CC BY
3
УДК 624.9
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-58-61
МЕТОДИКА ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА КОМПЛЕКТОВАНИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА, ПРИМЕНЯЕМОГО ПРИ РАЗВЕРТЫВАНИИ АНТЕННО-МАЧТОВЫХ УСТРОЙСТВ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ СТАНЦИЙ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ
С.А. Максаков
Предложена методика обоснованного выбора рационального комплекта конкретных образцов бурового инструмента, применяемого при разработке мерзлых грунтов с целью сокращения временных затрат на развертывание антенно-мачтовых устройств радиорелейных станций. Методика базируется на сравнительной оценке предложенных вариантов по полученным значениям интегрального показателя, определенного на основе свертки частных показателей.
Ключевые слова: комплект бурового инструмента, критерий выбора, свёртка частных показателей.
При развертывании антенно-мачтовых устройств (АМУ) в зимний период экипажи радиорелейных станций (РРС) сталкиваются с проблемой заглубления кольев оттяжек в мерзлый грунт. Для выполнения этой операции в составе штатного имущества РРС имеются кувалды, применение которых в зимний период отличается низкой эффективностью.
Одним из возможных направлений научных исследований по разработке предложений, ориентированных на сокращение времени развертывания РРС, является изучение вопросов, связанных с механизацией отдельных операций, выполняемых в процессе развертывания АМУ РРС в зимний период.
Не вызывает сомнений, что эффективное решение этой задачи может быть найдено только на основе применения современных способов и средств механизации, уже нашедших применение при разработке мерзлых грунтов в других отраслях народного хозяйства.
Представленная задача, с учетом полученных значений частных показателей может быть сформулирована, как задача принятия решения в условиях определенности. Применение множества показателей для оценки вариантов комплектования бурового инструмента из сформированного множества обусловлены различием значений рассматриваемых показателей. Это связано с тем, что рассматриваемые варианты комплектования бурового инструмента обладают однородными свойствами, показателями, но имеют разные значения. Все возможные и целесообразные варианты комплектования инструментом такелажного оборудования АМУ РРС в целях механизации технологической операции заглубления анкерных устройств (кольев и штопоров) в сложные виды грунта представлены в табл. 1.
Это можно представить критериями К1, К2, ■ ■ ■ , Кп . При этом каждому варианту
(АI) можно сопоставить п-мерный кортеж вида: Х| = (хц, X|2, ■ • •, Х^п). В состав данного кортежа будут входить числовые оценки х^ = К^ {А|) характеристик альтернатив (варианта) по шкалам X& критериев К^, g = 1, п .
При таком подходе каждый вариант (А|) рассматривается и оценивается по нескольким критериям, которые являются критериями выбора варианта (альтернатив) и мерой оценки качества решения. При этом каждый представленный критерий есть числовая функция У1к = {XI), где х - скалярная или векторная переменная.
Оценка каждого варианта (А\), при наличии нескольких рассматриваемых свойств характеризуется й-мерным вектором у^ = {уц, У\2, ■••,Уй), координатами которого будут оценки по частным критериям качества ук = /к {X|) [1].
Сравнительная оценка и выбор варианта комплектования средств механизации может быть представлен следующей последовательностью.
1. Определение и формулировка вариантов комплектования бурового инструмента (вариантов решений) - (А|). Важное ограничение - сформированное множество должно быть конечно.
2. Составление перечня показателей, характеризующих каждый комплект средств механизации. Проводится выбор наиболее значимых показателей (технических, функциональных, стоимостных, временных и др.), их численные значения. Составленный перечень показателей должен наиболее полно описывать свойства сравниваемых вариантов. Полученный набор показателей (критериев) необходим для проведения сравнительной оценки сформированных вариантов. Это связано с тем, что созданные альтернативные варианты комплектования средств механизации обладают свойствами, характеризующимися общими для всех вариантов показателями (параметрами характеристиками) и выражаются конкретными критериями
Къ K2, ■■■ ,Кп .
