የውሃ ዊል ዲዛይን ለሃይድሮ ሃይድሮ ኤሌክትሪክ ፕሮጀክት

የውሃ ዊል ዲዛይን ለሃይድሮ ኢነርጂ
የሃይድሮ ኢነርጂ አይኮን ሃይድሮ ኢነርጂ የሚንቀሳቀስ ውሃ የኪነቲክ ኢነርጂ ወደ ሜካኒካል ወይም ኤሌክትሪክ ኢነርጂ የሚቀይር ቴክኖሎጂ ሲሆን የሚንቀሳቀስ ውሃ ኃይልን ወደ ጥቅም ላይ ሊውል የሚችል ስራ ለመቀየር ከተጠቀሙባቸው የመጀመሪያዎቹ መሳሪያዎች አንዱ የውሃ ዊል ዲዛይን ነበር።
የውሃ ጎማ ዲዛይን ከጊዜ ወደ ጊዜ እየተሻሻለ መጥቷል፤ አንዳንድ የውሃ ጎማዎች በአቀባዊ አቅጣጫ፣ አንዳንዶቹ በአግድም እና አንዳንዶቹ ደግሞ የተራቀቁ ፑሊዎች እና ጊርስ ተያይዘዋል፣ ነገር ግን ሁሉም ተመሳሳይ ተግባር እንዲሰሩ የተነደፉ ናቸው፤ ያም ማለት “የሚንቀሳቀሰውን ውሃ መስመራዊ እንቅስቃሴ ወደ የሚሽከረከር እንቅስቃሴ ይለውጡት ይህም ማንኛውንም የማሽነሪ ክፍል በሚሽከረከር ዘንግ በኩል ለማንቀሳቀስ ሊያገለግል ይችላል”።

የተለመደው የውሃ ዊል ዲዛይን
የመጀመሪያዎቹ የውሃ ዊል ዲዛይን በጣም ጥንታዊ እና ቀላል የሆኑ የእንጨት ጎማዎችን ያካተቱ ሲሆን ክብ ቅርጽ ያላቸው የእንጨት ምላጭ ወይም ባልዲዎች ዙሪያ በእኩል መጠን የተስተካከሉ ሲሆን ሁሉም በአግድም ዘንግ ላይ የተደገፉ ሲሆን ከሱ በታች የሚፈሰው የውሃ ኃይል መንኮራኩሩን ወደ ቢላዎቹ በተዘዋዋሪ አቅጣጫ ይገፋል።
እነዚህ ቋሚ የውሃ ዊልሎች በጥንታዊ ግሪኮችና ግብፃውያን ከቀደመው አግድም የውሃ ዊል ዲዛይን በእጅጉ የላቁ ነበሩ፣ ምክንያቱም የሚንቀሳቀስ ውሃ ሞመንተም ወደ ኃይል እንዲቀየር የበለጠ ውጤታማ በሆነ መንገድ መሥራት ይችሉ ነበር። ከዚያም ፑሊዎችና ጊሪንግ ከውሃ ዊል ጋር ተያይዘዋል፣ ይህም የወፍጮ ድንጋዮችን፣ የእንጨት መጋዝን፣ የማዕድናት መፍጫ፣ ማህተም ማድረግና መቁረጥን ወዘተ ለማንቀሳቀስ የሚያስችል የሚሽከረከር ዘንግ አቅጣጫ ከአግድም ወደ ቋሚ እንዲቀየር አስችሏል።

የውሃ ጎማ ዲዛይን ዓይነቶች
አብዛኛዎቹ የውሃ ዊልስ እንዲሁም የውሃ ወፍጮዎች ወይም በቀላሉ የውሃ ዊልስ በመባል የሚታወቁት፣ በአግድም አክሰል ዙሪያ የሚሽከረከሩ ቀጥ ያሉ የተገጠሙ ጎማዎች ሲሆኑ፣ እነዚህ የውሃ ዊልስ ዓይነቶች ውሃው በመንኮራኩሩ ላይ በሚተገበርበት መንገድ፣ ከዊል አክሰል አንፃር ይመደባሉ። እንደሚጠብቁት፣ የውሃ ዊልስ በአንጻራዊ ሁኔታ ትላልቅ ማሽኖች ሲሆኑ፣ በግጭት እና ባልዲዎቹ ባልተሟላ መሙላት ምክንያት የሚፈጠሩ ኪሳራዎች፣ ወዘተ.
