توضیحاتی کوتاه در بارۀ چرخانۀ باد و یا آب

این چرخانه در قسمت درونی در 360 درجه و در قسمت بیرونی در یک چهارم محیط دوران در جهت چرخش به جلو رانده می‌شود. در نمونۀ کوچک ساخته شده کل این راندمان (نسبت به یک چهارم بیرونی با بسته شدن راه وزش به داخل) به 350 درصد نزدیک شده‌است. در یک نمونۀ بهتر و با شمار بالهای بیشتر این راندمان می‌تواند به بالای 400 درصد برسد. و یعنی نسبت به هر چرخانۀ ورتیکال دیگری، این چرخانه نه تنها معادل سطح جلوی جریان (قطر چرخانه) بلکه بیش از محیط چرخانه سطح درگیر با جریان ایجاد می‌کند و...

فیلم اختراع آقای کیومرث نویدی توربین آبی و بادی ثبت شده در آلمان

1 - این چرخانه با هر جریانی (باد یا آب) می‌تواند برای تولید برق به کار گرفته شود.

2 – اساس این اختراع که با نقد همۀ چرخانه‌های ورتیکال و هوریزونتال طراحی شده‌است عبارت از بالهائی‌ست که به محیط دوران نصب می‌شوند. این بالها می‌توانند در قید حلقه‌هائی قرار داده شوند که به واسطۀ بازوهائی به محور انتقال چرخش وصل هستند.

3 – این بالها از یک صفحۀ اصلی و پره‌ها (شکافها یا خورجین‌ها)ئی در دو سو تشکیل شده‌اند. صفحۀ اصلی هر بال یک صفحۀ دو خم است. خم جلوئی مماس با محیط دوران یا نزدیک به آن و خم عقبی نسبت به محیط دوران زاویه‌دار است طوری که هنگامی که بالها به سمت جریان بازمی‌گردند در پناه یکدیگر قرار دارند، طوری که جریان همزمان به همۀ آنها برخورد نکند و هنگامی که پشت به جریان دارند، مقاومت بالائی در برابر جریان ایجاد می‌کنند. قسمت عقبی هر صفحۀ اصلی که یک نیم S فورم است از داخل یک برجستگی کوچک دارد که علت آن توضیح داده خواهد شد.

الف: خورجین‌های بیرونی:

بر قسمت بیرونی صفحۀ اصلی خورجین‌هائی با رویۀ S فورم نصب هستند که در بازگشت به سمت جریان از ویژگی آئرودینامیک بالائی برخوردارند و هنگامی که دهانۀ آنها در جهت جریان قرار می‌گیرد مقاومتی بسیار بالا در برابر جریان ایجاد می‌کنند. در عین حال رویۀ S فورم در تمام مدتی که یک بال در معرض جریان قرار دارد (در صد و هشتاد درجۀ دوران) جریان را به سمت جلو (سمت چرخش) هدایت می‌کنند. خورجین جلوئی جریان را به سمت درون چرخانه هدایت می‌کند و رویۀ خورجین‌های عقبی به داخل خورجین جلوتر از خود.

ب – خورجین‌های درونی:

هر بال یک خورجین در انتهای خم جلوئی (مماس با محیط دوران) دارد که کوچکتر از خورجین‌های بیرونی و یک خم است، طوری که امکان می‌دهند که بخشی از جریانی که به درون محیط راه یافته‌است از کنارۀ آنها بگذرد.

4 – گردباد یا گرداب درونی:

