Кованько Володимир Володимирович. Наукові основи створення підземнорухомих біонічно-синтезованих пристроїв підвищеної ефективності

brief description

Кованько Володимир Володимирович. Наукові основи створення підземнорухомих біонічно-синтезованих пристроїв підвищеної ефективності : Дис... д-ра наук: 05.05.04 2007

Кованько В.В. Наукові основи створення підземнорухомих біонічно-синтезованих пристроїв підвищеної ефективності. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.04 машини для земляних, дорожніх і лісотехнічних робіт. Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2007.
Дисертацію присвячено важливій науковій та технічній проблемі підвищення ефективності і зменшення матеріало- й енергомісткості безтраншейного способу влаштовування лінійно-протяжних об’єктів, а саме створенню більш досконалих ПРП багатоцільового призначення, зокрема для застосування в якості робочого органу нових укладачів лінійно-протяжних об’єктів за конструктивно-технологічною схемою підземнорухомий пристрій пересувна пуско-приймальна установка”.
Для цього розроблено метод формування нових технічних рішень ПРПна біонічній основі, математичну модель робочого процесу взаємодії біологічного прототипу з грунтом в процесі поступального розпірно-дискретного руху, теоретично обгрунтовано і експериментально підтверджено енергетичну доцільність і технічну можливість створення ПРПза принципом біологічного прототипа та встановлено основні закономірності взаємодії таких пристроїв з гурнтом. Порівняльний аналіз із сучасними технічними засобами безтраншейних технологій показав ефективність нового технічного рішення.

1. 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.
2. 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.
3. Вперше розроблено математичну модель робочого процесу взаємодії біологічного прототипу ПРП з грунтом та аналітично представлена фізична суть поступального розпірно-дискретного руху, що дозволяє створити конструктивну й розрахункову схеми ПРП, як його механічного аналога.
4. Теоретично обгрунтовано і експериментально підтверджено енергетичну доцільність і технічну можливість створення ПРП підвищеної ефективності на основі біологічного прототипу, який порівняно із сучасними підземнорухомими машинами ударної дії, має суттєву перевагу, а саме: відсутність контакту бічної поверхні з грунтом, який зумовлює виникнення бокового опору від сил тертя під час руху.
5. 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-в’язко-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.
6. На основі отриманих результатів розроблено класифікацію біонічно-синтезованих підземнорухомих пристроїв, згідно якої, за степенем наближення до біологічного прототипу, виділено два основні типи: прямоточні з пружинним акумулятором енергії (менш наближені); штокопоршневі, одно- і багатоступінчасті (більш наближені), що дозволяє прогнозувати шляхи їхнього подальшого розвитку й удосконалення.
7. Розроблено методику інженерного розрахунку ПРП і на її підгрунті конструкторську документацію та дослідні зразки, які в процесі експериментальних досліджень, підтвердили справедливість теоретичних положень, покладених в основу їхнього створення та принципу дії.
8. Проведений порівняльний аналіз біонічно-синтезованого ПРП з гідропробійником ГПС-100 (базовий об’єкт) на основі показників ефективності, розроблених докторами технічних наук, професорами В.І. Баловнєвим та Л.А. Хмарою, показав, що енергомісткість та матеріаломісткість першого з них менша на 4,7...39,8% й 2,4...38,3%, що підтверджує раціональність його конструкції та підвищену ефективність.
9. Розроблено конструктивно-технологічну схему нового типу укладальних машин на основі біонічно-синтезованих ПРП та пересувних пуско-приймальних установок, що дозволить зменшити матеріало- й енергомісткість безтраншейних технологій влаштовування лінійно-протяжних об’єктів як у звичайних, так і у нетрадиційних умовах.
10. Результати і висновки роботи можуть бути використані в багатьох галузях народного господарства, у тому числі при прокладанні термогідромеліоративних систем діаметром 50...63 мм, підземних розподільних трубопроводів низького тиску (до 1,0 МПа), діаметром до 300 мм, підземних кабелів зв’язку та електро-силових кабелів, діаметром до 90 мм, а також для створення підземних транспортних засобів різного призначення.