ውሃው በጎማዎቹ ላይ የሚገፋው ተግባር በአክሰል ላይ ጉልበት ይፈጥራል፤ ነገር ግን ውሃውን በእነዚህ መቅዘፊያዎችና ባልዲዎች ላይ ከተለያየ ቦታ በመምራት የመሽከርከር ፍጥነትና ውጤታማነቱ ሊሻሻል ይችላል። ሁለቱ በጣም የተለመዱ የውሃ ዊል ዲዛይን ዓይነቶች “ከታች የተቀረጸ የውሃ ዊል” እና “ከላይ የተቀረጸ የውሃ ዊል” ናቸው።

የውሃ ጎማ ዲዛይን ከስር የተቀረጸ
የ"ዥረት ዊል" በመባልም የሚታወቀው የ"Undershot Water Wheel Design" በጥንታዊ ግሪኮች እና ሮማውያን የተነደፈው በጣም የተለመደው የውሃ ዊል አይነት ሲሆን ለመገንባት በጣም ቀላሉ፣ ርካሽ እና ቀላሉ የዊል አይነት በመሆኑ ነው።
በዚህ አይነት የውሃ ዊል ዲዛይን፣ መንኮራኩሩ በቀጥታ ወደ ፈጣን ወንዝ ውስጥ ይቀመጣል እና ከላይ ይደገፋል። ከታች ያለው የውሃ እንቅስቃሴ በመንኮራኩሩ የታችኛው ክፍል ላይ በሚገኙት የውሃ ውስጥ ተንሳፋፊ ፓድሎች ላይ የሚገፋ እንቅስቃሴ ይፈጥራል፣ ይህም ከውሃው ፍሰት አቅጣጫ አንጻር በአንድ አቅጣጫ ብቻ እንዲሽከረከር ያስችለዋል።
ይህ ዓይነቱ የውሃ ዊል ዲዛይን በአጠቃላይ ጥቅም ላይ የሚውለው የመሬት ተፈጥሯዊ ቁልቁለት በሌላቸው ጠፍጣፋ ቦታዎች ወይም የውሃ ፍሰት በበቂ ፍጥነት በሚንቀሳቀስባቸው ቦታዎች ላይ ነው። ከሌሎች የውሃ ዊል ዲዛይኖች ጋር ሲነጻጸር፣ ይህ ዓይነቱ ዲዛይን በጣም ውጤታማ አይደለም፣ የውሃው እምቅ ኃይል 20% ብቻ ነው ጎማውን ለማዞር የሚጠቀመው። እንዲሁም የውሃው ኃይል መንኮራኩሩን ለማዞር አንድ ጊዜ ብቻ ጥቅም ላይ ይውላል፣ ከዚያ በኋላ ከቀሪው ውሃ ጋር ይፈሳል።
የውሃ መንኮራኩሩ ሌላው ጉዳት ከፍተኛ መጠን ያለው ውሃ በፍጥነት እንዲንቀሳቀስ የሚፈልግ መሆኑ ነው። ስለዚህ፣ የውሃ መንኮራኩሮች ብዙውን ጊዜ በወንዞች ዳርቻ ላይ ይገኛሉ ምክንያቱም ትናንሽ ጅረቶች ወይም ጅረቶች በሚንቀሳቀስ ውሃ ውስጥ በቂ አቅም ስለሌላቸው።
የውሃ ዊልን ውጤታማነት በትንሹ ለማሻሻል አንዱ መንገድ በወንዙ ውስጥ ካለው ውሃ ውስጥ የተወሰነውን መቶኛ በጠባብ ቻናል ወይም ቱቦ በኩል ማዞር ሲሆን ይህም 100% የሚሆነው የተዘዋዋሪ ውሃ ጎማውን ለማዞር ጥቅም ላይ ይውላል። ይህንን ለማሳካት የውሃው የታችኛው ጎማ ጠባብ እና በቻናሉ ውስጥ በትክክል መገጣጠም አለበት ይህም ውሃው በጎኖቹ ዙሪያ እንዳይወጣ ወይም የመንኮራኩሮችን ብዛት ወይም መጠን በመጨመር ነው።

