برای مشاهده ویدیوی «خلاصه تصویری» این اختراع اینجا کلیک نمائید
اختراعات علمی: علی پوراحمد | طبقه بندی: اختراعات جدید در ایران و جهان | دسته: اختراعات ثبت شده در ایران و جهان
سیستم ضد واژگونی خودرو | سیستم اتوماتیک ضد واژگونی کابین سرنشینان در خودروهای تمام الکتریکی (BEV)
◉ اختراع: خودرو الکتریکی مجهز به سیستم ضد واژگونی
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
◉ مقدمه و اهداف:
در این مقاله بطور مختصر به بررسی اختراع سیستم جدید جلوگیری از واژگونی کابین سرنشینان (چپ کردن خودرو) بر اثر شارژ منفی تعادل میپردازیم.
عوامل مختلفی می تواند در محاسبه بالا آمدن و کشش تابع شارژ بی نظمی تعادل با احتساب ضریب فشار در وضعیت های استاتیک و داینامیک یک جرم دخیل باشد. چنانچه شارژ وزنی (Weight Charge) بیش از مقدار تعیین شده در تست های ایرودآینامیک و تعیین ضریب ایمنی یک خودرو باشد این افزایش می تواند باعث گذشتن خودرو از مرز استانداردهای ایمنی شده و منجر به بروز سوانح شدید و حوادث ناگوار برای سرنشینان گردد. عواملی از قبیل ترکیدن لاستیک, شکستن جعبه فرمان و چرخش ناگهانی آن, شکستن سیستم تعلیق یا کمک ها و فنر, دور زدن با سرعتهای بالا و غیر مجاز, سر خوردن روی جاده و یا حتی عدم هوشیاری راننده, می تواند بعنوان یک محرک(Charge) خطرناک خودرو را در وضعیت واژگونی و معلق زدن به دور خود قرار دهد.
هر چند برند های معروف صنعت خودرو سازی جهان بالاترین استاندادهای ایمنی را در محصولات تولید شده خود بکار می برند اما تا کنون هیچکدام از این کمپانی ها نتوانسته اند تضمینی صد در صدی برای لایسنسی تحت عنوان ضد واژگونی صادر و به خریداران اعطا نمایند چون بلا استثناء تمامی خودروهایی که تا بحال تولید شده, استعداد کافی برای قرار گیری در وضعیت شارژ بی نظمی تعادل را در ذات دآینامیکی خود (که ترکیبی از عوامل ساختار داخلی یک خودرو در واکنش به عوامل فشار گرانشی محیط است) دارند.
◉ اختراع: خودرو الکتریکی مجهز به سیستم ضد واژگونی
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
پس از تست های شبیه سازی (کامپیوتری) متعدد و بررسی های مختلف بر روی ساختار دآینامیک یک خودرو, به این نتیجه رسیدم که یک راه حل عملی و کاملا مؤثر برای گریز از منحنی تابع شارژ بی نظمی تعادل در یک جسم در حال حرکت وجود دارد. من اصول اولیه طراحی این سیستم را بر پایه تئوری سیستم های غیرخطی ساختار سازی کردم که کاربردهای فراوانی در هیدرودآینامیک ، علم اوزان و مقیاسها، بیولوژی، شیمی، فیزیک، نجوم، و . . . دارد.
شاید در نگاه اول استفاده از تئوری آشوب در مهندسی دآینامیک کمی اغراق آمیز به نظر برسد اما پیش از این, بارها این تئوری را برای رسیدن به جواب در حل مسائل پیچیده مورد استفاده قرار داده و نقش خلاقانه بینظمی و آشوب در رسیدن به ایده منحصر بفرد برای قرار گیری پایدار بر لبه نظم را توأمان تجربه کرده بودم. همین تجربه منجر شد که من ایده سیستم ضد واژگونی خودرو «Anti Rollover» را خلق کنم.