При этом каждому варианту (А\) будет соответствовать п-мерный кортеж вида х/ = ((1, х12, ■" ,хгп),атакже проведена оценки показателей (критериев) по шкале X„ .
Таблица 1
Варианты комплектования инструмента для механизации отдельных операций,
№ п/п Состав инструмента № Варианта
1 2 3 4 5 6 7 8
1. Мотобур 11478 - -
2. Перфоратор SDS plus - 9237 9237 9237
3. Перфоратор SDS max - - 23078 - 23078 23078 23078
4. Монолитный шнек 030-100 мм 1510 1510 1510 -
5. Переходник с перфоратора SDS plus на монолитный шнек 20 мм - 400 400 -
6. Переходник с перфоратора SDS max на хвостовик SDS plus - - 800 -
7. Стопор шнека 50 50 50 -
8. Адаптер под головки '/г» с хвостовиком SDS plus - - 100
9. Адаптер под головки /» с хвостовиком SDS max - - - 100
10. Головка ударная удлиненная AMT IS /» под гайку 17 - - 300 300
11. Шнек 64х27/1000/57 Ш17 со стопорным пальцем - - 3950 3950
12. Долото II ЛД-75 М Ш17 со стопорным пальцем - - 2500 2500
13. Бур SDS plus 0 30-35 мм 2093
14. Бур SDS max 0 30-35 мм - - 4017
15. Бур SDS max 0 50-70 мм 11130
Суммарная стоимость инструмента 13038 11197 25838 15987 29927 11330 27095 34208
3. Решение задачи нормирования. Данная задача проводится с целью корректной сопоставимости разнородных показателей. Суть проблемы заключается в том, что числовые шкалы используемых для сравнения показателей выбранных альтернатив (вариантов) комплектования бурового инструмента имеют разные размерности, различные шкалы. Шкалы X„ часто
ных числовых критериев К„, g = 1, п, в задаче сравнения альтернативных вариантов, имеют
о
разные единицы измерения поэтому для оценки по выбранным показателям (критериям) необходимо сделать их безразмерными.
Для этого можно использовать следующие выражения:
Xg - xgi
i . Л
„max „min
xx
V
Xg -
Xg x (
min
max
x
- Xf
min
где максимальное значение показателя по g-му критерию (показателю); мини-
мальное значение показателя по g-му критерию (показателю), характеризующие размах шкалы сравниваемых вариантов комплектования бурового инструмента.
59
4. Задача свертки частных показателей. Решается путем свертки вычисленных значений частных показателей и приведение к единому (интегральному) показателю. Он приводится на основе аддитивной свертки, то есть определяется в виде суммы частных критериев для рассматриваемых альтернатив (вариантов) [2]:
f (*)=if . i=1
5. Расчет и комплексная оценка выбора варианта. На данном этапе проводится оценка и выбор варианта по максимальному значению обобщенного показателя:
y ^ max, y = f(x), x e X с W, f: W ^ Rm. Пример (вариант) расчета и обоснования выбора вариантов инструмента представлен
в табл. 2.
