Диссертация (1024753), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Приведена классификация береговых зон как полотна пути для ТТМ и ПКМ.Даны классификационные признаки по следующим понятиям: с точки зрениягеологии, с точки зрения теории движения ТС, по размерам водного объекта, по типугрунта, по наличию растений, при движении в зимнее время года, по наличиюподъезда и съезда к берегу, по наличию и размеру поперечного уклона, попостоянству характеристик движения, по изменению влажности, изменчивости повремени, с точки зрения формирования.Материалы, приведенные в данной главе, позволили сформулировать основныезадачи исследования, которые будут способствовать обеспечению социальноэкономической и экологической безопасности, а также хозяйственной деятельностина береговых территориях и прилегающих акваториях, путем обоснования научнотехнических решений и созданием методов разработки подвижных наземныхкомплексов мониторинга береговых зон.541.6.
Основные задачи исследованияДля достижения цели в работе поставлены следующие задачи:1. Провести анализ существующихмониторингабереговыхзон,атакжетехническихметодоврешений комплексовсозданиявысокоподвижныхтранспортно-технологических систем.2. Разработать классификацию типовых трасс движения в береговых зонах.3.Разработатьметодикуполученияданныхфизико-механическихигеометрических характеристик опорных поверхностей в береговых зонах с учетомпространственно-временных факторов и особенностей местности. Проведеныэкспериментальныеисследованияпоопределениюосновныххарактеристик.Получены новые математические зависимости, характеризующие стохастическоераспределение физико-механических и геометрических характеристик доминантныхдорожно-грунтовых оснований в береговых зонах.4.
Разработать методику получения геометрических, массовых, мощностных искоростных характеристик шасси под полезную нагрузку установленных средствмониторинга.5. Разработать методики определения рациональной и энергоэффективнойконструкции шасси комплексов мониторинга, позволяющие проектировать шассиподвижных комплексов мониторинга береговых зон с точки зрения:– вероятности отсутствия потери подвижности;– энергоэффективного управления движением (распределения мощности подвижителям);–длительностиавтономнойработы(минимальногорасходатоплива,наибольшего пробега).6.Разработатьмониторингаметодбереговыхзонпроектированиядляшассиобеспеченияподвижныхкомплексовсоциально-экономическойиэкологической безопасности, а также хозяйственной деятельности на береговыхтерриториях и прилегающих акваториях.7.
Провести сравнительную оценку теоретических и экспериментальныхданных.8. Провести апробацию результатов проведенных исследований.Поставленные задачи исследования были решены по мере изложенияматериала данной работы.55ГЛАВА2.ИССЛЕДОВАНИЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯИАНАЛИЗХАРАКТЕРИСТИКСТАТИСТИЧЕСКОГОДОРОЖНО-ГРУНТОВЫХОСНОВАНИЙ В БЕРЕГОВОЙ ЗОНЕ И НА ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЯХИсследованием движения транспортных средств (ТС), транспортнотехнологических машин (ТТМ), а также процессов взаимодействия движителей сопорным основанием в разное время ученые и исследователи: Агейкин Я.С. [74,75], Аксенов П.В., Антонов А.С. [76, 77], Бабков В.Ф.
[78], Безбородова Б.Г. [79],Белоусов Б.Н., Беккер М.Г. [80, 81], Бируля А.К.[78], Бочаров Н.Ф.[82, 83],Брянский Ю.А., Вольская Н.С.[84, 85], Вонг Дж. [86, 87], Горячкин В.П.,Гришкевич А.И., Гуськов В.В., Забавников Н.А.[88], Зимелев Г.В., Кацыгин В.В.,Кемурджиан Л.А.[89-91], Котляренко В.И. [27], Кошарный Н.Ф., Кристи М.К.[92],Кутьков Г.М., Ларин В.В.[93, 94], Летошнев М.Н.[95], Литвинов А.С.[96, 97],Наумов В.Н.[98, 99], Петрушов В.А., Пирковский Ю.В., Платонов В.Ф.[100, 101],Полунгян А.А. [82, 102, 103], Смирнов Г.А.[104], Софиян А.П., Троицкая М.Н.,Ульянов Н.А.[106, 107], Фаробин Я.Е.[97, 108], Фалькевич Б.С.[109], Чистов М.П.[105], Чудаков Е.А.[109], Шухман С.Б.[110], Яценко Н.Н.
и многие другие.В том числе исследованием статистического распределения характеристикдорожно-грунтовых оснований посвящены работы Агейкина Я.С., Баженова Е.Е.,Безбородовой Г.Б., Беккера М.Г., Вольской Н.С., Rybansky M. и др. Наиболееизвестными работами являются [79]. Здесь рассматривается влияние влажностина грунты. Интересна также направленность по исследованию макропрофиля,продолжительности уклонов и радиусов поворота в плане дороги. Работами повлиянию характеристик грунта на проходимость являются работы [74, 75, 80],развитие которых получилось в работе [85]. Интересной с этой точки зренияявляется работа [111].
Также следует ответить, что очень многие факторы являютсобойизменчивыевовременипараметры.Иэтонужноиметьприпрогнозировании подвижности ТТМ. Также исследованием проходимости56посвящена работа [112]. В ней рассматривается подвижность сочлененныхгусеничных машин с точки зрения вероятности движения безпотерипроходимости.Работы указанных авторов, а также как показали исследования в первойглаве данной работы, не в полной мере могут быть охарактеризовать береговыезоны.
Поэтому были проведены дополнительные эксперименты с цельюсоставления и уточнения существующих моделей, описывающих полотно пути вбереговых зонах.2.1. Место проведения экспериментальных исследованийДля проведения замеров были исследованы характерные участки местностив районе м. Свободный (стационар СКБ САМИ ДВО РАН).
Исследовалисьучастки берега с позиции возможности движения автономного мобильногоробототехнического комплекса (АМРК) [19, 20, 113-115].Области исследования в районе стационара были выбраны не случайно.Основываясь на анализе картографической информации (Рисунки 2.1 и 2.2) охарактере рельефа и грунтовых поверхностях, были выбраны характерныеучастки для исследования.Первый характерный участок – это восточное побережье Тонино-Анивскогополуострова представленной гористым участком с абразионными уступами, приэтом береговую зону формирую образующиеся при абразии песок, галька, гравийи более крупный обломочный материал.Второй характерный участок – это залив Мордвинова, представляет собойравнинный участок с песчаными пляжами.57Рисунок 2.1.Рисунок 2.2.Геоморфологическая картаГеологическая картаНа Рисунке 2.3 показан пример участка длиной порядка 2 километров, накоторомпроводилисьзамерыпрофиля(уклонов)иопорно-сдвиговыххарактеристик грунта песчано-гравийного пляжа.Рисунок 2.3.Участок на котором производились замеры (снимок сделан при помощи GoogleEarth).Также на Рисунках 2.4 и 2.5 приведены общие виды песчано-гравийного ипесчаного пляжей, на которых проводились замеры.58Рисунок 2.4.Пример песчано-гравийного пляжа побережье Тонино-АнивскогополуостроваРисунок 2.5.Пример песчаного пляжа залива Мордвинова2.2.Экспериментально-теоретическиеисследованияфизико-механическиххарактеристик опорных поверхностей в береговой зонеВажнейшим вопросом в проектировочных расчетах ПКМ являетсякорректный учет характеристик опорных поверхностей береговой зоны.
ДляопределениявозможностидвиженияПКМпоопределенномуопорномуоснованию достаточно знать массово-геометрические параметры шасси, а такжеосновные характеристики грунта. Так достаточными будут влажность - W ,объемная плотность грунта -,модуль деформации -E,угол внутреннего трения- 0 , внутреннее сцепление в грунте - c0 , толщина мягкого слоя - H Г . Данныехарактеристики входят в большинство разработанных на сегодняшний деньматематических моделей движения по мягким грунтам [85].59Исходя из данных величин по известным зависимостям [75] могутопределяться все характеристики грунта, необходимые для расчета силовыхфакторов в контакте движителя с опорной поверхностью и, соответственно,параметров движения робототехнического комплекса.
