ТРАНСПОРТНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
ENVIRONMENTAL VEHICLES
Статья поступила в редакцию 14.07.15. Ред. рег. № 2296
The article has entered in publishing office 14.07.15. Ed. reg. No. 2296
УДК [519.876.5+004.942]:629.576 doi: 10.15518/isjaee.2015.13-14.013
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ И ЭКОЛОГИЧНЫХ АМФИБИЙНЫХ СУДОВ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ ДЛЯ АРКТИКИ И ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА
С.Н. Чувашев, Н.М. Якимов, Е.С. Чувашева, С.Д. Попов, С.А. Попов
МАТИ - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского 121552 Москва, ул. Оршанская, д. 3 E-mail: snchuv@mail.ru
Заключение совета рецензентов: 17.07.15 Заключение совета экспертов: 20.07.15 Принято к публикации: 23.07.15
Для энергетически и экологически эффективного решения транспортной проблемы российского Севера перспективны амфибийные суда на воздушной подушке (АСВП), но известные АСВП для этого ограниченно годны. В интересах разработки новых АСВП создан программный комплекс, реализующий комплексные математические модели ряда АСВП с разными масштабами и конструктивными решениями, учитывающие динамику движения по водной и твердой горизонтальной и наклонной поверхностям с различными неровностями и крупными препятствиями (торосы), различные типы движителей (контактные колесные, аэродинамические винты, гребные колеса), гибких ограждений (классические и состоящие из гибких конусов), нагнетатели, двигатели, и др. Для уточнения рабочих характеристик ряда подсистем проведены подробные 3D вычисления. Показаны преимущества инновационных технических решений по АСВП для российского Севера.
Ключевые слова: математическое моделирование, амфибийное судно на воздушной подушке, Арктика, гребное колесо, коническое гибкое ограждение, контактные колёса.
COMPUTER SIMULATION OF ENERGY SAVING AND ENVIRONMENTALLY FRIENDLY AMPHIBIOUS HOVERCRAFTS FOR ARCTICS AND FAR EAST
S.N. Chuvashev, N.M. Yakimov, E.S. Chuvasheva, S.D. Popov, S.A. Popov
MATI - Russian State University of Aviation Technology 3 Orshanskaya str., Moscow, 121552, Russia E-mail: snchuv@mail.ru
Referred: 17.07.15 Expertise: 20.07.15 Accepted: 23.07.15
Amphibious hovercrafts (AH) are shown to be promising as an energy and environmentally efficient solution of the transport problems of the Russian north, but the known designs are not fit for it. A new software package has been developed for support of R&D of new AH designs, which implements mathematical models of AH, that take into account the dynamics of AH movement on water and solid horizontal and inclined surfaces with different roughness and large obstacles (ridges), various types of propulsors (contact wheels, aerodynamic propellers, paddle wheels), skirts (classical and consisting of flexible cones), blowers, motors, etc. Detailed 3D calculations have been carried out. The advantages of new, nontraditional designs of AH for the Russian North are shown.
Keywords: computer simulation, amphibious hovercraft, Arctics, paddle wheel, conic skirt, contact wheels.
Сергей Николаевич
Чувашев Sergey N. Chuvashev
Сведения об авторе:. канд. техн. наук (МГТУ им. Н.Э. Баумана, теплофизика и молекулярная физика); д-р физ.-мат. наук (МГУ им. Ломоносова, физика и химия плазмы). Профессор МАТИ им. К.Э. Циолковского, кафедра «Проектирование вычислительных комплексов».
Образование: МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра Э8 «Плазменные энергетические установки» (1979).
Область научных интересов: плазмодинамика, оптика плазмы, плазмохимия, диагностика плазмы, механика жидкости и газа, радиофизика, электродинамика, пучки частиц - применительно к авиационной и ракетной технике, энергетическим установкам, амфибийному транспорту.
Публикации: более 170.
Information about the author: PhD (BMSTU, 1984) in thermal and molecular physics, Doctor of Science (Moscow State University, 1998) in physics and chemistry of plasma. Full professor of the Moscow State Aviation Technological University (chair of design of computer systems).
Education: Bauman Moscow State Technical University (BMSTU), chair of plasma installations (1979).
Research area: dynamics, optics, chemistry, and diagnostics of plasmas; liquid and gas dynamics, radiation physics, electrodynamics, particle beams, etc. as applied to energy machines, aerospace, amphibious hovercrafts.
Publications: more than 170.
Елена Сергеевна Чувашева Elena S. Chuvasheva
Сведения об авторе: ст. преподаватель на кафедре «Проектирование вычислительных комплексов» МАТИ-РГТУ им. Циолковского.
Образование: МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет (2008).
