Кафедра 'Теоретическая механика'

Русская версия О кафедре Наука Содержание
English version Студентам Сотрудники

13-08-01144-а

Теоретические и экспериментальные исследования динамики взаимодействия движителя подводного шагающего аппарата с грунтом с низкой несущей способностью

(проект РФФИ 13-08-01144-а, руководитель В.В. Чернышев)

Цель проекта — разработка, на базе результатов теоретических и экспериментальных исследований, фундаментальных основ инженерных методов математического представления процесса взаимодействия движителей подводных шагающих машин с грунтами с низкой несущей способностью.

Практика подводно-технических работ ставит ряд задач, связанных с проведением донных грунтовых работ (равнение площадок на дне, отмыв траншей для трубопроводов и кабелей, добыча полезных ископаемых и др.). Эти работы требуют значительной мощности используемых машин и создаваемых ими при работе тяговых усилий на рабочий инструмент (в виде рыхлителей, ковшей, черпаков, подборщиков, отвалов, грунтовых насосов и т. п.). В качестве средств передвижения по дну уже используются гусеничные и колёсные машины. Однако условия морского дна, характеризующиеся слабой несущей способностью грунтов и сложным рельефом, зачастую делают малопригодными традиционные типы движителей. Шагающие движители обладают более высокими возможностями по грунтовой и профильной проходимости. Также имеет место снижение затрат тягового усилия на сопротивление движению — для шагающих машин, в отличие от колесных и гусеничных, грунт не является препятствием для передвижения, а лишь требует необходимых затрат мощности на его прессование (рис. 1).

Рисунок 1 — Силы действующие на колесную или гусеничную машину (а) и шагающую машину (б) при движении:

Fтяги — сила тяги, идущая на совершение полезной (тяговой) работы; Fсцепл. — сила сцепления; Fсопр. — сила сопротивления движению со стороны грунта; Rводы — сила гидравлического сопротивления воды.

На первом этапе проекта, на базе математического описания реологических и прочностных свойств слабых и водонасыщенных грунтов, были разработаны методы динамического моделирования взаимодействия движителя шагающего аппарата с подводными грунтами с учетом их специфических свойств.

В 2014 году на базе разработанных динамических моделей проведено математическое моделирования динамики взаимодействия шагающего движителя с подводным слабонесущим грунтом с учетом динамики всей шагающей машины, совершающей в общем случае сложные пространственные колебания, вызванные самим шагающим способом передвижения.

13-08-01144-а

Результаты моделирования были использованы при разработке нового, не имеющего аналогов, 6-ти ногого подводного шагающего аппарата МАК-1 (рис. 2) с цикловыми движителями с трансформируемой траекторией опорных точек.

Рисунок 2 — Подводный шагающий аппарат МАК-1

Полученные теоретические результаты проекта предполагается проверить экспериментально. Для этого был разработан и опробован, на базе подводного аппарата МАК-1, метод исследования динамики взаимодействия шагающего движителя с грунтом, основанный на непосредственной видеосъемке процесса движения с последующей покадровой обработкой видеозаписи на ЭВМ (рис. 3).

а)

в)

Рисунок 3— Покадровая обработка на ЭВМ видеозаписи процесса движения:

1– 4 — метки ног и корпуса (рамы) шагающего аппарата; 5 — естественный ориентир

Результаты проекта могут быть востребованы при создании подводных шагающих робототехнических систем, предназначенных для подводно-технических работ и для новых промышленных технологий освоения ресурсов морского дна.

[ВолгГТУ] [О кафедре] [Home]

Разработчик сайта Александр Малолетов
Контактный телефон/факс (8442) 24-81-13
Дата последнего обновления 05 февраля 2015 г.