3D-модель движения экскаватора-погрузчика через водную преграду вброд

В рамках гранта СПбГАСУ в 2024 г. на выполнение профессорско-преподавательских научно-исследовательских работ по научному направлению «Автомобильно-дорожный комплекс и интеллектуальные транспортные системы» № 13-НПР-24 аспирант кафедры наземных транспортно-технологических машин, ассистент кафедры судебных экспертиз Елизавета Магдина проводит исследования по теме «Методика оценки движения дорожно-строительных машин через водную преграду вброд».

В результате исследования предполагается разработать методику оценки бродоходимости дорожно-строительных машин, учитывающую влияние факторов водно-грунтовой среды на их подвижность. На данном этапе разработки методики проведено математическое моделирование движения вброд представительного образца колёсной дорожно-строительной машины – полноприводного экскаватора-погрузчика с равновеликими колёсами. Результаты моделирования позволили определить рациональные режимы движения, обеспечивающие безопасное функционирование машины в условиях затопления при ликвидации последствий наводнений и других гидрологических катаклизмов.

С использованием модели исследовано влияние глубины затопления, лобового гидродинамического давления, скорости течения водной преграды и состояния опорной поверхности дна на устойчивость машины против сноса и опрокидывания в водной среде. Для этого проведены имитационное моделирование с целью определения объёмного водоизмещения экскаватора-погрузчика на разных глубинах водной преграды и экспериментальные исследования по определению объёмного водоизмещения методом погружения физической модели погрузчика с целью уточнения данных, полученных методом имитационного моделирования.

Исследования показали, что при движении экскаватора-погрузчика на первой передаче максимальная глубина, при которой происходит потеря управляемости машины из-за отрыва от опорной поверхности одного из колёс передней управляемой оси, составляет 0,985 м при скорости водного потока равной 0,5 м/с, а минимальная глубина – 0,885 м при скорости водного потока 2,5 м/с. Опрокидывание машины возникает на глубине 1,05 м при скорости течения водного потока 2 м/с и 0,976 м при скорости водного потока 2,5 м/с, поскольку происходит полный отрыв всех колёс борта, воспринимающего давление течения водной преграды, при сохранении сцепления с дном колёс противоположного борта.

Полученные результаты показывают, что погрузчик имеет принципиальную возможность передвижения в водной среде со скоростью течения до 2,5 м/с при глубине затопления около 0,9 м, что на 33% превышает технически установленный уровень его бродоходимости – 0,6 м. Реализация такого запаса существенно повышает функциональные возможности машины, однако требует проверки работоспособности её узлов и агрегатов при данном уровне затопления. Проведение этой проверки предполагается в ходе дальнейших исследований.

Полученные результаты вносят значимый вклад в развитие науки и практики материально-технического обеспечения для ликвидации чрезвычайных ситуаций, связанных с опасными гидрологическими явлениями.