آلة لإنتاج الطاقة الكهربائية بواسطة المكابس الهيدروليكية

تمكن المبتكر المصري محمد حسين من ابتكار آلة لتوليد الطاقة الكهربائية بواسطة الخواص الهيدروليكية، وتعتمد الآلة على مكابس هيدروليكية، ومبدأ الرفع عن طريق الهواء المضغوط كالمستخدمة في “مغاسل السيارات” أو باستخدام المواتير الهيدروليك التي تضخ الزيت.

الفكرة الجديدة طبقا للمخترع تتمثل في تركيب يد متصلة بمسطرة مسننة تصعد وتنزل عند تشغيل المكبس وعليه وزن من الأوزان وليكن 2.5 طن وهذه الحركة الصاعدة بقوة الكومبريسور “ما يعادل رفع 5 طن” والنازلة بقوة الجاذبية للمسطرة تجعل عجلتين أو ماسورتين  مسننتين كالتروس يدوران عكس بعضهما مع حركة المسطرة للأعلى.

العجلتان يكونان متصلتان بقرصين “ترسين رمان بلي مجهزين لالتقاط الحركة باتجاه واحد بحيث أن أحدهما يدور في الاتجاه المطلوب والآخر نفس الأمر، ولا يدور مع حركة عجلته المعاكسة مثل فكرة ترس الدراجة الخلفي حينما تبدل إلى الأمام فإنه يلقط الحركة وتسير الدراجة أما إذا عكست التبديل للخلف فلا يؤثر ذلك على حركة الدراجة وتظل تسير إلى الأمام  وبالتالي نضمن حركة باتجاه واحد بالرغم من تضاد حركة الصعود والنزول للمكبس.

يتم تركيب سير مشترك لتوربين 50 كيلووات كتوربينات الرياح يحتاج عدد لفات قليلة “2 لفة ث” مع تصغير قطر نهايته “رأسه” المتصلة بالسير المشترك لترسي رمان البلى للعجلتين المتحركين بحيث يكونا أكبر قطرا وطولا منه بحوالي 12 مرة لكي يلف عدد اللفات المطلوب لتوليد الطاقة أو الأفضل استخدام دينامو مولد ذو رأس صغيرة بطبيعته ويحتاج إلى عزم قليل ولكن عدد لفات كثيرة وعدد اللفات يمكن تحقيقه بواسطة تصغير عجلة أو ماسورة  التسنين المرتبطة بالمسطرة الصاعدة والنازلة لأن عدد اللفات يعتمد على سرعة المسطرة ولفها للماسورة المسننة.

وبديهيا كلما زادت سرعة المسطرة بالثانية وصغر قطر الماسورة المسننة فإن عدد اللفات يزيد بالثانية ثم نقوم بتركيب هذه الماسورة بقرص رمان بلى كبير بالقطر أكبر منها وبالتالي هو من يحرك الدينامو ذو الرأس الصغير بالسير المشترك.

وعند نهاية دورة المكبس ليتوقف ويعكس الحركة فإن انقطاع التيار الكهربي لا يحدث بل يضعف فقط ومع وجود مزارع المكابس فإن التيار يكون مناسبا ووفيرا ولا يضعف لأن عجلة رمان البلى المتصلة بالماسورة تلف بعدد لفات كبير وتتصل بقطر صغير للدينامو وبالتالي فإن بطء الحركة أثناء عكس المكبس لحركته لا يؤثر إلا بشكل ضئيل على سرعة الدينامو.

وبهذه الطريقة فقد تم توليد طاقة 50 كيلوات من 2.5 كيلوات فقط لأن الآلة تعمل 5 ثوان كل 10 ثوان كمثال.

محصلة القوة

يقول المبتكر محمد حسين: ” إذا كانت سرعة المكبس 2 متر بالثانية فإن المسطرة المسننة تكون بنفس السرعة وإذا كانت كل من الماسورتين قطرهما 25 سم فيكون طول قوسهما 65 سم لكل ماسورة تقريبا وهي المسافة التي تقطعها الماسورة لتلف لفة واحدة وهي 65 سم وبالتالي فإذا كانت سرعة المسطرة المسننة مترين بالثانية 200سم فإن عدد لفات كل ماسورة = 200 سم 65سم = 3 أضعاف اللفات”.

