ДИНАМИКА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИВЯЗНОГО АЭРОСТАТА С ВЕСОМЫМ ПРИВЯЗНЫМ КАНАТОМ

© А.Н.Колобков, В.Б.Руднев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2003 г.

В задачах моделирования переходных процессов привязных аэростатов (под влиянием ветровых возмущений) необходимо с достаточной степенью точности определять линейные и угловые ускорения, максимальные «забросы» углов, траекторное движение аппарата в пространстве. Для аэростатов с большими высотами висения (длинными привязными канатами) необходимо учитывать аэродинамическое, упругое и инерционное влияние каната на поведение системы «аэростат + канат».

В данной работе рассмотрена динамическая модель такой системы. Канат моделируется системой многозвенников, обладающих заданными упругими и демпфирующими свойствами с постоянной по длине погонной массой. В точках крепления каната к аэростату и земле располагаются идеальные шарниры. Аэродинамическое воздействие от ветровых возмущений учитывается для каждого звена в виде составляющих сил продольного и поперечного обтекания. Собственное аэродинамическое демпфирование звена не учитывается. Для аэростата уравнения движения записываются в традиционном виде с учетом связи, наложенной в точке крепления каната.

Результаты численного моделирования сравнивались с аналитическим решением для случая постоянного ветра на разных высотах висения. Сопоставление этих результатов показало, что практическое совпадение аналитического и численного решения (по стреле прогиба каната и угловому положению аэростата) достигалось при 10 – 12 звеньях, моделирующих канат.

В работе представлены результаты расчетов переходных процессов привязного аэростата объемом 12000 м3 с реальным весомым канатом при воздействии порывов ветра.