Основные характеристикимогут быть получены путем пересчета по аналитическим зависимостям, еслиизвестно сопротивление пенетрации.Исследования физико-механических характеристик грунта проводились сприменением пенетрометра грунтового ПГ-1 (Рисунок 2.6) и «Полевойлаборатории Литвинова» ПЛЛ-9 (Рисунок 2.7).аРисунок 2.6.бПроведение замеров с помощью пенетрометра ПГ-1 на песчано-гравийном(а) и песчаном пляжах (б)Рисунок 2.7.Измерение характеристик грунта с помощью ПЛЛ-960Для определения параметров грунта используются Таблицы пересчета всоответствии и паспортом пенетрометра ПГ-1.1.
Сначала определяют показания индикатора пенетрометра ( , мм) путемполучениясреднегозначенияпорезультатам5-10замероввточках,расположенных друг от друга на расстоянии не менее 10 см.2. Усилие пенетрации ( , Н) определяется по эмпирической зависимости, где– эмпирический коэффициент ()., Н/см2) получают зная усилие пенетрации3.
Сопротивления пенетрации (и диаметра уплотняющей площадки. В комплекте имеются насадки диаметров 6;8; 11,3; 22 мм.(2.1),где– коэффициент пересчета, зависящий от диаметра уплотняющей площадки.Таксоответственно для диаметров насадок 6; 8; 11,3; 16; 22мм.4. Зная среднюю величину сопротивления пенетрации, модуль упругости( , Н/см2) определяется по номограмме или по эмпирической зависимости:(2.2)5.
Угол внутреннего трения () определяется по эмпирическойзависимости:(2.3)6. Удельное сцепление грунта (. МПа) определяется по эмпирическойзависимости:(2.4)Примеры изменения сопротивления пенетрации для замеренных участковприведены на Рисунках 2.8, 2.9.Как видно из Рисунка 2.7 наблюдается снижение несущей способности научастках около уреза воды из-за повышенной влажности, а также из-за наличия вструктуре грунта органических включений.61Рисунок 2.7.Характер изменения сопротивления пенетрации на участке песчаногравийного пляжа (участок 4 на Рисунке 2.3)Рисунок 2.8.Характер изменения сопротивления пенетрации на участке песчаного пляжа62При этом по мере отдаления от уреза воды среднее сопротивлениепенетрации возрастает в 1,5 раза и как следствие несущая способность.Плотность грунта определяют путем взвешивания нормированного объема.Аналитическая зависимость для вычисления плотности грунта:(2.5),где– масса грунта с банкой в естественном состоянии,– масса банки,– объем банки.Влажность грунта определяется по зависимости:,где(2.6)– масса грунта с банкой в сухом состоянии.Данных значений, а также известной плотности достаточно для оценкипроходимости и подвижности ПКМ по береговым зонам.Влияние влажности для несущей способности является важным при входе ивыходе ПКМ в воду.
Появляется дополнительное бульдозерное сопротивление.Для исследования изменения характеристик были проведены замеры.На Рисунке 2.9 показаны следующие характерные зоны: 1 – зона постояннонаходящаяся под водой, 2 – зона прилива-отлива, 3 – зона, куда доходят волныредко, 4 – зона, куда волны не доходят.Рисунок 2.9.Характерные зоны берега63На Рисунке 2.10 показаны моменты замеров характеристик опорногооснования.Рисунок 2.10.Замер усилия пенетрации: в зоне 1 (слева), в зоне 2 (справа)2.3. Экспериментально-теоретические исследования геометрическиххарактеристик в береговой зонеНа выбранном участке с песчано-гравийным основанием основнойпоперечный профиль представляет собой уклоны зоны прибоя переходящие вплато с характерным сильнопересеченным профилем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
