اختراعات علمی: علی پوراحمد | طبقه بندی: اختراعات جدید در ایران و جهان | دسته: اختراعات ثبت شده در ایران و جهان

گرداب یک پدیده فیزیکی است که ناشی از حرکت دایره ای گاز یا مایع در یک محدوده مشخص است. در مرکز گرداب ها یک نقطه وجود دارد که ماده به دور آن می‌چرخد و در حقیقت چرخش زمانی تشکیل می‌شود که سرعت چیزی که اطراف این نقطه و یا خط را احاطه کرده است، متفاوت باشد. بدلیل همین خاصیت حتی هوایی که از روی یک بال هواپیما عبور می‌کند را می توان نمونه‌ای از چرخش یک گردباد تلقی کرد. در این ایده با استفاده از حوضچه دایره ای شکل نیروهای اصطکاک در زاویه ها از بین رفته و تکانه زاویه‌ای آب با حرکت به سمت داخل ثابت می‌ماند. هرچند که سرعت آب در جداره داخلی حوضچه با نزدیک شدن به مرکز گرداب کمی کاهش می‌یابد اما همین میزان فشار چرخش در مرکز گرداب کافی است تا آب با شدت و فشار زیاد وارد ورودی دریچه توربین شود. این فشار آب پس از ورود به توربین قابلیت چرخاندن سریع و قدرتمند پره های توربین را دارد زیرا فشار آب در حالت ورود دآینامیکی (آب در حال حرکت) به توربین ها تقریبا 5 برابر فشار در حالت ورود استاتیکی (آب بدون حرکت) خواهد بود که این فشار بسته به سرعت چرخش گرداب متغیر است.

◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از آب دریا با ایجاد سد در سواحل عمیق
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان

برای اینکه آب را در درون محیط استوانه ای حوضچه به حرکت در آوریم، می بایست نیروهایی به نام نیروهای مرکزگرا ایجاد و بر آب درون حوضچه اعمال نمائیم. نیروهای مرکزگرا یک کشش جرم محیطی به سمت مرکز گرداب بوجود می آورند که در حقیقت این کشش جرم عامل اصلی حرکت چرخشی در یک گرداب و یا در سامانه مشابه نیروی های چرخاننده گردبادها است. تقسیم سرعت و فشار آب در شیب گرداب به ارتفاع عمق گرداب بستگی دارد بدین معنی که سرعت چرخش بیشتر در پایین گرداب نمایانگر تجمع بیشتر نیروهای مرکزگرا در آن منطقه است. این قوانین فیزیکی سبب می شود که برای رسیدن به سرعت بیشتر در حرکت چرخشی آب (حوضچه هایی با شعاع کوچکتر) نیازمند ایجاد و تولید نیروهای بزرگتر فشار باشیم. برای پرهیز از درگیر شدن با این چالش من شعاع حوضچه را 200 متر از مرکز در نظر گرفتم تا دیواره گرداب در پایین ترین نقطه خود با ترکیب ایجاد فشار هوا، فشار آب و گرانش به تندترین سرعت ممکن برسد.

همانگونه که تصاویر قابل مشاهده است این طرح در ابعاد بزرگ بر روی دریا طراحی شده است تا بالاترین راندمان تولید انرژی الکتریسیته از چرخش آب حاصل گردد. محفظه ورودی آب به توربین بصورت یک اتاقک استوانه ای در وسط حوضچه قرار دارد که با 4 پایه قطور و بلند به کف دریا متصل شده است. جنس ایستگاه (اتاقک استوانه ای) از فلز با لایه روکش ضد آب است که چمبر توربین (Chamber) و شفت اتصال به ژنراتور و سکوی کنترل پرسنل در آن قرار دارد .ایستگاه (اتاقک استوانه ای) ارتفاعی در حدود 20 متر (از پایین ترین نقطه تا بالاترین نقطه) و عرضی (قطر) در حدود 30 متر دارد. محفظه بزرگ پره های توربین در وسط و پایین ترین بخش ایستگاه مستقر شده است.

◉ برای بزرگ نمایی بر روی هر یک از تصاویر گالری زیر کلیک نمائید:

×

تعداد 8 دریچه ورودی آب در پایین ترین قسمت ایستگاه تعبیه شده تا آب با ورود به چمبر پروانه باعث چرخش شافت توربین شود. درهر ورودی از یک زانوی اتصال (Pipe Elbow) با انحنای 45 درجه استفاده شده است تا با کاهش اثر اصطکاک, ورودی هر لوله دقیقا در مسیر مستقیم حرکت چرخشی آب قرار گرفته و فشار بیشتری وارد چمبر پروانه توربین شود. این 8 زانوی اتصال نقش بسیار مهمی در حفظ و انتقال بدون افت نیرو به داخل توربین را دارند و در صورت عدم استفاده از زانوی اتصال 45 درجه ای, اصطکاک بالایی حین چرخش آب در خطی منحنی و نا برابر با ورودی توربین بوجود خواهد آمد که منجر به بیش از 50 درصد افت فشار در ورود آب می شود.

◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از آب دریا با ایجاد سد در سواحل عمیق
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان

ساختار فیزیکی چرخش آب در حوضچه بدین صورت است که آب پس از باز شدن 8 دریچه ورودی به سمت داخل محفظه پره های توربین کشیده میشود. آب پس از ورود به توربین و چرخاندن پره های متصل به شفت از لوله خروجی انتهای پایین محفظه خارج شده و توسط دو تانکر بزرگ خلاء مکیده میشود. این مکش منجر به سرعت گرفتن جریان بین مبادی ورود و خروج توربین گشته و بر سرعت چرخش شفت توربین اثر افزایشی می گذارد. همچنین این مکش منجر به سرعت چرخش گرداب شده که بر اثر این شارژ حرکت, نیروهای مرکز گرای قدرتمندتری به سمت شیب گرداب وارد و فشار آب به داخل توربین را افزایش می دهند.

برای جبران ارتفاع داینامیکی کل ( فاصله عمودی که آب باید وارد تانکر شود) و افت هد در لوله ها, دو تانکر مکنده خلاء در دو طرف ایستگاه نصب شده است. این دو تانکر با خارج کردن و فشار دادن هوا به خارج از مخزن ایزوله مکنده، ایجاد یک فضای خلاء بسیار قوی با خاصیت مکش بالا می کند. با آزاد سازی دریچه خروجی تانکر به سمت حوضچه, فشار اتمسفر درون مخزن شروع به حرکت فشرده مولکول‌های هوا از قسمت بالا به سطوح پایین برای هم سطح کردن فضا در بین مولکول ها می کند, این حرکت باعث وارد شدن انرژی جرم آب به فشار ثابت اتمسفری داخل مخزن شده و در نتیجه تغییر فشار داخلی مخزن منجر به ایجاد خاصیت مکندگی قوی در سمت دریچه ورودی بالای تانکر می گردد.

◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از آب دریا با ایجاد سد در سواحل عمیق
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان

این قابلیت مکندگی با باز کردن ورودی بالای تانکر (آب خارج شده از توربین) به یک سیکل پایدار با فشار مطلوب رسیده و چرخه بازگردانی با مکش آب درون توربین به سمت تانکر و سپس از تانکر به سمت حوضچه تکمیل میشود. نرسیدن فشار محفظه تانکر به مرز خلاء مطلق (فشار صفر و فاقد مولکول های گاز), باعث تغییر فشار و ایجاد حرکت یکنواخت آب در مبادی ورود و خروج تانکر گشته و شارژ فشار ناشی از پمپاژ آب توسط تانکر های خلاء مکنده به سامانه چرخشی گرداب مصنوعی منتقل می شود. گردش مداوم آب از حوضچه به درون مخزن توربین و از توربین به درون تانکر خلاء مکنده و سپس مجددا برگشت به حوضچه منجر به حرکت گردشی پایدار و مداوم توربین شده و نیروی لازم برای تولید برق توسط ژنراتور ایجاد می شود.

در بالای توربین آبی, یک ژنراتور سنکرون عمودی در مرکز اتاقک استوانه ای ایستگاه نصب شده است تا اتصال توربین به ژنراتور برای انتقال نیروی گشتاور در امتداد یک خط مستقیم و بدون اتلاف انرژی باشد. شافت توربین مستقیما به روتر (Rotor) ژنراتور متصل شده است تا با چرخش شافت, نیروی گشتاور به ژنراتور منتقل و منجر به گردش روتر و تولید الکتریسیته شود. جهت کنترل سامانه توسط نیروی انسانی, یک کارگاه داخلی در بالای سطح توربین طراحی شده تا امکان نظارت مستقیم و بررسی عملکرد صحیح توربین و ژنراتور توسط تیم متخصص فراهم شود.

◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از آب دریا با ایجاد سد در سواحل عمیق
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان

ساخت نیروگاه هآیدروالکتریسیته گرداب مصنوعی با استفاده از انرژی حاصل از آب های دریا و یا حوضچه ها می تواند علاوه بر صرفه جویی در استفاده از ذخایر محدود منابع آبی, تاثیرات قابل توجهی نیز در کاهش آلایندگی نیروگاه های متکی به سوخت های فسیلی داشته باشد. در بسیاری از مناطق جهان امکان استفاده از منابع تجدید پذیر و دوستدار محیط زیست میسر بوده و تنها نیازمند یک عزم فرا ملی و برنامه ریزی عملی سیاستگذاران حوزه انرژی برای استفاده بهینه از منابع تجدید پذیر است که امیدوارم با استفاده از چنین طرح ها و ایده هایی حرکت به سوی استفاده مطلق از انرژی پاک در سر تا سر جهان تشویق و تسریع 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 تخریب محیط زیست نمود.

◉ سازنده انیمیشن این ویدیو: علی پوراحمد

◉ سازنده موسیقی این ویدیو: علی پوراحمد

◉ گفتار متن: علی پوراحمد

◉ زبان: انگلیسی

◉ زیر نویس فارسی: ندارد