ከላይ የተተኮሰ የውሃ ዊል ዲዛይን
የኦቨርሾት የውሃ ዊል ዲዛይን በጣም የተለመደው የውሃ ዊል ዲዛይን ነው። ኦቨርሾት የውሃ ዊል ከቀድሞው በታች ካለው የውሃ ዊል ጋር ሲነጻጸር በግንባታው እና በዲዛይኑ የበለጠ የተወሳሰበ ነው ምክንያቱም ውሃውን ለመያዝ እና ለመያዝ ባልዲዎችን ወይም ትናንሽ ክፍሎችን ይጠቀማል።
እነዚህ ባልዲዎች በመንኮራኩሩ አናት ላይ በሚፈስ ውሃ ይሞላሉ። ሙሉ ባልዲዎቹ ውስጥ ያለው የውሃ የስበት ክብደት መንኮራኩሩ በማዕከላዊ ዘንግ ዙሪያ እንዲሽከረከር ያደርገዋል፣ በሌላኛው በኩል ያሉት ባዶ ባልዲዎች እየቀለሉ ይሄዳሉ።
ይህ ዓይነቱ የውሃ ጎማ የውሃውን ውጤት ለማሻሻል የስበት ኃይልን ይጠቀማል፣ ስለዚህ ከመጠን በላይ የተተኮሱ የውሃ ዊልስ ከስር የተተኮሱ ዲዛይኖች የበለጠ ውጤታማ ናቸው ምክንያቱም ሁሉም ማለት ይቻላል ውሃው እና ክብደቱ የውጤት ኃይል ለማምረት ጥቅም ላይ እየዋሉ ነው። ሆኖም ግን፣ እንደበፊቱ የውሃው ኃይል መንኮራኩሩን ለማዞር አንድ ጊዜ ብቻ ጥቅም ላይ ይውላል፣ ከዚያ በኋላ ከቀሪው የውሃ ክፍል ጋር ይፈሳል።
ከመጠን በላይ የተተኮሱ የውሃ መንኮራኩሮች ከወንዝ ወይም ከጅረት በላይ የተንጠለጠሉ ሲሆን በአጠቃላይ በኮረብቶች ጎን ላይ የተገነቡ ሲሆን ከላይ ዝቅተኛ ጭንቅላት ያለው የውሃ አቅርቦት (ከላይኛው ውሃ እና ከወንዙ ወይም ከታች ባለው ጅረት መካከል ያለው ቀጥ ያለ ርቀት) ከ5 እስከ 20 ሜትር ርቀት አለው። ትንሽ ግድብ ወይም ዌር ሊገነባ እና የውሃውን ፍጥነት ወደ መንኮራኩሩ አናት ለማጓጓዝ እና ለመጨመር ሊያገለግል ይችላል ነገር ግን መንኮራኩሩን ለማሽከርከር የሚረዳው ፍጥነቱ ሳይሆን የውሃው መጠን ነው።

በአጠቃላይ፣ ከመጠን በላይ የተተኮሱ የውሃ ዊልስ በተቻለ መጠን ትልቅ ሆነው የተገነቡት የውሃው የስበት ክብደት ዊልሱን እንዲያሽከረክር ከፍተኛውን የጭንቅላት ርቀት ለመስጠት ነው። ሆኖም፣ ትላልቅ ዲያሜትር ያላቸው የውሃ ዊልስ በመንኮራኩሩ እና በውሃው ክብደት ምክንያት ለመገንባት የበለጠ ውስብስብ እና ውድ ናቸው።
