Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0082

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0082
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ"
Название доклада
Разработка экспериментального образца аэродинамически стабилизированной аэростатической системы для измерения энергии ветровых потоков на высотах до 1000 м.
Докладчик
Иванов Валерий Викторович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
1) Измерение горизонтальной и вертикальной составляющих скорости воздушных потоков, скоростного напора потока воздуха, высоты, атмосферного давления и температуры воздуха в произвольной точке местности на различных высотах до 1000 м без привязки к высотным сооружениям.
2) Разработка и создание экспериментального образца аэродинамически стабилизированной аэростатической системы (далее - АСАС) для измерения энергии ветра на различных высотах до 1000 м.
Актуальность и новизна исследования
В России и во всём мире ведутся разработки систем, способных эффективно использовать и преобразовывать энергию ветровых потоков на высотах до 1000м. Новые системы крыльевого типа, в отличие от традиционных «ветряных мельниц» способны использовать энергию не только горизонтальных но и вертикальных потоков ветра. Для проектирования новых ветроэнергетических систем и планирования их применения крайне важно иметь экспериментальные данные о энергии горизонтальной и вертикальной составляющей потока ветра на высотах до 1000м. В настоящее время имеются сведения лишь об отдельных разрозненных измерениях. Систематические измерения требуют создания беспилотных аэростатических платформ.

Проведённые на первом этапе работ патентные исследования и аналитический обзор известных конструкций привязных аэростатных комплексов подтверждают новизну разрабатываемой системы. Также обладает новизной разработанная на 2 этапе математическая модель, описывающая управление и стабилизацию экспериментального образца АСАС, выполненного по гибридной схеме. На 3 этапе ПНИЭР разработана эскизная конструкторская документация на оснастку для изготовления узлов экспериментального образца АСАС. Применённые при разработке оснастки конструктивные решения обладают новизной и нацелены на простоту и точность изготовления и сборки экспериментального образца АСАС.
Описание исследования

Построенная по принципиально новой разработанной схеме АСАС обеспечит максимальное аэродинамическое качество системы при нулевом угле атаки и при малых числах Рейнольдса, а также будет устойчива и управляема при резких порывах ветра. Кроме того, разрабатываемая АСАС в отличие от существующих аэростатических систем будет обладать аэродинамической стабилизацией главных осей системы в горизонтальной плоскости, что позволит с высокой точностью разделять горизонтальные и вертикальные составляющие ветрового потока и проводить их измерение.

При выборе и обосновании направления исследований учитывались достоинства и недостатки существующих аэростатических систем, выявленные при проведении аналитического обзора и проведении патентных исследований и были определены направления исследований – это разработка новой аэромеханической схемы, системы управления (стабилизации) АСАС и разработка способов и средств динамического измерения энергии ветра.

При анализе существующих математических моделей был сделан выбор математических моделей для проверки принципа ее действия и определения характеристик определения конструкции схемы аэродинамически стабилизированной аэростатической системы.

По полученным результатам была разработана принципиальная схема аэродинамически стабилизированной аэростатической системы для измерения энергии ветровых потоков.

В рамках исследования и анализа характеристик материалов для построения АСАС был сделан обоснованный выбор конструкционных решений и материалов для изготовления составных элементов и узлов экспериментального образца АСАС.

 

Результаты исследования

Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы в области создания аэростатических систем для измерения энергии ветровых потоков.

Разработаны аэромеханическая и конструктивная схемы АСАС. Разработана математическая модель конструкции АСАС, выполнены расчеты рабочих параметров конструкции. На основе проведённых расчётов показано, что аэромеханическая схема способна сохранять высоту полёта под действием ветра и имеет аэродинамические характеристики, обеспечивающие возможность стабилизации аппарата относительно горизонтальной плоскости.

При разработке конструктивной схемы предложена схема технологического членения конструкции планеров на отсеки и проработана конструкция каждого отсека. Проведён анализ весовых характеристик конструкции и расчёт максимальных допустимых нагрузок на элементы конструкции.

Выполнены расчёты параметров движения аппарата (подъём и спуск, полёт на рабочем режиме). Разработаны алгоритмы стабилизации и управления планером.

Разработана эскизная конструкторская документация для изготовления экспериментального образца АСАС, оснастки для изготовления отдельных составляющих узлов АСАС и их последующей сборки в экспериментальный образец АСАС.

Выполнены работы по обоснованию, выбору и приобретению необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования для проведения градуировки измерительных приборов и управляющей.

Разработана конструкторская документация на оснастку для изготовления узлов и сборки экспериментального образца АСАС. Изготовлена оснастка и произведена сборка экспериментального образца АСАС.

Разработана программа и методика исследовательских испытаний и проведены испытания экспериментального образца АСАС. По результатам испытаний проведена доработка экспериментального образца АСАС и проведены повторные испытания. Результаты испытаний подтвердили адекватность разработанной математической модели экспериментального образца АСАС.

Практическая значимость исследования
1) Результаты ПНИЭР могут быть использованы при разработке и производстве аэростатических систем, имеющих вес полезной нагрузки до 4 кг и общий вес до 10 кг.
2) Возможные области применения: измерение энергии ветровых потоков на высотах до 1000 м; мониторинг состояния атмосферы; мониторинг движения авто-мобильного и железнодорожного транспорта; мониторинг состояния опасных технических объектов.
3) Измерительные системы на базе разрабатываемой АСАС помогут для составления подробных карт аэролиний, метеорологических, экологических, радиационных данных. В составе систем наблюдения такие АСАС позволят вести наблюдение за движущимися объектами (составы опасных грузов, ж/д подвижные составы, колонны гуманитарной помощи и т.п.), объектами повышенной опасности (АЭС, ГРЭС, ТЭЦ и т.п.).
Эффекты от внедрения результатов проекта:
1) Возможность построения карт: топографической, метеорологической, экологической, радиационной, аэролиний и пр.
2) Своевременное обнаружение чрезвычайных ситуаций на опасных объектах.
3) Повышение качества проектирования высотных зданий и сооружений, ВЭУ с учетом ветровых нагрузок, испытываемых конструкциями.
Постер

Poster_АСАС.ppt