Máy phát điện cho dòng chảy 2 chiều lên xuống theo thủy triều -( In Vietnamese and English )
Gần đây người ta cải tiến và máy có trục đứng hoặc trục ngang với cách quạt có dạng như đường xoắn của ren ốc (H2, H3). Với giải pháp này, mô men âm có nguồn gốc từ trọng lượng của hệ quay vẩn là mô men cản lớn .
Mô hình cánh tiếp nhận động năng dòng chảy hiện nay trên thế giới ( H1, H2, H3)
Việc tìm giải pháp mới tiếp nhận động năng dòng chảy tự nhiên vẩn là thử thách của các nhà khoa học trên thế giới. Theo “Giáo trình vật lý đại cương” của I.V. Xaveliev- NXB Maxcơva 1988, Chương 78 Chuyển động của vật trong chất lỏng và chất khí :”Lực cản chính diện gồm lực cản do ma sát và lực cản do áp suất. Với các kích thước ngang đã cho của vật. lực cản do áp suất phụ thuộc nhiều vào hình dáng của vật. Vì lý do này người ta cũng gọi nó là lực cản hình dạng. “
Chọn chuyển động của hình trụ tròn trong nước.
Từ nguyên lý trên, hướng của giải pháp mới là giảm thiểu lực cản do hình dạng gây ra. Ta thấy rằng dạng chuyển động quay quanh trục của khối trụ tròn là dạng chuyển động thuận lợi nhất của vật rắn trong nước. Nhưng để một hệ rắn có thể quay quanh trục,mô men dương phải lớn hơn mô men âm. Có nghĩa ta phải hướng lực tác dụng vào một trong hai bán kính đối xứng của hình trụ. Hay nói cách khác phải có tường hướng dòng chảy vào một bên bán kính và che dòng chảy tác động vào bán kính đối xứng. Dòng chảy tác động vào điểm càng xa trục thì mô men dương càng lớn nhưng buồng chuyển đổi năng lượng sẽ càng lớn. Sự tối ưu khi chọn lựa đường kính buồng chuyển đổi năng lượng phụ thuộc vào tốc độ thực tế của dòng chảy và nhu cầu khai thác của máy phát điện.Từ sự phân tích trên, muốn hình trụ tròn quay quanh trục của nó phải có tường hướng dòng và buồng chuyển đổi năng lượng.
Chọn hình trụ tròn rổng để khử trọng lực của hệ thống quay trong nước.
Bất cứ vật nào nằm trong nước đều có trọng lượng và chịu sức đẩy của Ac-shi-mét. Vì cách quạt quay có trọng lượng nên chính trọng lượng đó sẽ tạo ra mô-men âm. Để khử lực có nguồn từ trọng lượng, ở đây ta tạo cách quạt có độ rổng để trọng lượng cách quạt cùng với trọng lượng của trục quay cân bằng với lực đẩy Ac-shi-mét. Có nghĩa là ở trạng thái này, các hệ thống ổ bi mang vai trò ổ chặn hơn là ổ chịu trọng lực hay lực Ac-shi-mét đẩy lên. Với lý thuyết này, máy phát điện bằng dòng chảy có thể chuyển đổi từ động năng nhỏ nhất của dòng chảy và tiếp nhận được dòng chảy đổi hướng với nhau 180 độ. Việc tính toán chi tiết phải dựa trên chất liệu và kích thước các chi tiết của hệ thống quay.
Với phương pháp cánh quạt trục đứng, bằng trống quay có dạng rổng thích hợp chúng ta có thể thiết kế máy phát điện cho dòng chảy đổi chiều, tích hợp được năng lượng theo chiều sâu và cả chiều rộng của dòng chảy. Vì trên thế giới, đâu đâu cũng có thủy triều nên tạo ra dòng chảy lên và xuống tại một vị trí. Do vậy, đó là nguồn tài nguyên để khai thác loại máy phát điện theo nguyên lý này.
Mô hình của hệ thống chuyển đổi động năng từ dòng chảy tự nhiên thành điện năng có 4 đặc điểm chính :
– Chọn cánh tiếp nhận năng lượng bằng trống, quay quanh trục trống.
– Trống rổng sao cho trọng lượng hệ thống quay cân bằng không trọng lượng trong nước.
– Có tường hướng dòng chảy.
– Rotor và Stator đặt trên mặt nước.
Ở Việt Nam, biên độ thủy triều vùng bờ biển Bắc Bộ và Nam Bộ khá cao từ 4-5m. Nên vùng Bắc Bộ và Nam Bộ hoàn toàn có thể sử dụng máy phát điện bằng dòng chảy tự nhiên 2 chiều.
Ở miến Trung Việt Nam có dòng hải lưu gần như một chiều từ Hòn La – Quảng Bình đến mũi Kê Gà- Bình Thuận dài 1000km: dòng tầng đáy theo hướng Bắc-Nam trong 365 ngày/năm và dòng tầng mặt 9 tháng/ năm cùng chiều với dòng tầng đáy. Với phương pháp tiếp nhận động năng bằng trống quay như trên, máy phát điện có thể hoạt động 365 ngày/năm ngay cả khi chỉ có sự tồn tại của dòng tầng đáy. Đây là một bước tiến dài của người Việt Nam trong nghiên cứu sử dụng nguồn động năng của dòng chảy. Mọi người đều có thế thực hiện thí nghiệm theo nguyên lý trên và biết được tính thực dụng của giải pháp.