از آنجا که جریان از فواصل متعدد میانۀ بالها و از زوایای مختلف به درون محیط چرخانه میوزد این جریان‌ها به یکدیگر برخورد می‌کنند و یکدیگر را به سمت چرخش می‌شکنند و به این گونه در فضای میانۀ بالها و محور انتقال چرخش یک گردباد یا گرداب به وجود می‌آید. این گردباد و گرداب در بخشی از میحط دوران خورجین‌های درونی را به سمت جلو (جهت چرخش) می‌فشارند و از آنجا که مداوما جریان به درون ادامه دارد، پس از گرفته شدن انرژی امواج گرداب – گردباد (از این پس گرداباد) از فواصل متقابل با جهت جریان بالها به بیرون چرخانه رانده می‌شوند: هنگام رانده شدن به بیرون، جریان در حال خروج برجستگی کوچک عقب بالها را به سمت بیرون می‌فشارد و این فشار مضاعف نیز چرخانه را به جلو می‌راند. به همین خاطر است که هنگام پوشانده شدن روی پره‌های درونی باز حتی با وزش شدید باد به سمت ترمز، چرخانه به جلو می‌چرخد. در عین حال خلئی نسبی که در میانۀ بالها ایجاد می‌شود (در سمت مقابل جریان) هوا یا آب درون چرخانه را به بیرون می‌کشاند و این چگونگی فشار اهرمی بر انتهای بالها را افزایش می‌دهد.

5 - خروجینهای S فورم بیرونی در عین حال در نزدیک به یک‌چهارم محیط دوران به سمت داخل چرخانه فشرده می‌شوند. این فشار به درون چرخانه را به نحو مضاعف به جلو می‌فشارد.

6 - شمار بالها:

شمار بالها بستگی دارد به قطر چرخانه. هر چه این قطر بیشتر باشد شمار بالها را می‌توان افزایش داد؛ نمونۀ کوچک ساخته شده از 8 بال تشکیل شده‌است. این شماررا می‌توان به 16، یا حتی 36 یا بیشتر افزایش داد. هر چه شمار بالها بیشتر باشد، شمار خورجین‌های درونی نیز بیشتر خواهد بود و همچنین شمار فواصل میانۀ بالها.

7 – آنالیز فشارهای مختلف.

چرخانه از یک جریان به سه شکل ایجاد حرکت می‌کند:

الف- فشار مستقیم.

هنگامی که دهانۀ خورجین‌های بیرونی در جهت جریان قرار دارند. جریان به داخل این خورجین‌ها فشرده و متراکم می‌شود. تخلیۀ این تراکم هنگامی که دهانۀ خورجین از جهت جریان کنار رود به سمت عقب خواهد بود که با نیروی واکنشی مضاف چرخانه را به جلو فشار می‌دهد.

در عین حال خورجین‌های درونی در 180 درجه از محیط دوران به صورت مستقیم و در 180 درجه توسط گردا‌باد تشکیل شده با فشار مستقیم به سمت جلو (جهت چرخش) رانده می‌شوند. این توضیح اینجا لازم است که تنظیم زاویۀ بالها نسبت به هم باید طوری باشد که جریان پیش از محور انتقال چرخش و حلقۀ جهت‌بخش گرد آن تنها به صورت اریب و از آن پس به صورت خط مستقیم و نیز اریب بتواند به درون بوزد. چرا که جهت گرداباد باید در جهت چرخش باشد و نباید ضد جریان در درون ایجاد شود.

ب – فشار اهرمی:

گردا‌باد تشکیل شده در درون چرخانه هنگام خروج، عقبۀ بالها را به سمت بیرون می‌فشارد و از آنجا که میانۀ بالها به حلقه یا بازوی حامل نصب است این فشار به گونه‌ای اهرمی به محل اتصال وارد می‌شود. فشرده شدن بالها به سمت بیرون توام است با رانده شدن بال به سمت جلو.

ج – فشار جانبی (کنار زننده) در حدود یک چهارم محیط دوران هنگامی که جریان به انحنای S فورم خورجین‌های بیرون برخورد می‌کند، به دو بخش تقسیم می‌شود، بخشی به سمت جلو رانده می‌شود و بخشی به سمت عقب که ناچار رویۀ S فورم خورجین را به سمت داخل چرخانه می‌فشارد؛ این فشار نیز به نحو مضاعف چرخانه را به جلو می‌راند.

8 – طبقات مختلف:

چشم طوفان می‌تواند از طبقات متعدد تشکیل شود. تعدد طبقات امکان باریک‌تر ساخته شدن بالها و قابلیت حمل آنها به ارتفاعات را افزایش می‌دهد.

