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

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

Authors: Garbuz M.A.¹^,2, Klimina L.A.¹, Samsonov V.A.¹
Affiliations:
1. Institute of Mechanics of Lomonosov Moscow State University
2. Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences
Issue: No 1 (2024)
Pages: 131-138
Section: 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

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The dynamics of a catamaran with a Savonius rotor and a propeller installed on it is considered. Under the action of a stationary wind flow the rotor rotates and transmit it to the the propeller, which creates thrust. As a control, the angle of the catamaran’s course relative to the wind flow is considered. The control task is to move the center of the masses of the hull from the starting point to a given endpoint located strictly upstream of the wind. The possibility of straight motion against the wind is shown. The dependence of the averege velocity in the stationary mode of movement against the wind on the radii of the Savonius rotor and propeller is analyzed.

Keywords

мotion against the wind, Savonius rotor, water propeller, control

Full Text

References

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.