Шагающий аппарат, перемещающийся за счет преобразования энергии ветра

Рассматривается задача о построении шагающего механизма, способного передвигаться против потока среды за счёт преобразования энергии этой среды, без использования дополнительных двигателей. Прообразом механизма является стопоходящая машина Чебышёва, на корпус которой устанавливается пропеллерная ветротурбина. Активные силы, действующие на систему, представлены аэродинамическим воздействием на пропеллер, а также сопротивлением корпуса и описываются на основе квазистатического подхода.
Уравнения движения записаны в виде автономной динамической системы, близкой к гамильтоновой. С помощью метода Пуанкаре-Понтрягина проведено исследование периодических режимов движения, соответствующих перемещению корпуса механизма против потока. Построены зависимости средней скорости корпуса на таких режимах от параметров модели. Найдены положения равновесия, проведён анализ их устойчивости. Описаны условия рождения предельных циклов при бифуркации Андронова-Хопфа.
Параллельно с математическим моделированием проводилась и инженерная работа по изготовлению прототипа устройства. В ходе доклада будет рассказано не только о результатах исследования математической модели, но и об особенностях трёхмерного проектирования деталей, сборке конструкции и проведении экспериментов.