ويضيف: “لذلك فإن 200 سم تلف لفة بالثانية تكون الـ65 سم تلف 3 لفات بالثانية ولكن أيضا الماسورتين متصلتين بقرصين رمان بلى أكبر بالقطر وليكن 75 سم فيكون طول القوس أكبر 3 مرات وإذا وصلناهما بسير مشترك برأس دينامو وليكن 5 سم فإن عدد اللفات يكون مضاعفا بقيمة 755= 15 مرة ونحن نعلم أن كل قرص رمان بلى كما حسبناه يلف بعدد لفات 3 لفات ثانية لذلك يكون عدد لفات الدينامو الذي وصلنا له = 15*3 = 45 لفة بالثانية أي بالدقيقة 2700 لفة بالدقيقة وهي سرعة ممتازة للدينامو ليولد الطاقة المطلوبة مع الحاجة إلى عزم قليل لأننا نعلم أنه كلما زاد عدد اللفات قل العزم المطلوب أو مقاومة اللف للدينامو لأنهم يتناسبون بشكل عكسي”.

وبالمثال السابق تكون محصلة القوة هي وزن مرفوع بقوة 5 حصان ويكون 5 طن لمدة 5 ثواني على القطر الصغير للمكبس مثلا، ومعه حركة المسطرة المسننة للأعلى لتدير توربين المولد ثم نقوم بإزالة هذه القوة من على القطر الصغير بتفريغ الهواء من الكومبريسور من الجهة الضاغط عليها وبالتالي تنزل الـ2.5 طن بفعل الجاذبية لكي تولد الطاقة ولنحسب العزم المتولد بالنيوتن متر من صعود ونزول هذا الوزن الكبير أي أن المحصلة للعزم طلوع ونزول 2.5 طن مثلا .

آلة جديدة

ولكي يتم تنفيذ فكرة محمد حسين قام بتصميم نموذجا لآلة جديدة عبارة عن مكبس هيدروليكي لإنتاج الطاقة الكهربائية يتكون من:

1-    خزان الزيت: به كمية زيت كبيرة قابلة للزيادة والنقصان تعوض الحاجة إلى زيادة طول المكبس الصغير وبالتالي توفير مساحته وتعقيد تصنيعه
2-     الموتور الهيدروليك الأيمن بأي قوة مطلوبة والذي يضخ الزيت بضغط عالي جدا داخل المكبس الصغير مما يؤدي إلى زيادة عزم المسطرة لتحرك ديناموهات تصل إلى 20 ميجاوات بطاقة ومساحة قليلة ولا حاجة إلى أوزان أو تكلفة عالية.
3-     الموتور الهيدروليك الأيسر بقوة مساوية للأيمن مع ملاحظة أن هذا الموتور يتوقف عن العمل ثوان ليعطي الفرصة لمكبسه الكبير كي يرجع ناحية اليسار بواسطة ضغط المسطرة المسننة من الجهة المقابلة والذي يكون أشد ما يمكن .
4-     المكبس الكبير بالقطر المطلوب، ويمكن زيادة طول القطر إلى 20 متر لتكون دورة المكبس طويلة.
5-    قرص المكبس الكبير والذي يمنع خروج الزيت.
6-    قرص المسطرة والذي يتم لحام المسطرة العريضة ذو البروزات أو التسنين فيه.
7-    المسطرة المسننة وتكون عريضة لكي تعطي مساحة لعجل رمان البلي الأكبر قطرا من ماسورته ويمكن تركيب أكثر من مسطرة.
8-     ماسورة بها فتحات لبروزات المسطرة المسننة وهي تظهر كدائرة في  المقطع بالصورة أعلاه.
9-    عجلة رمان البلي متصلة بالماسورة بواسطة جهاز رمان بلى يلقط الحركة في اتجاه واحد بل ولا يكون خشن الحركة حتى عند توقف المسطرة لثانية واحدة يظل يلف ولكن ينخفض بالسرعة “لا تذكر في ثانية واحدة في التأثير على الطاقة الكهربائية المتولدة “ومثل فكرة الدراجات العادية ثم تتصل هذه العجلة برأس الدينامو وبالعجلة المقابلة بواسطة سير مشترك وتكون هذه العجلة اكبر بالقطر بمراحل عديدة من رأس الدينامو.