Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия «Материалы. Конструкции. Технологии»
Математическая модель и способ определения положения смещаемого центра тяжести беспилотной транспортной платформы
Опубликована: 2022-07-06
  • Ю. С. Андрианов Поволжский государственный технологический университет (Йошкар-Ола)
  • Д. Ю. Андрианов Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина (Москва)
  • П. А. Фищенко Поволжский государственный технологический университет (Йошкар-Ола)

Аннотация

В данной статье разработаны и предложены способ модульного подхода к определению положения центра системы параллельных сил, математическая модель для определения положения смещаемого центра тяжести и результаты расчётов координат центра тяжести беспилотной транспортной платформы, основанные на разбиении сложной системы параллельных сил на модули (подгруппы систем параллельных сил) с последующим изучением положения центра тяжести всей системы по расположению центров тяжестей её модулей. Существующие методы в основном базируются на расчёте координат центра тяжести всей механической системы по центрам тяжести всех её многочисленных элементов, что увеличивает время проведения расчёта, трудозатраты и усложняет автоматизацию. В отличие от существующих методов и средств, предлагаемые способ и математическая модель позволяют упростить и автоматизировать процесс определения положения смещаемого  центра тяжести всей системы, не требуют дорогостоящего оборудования, а в случае беспилотной транспортной платформы позволяют управлять смещением центра тяжести таким образом, чтобы выполнялось условие боковой устойчивости. Это позволяет в любой момент времени контролировать движение беспилотной платформы и определять, на сколько процентов можно дополнительно увеличить (или необходимо уменьшить) скорость движения, не допуская опрокидывания платформы на бок.
В расчётной части статьи с помощью предлагаемых способа и математической модели найдены координаты центра тяжести беспилотной снегоходной платформы в заранее заданном положении модулей. Ранее в работе [8] такие координаты найдены экспериментально. Расхождения между теоретическими значениями координат и значениями координат, полученными экспериментально, оказались в пределах 0,3 %. Это подтверждает эффективность и применимость разработанного способа и математической модели, позволяющих определять координаты центра параллельных сил (и, в частности, координаты центра тяжести) как на стадии производства, так и во время эксплуатации беспилотной транспортной платформы со смещаемым центром тяжести.
Предлагаемые способ и модель могут найти широкое применение на заводах-изготовителях изделий, например, беспилотных снегоходов со смещаемым центром тяжести, а также на предприятиях, эксплуатирующих беспилотные платформы, и при охране пограничных районов страны в арктических зонах, поскольку они сокращают временные и финансовые затраты на испытания и контроль качества технического состояния изделия за счёт универсальности способа и модели, улучшения массогабаритных показателей выделенных модулей, меняющих своё положение относительно друг друга.

Биографии авторов

Ю. С. Андрианов, Поволжский государственный технологический университет (Йошкар-Ола)

кандидат технических наук, профессор кафедры управления и права, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола. Область научных интересов – управление перевозками в отраслевых промышленных кластерах. Автор 285 опубликованных работ.

Д. Ю. Андрианов, Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина (Москва)

магистр Российского государственного университета нефти и газа, Национальный исследовательский университет имени И. М. Губкина, г. Москва. Область научных интересов – разработка беспилотных снегоходных транспортных машин. Автор 52 опубликованных работ.

П. А. Фищенко, Поволжский государственный технологический университет (Йошкар-Ола)

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры высшей математики, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола. Область научных интересов – математическое моделирование движений транспортно-технологических средств и робототехники. Автор более 120 опубликованных работ.

Литература

1. Основы государственной политики Рос-сийской Федерации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую перспективу: Указ Президента РФ. Утв. 18.09.2008. № Пр-1969.
2. Андрианов Д. Ю., Фищенко П. А. Перспективы создания современной техники для социально-экономического развития северных территорий // Инженерные кадры – будущее инновационной экономики России: материалы II Всероссийской студенческой конференции: в 8 ч. Ч. 1: Инжиниринговые технологии – взгляд в будущее современного производства. Йошкар-Ола : ПГТУ, 2016. С. 6–8.
3. Патент РФ на полезную модель RU № 159557 U1. Беспилотная снегоходная транспорт-ная платформа со смещаемым центром тяжести / И. А. Кудрявцев, А. Н. Созонов, Н. А. Дроздов, А. И. Кудрявцев, А. В. Егоров, Ю. С. Андрианов, Д. Ю. Андрианов. Заявл. 29.07.2015; опубл. 10.02.2016. Бюл. № 4.
4. Андрианов Д. Ю. Беспилотная транспорт-ная платформа со смещаемым центром тяжести. Инновационные машиностроительные технологии // Оборудование и материалы – 2016: Международная научно-техническая конференция ИМТОМ–2016. Казань : Казанский НИИ авиационных технологий. 2016. Ч. 1. С. 248–251.
5. Патент РФ на изобретение. Многоцелевая транспортно-технолoгическая платформа со сме-щаемым центром тяжести / Д. Ю. Андрианов и др. № 2715098, заявл. 25.02.2020.
6. Андрианов Д. Ю., Фищенко П. А. Условие
боковой устойчивости беспилотной транспортной платформы, движущейся по горизонтальной по-верхности // Инженерные кадры – будущее инно-вационной экономики России: материалы II Все-российской студенческой конференции: в 8 ч. Ч. 1. Йошкар-Ола : ПГТУ, 2016. С. 8–13.
7. Сокращение отклонения от плоскопараллельного движения рабочего органа валочно-пакетирующей машины ЛП-19 / Е. Н. Богданов, И. А. Полянин, А. В. Егоров, И. Н. Багаутдинов // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2020. № 1 (13). С. 69–77. DOI: 10.25686/2542-114X.2020.1.69.
8. Андрианов Д. Ю., Шкуров Н. В., Кудрявцев И. А. Разработка и определение технических параметров беспилотной транспортной платфор-мы со смещаемым центром тяжести // Научному прогрессу – творчество молодых: материалы XVI Международной молодёжной научной конферен-ции по естественнонаучным и техническим дисци-плинам: в 3 ч. Ч. 1. Йошкар-Ола : ПГТУ, 2021. С. 76–78.
9. Андрианов Д. Ю., Меньших Н. А., Фищен-ко П. А. Доставка расходных материалов в погра-ничной зоне северных территорий на беспилотной транспортной платформе // Научному прогрессу – творчество молодых: материалы XV Междуна-родной молодёжной научной конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам: в 2 ч. Ч. 1. Йошкар-Ола : ПГТУ, 2020. С. 88–90.