Наукові основи створення підземнорухомих біонічно-синтезованих пристроїв підвищеної ефективності - Автореферат

Актуальність теми зумовлена потребою народного господарства України у виконанні робіт з укладання у підземний простір ЛПО при будівництві газо-і водопроводів низького тиску, термо-і гідромеліоративних систем, кабельних ліній та інших підземних інженерних комунікацій і грунтових порожнин спеціального призначення як у звичайних умовах, так і умовах підвищеної складності: під дном водотоків і водойм, проїжджою частиною шляхів сполучення, фундаментами будівель і споруд особливо таких, що знаходяться в аварійному стані, на глибинах, які перевищують можливості традиційного траншейного і безтраншейного способів укладання, а також робіт з доставки у задану точку грунтового простору різних матеріально-технічних засобів, наприклад, засобів підземного контролю обєкта “Укриття” на Чорнобильській АЕС. Тому дослідження і розроблення наукових основ і методу створення нових енергозберігаючих багатофункціональних підземенорухових пристроїв (ПРП), у тому числі для їхнього застосування в якості робочих органів нового типу безтраншейних укладачів ЛПО й встановлення механізму процесу їх взаємодії з грунтом є актуальним для багатьох галузей народного господарства і дозволяє підвищити ефективність використання таких пристроїв шляхом забезпечення відповідності параметрів реальним грунтовим умовам. розробити і дослідити математичну модель робочого процесу взаємодії біологічного прототипу з грунтом, встановити фізичну суть й аналітично представити поступальний розпірно-дискретний рух; вперше розроблено метод формування нових технічних рішень ПРП шляхом синтезу механічних аналогів елементів цієї моделі у раціональну конструкцію, що забезпечує наближення її властивостей до властивостей еволюційно-оптимізованої конструкції біологічного прототипу; вперше теоретично встановлено й експериментально підтверджено основні закономірності взаємодії біонічно-синтезованих ПРП з грунтом, а саме: залежність оптимальної геометрії носової частини та мінімальної сили опору грунту, як пружно - в‘язко - пластичного середовища, від швидкості руху, його фізико-механічних властивостей та інших чинників; розмір утворюваної зони пружно-пластичних деформацій та величину контактного тиску грунту на еластичні оболонки фіксуючих камер; залежність їхніх лінійних параметрів від сили опору грунту носовій частині, його фізико-механічних властивостей та швидкості переміщення; залежність сили дії носової частини на грунт від тиску робочого тіла й кількості ступінів, що дозволяє підвищити ефективність застосування таких пристроїв за рахунок забезпечення необхідних параметрів;Дисертація є науково-дослідною роботою, в якій здійснено теоретичне узагальнення і практичне вирішення науково-технічної проблеми встановлення енергозберігаючого механізму процесу переміщення тіл у грунтовому середовищі і створення, на цій основі, нових технічних засобів підвищеної ефективності, що дозволить зменшити зростаючу з глибиною енерговитратність технологічного процесу прокладання підземних інженерних комунікацій. Започатковано новий напрямок створення ПРП підвищеної ефективності на біонічній основі, який полягає у розробленні і декомпозиції математичної моделі процесу взаємодії з грунтом біологічного прототипу з подальшим синтезом механічних аналогів елементів цієї моделі у раціональну механічну конструкцію, яка за своїми властивостями є наближеною до еволюційно-оптимізованої конструкції біологічного аналога. Вперше теоретично встановлені й експериментально підтверджені закономірності взаємодії з грунтом біонічно-синтезованих ПРП, а саме: залежність оптимальної геометрії носової частини та мінімальної сили опору грунту, як пружно-вязко-пластичного середовища, від швидкості руху, його фізико-механічних властивостей та інших чинників; розмір утворюваної зони пружно-пластичних деформацій й величини контактного тиску грунту на еластичні оболонки фіксуючих камер; залежність їхніх лінійних параметрів від сили опору грунту носовій частині, швидкості переміщення та його фізико-механічних властивостей; залежність сили дії носової частини на грунт від тиску робочого тіла й кількості ступінів, що дозволяє підвищити ефективність використання таких пристроїв шляхом забезпечення відповідності їхніх параметрів фізичним умовам середовища.