እያንዳንዱ ባልዲ በውሃ ሲሞላ፣ የውሃው የስበት ክብደት መንኮራኩሩ ወደ ውሃ ፍሰት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ያደርገዋል። የመሽከርከሪያው አንግል ወደ መንኮራኩሩ ግርጌ ሲቃረብ፣ በባልዲው ውስጥ ያለው ውሃ ከታች ወዳለው ወንዝ ወይም ጅረት ይፈስሳል፣ ነገር ግን ከኋላው የሚሽከረከሩት ባልዲዎች ክብደት መንኮራኩሩ የመሽከርከሪያ ፍጥነቱን እንዲቀጥል ያደርገዋል። ባዶው ባልዲ በሚሽከረከረው መንኮራኩር ዙሪያ ይቀጥላል፣ እንደገና ወደ ላይ እስኪወጣ ድረስ እንደገና በውሃ እስኪሞላ እና ዑደቱ እስኪደገም ድረስ። ከመጠን በላይ የውሃ ዊል ዲዛይን ከሚያስከትላቸው ጉዳቶች አንዱ ውሃው በመንኮራኩሩ ላይ ሲፈስ አንድ ጊዜ ብቻ ጥቅም ላይ ይውላል።

የፒችባክ የውሃ ዊል ዲዛይን
የፒችባክ የውሃ ዊል ዲዛይን ከቀዳሚው በላይ የተተኮሰ የውሃ ዊል ላይ የተለየ ነው ምክንያቱም መንኮራኩሩን ለማዞር የውሃውን የስበት ክብደት ስለሚጠቀም፣ ነገር ግን ከሱ በታች ያለውን የቆሻሻ ውሃ ፍሰት ተጨማሪ ግፊት ለመስጠት ይጠቀማል። ይህ ዓይነቱ የውሃ ዊል ዲዛይን ዝቅተኛ የጭንቅላት መግቢያ ስርዓትን ይጠቀማል ይህም ከላይ ካለው ፔንትሮው ውሃውን ከዊልሩ አናት አጠገብ ያቀርባል።
ውሃውን በቀጥታ በመንኮራኩሩ ላይ ከሚያንቀሳቅሰው የውሃ ዊል በተለየ መልኩ ውሃው ወደ ውሃው ፍሰት አቅጣጫ እንዲዞር የሚያደርገው የውሃ ዊል ውሃውን በአቀባዊ ወደታች ወደ ታች በመምጠጥ ከታች ባለው ባልዲ ውስጥ እንዲገባ በማድረግ መንኮራኩሩ ከላይ ካለው የውሃ ፍሰት በተቃራኒ አቅጣጫ እንዲሽከረከር ያደርጋል።
ልክ እንደ ቀድሞው ከመጠን በላይ የተተኮሰ የውሃ መንኮራኩር፣ በባልዲዎቹ ውስጥ ያለው የውሃ የስበት ክብደት መንኮራኩሩ በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ያደርገዋል። የመሽከርከሪያው አንግል ወደ መንኮራኩሩ ግርጌ ሲቃረብ፣ በባልዲዎቹ ውስጥ የተጣበቀው ውሃ ከታች ይፈስሳል። ባዶው ባልዲ ከመሽከርከሪያው ጋር ሲጣበቅ፣ እንደበፊቱ መንኮራኩሩ እንደገና ወደ ላይ እስኪወጣ ድረስ እንደገና እስኪሞላ ድረስ መሽከርከሩን ይቀጥላል እና ዑደቱ ይደገማል።
በዚህ ጊዜ ልዩነቱ ከሚሽከረከረው ባልዲ ውስጥ የፈሰሰው የቆሻሻ ውሃ ወደ ሚሽከረከረው ጎማ አቅጣጫ (ሌላ የሚሄድበት ቦታ ስለሌለው) ይፈስሳል፣ ልክ እንደ የውሃ ዊል ዋና ጭንቅላት። ስለዚህ የፒችባክ የውሃ ዊል ዋና ጥቅም የውሃውን ኃይል ሁለት ጊዜ፣ አንድ ጊዜ ከላይ እና አንድ ጊዜ ከታች በመጠቀም መንኮራኩሩን በማዕከላዊ ዘንግ ዙሪያ ማዞር መቻሉ ነው።
