vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_2_87vrgup-273Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGПолуавтоматизированный погрузочно-транспортный агрегатSemi-automated loading and transport unitНиколаевМ. Е.NikolaevM. E.

Николаев Максим Евгеньевич, кафедра «Нефтегазовые сооружения», кандидат технических наук, доцент

Nikolaev Maxim Evgenievich, Chair “Oil and Gas Structures”, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

mr.maks.nikolaev.1994@mail.ruПерфиловВ. А.PerfilovV. A.

Перфилов Владимир Александрович , кафедра «Нефтегазовые сооружения», доктор технических наук, профессор,  заведующий кафедрой

Perfilov Vladimir Aleksandrovich, Chair “Oil and Gas Structures”,Doctor of Engineering Sciences, Professor,Head of Chair

vladimirperfilov@mail.ruКоврыжкоС. С.KowryzhkoS. S.

Коврыжко Сергей Сергеевич, кафедра «Нефтегазовые сооружения», студент

Kowryzhko Sergey Sergeevich, Chair “Oil and Gas Structures”, Student

kowryzhcko@yandex.ruЯкуткинЯ. Р.YakutkinYa. R.

Якуткин Ярослав Родионович, кафедра «Нефтегазовые сооружения», студент

Yakutkin Yaroslav Rodionovich, Chair “Oil and Gas Structures”, Student

yyakutkin@gmail.comДудниковА. С.DudnikovA. S.

Дудников Алексей Сергеевич, кафедра «Нефтегазовые сооружения», студент

Dudnikov Alexey Sergeevich, Chair “Oil and Gas Structures”, Student

alexdud2014@yandex.ruИнститут архитектуры и строительства Волгоградского государственного технического университета (ИАиС ВолгГТУ)Institute of Architecture and Construction of Volgograd State Technical University (IAaC VSTU)202530062025028795Copyright © Николаев М.Е., Перфилов В.А., Коврыжко С.С., Якуткин Я.Р., Дудников А.С., 20252025Николаев М.Е., Перфилов В.А., Коврыжко С.С., Якуткин Я.Р., Дудников А.С.Nikolaev M.E., Perfilov V.A., Kowryzhko S.S., Yakutkin Y.R., Dudnikov A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/273

В целях оптимизации технологических операций строительства нефтегазопроводов (погрузки, транспортировки и монтажа) предложена комплексная система с внедрением элементов частичной автоматизации, реализованная в виде полуавтоматизированного погрузочно-транспортного агрегата. Конструктивная схема агрегата базируется на двух манипуляторах последовательной структуры, концы которых оснащены грузозахватными устройствами клещевого типа. Отличительной особенностью конструкции погрузочно-транспортного агрегата является наличие у одного из грузозахватных механизмов кольцевого сварочного аппарата. Частичная автоматизация процесса заключается в том, что сварка монтируемых элементов, возврат манипуляторов в исходное положение по заданным координатам и захват трубопровода из кузова реализуются в автоматическом режиме, что увеличивает производительность предлагаемой конструкции агрегата.

Рассмотрен технологический процесс перемещения укладки и монтажа труб с использованием разработанного авторами механизма. Рассчитана теоретическая зона обслуживания с численным решением в программном комплексе MathCAD. Проведен кинематический анализ механизма с определением скоростей и ускорений исполнительных звеньев. В результате установлен коэффициент производительности предлагаемого полуавтоматизированного погрузочно-транспортного агрегата К = 2,4 в сравнении с базовым аналогом трубоукладчика – ЧТЗ/ТР12/ТР20.

In order to optimize the technological operations of oil and gas pipeline construction (loading, transportation and installation), an integrated system with the introduction of partial automation elements is proposed, implemented in the form of a semi-automated loading and transport unit. The design scheme of the unit is based on two manipulators of a sequential structure, the ends of which are equipped with clamp-type grappling devices. A distinctive feature of the loading and transport unit design is the presence of an annular welding machine in one of the lifting mechanisms. Partial automation of the process consists in the fact that welding of the mounted elements, return of the manipulators to their original position at specified coordinates and capture of the pipeline from the body are carried out automatically, which increases the productivity of the proposed unit design.

The technological process of moving laying and installing pipes using the mechanism developed by the authors is considered. A theoretical service area with a numerical solution in the MathCAD software package is calculated. A kinematic analysis of the mechanism was carried out with the determination of the speeds and accelerations of the actuating links. As a result, the performance coefficient of the proposed semi-automated loading and transport unit K = 2.4 was established in comparison with the basic analog of the pipelayer – CHTZ/TR12/TR20.

