maplantsМашины и установки: проектирование, разработка и эксплуатацияMachines and Plants: Design and Exploiting2412-592XМОО "Стратегия объединения"maplants-17Research ArticleМАШИНОВЕДЕНИЕMACHINE SCIENCEУстойчивость и опрокидываемость свободно стоящего гидротанка: разработка опытовых бассейнов для испытания подводных роботовStability and Capsize оf Free-Standing Hydrotank: Development of Trial Tanks to Test Underwater RobotsСеверовС. П.SeverovS. P.

Moscow

sseverov@mail.ruМГТУ им. Н.Э. БауманаРоссияBauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation201517062016041332Copyright © Северов С.П., 20162016Северов С.П.Severov S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.maplants-journal.ru/jour/article/view/17

Проблемы опрокидываемости объекта, свободно опирающегося на основание под действием сил тяжести, упругости, трения и др. внешних нагрузок, имеют глобальное, непреходяще актуальное значение для инженерного строительства, для транспорта - авиационного, автомобильного, железнодорожного и др. Значительная часть исследований опрокидываемости свободно опирающихся объектов фрагментарно входят в различные предметные области технических приложений. В частности, это характерно для гидротанка - емкости типа оболочки, заполненной жидкостью. Проблемы с гидротанками - в множественности нелинейных структурных, геометрических и физических форм потери устойчивости. Целью настоящей работы является определение фазовых и критических параметров базовых тел простой формы с различной опорной поверхностью: куб; параллелепипед; цилиндр и др. с выливанием жидкости из оболочки или без. Анализ опрокидываемости гидротанка как твердого тела с жидкостью, в качестве первого приближения предшествует оценке устойчивости объекта как гидроупругой системы. Экспериментальные результаты подтверждают возможность разработки, изготовления и эксплуатации гидротанка рассматриваемого типа для испытаний подводных гидророботов DOI: 10.7463/aplts.0415.0802699

The problem of capsizing object, which are free-supported under the forces of gravity, elasticity, friction, and other unpredictably changing external influences, is a global challenge for the civil engineering and for transport (air, road, rail, and others). Much of the research activities on capsizing the free-supported objects of the certain types are fragmentarily included in the different subject areas of technical applications. In particular, it is typical for a hydrotank that is a thin-walled shell-type liquid-filled container. The hydrotank problems are multiple structural, geometric and natural forms of nonlinearity. The aim of this study is to determine the phase and the critical parameters of the basic objects of simple shape with different supporting plane: cube; box; cylinder etc., pouring the fluid, with or without shell. Hydrotank capsize as a solid body with a fluid is analysed and as a first approximation this analysis precedes the assessment of stability of the object as a hydroelastic system. The experimental results prove the possibility to design, manufacture and use this type of hydrotanks to test underwater robots. The work gives more undestanding on the studied problem and on the sphere wherein results can be efficiently implemented.