نکته ای که باید به آن اشاره کنم محدودیت اجرای ساختار این سیستم بر روی خودروهای غیر الکتریکی ( بنزینی و گازوئیلی) است. زیرا طراحی سیستم انتقال قدرت در خودروهای تمام الکتریکی امکان رویکرد متفاوتی را در قیاس با موتورهای بنزینی فراهم میکند. در خودروهای تمام الکتریکی به جای گیربکس، شفت محرک و محور جداگانه، موتور مستقیماً با محور محرک ادغام شده که یک محور محرک الکتریکی قدرتمند ایجاد می شود.
◉ اختراع: خودرو الکتریکی مجهز به سیستم ضد واژگونی
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
بعبارتی سیستمی که برای جلوگیری از واژگونی این خودروی جدید طراحی کردم فقط قابل اجرا بر روی خودروهای تمام الکتریکی است چون به دلیل استفاده از میل گاردان (Drive shaft) برای انتقال توان گشتاور در خودرو های سوخت فسیلی (هدایت نیروی دریافتی از گیر بکس به دیفرانسیل),امکان حذف این قطعه اصلی و حیاتی در این دسته از خودروها وجود ندارد که بالطبع امکان پارت بندی و مجزا کردن بخشهای اصلی بدنه نیز برای خودروهای بنزینی میسر نخواهد بود اما در خودروهای الکتریکی با استفاده از مزیت عدم وجود میل گاردان در کف خودرو امکان جداسازی شاسی و کابین براحتی فراهم میشود.
◉ توضیحات فنی اختراع:
برای اینکه بتوانیم اثر شدید درگ و لیفتینگ شارژ بی نظمی تعادل را در وضعیت واژگونی (Rollover) خنثی نمائیم دو راه حل عملی (در محیطهای با گرانش و بدون گرانش) برای گذر از بی نظمی فیزیکی در اختیار داریم . یا بایستی محیط فشار به دور جرم چرخیده و با عبور از منحنی بی نظمی جرم را به وضعیت تعادل برساند (اخترفیزیک فضا) و یا جرم به چند بخش شناور متصل به هم تقسیم و بخشهای واکنش پذیر از نیروی فشار به دور مرکز ثقل چرخیده و جرم مرکزی را به تعادل پایدار برسانند. از آنجائیکه امکان چرخش محیط به دور واحد جرم به دلیل وجود نیروی جاذبه بر روی زمین امکان پذیر نیست (اما در فضا هست) لذا می توانیم از تکنیک دوم فیزیک برای ایجاد مرکز ثقل در واحدهای جرمی متصل به هم و رسیدن به تعادل پایدار در مرکز ثقل جسم استفاده کنیم.
◉ اختراع: خودرو الکتریکی مجهز به سیستم ضد واژگونی
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
بدین منظور پس از بررسی های مختلف وضعیت بدنه خودرو و با در نظر گرفتن واکنش آیرودآینامیکی بدنه در مقابله با فشار هوا, آن را به سه بخش مجزا اما متصل به هم تقسیم بندی کردم. برای رسیدن به آستانه تعادل پایدار, قسمت کابین سرنشینان را بعنوان مرکز ثقل و دو بخش عقب و جلوی بدنه را بعنوان بازوهای هآیدرولیکی واکنش پذیر و حساس به شارژ بی نظمی تعادل در نظر گرفتم. با این تکنیک بدون جلوگیری و مقابله با نیروی شدید فشار (که منجر به آسیب های نخاعی و پارگی مویرگهای مغزی میشود) می گذاریم که مرکز ثقل (کابین سرنشینان) غوطه ور در سیکل شارژ بی نظمی تعادل قرار گرفته و بار اصلی فشار بر دو قسمت عقب و جلوی خودرو تحمیل شود تا با چرخش و واکنش پذیری سریع و هم عرض ناشی از فشار انرژی وارده (فیزیک جنبشی Newton's laws of motion) به حرکت متناوب خود تا قرارگیری در وضعیت سکون ادامه دهد.
