Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка экспериментального образца аэродинамически стабилизированной аэростатической системы для измерения энергии ветровых потоков на высотах до 1000 м.

Докладчик: Бакмаев Сабир Магомед-кадиевич

Должность: главный специалист, Советник генерального директора

Цель проекта:
Целью ПНИЭР является разработка экспериментального образца аэродинамически стабилизированной аэростатической системы для измерения энергии ветровых потоков на высотах до 1000м . Новая система должна быть свободна от недостатков существующих систем типа привязных аэростатов.

Основные планируемые результаты проекта:
Для достижения цели проекта должны быть решены следующие задачи:
1. Разработана новая аэромеханическая и конструктивная схема привязного аэростата, обеспечивающая высокое аэродинамическое качество.
2. Разработана принципиально новая конструкция привязного аэростата, обеспечивающая аэродинамическую стабилизацию его фюзеляжа относительно горизонтальной плоскости.
3. Разработаны рабочие чертежи и изготовлен экспериментальный образец аэродинамически стабилизированной аэростатической системы для измерения энергии ветровых потоков на высотах до 1000 м .
4. Проведены испытания экспериментального образца аэродинамически стабилизированной аэростатической системы для измерения энергии ветровых потоков на высотах до 1000 м .
5. Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учётом технологических возможностей и особенностей индустриального партнёра.
Пути решения поставленных задач
Аэромеханическая и конструктивная схема привязного аэростата, обеспечивающая высокое аэродинамическое качество, будет разрабатываться основываясь на новой концепции конструктивно-функционального разделения конструкции на части, которые создают аэростатическую подъёмную силу и части, которые создают аэродинамическую подъёмную силу. Наши предварительные исследования показали, что благодаря этому можно существенно увеличить аэродинамическую подъёмную силу и снизить аэродинамическое сопротивление системы.
Принципиально новая конструкция привязного аэростата, обеспечивающая аэродинамическую стабилизацию его фюзеляжа относительно горизонтальной плоскости , будет разработана, исходя из того, что его центральная (аэродинамическая) часть будет представлять собой привязной планер, в центре тяжести которого размещён карданный узел , к которому крепится трос, соединяющий планер с наземной платформой. Два гелиевых аэростатических баллона цилиндрической формы будут закреплены на концах крыла планера параллельно оси фюзеляжа. Планер будет иметь аэродинамические поверхности управления: рули высоты и направления, а также элероны. Планер будет оснащён автопилотом и электромеханическими приводами рулей и элеронов. Благодаря этому планер сможет занимать устойчивое, аэродинамически стабилизированное относительно горизонтальной плоскости положение.
Экспериментальный образец аэродинамически стабилизированной аэростатической системы будет спроектирован и изготовлен исходя из максимальной величины веса полезной нагрузки 2,5 кг. При этом вес всей системы будет относительно небольшим, приблизительно 6 кг. Элементы конструкции привязного планера будут изготовлены из современных лёгких композиционных материалов: таких как углеволокнистый пластик, пенистый заполнитель типа rohacell , тонкие листы и соты из материала nomex, полимерные плёнки для аэростатических баллонов. Полезная нагрузка для экспеиементального образца будет включать следующие устройства и приборы:
1. Два термоанемометра для измерения горизонтальной и вертикальной составляющих скорости ветра и температуры воздуха.
2. Две трубки Пито для измерения горизонтальной и вертикальной составляющих скоростного напора потока ветра.
3. Барометр / высотомер.
4.Микропроцессор типа Arduino с устройствами ввода данных .
5.Приёмник радиокоманд от оператора, соединённый с Arduino для синхронизации начала и конца процедуры измерений.
6.Батареи типа Li-Po общей ёмкостью 2500 мАчас.
Расчётное время функционирования до замены батареи 10 часов. Одновременно с заменой батареи на земле может быть произведена передача накопленных данных от Arduino на наземный компьютер. Измерение скорости ветра, скорости термиков и скорости нисходящих потоков важно не только для создания ветроэнергетических установок, работающих на высотах до 1000 м, но и для метеорологии и экологии

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты ПНИ могут быть использованы при разработке и производстве ряда аэродинамически стабилизированных аэростатических систем, имеющих различные по своему назначению полезные нагрузки. В настоящее время возможно выделить нижеследующие области их применения для мини-системы с весом полезной нагрузки до 4кг и общим весом до 10кг. Такую систему может переносить и запускать один человек. Основные области применения:
- измерение энергии ветровых потоков на высотах до 1000м.
- мониторинг состояния атмосферы,
- мониторинг движения автомобильного и железнодорожного транспорта,
- мониторинг состояния опасных технических объектов.

Текущие результаты проекта:
На 1 этапе работ по ПНИЭР будут выполнены следующие работы:
1) Аналитический обзор современной научно-технической и методической литературы, затрагивающей проблематику создания аэродинамически стабилизированной аэростатической системы (далее АСАС) для измерения энергии ветровых потоков.
2) Аналитический обзор современной нормативной, методической литературы, затрагивающей проблематику создания АСАС.
3) Анализ существующих математических моделей для моделирования конструкции АСАС, проверки принципа ее действия и определения характеристик.
4) Анализ существующих программных продуктов для расчета и оптимизации конструкции АСАС.
5) Теоретические исследования методов создания АСАС.
6) Анализ достоинств и недостатков существующих системы для измерения энергии ветровых потоков.
7) Выбор и обоснование направления исследований.
8) Патентные исследования в соответствии ГОСТ Р 15.011-96.40.
9) Исследование и анализ характеристик материалов для построения АСАС.
10) Анализ технических требований и предложений по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера.