ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ СТОПОХОДЯЩЕЙ МАШИНЫ С ВЕТРОПРИВОДОМ

Автор: Михаил Андреевич Гарбуз

Организация: НИИ Механики МГУ

ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ СТОПОХОДЯЩЕЙ МАШИНЫ С ВЕТРОПРИВОДОМ

 

Рис.: Стопоходящая машина с ветроприводом

 

 

Рассматривается задача о движении стопоходящей машины Чебышева [1] с пропеллерной ветротурбиной по абсолютно шероховатой горизонтальной плоскости в стационарном потоке ветра, направленном вдоль линии движения корпуса. Ветроприёмная установка преобразует энергию ветра в энергию вращения и передаёт её рабочему валу стопоходящей машины (рис.1). Другие источники энергии отсутствуют. Целевым режимом является режим, при котором корпус машины перемещается против ветра с постоянной средней скоростью. 

Детально описана кинематика стопоходящего механизма. В частности, показано, что вертикальные смещения центра масс на два порядка меньше характерного размера механизма. Описаны дополнительные допущения, которые позволяют рассматривать механизм как систему с одной степенью свободы.

При описании динамики системы использована квазистатическая модель аэродинамического воздействия [2].

Построена математическая модель, составлены уравнения движения в форме динамической системы второго порядка. Исследованы установившиеся режимы движения, найдены неподвижные точки и условия их устойчивости. Показано, что в некотором диапазоне параметров существует притягивающий установившийся режим движения, при котором корпус машины перемещается против ветра. Проанализировано влияние коэффициента лобового сопротивления корпуса. 

1. Чебышев П. Л. Избранные труды. М.: Изд-во Академии Наук СССР, 1955. 929 с.

2. Локшин Б. Я., Привалов В. А., Самсонов В. А. Введение в задачу о движении тела в сопротивляющейся среде. М.: Изд-во МГУ, 1986. 86 с.