◉ اختراع: خودرو الکتریکی مجهز به سیستم ضد واژگونی
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
مطابق شبیه سازی کامپیوتری که در ویدیوی انتهای این مقاله قابل مشاهده است, بخش های مجزای عقب و جلوی خودرو حرکات فیزیک ذاتی خود را پس از وارد آمدن فشار به شکل واژگونی تک مرحله ای و یا معلق زدن متناوب بروز می دهند در حالیکه برخلاف این دو بخش, کابین سرنشینان هیچگونه تاثیر پذیری از فشار چرخشی وارده بر دیسک اتصال (تعبیه شده در جلو و عقب کابین) ندارد. این بدان دلیل است که بخش کابین با استفاده از دو شافت بزرگ مجهز به چرخ دنده های هآیدرولیکی, به عنوان مرکز ثقل در وضعیت لینک ثابت و خنثی نسبت به شارژ فشار قرار گرفته و تنها قابلیت همراهی با فشار بر روی خط مستقیم محور افقی را بدست می آورد. به بیان دیگر, با استفاده از چرخ دنده هآیدرولیکی متصل کننده کابین سرنشینان به دو بخش متحرک عقب و جلوی خودرو, ما می توانیم به یک سیکل ترکیبی از دو حرکت متفاوت (استاتیک و دآینامیک) تا رسیدن کابین به حالت سکون کامل انرژی جنبشی دست بیابیم.
برای کاهش اثر اجتناب ناپذیر قانون سوم نیوتن (هرگاه جسمی بر جسم دیگری نیرو وارد کند، جسم دوم نیز نیرویی برابر ولی خلاف جهت بر جسم اول وارد خواهد کرد) من هر سه بخش مجزای بدنه را با دو اهرم چرخان هآیدرولیکی به هم متصل کردم تا هم وضعیت آیرودآینامیکی بدنه حفظ شود و هم بدنه در مواجه با نیروی فشار بتواند بطور هوشمند و اتوماتیک تصمیم بگیرد که فشار شارژ بی نظمی تعادل به کدام بخش بدنه منتقل شده و کدام بخش بتواند در حالت لینک استاتیک باقی بماند. برای انجام شیفت سریع دیسک اهرم چرخان بین حالت تعادل و حالت عدم تعادل (با توجه به قدرت فیزیکی فشار و سرعت بروز حادثه), نیاز است که خودرو را به یک کنترلر هوشمند اتوماتیک با ری اکشن مداری سریع تجهیز کنیم.
◉ برای بزرگ نمایی بر روی هر یک از تصاویر گالری زیر کلیک نمائید:
برای برطرف کردن چالش شیفت شدن چرخ دنده اتصال بین دو وضعیت تعادل و غیر تعادل, من دو قفل اتوماتیک هوشمند در دو طرف کابین سرنشینان طراحی کردم تا با شروع حالت غیر متعادل و تمایل خودرو به واژگونی, قفل ها از حالت بسته به حالت باز درآمده و چرخ دنده هآیدرولیکی فشار را همراهی کند. این دو قفل هوشمند با استفاده از اتصال مدار الکترونیکی آنها به سنسورهای دوربین تشخیص ارتفاع, در شرایط لازم تغییر وضعیت داده و باز یا بسته میشوند. در حقیقت سنسورهای تشخیص ارتفاع که در زیر کابین سرنشینان تعبیه شدند وظیفه تشخیص حد متعارف و استاندارد ارتفاع هر سمت شاسی را از سطح زمین بر عهده داشته و بمحض گذر شاخص ارتفاع از سطح استاندارد و حد ایمن, سنسورها فرکانس لازم را برای فعال شدن قفل اهرم اتصال ارسال می کنند.
◉ اختراع: خودرو الکتریکی مجهز به سیستم ضد واژگونی
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
نحوه فعال شدن اتوماتیک قفل اهرم اتصال بدین صورت است که در وضعیت نا متعادل و رسیدن سطح ارتفاع به مرز واژگونی خودرو, اهرم اتوماتیک چرخ دنده سمت کابین قفل شده و کابین را در حالت استاتیک و ثابت قرار می دهد و همزمان اهرم اتوماتیک چرخ دنده سمت دو بدنه عقب و جلو باز و فعال شده تا این دو بخش بتواند برای همراهی با نیروی فشار به دور مرکز ثقل خود (کابین) بچرخند. در نتیجه این عملکرد, فقط دو بخش عقب و جلوی خودرو در وضعیت همراهی فشار قرار می گیرد و بخش کابین سرنشینان با قفل شدن اهرم چرخ دنده بعنوان مرکز ثقل و دفع فشار عمل کرده و نیروی وارده را به سمت دو بخش دیگر هدایت می کند.