устойчивостьгидростатикаПодводный роботгидроупругостьгидролотокгидроколоннагидротанкгидротрубаопрокидываемостьподводные испытанияhydro trayhydrocolumnshydrostaticshydraulic tankhydro pipehydroelasticityunderwater testunderwater robotsustainabilityReferencesТехнологии и средства освоения Мирового океана. М.: Издательский дом «Оружие и технологии». 2011. 780 с.Technologies and means of development of the oceans. Moscow, Weapons and technology Publ. house, 2011. 780 p. (in Russian).Remotely Operated Vehicles of the World 2010/2011. London Eng., Huston USA. 458 c.Remotely Operated Vehicles of the World 2010/2011. London Eng., Huston USA. – 458 pp.Северов С.П., Розман Б.Я., Елкин А.В. Малые подводные аппараты в океанотехнике // Современные методы и сред c тва океанологических исследований: Междунар. научно-техническая конф.: Труды. М.:Изд. ИОРАН, 2009. с. 201.Severov S.P., Rozman B.Ya., Elkin A.V. [Small underwater vehicles in ocean engineering]. Sovremennye metody i sredctva okeanologicheskikh issledovanii: Mezhdunar. nauchnotekhnicheskaya konf.: trudy [Modern methods and tools for Oceanographic research. Int. scientific conference. Proc.]. Moscow, IORAN Publ., 2009. p. 201. (in Russian).Северов С.П., Розман Б.Я. и др. Международные соревнования ROV // Современные методы и сред c тва океанологических исследований: Междунар. научно-техническая конф.: труды. М.: Изд. ИОРАН, 2009. с. 135.Severov S.P., Rozman B.Ya., e.a. [International ROV competition]. Sovremennye metody i sredctva okeanologicheskikh issledovanii: Mezhdunar. nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya: trudy [Modern methods and tools for Oceanographic research. Int. scientific conference. Proc.]. Moscow, IORAN Publ., 2009. p. 135. (in Russian).Вельтищев В.В., Челышев В.А. Телеуправляемые подводные аппараты в России: современное состояние и перспективы развития // Современные методы и сред c тва океанологических исследований: Междунар. научно-техническая конф.: труды. М.: Изд. ИОРАН, 2007. с.89.Vel'tishchev V.V., Chelyshev V.A. [Remotely-operated underwater vehicles in Russia: modern state and prospects of development]. Sovremennye metody i sredctvaСеверов С.П. Инновационные технологии профессиональной подготовки инженеров подводной робототехники и морской индустрии в России // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 3. С. 282-295.okeanologicheskikh issledovanii: Mezhdunar. nauchno-tekhnicheskaya konf.: trudy [Modern methods and tools for Oceanographic research. Int. scientific conference. Proc.]. Moscow, IORAN Publ., 2007, p.89. (in Russian).Moore S.W.,Bohm H.,Jensen V. Underwater Robotics: Science, Design and Fabrication. USA, CA, Monterey, Marine Advanced Technology Education Center (MATEC). 2010. 769 p.Severov S.P. Innovative technology of training engineers of underwater robotics and marine industry in Russia. Nauka i obrazovanie MGTU im. N.E. Baumana = Science and Education of the Bauman MSTU, 2011, no.10, pp.1-15. (in Russian).A Guide to the Project Management Body of Knowledge (PMBOK Guide). TheFourthEdition . PMI , 2013. 619 p .Moore S.W.,Bohm H., Jensen V. Underwater Robotics: Science, Design and Fabrication. USA, CA, Monterey, Marine Advanced Technology Education Center (MATEC). 2010. 769 p.Новожилов В. В. Теория тонких оболочек. СП6.: Изд-во СПб. ун-та,. 2010, 380 с.A Guide to the Project Management Body of Knowledge (PMBOK Guide).The Fourth Edition. PMI, 2013, 619 p.Северов С.П. Исследование процесса выворачивания металлических оболочек // Известия АН СССР. Механика твердого тела . 1971. №6.Novozhilov V. V. Teoriya tonkikh obolochek [Theory of thin shells]. St. Petersburg University Publ., 2010, 380 p. (in Russian).Северов С.П. О реализации шагового метода анализа деформируемых систем // 8-ая Всесоюзная конференция по теории оболочек и пластин: труды. М.: Наука, 1973.Severov S.P. Study of the process of twisting metal shells. Izvestiya AN SSSR. Mekhanika tverdogo tela = Proceeding of Academy of Sciences of the SSSR. Rigid body mechanics, 1971. no. 6. (in Russian).Галагер Р. Метод конечных элементов . Основы: пер. с англ. М.: Мир, 1984. 428 с.Severov S. P. [On the implementation of the method of analysis of deformable systems]. 8th all-Union conference on theory of shells and plates. Proc. Moscow, Nauka, 1973. (in Russian).Деклу Ж. Метод конечных элементов: пер. с франц. М.: Мир, 1976. 96 с.Gallagher R.H. Finite Element Analysis. Fundamentals. New Jersey,: Prentice-Hall, 1975.(Russ. ed.: Galager R. Metod konechnykh elementov. Osnovy. Moscow, Mir Publ., 1984. 428 p.).Алфутов Н.А. Основы расчета на устойчивость упругих систем.-2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1991. 336с.Descloux J. Methode des elements finis. Suisse, Lausanne, Departement de mathematiques, 1973. (Russ. ed.: Deklu Zh. Metod konechnykh elementov. Moscow, Mir Publ., 1976, 96 p.).Погорелов А.В. Геометрическая теория устойчивости оболочек. М.: Наука, 1966.Alfutov N.A. Osnovy rascheta na ustoichivost' uprugikh sistem [The basis of calculation of the stability of elastic systems]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1991. (in Russian).Вольмир A.C. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1967, 984с.Pogorelov A.V. Geometricheskaya teoriya ustoichivosti obolochek [Geometric theory of stability of shells]. Moscow, Nauka, 1966. (in Russian).Феодосьев В.И. Осесимметричная эластика сферической оболочки // Прикладная математика и механика. 1969. т.33. № 2. С. 280-286.Vol'mir A.C. Ustoichivost' deformiruemykh sistem [Stability of deformable systems]. Moscow, Nauka, 1967, 984 p. (in Russian).Feodosiev V. I. Axisymmetric elastic spherical shell. Prikladnaya matematika i mekhanika = Journal of Applied Mathematics and Mechanics, 1969, Vol.33, iss. 2, pp. 280-286. (in Russian).Feodosiev V. I. Axisymmetric elastic spherical shell. Prikladnaya matematika i mekhanika = Journal of Applied Mathematics and Mechanics, 1969, Vol.33, iss. 2, pp. 280-286. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.