በውጤቱም የውሃ ዊል ዲዛይን ውጤታማነት ከውሃው ኃይል 80% በላይ ከፍ እንዲል አድርጓል ምክንያቱም የሚመጣው ውሃ በሚፈጥረው የስበት ክብደት እና ከላይ ወደ ባልዲዎቹ በሚወስደው የውሃ ኃይል ወይም ግፊት እንዲሁም ከታች ያለው የቆሻሻ ውሃ ፍሰት በባልዲዎቹ ላይ በሚገፋው ግፊት ምክንያት ነው። የፒክባክ የውሃ ዊል ጉዳቱ ግን በቀጥታ ከመሪው በላይ ሹት እና ፔንትሮውስ ያለው ትንሽ የበለጠ ውስብስብ የውሃ አቅርቦት ዝግጅት ያስፈልገዋል።

የጡት ፎቶ የውሃ ዊል ዲዛይን
የብሬስትሾት የውሃ ዊል ዲዛይን ሌላ በአቀባዊ የተገጠመ የውሃ ዊል ዲዛይን ሲሆን ውሃው በአክሰል ከፍታ ግማሽ ወይም ከዚያ በላይ ወደ ባልዲዎቹ ውስጥ የሚገባ ሲሆን ከዚያም በታችኛው በኩል በጎማዎቹ ሽክርክሪት አቅጣጫ ይፈስሳል። በአጠቃላይ፣ የጡትሾት የውሃ ዊል ከላይ የተተኮሰ ወይም የፒችባክ የውሃ ዊል ዲዛይን ለማንቀሳቀስ በቂ ባልሆነባቸው ሁኔታዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።
እዚህ ላይ ያለው ጉዳቱ የውሃው የስበት ክብደት ጥቅም ላይ የሚውለው ከዚህ በፊት ለግማሽ ሽክርክሪቱ ከነበረው በተለየ መልኩ ለአንድ ሩብ ያህል ሽክርክሪቱ ብቻ መሆኑ ነው። ይህንን ዝቅተኛ የጭንቅላት ቁመት ለማሸነፍ የውሃ ዊልስ ባልዲዎች ከውሃው የሚፈለገውን እምቅ ኃይል ለማውጣት ሰፊ እንዲሆኑ ይደረጋል።
የጡት ሾት የውሃ ዊልስ ጎማውን ለማዞር ተመሳሳይ የስበት ክብደት ይጠቀማሉ፤ ነገር ግን የውሃው የጭንቅላት ቁመት ከተለመደው የውሃ ዊልስ ግማሽ ያህል ስለሆነ፣ ባልዲዎቹ ከቀደምት የውሃ ዊል ዲዛይኖች በጣም ሰፊ በመሆናቸው በባልዲዎቹ ውስጥ የተያዘውን የውሃ መጠን ይጨምራሉ። የዚህ ዓይነቱ ዲዛይን ጉዳቱ በእያንዳንዱ ባልዲ የሚሸከመው የውሃ ስፋት እና ክብደት መጨመር ነው። ልክ እንደ ፒችባክ ዲዛይን፣ የጡት ሾት ዊል የውሃውን ኃይል ሁለት ጊዜ ይጠቀማል ምክንያቱም የውሃ ዊል በውሃ ውስጥ እንዲቀመጥ የተነደፈ ሲሆን ቆሻሻው ውሃው ወደ ጅረት ሲወርድ ጎማው እንዲሽከረከር ይረዳል።

የውሃ ዊል በመጠቀም የኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጨት
በታሪክ የውሃ ጎማዎች ዱቄት፣ ጥራጥሬዎችን እና ሌሎች እንደዚህ ያሉ ሜካኒካል ስራዎችን ለመፍጨት ያገለግሉ ነበር። ነገር ግን የውሃ ጎማዎች የሃይድሮ ፓወር ሲስተም ተብሎ የሚጠራውን የኤሌክትሪክ ኃይል ለማመንጨትም ሊያገለግሉ ይችላሉ። የኤሌክትሪክ ጀነሬተርን በቀጥታም ሆነ በተዘዋዋሪ የማሽከርከሪያ ቀበቶዎችን እና ፑሊዎችን በመጠቀም ከሚሽከረከሩ የውሃ ጎማዎች ጋር በማገናኘት የውሃ ጎማዎች ከፀሐይ ኃይል በተለየ በቀን ለ24 ሰዓታት ያለማቋረጥ ኃይል ለማመንጨት ሊያገለግሉ ይችላሉ። የውሃ ጎማው በትክክል የተነደፈ ከሆነ፣ ትንሽ ወይም “ማይክሮ” የሃይድሮኤሌክትሪክ ስርዓት በአማካይ ቤት ውስጥ መብራትን እና/ወይም የኤሌክትሪክ እቃዎችን ለማብራት የሚያስችል በቂ ኤሌክትሪክ ማመንጨት ይችላል።
በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ ፍጥነት ያላቸውን ምርጥ ውፅዓት ለማምረት የተነደፉ የውሃ ጎማ ጀነሬተሮችን ይፈልጉ። ለአነስተኛ ፕሮጀክቶች፣ ትንሽ የዲሲ ሞተር እንደ ዝቅተኛ ፍጥነት ጀነሬተር ወይም እንደ አውቶሞቲቭ አልቴነር ሊያገለግል ይችላል ነገር ግን እነዚህ በከፍተኛ ፍጥነት እንዲሰሩ የተነደፉ ናቸው ስለዚህ የተወሰነ አይነት ማርሽ ሊያስፈልግ ይችላል። የንፋስ ተርባይን ጀነሬተር ለዝቅተኛ ፍጥነት እና ለከፍተኛ ውጤት ስራ የተነደፈ ስለሆነ ተስማሚ የውሃ ጎማ ጀነሬተር ያደርገዋል።
በቤትዎ ወይም በአትክልትዎ አቅራቢያ በፍጥነት የሚፈስ ወንዝ ወይም ጅረት ካለ፣ አነስተኛ መጠን ያለው የሃይድሮ ኤሌክትሪክ ስርዓት እንደ “የንፋስ ኃይል” ወይም “የፀሐይ ኃይል” ካሉ ሌሎች የታዳሽ የኃይል ምንጮች ዓይነቶች የተሻለ አማራጭ ሊሆን ይችላል ምክንያቱም ብዙም የእይታ ተጽዕኖ የለውም። እንዲሁም ልክ እንደ ነፋስና የፀሐይ ኃይል፣ ከአካባቢው የመገልገያ ፍርግርግ ጋር የተገናኘ በፍርግርግ የተገናኘ አነስተኛ የውሃ ጎማ የተነደፈ የማመንጨት ስርዓት፣ የሚያመነጩት ነገር ግን የማይጠቀሙበት ማንኛውም ኤሌክትሪክ ለኤሌክትሪክ ኩባንያው ሊሸጥ ይችላል።
ስለ ሃይድሮ ኢነርጂ በሚቀጥለው አጋዥ ስልጠና፣ ለሃይድሮ ኢነርጂ ማመንጫ የውሃ ዊል ዲዛይን ልናያይዛቸው የምንችላቸውን የተለያዩ የተርባይኖች አይነቶች እንመለከታለን። ስለ ዋተር ዊል ዲዛይን እና የውሃ ኃይልን በመጠቀም የራስዎን ኤሌክትሪክ እንዴት ማመንጨት እንደሚችሉ ተጨማሪ መረጃ ለማግኘት ወይም ስለሚገኙ የተለያዩ የውሃ ዊል ዲዛይኖች ተጨማሪ የሃይድሮ ኢነርጂ መረጃ ለማግኘት ወይም የሃይድሮ ኢነርጂ ጥቅሞችን እና ጉዳቶችን ለመመርመር፣ ዛሬ ከአማዞን ላይ የእርስዎን ቅጂ ለማዘዝ እዚህ ጠቅ ያድርጉ። ኤሌክትሪክ ለማመንጨት ጥቅም ላይ ሊውሉ ስለሚችሉ የውሃ ዊል መርሆዎች እና ግንባታ።