نکته بعدی انتقال مدارهای الکترونیکی و کابل های برق از درون کابین به دو بخش مجزا و بالعکس می باشد. برای این منظور و جلوگیری از قطعی و آسیب سیم ها و کابلهای برق از یک ترمینال اتوماتیک اتصال ولتاژ و مدار در قسمت دیواره جلو و عقب بخش کابین استفاده کردم. این ترمینال محل عبور شریانهای برق خودرو می باشد که بصورت اتصال دو دیسک بر روی هم کار انتقال یا قطع برق را انجام میدهد. در زمانیکه خودرو در حالت واژگونی قرار می گیرد همزمان با فعال شدن قفل اهرم اتصال برای ثابت نگه داشتن کابین, مدار گذرگاه الکترسیته نیز فعال شده و دو ترمینال بصورت مکانیکی از هم جدا میشوند. جدا شدن این دو دیسک ترمینال از همدیگر با استفاده از یک پمپ کوچک برقی انجام میشود تا جریان مداری بین سه بدنه خودرو بصورت موقت قطع شود. پس از قرار گیری خودرو در حالت سکون, مجددا شیارهای تبادل برق این دو دیسک روی هم قرار گرفته تا عبور جریان الکتریسیته از پنل باتری ها در کف کابین به دو بخش عقب و جلوی خودرو انجام پذیرد.
در حالت کلی برای خودرویی که در حالت واژگونی کامل و چرخش ممتد 360 درجه ای (معلق زدن) قرار دارد, استفاده از فرمان تاثیری در کاهش چرخش خودرو به دور خود ندارد چون بدلیل عدم تماس اصطکاکی چرخها با سطح زمین, چسبندگی لازم برای جلوگیری از معلق زدن خودرو بوجود نمی آید. چنان که در سوانح واژگونی ناشی از شارژ قوی فشار, هر حرکت و چرخش ناگهانی در فرمان منجر به شکستن نشیمنگاه اتصالات (سگدست) متصل به چرخ ها میشود, بنابراین قفل شدن هوشمند و اتوماتیک فرمان توسط سیستم کنترل هوشمند «Anti-Rollover» در هنگاهی که خودرو در وضعیت بی ثباتی ناشی از معلق زدن است, بعنوان یک عملکرد ایمن و مثبت برای این سیستم محسوب میشود.
◉ اختراع: خودرو الکتریکی مجهز به سیستم ضد واژگونی
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
در حالت فعال شدن سیستم ضد واژگونی دو راه حل برای جدا سازی پنل فرمان (مستقر در کابین راننده) از میل فرمان (مستقر در دماغه جلوی خودرو) وجود دارد. راه حل اول استفاده از سیستم فرمان با سیم (steer-by-wire) یا همان فرمان یوغی شکل است که منجر به حذف ستون واسط میل فرمان شده و فقط با یک «ترمینال الکتریکی» می توانیم اتصال فرمان به چرخها را انجام دهیم. این اتصال الکتریکی از طریق «ارتباط سیمی», مرحله جداسازی کامل سه بخش بدنه خودرو را سهولت می بخشد زیرا می توانیم در هنگام قرار گیری خودرو در وضعیت فعال شدن سیستم «ضد واژگونی», ارتباط الکتریکی بین کابین و دماغه جلو را با استفاده از این ترمینال برقی و هوشمند قطع یا وصل نمائیم.