Таблица 2
Обоснование выбора вариантов инструмента_
№ п/п Наименование показателей Сравниваемые варианты
А1 А2 A3 А4 А5 А6 А7
1. Стоимость (тыс. руб.) 13,038 11,197 25,838 15,987 29,927 11,330 27,095
2. Мощность (кВт.) 2,154 0,828 1,127 0,828 1,127 0,828 1,127
3. Масса (кг) 13,08 5,78 9,53 7,358 7,358 5,33 5,33
4. Количество включенных в состав элементов (шт.) 3 4 5 5 5 2 2
5. Категория грунта 1 1 1 2 2 3 3
6. Время подготовки перфоратора к работе (мин.) 3 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
7. Стоимость расходных материалов на эксплуатацию и дополнительного оборудования (тыс. руб.) 3,17 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6
8. Максимальная энергия удара, Дж 0 3,08 8,6 3,08 8,6 3,08 8,6
9. Гарантия, мес. 15,75 28,8 36 28,8 36 28,8 36
Нормированное значение показателей
1. Стоимость (тыс. руб.) -0,436 -0,374 -0,863 -0,534 -1,000 -0,379 -0,905
2. Мощность (кВт.) 1,000 0,384 0,523 0,384 0,523 0,384 0,523
3. Масса (кг) -1,000 -0,442 -0,729 -0,563 -0,563 -0,407 -0,407
4. Количество включенных в состав элементов (шт.) -0,600 -0,800 -1,000 -1,000 -1,000 -0,400 -0,400
5. Категория грунта 0,333 0,333 0,333 0,667 0,667 1,000 1,000
6. Время подготовки перфоратора к работе (мин.) -1,000 -0,167 -0,167 -0,167 -0,167 -0,167 -0,167
7. Стоимость расходных материалов на эксплуатацию и дополнительного оборудования (тыс. руб.) -1,000 -0,505 -0,505 -0,505 -0,505 -0,505 -0,505
8. Максимальная энергия удара, Дж 0,000 0,358 1,000 0,358 1,000 0,358 1,000
9. Гарантия, мес. 0,438 0,800 1,000 0,800 1,000 0,800 1,000
Значение интегрального показателя сравниваемых вариантов -2,265 -0,413 -0,408 -0,56 -0,045 0,684 1,139
Расчет значения интегрального показателя для каждого варианта комплектования бурового инструмента проведен с учетом того, что в кортеже показатели носят различный с точки зрения затратности характер. Так как критерием рациональности выбран максимум значения интегрального показателя, то нормированные значения таких показателей, как мощность, категория грунта, максимальная энергия удара и гарантия имеют положительную направленность, а остальные показатели являются затратными и в расчетах берутся со знаком «минус».
Как видно из расчета, вариант комплектования бурового инструмента А7 имеет более высокое значение интегрального показателя, и он может быть выбран как наиболее рациональный.
Следует отметить, что данный вариант имеет наиболее высокую стоимость, но, вместе с тем, требует минимальное время для развертывания и подготовки его к эксплуатации, наименее затратен по стоимости расходных материалов на эксплуатацию и дополнительного обору-
дования, позволяет проводить бурение ударно-вращательным способом с высокой энергией удара. Кроме того, данный вариант имеет малые массогабаритные размеры и не требует топлива для эксплуатации.
Выводы:
1. Применение бурового инструмента для заглубления анкерных устройств позволит сократить временные параметры развертывания антенно-мачтовых устройств радиорелейных станций, и даст возможность экипажам станций своевременно выполнять развертывание РРС различных типов в сложных природно-климатических условиях.
2. Выбор рационального варианта комплектования бурового инструмента для проделывания шпуров в мерзлом грунте осуществляется на основе методики сравнительной оценки предложенных вариантов, базирующейся на оценке полученных значений интегрального показателя по каждому варианту комплектования.
Список литературы
1. Петровский А.Б. Теория принятия решений. М.: Издательский центр «Академия», 2009. 400 с.
2. Спицнадель В.Н. Теория и практика принятия оптимальных решений: Учебное пособие. СПб.: Издательский дом «Бизнес пресса», 2002. 393 с.
Максаков Сергей Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, сотрудник, maksa-kov@yandex. ru, Россия, Орел, Академия ФСО России
THE METHOD OF CHOOSING A RATIONAL OPTION FOR COMPLETING DRILLING TOOLS USED IN THE DEPLOYMENT OF ANTENNA-MAST DEVICES OF RADIO RELAY STATIONS IN
WINTER CONDITIONS
S.A. Maksakov
The method of reasonable selection of a rational set of specific samples of drilling tools used in the development of frozen soils in order to reduce the time spent on the deployment of antenna-mast devices of radio relay stations is proposed. The methodology is based on a comparative assessment of the proposed options based on the obtained values of the integral indicator, determined on the basis of a convolution of particular indicators.
Key words: drilling tool kit, selection criterion, convolution of particular indicators.
Maksakov Sergey Anatolevich, candidate of technical sciences, docent, employee, maksa-kov@yandex. ru, Russia, Orel, Academy of FSS of Russia
