبقة على كتلة الكرات.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء باستخدام الجاذبية
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بورأحمد
◉ الفئة: اختراعات جديدة للمخترعين
إن بناء محطة طاقة باستخدام الطاقة الجاذبية النظيفة والقوية يمكن أن يساعد بشكل كبير في تقليل الملوثات الغازية والكيميائية في جميع أنحاء العالم، وباعتبارها بنية أساسية واسعة النطاق، فإنها تعمل على تسريع عملية صنع السياسات 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 هذه المحطة الكهربائية الكهرباء باستخدام الجاذبية وقوة الطرد المركزي (اختراع محرك الجاذبية الثاني)
◉ تنتج محطة الطاقة هذه الكهرباء باستخدام الجاذبية والعجلات المعلقة (اختراع محرك الجاذبية الثالث)
◉ الاختراعات العلمية علي پورأحمد
◉ أفلام الخيال العلمي علي پورأحمد
◉ جوائز علي پور أحمد
◉ لوحات للفنان علي پورأحمد
◉ موسيقى علي بورأحمد الآلية
إعلان