Область научных интересов: аналитическая работа, программная реализация, физическая и математическая постановка задач; комплексные модели высокоскоростных летательных аппаратов, моделирование облака аэродисперсных помех для радиолокации, моделирование движи-тельно-рулевого комплекса амфибийного судна на воздушной подушке.
Публикации: более 20.
Information about the author: art. lecturer at the department "Designing of computer complexes" MATI.
Education: Moscow State University (MSU), Department of physics, 2008.
Research area: analysis, programing, physical and mathematical posing of problems; integral models of high speed vehicles; modeling of chaff clouds, and of propulsion units for an amphibian hovercraft.
Publications: more than 20.
Николай Михайлович Якимов Nikolay M. Yakimov
Сведения об авторе: ассистент на кафедре «Проектирование вычислительных комплексов» МАТИ-РГТУ им. Циолковского.
Образование: физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова (2008).
Область научных интересов: аналитическая работа, математическое моделирование, разработка программных комплексов, предметно-ориентированные машинные языки; гидро-газо-динамика, химическая кинетика, электромагнитные волны, комплексные модели; газотурбинные двигатели, облака аэродисперсных помех для радиолокации, суда на воздушной подушке.
Публикации: более 10.
Information about the author: teaching assistant at the Moscow State Aviation Technological University (chair of design of computer systems).
Education: Moscow State University, department of physics (2008).
Research area: analysis, computer simulation, development of software suites, domain-specific computer languages; hydro- and aerodynamics, chemical kinetics, electromagnetic waves, integral models; gas turbine engines, chaff clouds, hovercrafts.
Publications: more than 10.
Сергей Алексеевич Попов Sergey A. Popov
Сведения об авторе: канд. техн. наук, советник в КБ Точмаш им. А.Э. Нудельмана, член Экспертного совета председателя коллегии Военно-промышленной комиссии РФ.
Образование: Казанское высшее военно-инженерное училище (1978) и Военно-инженерная академия им. В.В. Куйбышева (1994).
Область научных интересов: проектирование эксперимента, аналитические и концептуальные исследования по применению технических средств; транспортное машиностроение, военное дело, аэрокосмические системы и аппараты.
Information about the author: PhD in technical sciences, an adviser of the director of the Nudelman precision engineering design bureau (KB Tochmash), and a member of the Expert council of the president of the Military industrial commission of the Russian Federation.
Education: Kazan higher military engineering school and the V.V. Kuibyshev military engineering academy.
Research area: design of the experiment, analytical and conceptual research on the application of technical means; transportation engineering, military, aerospace systems and vehicles.
Сергей Дмитриевич Попов Sergey D. Popov
Сведения об авторе: канд. техн. наук, доцент, профессор Международной кафедры ЮНЕСКО. Главный конструктор научно-производственного центра «Специальное машиностроение» МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Образование: МВТУ имени Н.Э. Баумана по кафедре «Колесные машины» конструкторско-механического факультета (1973).
Область научных интересов: общие проблемы транспортного комплекса, теория движения транспортных средств, механика эластичного колесного движителя, конструирование, теория и расчет амфибийных транспортных средств с гибридными опорно-ходовыми комплексами, проблемы международной научно-образовательной деятельности.
Публикации: 102, 10 изобретений, патентов на промышленные образцы и полезную модель. Соавтор монографии по колесным транспортным средствам особо большой грузоподъемности.
Information about the author: PhD in technical sciences, associate professor of the BMSTU chair "Wheel cars", chief constructor of the BMSTU Scientific industrial center "Special machine building", full professor of the UNESCO International chair. He has been a head of a number of R&D projects.
Education: Bauman Moscow State Technical University (BMSTU) (1973).
Research area: general problems of transport, theory of movement of elastic wheels, development and theory of amphibious hovercrafts with hybrid basic and running complexes, problems of international scientific and educational activity.
Publications: 102 scientific works, including a monograph on heavy duty wheel cars.
Введение
О проблеме транспортных перевозок в Арктике и на Дальнем Востоке
В Северной и Азиатской части России, особенно в ее арктической зоне, крупные железнодорожные и автомобильные магистрали имеются только в южных регионах и ориентированы в направлении «восток-запад». Транспортные перевозки в меридиональных направлениях крайне затруднены. Особенно остро эти затруднения проявляются в зимний период, что вызывает необходимость организации т.н. «северного завоза».
Природно-климатические и экономические особенности арктических регионов РФ определяют особый подход к формированию транспортной системы Арктики.
Среди основных влияющих факторов:
- низкая плотность населения (до 0,3 чел./км2), большие расстояния между малыми населенными пунктами, что определяет относительно небольшие пассажиропотоки.
- преимущественно очаговая деятельность при освоении сырьевых месторождений;
- суровые климатические условия (годовой ход температур наружного воздуха в отдельных регионах достигает 100°), короткое лето, п
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.