9 – آنالیز ابعاد و راندمان:

الف: توان

از آنجا که در این چرخانه بالها نه به محور انتقال چرخش که با بازوهائی به محیط دوران نصب هستند، تمام فشاری که ایجاد می‌کنند با بازوی اهرمی‌ای مساوی شعاع چرخانه به محور انتقال چرخش وارد می‌آید. به عنوان مثال قطر چرخانه را 15 متر و قطر محور انتقال چرخش را 10 سانتیمتر فرض کنیم. در این صورت نسبت بازوی اهرم به بازوی تکیه‌گاه 75 خواهد بود. حال اگر ارتفاع چرخانه را 20 متر و تشکیل شده از 20 طبقۀ یک متری فرض کنیم و فرض را بر این قرار داهیم که هر طبقه فشاری معادل 50 کیلو ایجاد کند، مجموع فشار وارد آمده بر همۀ طبقات یک تن (1000 کیلو) خواهد بود. در این صورت فشار وارد آمده بر محور انتقال چرخش 75 تن خواهد بود. هر 75 کیلو فشار بر سانتیمتر مربع یک اسب بخار است، بنا براین چرخانه قادر خواهد بود معادل 1000 اسب بخار توان ارائه دهد. یعنی معادل با بزرگترین موتورهای کشتی‌ها و....

ب – تقسیم وزن.

نصب بالها به محیط دوران امکان می‌دهد که در چرخانه‌های بسیار عظیم وزن چرخانه را در محیط به کمک ستون‌ها و چرخ‌های آهنی کوچک بر دیواره‌ای که بر آن ریل نصب شده‌است بار کنیم (این ریل می‌تواند مغناطیسی باشد که مطلقا ایجاد اصطکاک نکند) و در این صورت از لزوم ساختن فونداسیون‌های کوه‌مانند برای تحمل وزن چرخانه بی‌نیاز خواهیم بود.

در عین حال همانطور که در طرح ارائه شده به ادارۀ پاتنت آلمان آمده است، می‌توانیم به کمک یک بازوی صلیبی‌فورم که چهار انتهای بازوهای آن با سیم‌بکسل به چهار سوی پیرامون چرخانه محکم شود بر استحکام چرخانه و مقاومت آن در برابر طوفان بیفزائیم.

10 – لنگر و دیگر توضیحات:

به سبب سبکی قطعات این چرخانه قابل حمل به ارتفاعات و قابل نصب بر یال تپه‌ها و کوه‌ها‌ست که مدام بر آنها بادهای شدید می‌وزد. سبکی بالها را می‌توان با افزودن لنگر به پائین و نیز میانه و بالای چرخانه جبران کرد که چرخانه در برابر تغییر شدت جریان حساس نباشد. این لنگرها را نیز می‌توان از قطعات میان‌تهی متعدد که به هم بسته می‌شوند و تشکیل یک مدور می‌دهند ساخت. پس از نصب، می‌توان ظرفهای کنار هم چیده شده را با آب‌نمک یا مایعات سنگین و غیر قابل فساد دیگری انباشت که در این صورت با نصب یک پیچ خروجی می‌توان با کم و زیاد کردن مایع درون ظرفها هم‌سنگی لنگر یا لنگرها را به راحتی تأمین کرد.

11 – تنظیم دور در برابر طوفانها و جریان‌های شدید:

این چرخانه به راحتی با بسته شدن راه وزش به درون قابلیت تنظیم با هر تغییر جریانی را دارد. چرخانه‌ها باید طوری طراحی شوند که در صورت وزیدن یک نسیم مختصر بتوانند حداقل توان را با همۀ ظرفیت درون و بیرون تأمین کنند و در صورت شدت یافتن جریان، پس از نیل به حداکثر ظرفیت، با بسته شدن طبقه به طبقۀ راه جریان به درون، از چرخش بیش از حد نیاز و ظرفیت جلوگیری شود. چنان که در صورت وقوع طوفان (مثلا بالای 200 کیومتر در ساعت) تنها خورجین‌های بیرونی چرخانه را به حرکت درآورند. پوشاندن راه وزش به درون به راحتی در این چرخانه میسر است: خم انتهای بالها دوتکه لولا دارند. این لولاها با قفلهای مغناطیسی قفل می‌شوند. با باز شدن قفل مغناطیسی به محض قرار گرفتن رویۀ انتهای بال در جهت جریان، انتهای بال بر ابتدای بال پسین فرود می‌آید و قفل می‌شود تا دستور ثانوی از مرکز کنترل (کامپیوتری یا مانوئل) داده شود. قفل مغناطیسی رها و انتهای بال به محض قرار گرفتن در جهت جریان مجددا برداشته و در حالت قبلی قفل و راه وزش به درون را باز می‌کند.

12 – تغییر مسیر جریان.

بر خلاف چرخانه‌های هوریزونتال تغییر مسیر جریان هیچ مزاحمتی در چرخش این چرخانه نمی‌تواند به وجود آورد.

13 – دیواره‌های مورب برای افزایش توان.

چه در چرخاباد ها و چه در چرخاب‌ها می‌توان با احداث دیواره‌های مورب که جریان را به سمت چرخانه بشکنند بر توان چرخانه افزود. هر چند راندمان چرخانه بیش از آن است که نیاز به این کار داشته باشد. با این همه در مورد جزر و مد می‌توان با احداث دو دیوارۀ مورب در تنها دو سو، جریان آبی بسیار گسترده‌تر از قطر چرخانه را به سوی آن هدایت کرد. در مورد رودخانه‌ها احداث یک دیوارۀ مورب کافی‌ست.

14 – چرخانه‌های تلفیقی:

به کمک این چرخانه می‌توان چرخانه‌های تلفیقی آبی-بادی و نیز بادی- موتوری یا آبی – موتوری ساخت. یکی از نیروها می‌تواند رتاتور (قسمت درونی) ژنراتور و دیگری آنکر (قسمت بیرونی) آن را در دو جهت مختلف به چرخش درآورند. روشن است که در این صورت یک چرخانه باید چپ و دیگری (یا موتور) باید راست‌چرخ باشد.

15 توضیح نهائی در مورد راندمان:

این چرخانه در قسمت درونی در 360 درجه و در قسمت بیرونی در یک چهارم محیط دوران در جهت چرخش به جلو رانده می‌شود. در نمونۀ کوچک ساخته شده کل این راندمان (نسبت به یک چهارم بیرونی با بسته شدن راه وزش به داخل) به 350 درصد نزدیک شده‌است. در یک نمونۀ بهتر و با شمار بالهای بیشتر این راندمان می‌تواند به بالای 400 درصد برسد. و یعنی نسبت به هر چرخانۀ ورتیکال دیگری، این چرخانه نه تنها معادل سطح جلوی جریان (قطر چرخانه) بلکه بیش از محیط چرخانه سطح درگیر با جریان ایجاد می‌کند و با توجه به نمونۀ ساخته شده، می‌شود با یقین گفت که بشریت را از لزوم به کارگیری انرژی‌های آلودگی‌زای فسیلی یا اتمی بی‌نیاز خواهد کرد. با این توضیح که جریان‌های سطح کرۀ زمین بزرگترین ثروت انرژی‌زائی‌ست که این کره در اختیار بشریت نهاده است. نصب این چرخانه بر ارتفاعات این امکان را به ما می‌دهد که از بخش‌هائی از کرۀ خاک برای کسب انرژی بهره بگیریم که قابل کشت یا بهر‌ه‌برداری‌های اقتصادی دیگر نیستند. در عین حال این چرخانه را می‌توان بر فراز برج‌های مسکونی یا خانه‌های تک‌افتاده نصب کرد. در عین حال، امکان نصب این چرخانه بر روی گلچرها (یخچالهای قطبی) وجود دارد. چرا که در صورت کج شدن نیز از چرخش درنمیماند. با این همه برای نصب بر گلچرها سیستم ویژه‌ای طراحی شده‌است که محورچرخانه و ژنراتور را همواره در حالت عمود نگاه دارد؛ حتی اگر چهارچوب پایه به یک سو خم شود (در اثر آب شدن برف یا هر علت دیگری).

یازدهم جولای 2010

کیومرث نویدی

 

انتشار از: 

افزودن نظر جدید

لطفا نظر خودتان را فقط یک بار بفرستید. کامنتهای تکراری بطور اتوماتیک حذف می شوند و امکان انتشار آنها وجود ندارد.

CAPTCHA ی تصویری