Штамповая установка для исследования «компрессионных» свойств подводных грунтов

от

В.В. Чернышев, В.В. Арыканцев, М.Г. Матвейчук, А.В. Бандурко

Волгоградский государственный технический университет, РФ г. Волгоград, пр. Ленина, 28

E-mail: vad.chernyshev@mail.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2019-3-16-22

УДК 627.02

Реферат:

   Шагающие машины, благодаря своей исключительно высокой проходимости, находят применение при проведении различных подводно-технических работ. В условиях морского дна имеются специфические особенности взаимодействия шагающего движителя с грунтом. В частности, имеет место «компрессионный эффект» — при отрыве стопы, находящейся в опорной фазе от грунта, из-за разрежения, возникающего под стопой, появляется компрессионная сила, препятствующая отрыву стопы от грунта. С увеличением глубины компрессионная сила может существенно возрастать из-за роста давления внешней среды. Значительные силы, препятствующие отрыву стопы от грунта, ограничивают возможности шагающего способа передвижения на больших глубинах. Информационно-измерительных приборов и систем, позволяющих оценить «компрессионные» свойства донного грунта пока нет. В работе обсуждается конструкция прототипа штамповой установки с электромагнитным приводом, предназначенной для исследования «компрессионных» свойств подводных грунтов. Рассмотрена динамика якоря электромагнитного штампа. Предложена и методика штамповых испытаний по определению компрессионной силы. Также рассматривается возможность снижения силы отрыва ноги от подводного грунта путем вибрационного воздействия на опорные элементы шагающего движителя. Даны рекомендации по выбору собственных частот рассматриваемой колебательной системы. Приведены некоторые результаты экспериментов по определению силы отрыва стопы от подводного грунта.

   Результаты работы могут быть востребованы при разработке донных шагающих робототехнических систем, предназначенных для подводного экологического мониторинга, проведении поисково-спасательных работ, при внедрении новых промышленных технологий освоение ресурсов морского дна и для др. подводно-технических работ.

Ключевые слова: информационно-измерительные приборы и системы, аппараты передвигающиеся по дну, шагающий движитель, взаимодействие с грунтом, компрессионный эффект, вибрационное воздействие.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Ляхов Д.Г. Современные задачи подводной робототехники // Подводные исследования и робототехника. 2012. № 1. С. 15–23.
  2. Илларионов Г.Ю. Некоторые аспекты военного применения подводных роботов за рубежом // Известия ЮФУ. Технические науки. 2012. № 3. С. 65–75.
  3. Сиденко К.С., Лаптев К.З., Илларионов Г.Ю. Управляемые по кабелю необитаемые подводные аппараты для поиска и уничтожения мин // Двойные технологии. 2009. № 3. С. 28–31.
  4. Сиденко К.С., Илларионов Г.Ю. Новые подходы к проблеме защиты объектов морской инфраструктуры от подводных диверсантов и террористов // Морская радиоэлектроника. 2008. № 4. С. 2–9.
  5. Твердые полезные ископаемые мирового океана: история открытий, геологическое изучение, перспективы освоения / С.И. Андреев, В.Е. Казакова, С.Ф. Бабаева [и др.] // Горный журнал. 2013. № 11. С. 65–72.
  6. Verichev S., Laurens de Jonge, Wiebe B., Rodney N. Deep mining: from exploration to exploitation // Minerals of the Ocean – 7 & Deep–Sea Minerals and Mining – 4: abstracts of Int. Conf. / VNIIOkeangeologia. St. Petersburg, 2014. P. 126–138.
  7. Чернышев В.В., Арыканцев В.В., Гаврилов А.Е. Управление движением подводных шагающих аппаратов передвигающихся по дну // Известия ЮФУ. Технические науки. 2016. № 1. C. 141–155.
  8. Чернышев В.В., Арыканцев В.В. МАК–1 – подводный шагающий робот // Робототехника и техническая кибернетика. 2015. № 2. C. 45–50.
  9. Bong-Huan Jun. Multi–legged Seabed Robot Crabster (CR200) for the Exploration of High Tide and Low Visibility Environment // Journal of Institute of Control, Robotics and Systems. 2013. Vol. 19. № 3. P. 14–25.
  10. Chernyshev V.V., Arykantsev V.V., Gavrilov A.E. et al. Design and underwater tests of subsea walking hexapod MAK–1 // Proc. of the ASME 2016 35th Int. Conf. on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE 2016. Busan, Korea. 2016. 9 p.
  11. Чернышев В.В., Арыканцев В.В. Испытания подводного шагающего аппарата в условиях водных объектов Волго–Ахтубинской поймы // Системы контроля окружающей среды. 2017. № 8 (28). C. 24–29.
  12. Pavlovsky V.E., Platonov A.K. Cross-Country Capabilities of a Walking Robot, Geometrical, Kinematical and Dynamic Investigation // Theory and Practice of Robots and Manipulators ROMANSY 13: Proc. of the 13-th CISM-IFToMM Symposium. Zakopane, Poland. Р. 131–138.
  13. Briskin E.S., Chernyshev V.V., Maloletov A.V. et al. On ground and profile practicability of multi-legged walking machines // Climbing and Walking Robots. CLAWAR 2001: Proc. of the 4-th Int. Conf. Karlsruhe, Germany. 2001. P. 1005–1012.
  14. Briskin E.S., Chernyshev  V.V., Maloletov A.V., Zhoga V.V. The Investigation of Walking Machines with Movers on the Basis of Cycle Mechanisms of Walking // The 2009 IEEE Int. Conf. on Mechatronics and Automation: conf. proc. 2009. P. 3631–3636.
  15. Серов В.А., Ковшов И.В., Устинов С.А. Задачи технологических роботизированных шагающих платформ при освоении подводных (подледных) месторождений полезных ископаемых // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. № 9 (194). С. 181–192.
  16. Арыканцев В.В. Чернышев В.В., Терехов С.Е. Динамика отрыва стопы от особо вязкого грунта // Машиноведение и инновации (МИКМУС 2017): материалы XXIX междунар. конф. (Москва, 6–8 декабря 2017 г.). М.: Изд-во ИМАШ РАН, 2018. C. 260–263.
  17. Арыканцев В.В., Гаврилов Ан.Е., Калинин Я.В., Чернышев В.В. П. м. 160504 РФ, МПК G01N33/24, G01N3/08, E02D1/00. Устройство для исследования параметров грунтов. 2016.
  18. Чернышев В.В., Арыканцев В.В. Моделирование динамики штамповой установки при взаимодействии с подводным грунтом // Известия ВолгГТУ. 2014. Вып. 22. № 25 (152). C. 11–14.
  19. Вибрации в технике: справочник. Т. 4. Вибрационные процессы и машины / под ред. Э.Э. Лавендела. М.: Машиностроение, 1981. 509 с.
  20. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1968. 363 с.

Loading