اما چنانچه بخواهیم از سیستم استاندارد «ستون میل فرمان» استفاده کنیم میبایست برای جداسازی میل فرمان که در حد واسط بدنه جلو و کابین راننده قرار دارد, مسیر شفت و ستون میل فرمان را به دو قسمت «جدا از هم» تبدیل و با استفاده از یک گیره اتوماتیک این دو قسمت مجزا را به هم متصل نمائیم. این گیره اتوماتیک و هوشمند بصورت یک حلقه با دو رینگ مخصوص طراحی شده که وظیفه پلمب میل دو تکه ستون فرمان را بعهده دارد. مکان نصب گیره اتوماتیک فرمان به بدنه کابین دقیقا در زاویه معکوس روبروی فرمان و صندلی راننده است. بعبارتی خودرو دارای دو میل فرمان است که دقیقا در امتداد هم قرار دارند و با یک گیره حلقوی محکم به همدیگر پلمب شده اند.
مکانیزم عملکرد گیره اتصال ستون فرمان بدین شکل است که در وضعیت نرمال و تعادل خودرو, حلقه اتصال فرمان در حالت پلمب بوده و رینگ های دندانه ای که در جداره داخلی حلقه قرار دارند بمثابه یک گیره عمل کرده و بخش خارج از بدنه میل ستون فرمان را به بخش داخلی فرمان در کابین متصل می کند. در وضعیت نامتعادل و واژگونی خودرو این مکانیزم بر عکس شده و مدار الکترونیکی هوشمند خودرو, دستور رها سازی رینگ اتصال را صادر می کند تا بخش داخلی فرمان (کابین راننده) از بخش خارجی میل فرمان (بدنه جلویی) جدا شده و سیستم ضد واژگونی خودرو فعال شود.
◉ اختراع: خودرو الکتریکی جدید مجهز به سیستم ضد واژگونی
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
مطابق تست های شبیه سازی کامپیوتری که انجام دادم, سیستم ضد واژگونی «Anti-Rollover» در تمامی سرعتها راندمان ایمنی بالایی را ارایه نمود. این سیستم عملکرد مناسبی در سرعتهای زیاد با تکیه بر استمرار وضعیت ثابت کابین سرنشینان دارد, همچنین در سرعتهای پایین نیز با فعال شدن سیستم ضد واژگونی, تعادل خودرو حفظ شده و از به پهلو افتادن خودرو که ناشی از تابع نامتعادل وزن و فشار است جلوگیری می کند.
با توجه بر کارایی و اهمیت زیادی که این تکنولوژی در جلوگیری از بروز حوادث و حفظ جان سرنشینان خودرو (در مواجه با وضعیت واژگونی) دارد, قطعا سیستم «Anti-Rollover» می تواند بعنوان یک فاکتور مثبت و با ارزش در خودروهایی الکتریکی که مجهز به این تکنولوژی باشند محسوب گردد.
بمثابه سایر اختراعات, این اختراع نیز قابلیت توسعه و ظرفیت بهینه سازی بیشتر را داشته و با تجاری سازی آن می توان کمک شایانی به کاهش صدمات و تلفات ناشی از سوانح مرتبط با واژگونی خودرو نمود.
پایان مقاله//
◉ ویدیوی خودرو الکتریکی مجهز به سیستم «ضد واژگونی» / از دسته «اختراعات علی پوراحمد»
◉ سازنده انیمیشن این ویدیو: علی پوراحمد
◉ سازنده موسیقی این ویدیو: علی پوراحمد
◉ گفتار متن: علی پوراحمد
◉ زبان: انگلیسی
◉ زیر نویس فارسی: ندارد
درباره مخترع و نویسنده این مقاله 👇 :
سایر مقالات علی پوراحمد :
◉ آیا هوش مصنوعی میتواند خالق هنر و جایگزینی برای هنرمند و خلاقیت انسانی باشد؟
◉ چرا در سینمای ایران ژانر علمی تخیلی وجود ندارد!
◉ عوامل تاثیر گذار در خلق اختراعات, چگونه میتوانیم یک مخترع شویم!
◉ آیا خدا وجود دارد؟ آیا وجدان می تواند جایگزین خدا شود؟
تبلیغات
