Modeling of the dynamics of a catamaran driven by a Savonius rotor and a propeller

M. A. Garbuz; Гарбуз М. А.; L. A. Klimina; Климина Л. А.; V. A. Samsonov; Самсонов В. А.

doi:10.31857/S0002338824010101

Моделирование динамики катамарана, приводимого в движение с помощью ротора Савониуса и гребного винта

Авторы: Гарбуз М.А.¹^,2, Климина Л.А.¹, Самсонов В.А.¹
Учреждения:
1. НИИ механики МГУ
2. Математический институт им. В.А. Стеклова Российской академии наук
Выпуск: № 1 (2024)
Страницы: 131-138
Раздел: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
URL: https://kazanmedjournal.ru/0002-3388/article/view/676445
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002338824010101
EDN: https://elibrary.ru/WJFEMG
ID: 676445

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Рассматривается динамика катамарана с установленным на него ротором Савониуса и гребным винтом. Ротор вращается под действием стационарного потока ветра и приводит во вращение гребной винт, создающий тягу. В качестве управления описывается угол курса катамарана относительно потока ветра. Задачей управления является перевод центра масс корпуса из начальной точки в заданную конечную точку, расположенную строго выше по потоку ветра. Установлена возможность прямолинейного движения против ветра. Проанализирована зависимость скорости корпуса на стационарном режиме движения против ветра от радиусов ротора Савониуса и гребного винта.

Ключевые слова

движение против ветра, ротор Савониуса, гребной винт, управление

Полный текст

Список литературы

Акмайкин Д. А., Ярощук В. В., Русанов М. М. Математическая модель траектории движения яхты против ветра и вероятного его изменения // Наука и техника транспорта. 2013. № 1. C. 14—19.
Tradt M. Der Umbau des Motorseglers “Buckau” zum Tttner-Rotorschiff und seine Erprobungen // Werft Reederei Hafen. 1925. B. 6. No. 25. S. 160—167.
Magnus G. P. Uber die Abweichung der Geschosse, Und: Ueber eine Auffallende Erscheinung bei Rotiren — den Korpern // Annalen der Physik und Chemie. 1853. V. 88. No. 1. P. 1—29. doi: 10.1002/andp.18531640102.
Magnus G. P. Von Peter Pringsheim // Die Naturwissenschaften. 1925. B. 13. Iss. 3. S. 49—52.
Прандтль Л. Эффект Магнуса и ветряной корабль // УФН. 1925. Т. 5. № 1. С. 1—27. doi: 10.3367/UFNr.0005.192501a.0001.
De Marco A., Mancini S. Flettner Rotor Concept for Marine Applications: A Systematic Study // Intern. J. Rotating Machinery. 2016. V. 2016. No. 10. P. 1—12. doi: 10.1155/2016/3458750.
Григорьев Б. В., Лысенко Г. П. Характеристики судов с ветродвигателями // Тр. Николаевск., кораблестр. ин-та. 1979. Вып. 155. С. 80—85.
Гарбуз М. А. Динамическая модель судового ветродвигателя с трансмиссией // Вестн. МГУ. Сер. 1. Математика, механика. 2022. № 1. С. 68—71.
Gaunaa M., Stig O., Mikkelsen R. Theory and Design of Flow Driven Vehicles Using Rotors for Energy Conversion // European Wind Energy Conf. and Exhibition. Marseille. EWEC 2009.
Klimina L., Dosaev M., Selyutskiy Yu. Asymptotic Analysis of the Mathematical Model of a Wind-powered Vehicle // Appl. Math. Modelling. 2017 V. 46 P. 691—697. doi: 10.1016/j.apm.2016.06.022.
Garbuz M., Klimina L., Samsonov V. Wind Driven Plantigrade Machine Capable of Moving Against the Flow // Appl. Math. Modelling. 2022. V. 110. P. 17—27.
Savonius S. J. Rotor Adapted to be Driven by Wind or Flowing Water. U.S. Patent № 1697574 A, 1929.
Darrieus G. J.M. Turbine Having its Rotating Shaft Traverse to the Flow of the Current. U.S. Patent № 1,835,018, 1931.
Голуб А. П., Зубков А. Ф., Мастерова А. А., Селюцкий Ю. Д. Динамика колесной тележки, приводимой в движение ротором Савониуса // МАУ. 2021. Т. 22. № 5. С. 254—261.
Vanderhye R. A., Augello M., Nicol T., Rees C., Shedd J., Zbytniewski W. Savonius Rotor with Spillover. U.S. Patent № 7766600B1, 2004.
Керов В. Г. Судно. Патент RU 2030323 C1, МПК B 63 H 13/00, 1995.
Парус-двигатель // Юный техник. 1972. № 10. С. 84.
Войткунский Я. И. Справочник по теории корабля. — Л.: Судостроение, 1986.
Bach V. G. Untersuchungen uber Savonius-Rotoren und Verwandte Stromungsmaschinen // Forschung auf dem Gebiet des Ingenieurwesens A. 1931. B. 2. No. 6. S. 218—231.
Ишханян М. В., Климина Л. А. Ветротурбина класса “Савониус—Магнус” с коническими лопастями: динамика и управление // Изв. РАН. ТиСУ. 2020. №. 4. С. 160—168.