Геометрическое моделирование процессов выполнения подкопочных работ экскаватором с целью предотвращения повреждения стенки трубопровода

При управлении движением ковша экскаватора оператор управляет поступательными перемещениями в гидроцилиндрах, которые в общем случае являются независимыми. Однако обеспечение движения режущей кромки ковша по заданной траектории (например, по горизонтальной прямой) требует от оператора определенных навыков и дополнительной концентрации внимания. Это значительно влияет на утомляемость оператора при проведении указанных работ. В этом случае актуальным становится решение проблемы разработки автоматизированной системы управления, позволяющей осуществлять расчет изменения углов поворота во вращательных шарнирах манипулятора экскаватора, обеспечивающих заданное движение ковша. Оператор при этом может указывать только начальные и целевые точки траектории и направление движения ковша. В статье на основе исследования геометрических объектов пространства приращений обобщенных координат разработан алгоритм, позволяющий выполнять моделирование движения точек ковша экскаватора с заданным удалением от верхней кромки ремонтируемого трубопровода. В качестве геометрических объектов исследованы положения плоскостей и их пересечения, которые заданы линейными системами уравнений, отражающими взаимосвязь приращений обобщенных координат механизма манипулятора от скоростей выходного звена ковша экскаватора. Исследованы положения указанных геометрических объектов для различных положений механизма манипулятора экскаватора и различных значений скоростей выходного звена. Приведены результаты компьютерного моделирования движения манипулятора экскаватора.

1. Аладинский В. В., Малков А. Г., Ушаков A. B. Метод ремонта газопроводов с использованием труб, бывших в эксплуатации // Территория Нефтегаз. 2009. № 8. С. 56–60.

2. Булавинцева А. Д., Мазуркин П. М. Динамика аварий по причиненному ущербу на линейной части магистральных нефтепроводов ОАО АК «Транснефть» // Современные наукоемкие технологии. 2011. № 4. С. 64–67.

3. Tiratsoo J. About decommissioning of production and transportation of oil: the UK experience // Science & Technologies: Oil and Oil Products Pipeline Transportation. 2017. № 1. P. 82–83.

4. Ruggieri C., Fernando D. Numerical modelling of ductile crack extension in highpressure pipeline with longitudinal flaws // Engineering Structures. 2011. Vol. 33 (5). P. 1423–1438. DOI: 10.1016/j.engstruct.2011.01.001.

5. Archibald I. C. Soil stabilizer // Pipeline and Gas Journal. 1984. No. 11. P. 44–46.

6. Timashev S., Bushinskaya A. Methods of Assessing Integrity of Pipeline Systems with Different Types of Defects // Diagnostics and Reliability of Pipeline Systems. 2016. P. 9–43. DOI: 10.1007/978-3-319-25307-7-2.

7. Mourad N., Rabia K. Pipelines Reliability Analysis Under Corrosion Effect and Residual Stress // Arabian Journal for Science and Engineering. 2015. Vol. 40, Issue 11. P. 3273–3283. DOI: 10.1007/s13369015-1723-9.

8. Chen F., Wu Ch. A novel methodology for forecasting gas supply reliability of natural gas pipeline systems // Frontiers in Energy. 2020. Issue 2. DOI: 10.1007/s11708-020-0672-5.

9. Charru F. Hydrodynamic Instabilities. Cambridge University Press, 2011. 391 p.

10. Amiya K. L. Material Selection and Performance in Oil and Gas Industry // Applied Metallurgy and Corrosion Control. 2017. P. 269–347. DOI: 10.1007/978-981-10-4684-1_9.

11. Демиденко А. И., Кузнецов И. С. Совершенствование конструкции рабочего оборудования гидравлического экскаватора // Вестник СибАДИ. 2020. № 17 (1). P. 12–21. DOI: 10.26518/2071-7296-2020-17-1-12-21.

12. Аникин Е. А. Эффективные методы ремонта магистральных трубопроводов. Москва: ИРЦ Газпром, 2001. 108 с.

13. Салюков В. В., Халлыев Н. Х., Селиверстов В. Г. [и др.] Ремонт локальных участков трубопровода. Москва: ИРЦ Газпром, 2001. 73 с.

14. Притыкин Ф. Н. Виртуальное моделирование движений роботов, имеющих различную структуру кинематических цепей: моногр. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. 172 с.

15. Whitney D. E. The Mathematics of Coordinated Control of Prosthetic Arms and Manipulators // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Contro. 2010. № 94 (4). P. 303–309. DOI: 10.1115/1.3426611.

16. Притыкин Ф. Н., Небритов В. И. Способ преодоления тупиковых ситуаций при движении до целевой точки по произвольной траектории центра выходного звена // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2019. № 12. С. 3–9. DOI: 10.14489/vkit.2019.12.pp.003-009.

17. Притыкин Ф. Н. Исследование кинематических параметров андроидного робота при автоматизированном синтезе движений по вектору скоростей // Омский научный вестник. 2022. № 2 (182). С. 5–9. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-182-5-9.

18. Притыкин Ф. Н. Моделирование гиперповерхностей, отражающих взаимосвязь кинематических параметров механизма андроидного робота // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2022. Т. 19, № 7 (217). С. 21–29. DOI: 10.14489/vkit.2022.07.pp.021-029.

19. Вертинская Н. Д. Задачи геометрического моделирования технологических процессов. Москва: Издат. дом Академии естествознания, 2015. 132 с.

20. Иванов Г. С. Теоретические основы начертательной геометрии. Москва: Машиностроение, 1998. 158 с. ISBN 5-21702673-1.