مسمار الماء الحديث

MWS

ان مسمار الماء (مسمار ارخميدس) او (دعنا ندعوه هنا بالمسمار القديم OWS) تقنية مائية عمرها أكثر من 2000 عام ولكن بسبب عبقريتها لا تزال تلهمنا وتستخدم حتى يومنا في مهام رفع الماء او توليد الكهرباء، وقد تجاوز وزن الكبيرة منها 95 طن وطولها 22 متر قطرها 4.3 متر، كما في محطة Diepenbeek في بلجيكا.

لقد تم اختيار هذا المسمار ليكون التحدي التقني الأول في رحلتنا وكيف يمكننا إعادة تطويره وتأهيله وفق التقنية3 لإنشاء نظام مسمار مائي حديث مبتكر او ما يسمى  Modern Water Screw (MWS)  بدور وظيفي جديد ومختلف عن السابق .

وسنتناول هنا إصدار اول من نوع احادي يدعى MWS-mono-v1.0

النظام:

يعمل مسمارنا الحديث MWS بخلاف القديم OWS، بمسار لولبي ثابت (لا يتحرك)، ويتكون من جزئين رئيسيين كما يلي:

 

1-                الجزء الخارجي (الثابت) البولت:

 ويتكون من المسار الحلزوني الثابت والذي يدعى البولت ويمكن ان تحقق في بنيتها المتنوعة المستوية او غير المستوية (المقعرة او المحدبة) لتحقيق مفاهيم هامة مثل مفهوم التدفق الضغاط المركزي او المحيطي(الخارجي).

 

 

2- الجزء الداخلي (الدوار) المسمار:

الذي يتكون غالبا من مكره طرد مركزي مبتكرة ثلاثية الابعاد تدعى T-Impeller ترتبط غالبا مع عجلة طاقة حرة (تومن العزم اللازم) وتحقق في بنيتها مفهوم المسمار.

كما ان لها ثلاثة انوع رئيسية حسب البنية اما مغلقة او مفتوحة او شبة مغلقه حالها حال أي مكره، كما وتتكون من حلق الدعم الوسطية التي تكون مغلقة او مفتوحة حسب الاختصاص التقني (مضخة ام توربين طاقة).

 

كما تصنف حسب القوة المحركة الى ثلاثة انوع كما يلي:

كيف يعمل المسمار الحديث MWS؟

يعمل مسمار الماء الحديث حسب وظيفته (مضخة او توربين) بطريقتين هما:

-         الطرد (من المركز الى المحيط) Active flow : حيث يقوم الجزء المركزي الدوار impeller بالدوران بسهولة وتوجيه التدفق افقيا بالطرد المركزي من المركز باتجاه المحيط (نحو المسار الحلزوني الثابت) الذي يقوم بدوره باستقبال التدفق وتوجيهه عموديا (نحو الأعلى او الاسفل) باتجاه مخرج المضخة، كتدفق دوار (تدفق3) عالي العزم والسرعة.

-         الجذب (من المحيط الى المركز) Passive flow : حيث تقوم القوى المحركة واهمها الجانبية-البعيدة من خلال تقنيات مثل حلقات الدوران®(RR)  من تدوير التدفق من المحيط (نحو المسار الحلزوني الثابت) الذي يقوم بدوره باستقبال التدفق وتوجيهه عموديا (نحو الأعلى او الأسفل) وباتجاه المركز نحو مخرج المضخة او التوربين كتدفق دوار (تدفق3) عالي العزم والسرعة. ما يقود الى تحقيق مفاهيم جديدة و هامة مثل العتلة المائية  Water Lever® WLو جيرات الماء Water Gears®(WEARz) ومفهوم إدارة التدفق عن بعد Remote Flow Management®(RFM).

 

الحسابات:

تملك MWS نصف قطرين R,r داخلي وخارجي، يتم حساب التدفق من المعادلة:

Q= (π R² h/cons) *rpm

Q: flow by m3/minute.

R: outer radius by meter.

h: height of the MWS by meter.

Cons: constant depend of Q kind, for example if Qk is mono cons= Number of spiral track rounds, if Qk is poly cons=1.