Mô hình cánh đón năng lượng dạng trống quay rổng ruột (H4)
Máy phát điện cho dòng chảy 2 chiều lên xuống theo thủy triều.( H5)
Mô hình cách tích hợp trống quay theo chiều sâu (H6)
Mô hình cách tích hợp máy phát điện theo chiều ngang cho dòng chảy hai chiều lên- xuống(H7)
Kết quả nghiên cứu có bản quyền, tác giả mong được hợp tác với các chuyên gia, doanh nghiệp trong và ngoài nước để phát triển dự án. Xin liên lạc bằng email : dungdzoan@gmail.com
KS Doãn Mạnh Dũng
Bài viết này được đăng trên báo giấy : Báo Khoa học Phổ thông của Liên hiệp các Hội khoa học và Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh ngày 3/6/2016 như hình scan sau đây :
Bài đăng trên Báo khoa học Phổ thông số 21 ngày 3/6/2016 Phần 1
Bài đăng trên Báo khoa học Phổ thông số 21 ngày 3/6/2016 Phần 2
Bảng tiếng Anh ( tạm dịch )
Blue Energy Generation by tide currents running up and down
On the world, converting the natural current kinetic energy into blue energy have been engaged in research work. The traditional method is the machine with horizontal axle as the windmill (H1). By this way, the machine receives the current kinetic energy in the area limiting by diameter of blade only. More than, rotor and stator should be in the water therefore it is need against the leakage of water, that let increase the cost of machine. At present time, the machine have been innovated by blade being the form of the twist line (H2, H3). The above method, negative moment causing from the weight of turning materials is a big one.
-Model of blades receiving the current kinetic energy in the world at present time.( H1, H2, H3).
Researching the better method for converting the current kinetic energy is still the challenging to the scientist in the world. As “General physics ” written by I.V. Xaveliev- NXB Maxcơva 1988, at the Part No 78 – Moving of solid in liquid and in air : “The main preventing force includes friction force and force causing from pressure. With the broad size fixed, the preventing force causing from pressure is more belong to the form of solid “.
Choosing the moving of solid forming the cylinder in liquid.
From basic theory, the new method should reduce the preventing force causing from the form of solid. The moving of the cylinder solid turning around their axle is the better in liquid. In order to turn a solid around its axle, the positive moment should be bigger negative moment. It means that the force should be on one of symmetrical radius. Other word, it need the wall let the current pushing on the radius and preventing the force on the other symmetrical radius. The point receiving the force from the current is farther from the an axle so the positive moment is bigger in this case the radius of room for converting the energy is bigger also. Choosing the optimal radius of room for converting the energy belongs to the velocity of the current in facts as well as the requirement of generation in operating.
On the above analyzing, it is need the wall changing the direction of the current as well as the room for converting the energy for cylinder solid turning around its axle.
– Choosing the empty cylinder solid in order to reject the weight of turning system.
In water, any solid has its weight and has been gotten the Archimedes force. The weight of blade is one of the sources causing of the negative moment. In order to reject the force being the weight, we make the empty blade so that the weight of blade and the weight of axle is equal the Archimedes force. It means that in this case all the ball bearing are more in the role of keeping than in the role getting down-force from weight or Archimedes up-force.
From this theory, the generation can convert the kinetic energy of current that is at small velocity and can be changed the direction in 1800 . The detail calculating should be on the material and the size of turning system. Using the blade with vertical axle, turning drum in empty we can design the generation for direction changing current and it can integrate the energy of current in the depth as well as in the bread. The tide is normal phenomenon in the world therefore many place of the world have the current being down and up in regulation. So it is the natural source for operating the above generation.
There are 4 main characteristics in this model generation used natural current as following :
– Blade receiving the kinetic energy as drum turning its axle.
– There is the air in drum so that the weight of turning systems is equal to the Archimedes force.
– There is the wall to change the direction of current.
– Rotor and Stator are above the surface of water
In Vietnam, the high tide is 4m-5m in the Northern coast and Southern coast. Therefore this blue energy generation can be operated at these coasts.
At Vietnam central part, there are the one -way sea currents from Hon La- Quang Binh to Kega cape – Binh Thuan being about 1000 km length : the bottom current from North to South is in 365 day/ year and the surface current being the same direction with the bottom current is in 9 months/year. Using the blade being as the above drum. our generation can be operated in 365 day/year when there is only the bottom current. All people can conduct the above experiment and know the large using of it.
Model of blade as the empty drum receiving the kinetic ennergy. (H4)
Blue energy generation by the tide current moving up and down (H5)
Model of Drums integrating by the depth of the current. (H6)
Model of machine integrating by the breadth of the current. (H7)
The copy right is reserved. The author would like to cooperate with specialist and Companies to develop the projects. Please contact by email : dungdzoan@gmailcom.
Eng. Doan Manh Dung
