ГЕОМЕТРИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ДІЇ ТРЕБУШЕТ З ВЕРТИКАЛЬНИМ ПЕРЕМІЩЕННЯМ ПРОТИВАГИ

Abstract

Розроблено геометричну модель мобільної метальної установки типу требушет, призначеної для доставки корисного вантажу (вогнегасних речовин) в серединні зони масштабної пожежі шляхом метання (катапультування). Існуючі технології гасіння пожеж, що виникли, наприклад, на обширних складських територіях, передбачають вплив вогнегасними речовинами переважно на периметр пожежі. Але вогнище відновлюється в часі доки не вигорить серединна зона. Відсутність можливості ліквідації пожежі в серединних зонах на її початкових стадіях призводить до значних матеріальних втрат.

Розглянута в роботі модель мобільної метальної установки типу требушет відрізняється від традиційної конструкції «коромислового» типу. Головна відмінність полягає у переміщенні вертикально донизу вантажу противаги в процесі метання. На відміну від традиційних конструкцій, де вантаж противаги рухається по дузі кривої. Це приводить до втрати енергії і зменшує відстань доставки корисного вантажу. Розглянутий різновид требушет в літературі одержав назву «Floating-Arm Trebuchet». Конструкція Floating-Arm Trebuchet зручна для перевезення, адже вантаж противаги можна зафіксувати. На відміну від традиційної схеми требушет, де це здійснити неможливо.

Для розрахунку траєкторії руху корисного вантажу в процесі розгону перед метанням використано вирази для кінетичної і потенціальної енергії системи. Було обрано зручні для опису руху узагальнені координати, які відображають процес метання. В результаті складено та наближено розв’язано систему рівнянь Лагранжа другого роду. Наведений спосіб розрахунку траєкторії переміщення корисного вантажу в процесі розгону дозволяє визначити кут та швидкість вильоту вантажу, що, в свою чергу, дозволяє визначити траєкторію польоту корисного вантажу після його катапультування. Наведено тестові розрахунки траєкторії переміщення корисного вантажу.