полуавтоматизированный погрузочно-транспортный агрегатманипуляторгрузозахватный органкинематиказона обслуживаниястепень подвижностиsemi-automated loading and transport unitmanipulatorcargo handlingkinematicsservice areadegree of mobilityReferencesБелов, М. И. Теория механизмов и машин : учебное пособие / М. И. Белов, С. В. Сорокин. – 2-е изд. – Москва : РИОР : ИНФРА-М, 2020. – 322 с. – ISBN 978-5-369-01742-5 (РИОР). – ISBN 978-5-16-013598-5 (ИНФРА-М).Belov, M. I. Theory of mechanisms and machines : a textbook / M. I. Belov, S. V. Sorokin. – 2nd ed. –Moscow : RIOR : INFRA-M, 2020. − 322 p. – ISBN 978-5-369-01742-5 (RIOR). – ISBN 978-5-16-013598-5 (INFRA-M).Кинематический и динамический анализ плоских рычажных механизмов : учебное пособие / А А. Тувин [и др.]. – Иваново : ИвГПУ, 2017. – 112 с. – ISBN 978-5-88954-456-2.Kinematic and dynamic analysis of flat lever mechanisms : a textbook / A. A. Tuvin [at al.]. – Ivanovo : IvSPU, 2017. – 112 p. – ISBN 978-588954-456-2.Барахов, В. М. Управление многозвенным манипулятором с распределенными параметрами / В. М. Барахов, Ю. Н. Санкин // Автоматика и телемеханика. – 2007. – № 8. – С. 57–67. – ISSN 0005-2310.Barakhov, V. M. Control of a multi-link manipulator with distributed parameters / V. M. Barakhov, Yu. N. Sankin // Automation and telemechanics. – 2007. – No. 8. – P. 57–67. – ISSN 0005-2310.Николаев, М. Е. Обоснование параметров клещевого захвата погрузочно-транспортного агрегата / М. Е. Николаев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса : наука и высшее профессиональное образование. – 2021. – № 1 (61). – С. 431–441. – DOI 10.32786/2071-9485-2021-01-41.Nikolaev, M. E. Substantiation of the parameters of the pincer grip of the loading and transport unit / M. E. Nikolaev // Proceedings of Lower Volga Agro-University Complex : Science and Higher Education. – 2021. – No. 1 (61). – P. 431–441. – DOI 10.32786/2071-9485-2021-01-41.Николаев, М. Е. Погрузочно-транспортный агрегат с увеличенной рабочей зоной / М. Е. Николаев, Е. Ю. Козловцева, А. В. Калачев // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2023. – № 1 (89). – С. 16–21. – DOI 10.46973/0201-727X_2023_1_16.Nikolaev, M. E. Loading and transport unit with an enlarged working area / M. E. Nikolaev, E. Y. Kozlovtseva, A. V. Kalachev // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2023. – No. 1 (89). – P. 16–21. – DOI 10.46973/0201727X_2023_1_16.Жадановский, Б. В. Организация строительномонтажных и погрузочно-разгрузочных работ в строительстве автомобильными кранами / Б. В. Жадановский, С. А. Синенко, И. М. Мирошникова // Системные технологии. – 2018. – № 2 (27). – С. 41–48. – ISSN 2227-5398.Zhadanovsky, B. V. Organization of construction and assembly and loading and unloading operations in construction by automobile cranes / B. V. Zhadanovsky, S. A. Sinenko, I. M. Miroshnikova // System Technologies. – 2018. – No. 2 (27). – P. 41–48. – ISSN 2227-5398.Распределенная система управления погрузочным манипулятором параллельно-последовательной структуры / И. А. Несмиянов [и др.] // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. – 2017. – № 1 (45). – С. 260–266. – ISSN 2071-9485.Distributed control system for a parallel-sequential structure loading manipulator / I. A. Nesmiyanov [et al.] // Proceedings of Lower Volga Agro-University Complex: Science and Higher Education. – 2017. –No. 1 (45). – P. 260–266. – ISSN 2071-9485.Glazunov, V. A. The control complex robotic system on parallel mechanism / V. A. Glazunov, S. V. Kheylo, A. V. Tsarkov // Studies in Systems, Decision and Control. – 2019. – Vol. 174. – P. 137 146. – DOI 10.1007/978-3-319-99759-9_11.Glazunov, V. A. The control complex robotic system on parallel mechanism / V. A. Glazunov, S. V. Kheylo, A. V. Tsarkov // Studies in Systems, Decision and Control. – 2019. – Vol. 174. – P. 137–146. – DOI 10.1007/978-3-319-99759-9_11.Theodoridis, D. C. A new adaptive neuro-fuzzy controller for trajectory tracking of robot manipulators / D. C. Theodoridis, Y. S. Boutalis, M. A. Christodoulou // International Journal of Robotics and Automation. – 2011. – Vol. 26, No. 1. – P. 64–75. – DOI 10.2316/Journal.206.2011.1.206-3401.Theodoridis, D. C. A new adaptive neurofuzzy controller for trajectory tracking of robot manipulators / D. C. Theodoridis, Y. S. Boutalis, M. A. Christodoulou // International Journal of Robotics and Automation. – 2011. – Vol. 26, No. 1. – P. 64–75. – DOI 10.2316/Journal.206.2011.1.206-3401.Justification parameters and planning capture trajectories for robotic loading and transport / M. Nikolaev, I. Nesmianov, V. Zhoga, A. Ivanov // Smart Innovation, Systems and Technologies. – 2022. – Vol. 245. – P. 235–246. – DOI 10.1007 978 981 163349 2_20.Justification parameters and planning capture trajectories for robotic loading and transport / M. Nikolaev, I. Nesmianov, V. Zhoga, A. Ivanov // Smart Innovation, Systems and Technologies. – 2022. – Vol. 245. – P. 235–246. – DOI 10.1007 978 981 16 3349 2_20.

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