فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

یکی از اهداف مهم در فرایند طراحی کاترهد، افزایش کارکرد ماشین حفاری و کاهش نیروها و گشتاورهای نامتقارن اعمال شده به آن است. از مهم‌ترین اقدامات لازم در این فرایند، بهینه‌سازی طرح جانمائی موقعیت‌های ابزار حفاری، موقعیت‌های تخلیه مصالح حفاری (باکت‌ها)، و موقعیت‌های دسترسی به سینه کار است. این نیروها و گشتاورهای نامتقارن، باعث ایجاد چرخش یا انحراف ناخواسته در حین عملیات راهبری ماشین حفاری می‌شود. برای کاترهدهای ماشین‌های تونل‌زنی زمین‌های سخت، عموما دو طرح جانمائی ابزار حفاری به کار گرفته می‌شود که شامل طرح شعاعی و مارپیچ است. هر کدام از این روش‌ها دارای معایبی هستند که طراحی جانمائی را با مشکل مواجه می‌کند. در این مقاله برای استفاده حداکثری از مزایای هر دو روش و رفع معایب آن‌ها، یک طرح ترکیبی شعاعی-مارپیچ با عنوان "طرح توزیع یکنواخت" ارائه شده است. در این طرح، هم شرایط مرزی مرتبط با متعادل کردن نیروها و گشتاورها و هم فضای کافی برای جانمایی باکت‌ها و دریچه‌های دسترسی در نظر گرفته می‌شود. برای این منظور، اصول طراحی جانمائی، مراحل دستیابی به یک طرح بهینه توزیع یکنواخت، و پارامترهای مورد نیاز برای طرح جانمائی (بر اساس مطالعات آماری وسیع بر روی خصوصیات طراحی کاترهدهای زمین‌های سخت) ارائه شده است. در انتها، با به کارگیری یک مثال، نتایج حاصله از طرح توزیع یکنواخت با نتایج طرح‌های شعاعی و مارپیچ مقایسه شده است. نتایج این مقایسه نشان می‌دهد که به کارگیری روش جدید ارائه شده می‌تواند در طراحی و بهینه‌سازی طرح جانمائی ابزار حفاری بسیار مؤثر باشد.