Ветродвигатели для плавательных судов

Автор: Михаил Андреевич Гарбуз

Организация: НИИ механики МГУ

Ветродвигателем называют устройство, преобразующее энергию ветра в энергию вращательного движения главного рабочего органа ветродвигателя -- вертушки. Считается, что первые ветродвигатели появились на Ближнем Востоке, примерно, за 200 лет до н.э. Использовались они для размола зерна. И вот, спустя столько времени человечество продолжает использование ветродвигателей и, кроме того, находит им всё новое и новое применение.

В данной задаче при помощи рассматривается модель катамарана с ветродвигателем. Представлена динамическая модель катамарана. Проведённый анализ показал, что тянущая сила гребного винта может превосходить суммарную силу лобового сопротивления винта и пропеллера, а значит, при установке ветродвигателя на плавающее судно можно ожидать движение любым курсом, с том числе, против ветра.

В настоящей работе представлена динамическая модель системы с ветродвигателем, проведен параметрический анализ модели.

Собраны 2 тестовых варианта катамарана с ветродвигателем: 

1)      С одним пропеллером и одним винтом, соединёнными валом;

2)      С двумя пропеллерами и двумя винтами, подсоединёнными к двум вложенным осям. При этом векторы угловых скоростей вложенных осей противонаправлены.

В силу особенностей конструкции, возможна установка на оси пропеллеров и винтов различной формы.

Проведены серии экспериментов для обоих типов катамарана с различными парами «пропеллер – винт», отличающимися между собой количеством, размером и формой лопастей. Экспериментально определена сила тяги в зависимости от скорости набегающего потока. Наличие установившегося режима движения судна с ветродвигателем подтверждено экспериментально.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (Проект № 17-08-01366).

1. Досаев М.З., Кобрин А.И., Локшин Б.Я., Самсонов В.А., Селюцкий Ю.Д.,  Селюцкий Ю.Д. Конструктивная теория МВЭУ. Часть I. Москва. Изд-во Моск. ун-та.  2017.