Rpm: revolutions per minute.

 

OWS Vs. MWS

 

* استهلاك الطاقة الكهربائية او التدفق المائي الازم لتدويره.

** الإنتاج: الطاقة الكهربائية او التدفق المائي.

3in1

تعتبر تقنية MWS تطوير ودمج لثلاث تقنيات هامة هي:

-         تقنية مسمار الماءOWS (الملهمة).

-         مضخة الطرد المركزية (المشهورة).

-         تقنية المكبس (الموثوقة).

وبالنتيجة سيصبح لدينا تقنية جديدة ملهمة ومشهورة وموثوقة في الوقت نفسه.

التطبيقات:

يعتبر المسمار الحديث ببنيته المبتكرة مضخة مائية عالية الأداء يمكنها العمل بقوة بوضعيات مختلفة عمودية او افقية وبمقاييس مختلفة كبيرة (طويلة) او صغيرة (قصيرة) ومستويات مختلفة تحت الماء(كغطاس) او حتى فوق الماء حيث يمكن استخدامه في تطبيقات كثيرة وأنظمة متنوعة نذكر منها الضاغط الأرضي والضخ السريع والتصريف العميق  DD ونظام التدفق3 .

 كما وتستخدم في مجال الطاقة كتوربينات توليد عالية الكفاءة او كقوة محركة في أنظمة التوليد المغلقة شاهد المحطة الجبلية او المحطة3.

الطاقة:

يعتبر المسمار الحديث ببنيته المبتكرة تقنية هامة ذات كفاءه عالية، يمكن تشغيله من مصادر طاقة متعددة منها التقليدية او المتجددة وحتى الجديدة®, وبأنظمة مختلفة منها الداخلية(المدمجة) او الخارجية، وبطرق مختلفة منها المباشرة (كتدويره المباشر بطاقة الرياح والماء... الخ) وغير المباشرة (بتقنيات التدوير الكهربائية واهمها التقنيات3 مثل الموتور3 وبجدوى عالية).

الاستنتاجات:

-         يمكن لـ MWS ان تعمل وفق معايير التقنية3 او بدونها، بمعنى سرعةS وعزمT وتدفقQ عالي او منخفض.

-         تقوم التقنية3 بتطوير وتأهيل OWS وفتح افاق جديد للمنافسة الحديثة وتجديد دورها الوظيفي الذي يشمل (العزم والسرعة والتدفق والكلفة والحجم والمدى).

-         مواصفات MWS لا يمكن مقارنتها مع OWS

-         المسمار القديم يعمل وظيفيا كمضخة، بينما المسمار الحديث يمثل مضخة وضاغط.

-         ان قدرة MWS على بناء ضاغط H+,H- عاليين سيمكنها من تحقيق الضخ (الضغط) العمودي والافقي لارتفاعات ومسافات كبيرة.

-         يمكنها تحقيق تدفق إيجابي او سلبي Active/Passive Flow كما يمكنها تحقيق إدارة تدفق عن بعد (Remote Flow Management®(RFM .

-         يحقق مقاسات مدخل (عين المضخة) ومخرج كبيرة قد تصل حتى او تزيد عن القطر الكلي(الخارجي).

-         يمكن للمدخل والمخرج ان يكونا افقيان (جانبيان) او عموديان(راسيان) او حتى بنظام افق- عمودي.

-         قدرة MWS الكبيرة كتوربين طاقة يمكنها من العمل في بيئات وظروف مختلفة وبكفاءة عالية.

-         ان موثوقية MWS في العمل يعتمد على عدة عوامل أهمها السرعة والعزم المطبق.

-         يمكن ان يمثل نظام ضخ بديل لأنظمة ضخ تلقائية مثل نظام المطرقة المائية Ram pump.

-         من اقوى تقنيات بناء انظمة التدفق الدوار (التدفق3).

-         كفاءتها في استهلاك الطاقة قد تصل حتى 97%.

-         بناء مشاريع ضخ كبيرة المقاييس Mega-pump.

-         تحقيق أنظمة ضخ بيئية (امنه).

-         تحقيق دفع مائي هائل.