Анотація до роботи:

Кованько В.В. Наукові основи створення підземнорухомих біонічно-синтезованих пристроїв підвищеної ефективності. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.04 – машини для земляних, дорожніх і лісотехнічних робіт. –
Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено важливій науковій та технічній проблемі підвищення ефективності і зменшення матеріало- й енергомісткості безтраншейного способу влаштовування лінійно-протяжних об’єктів, а саме – створенню більш досконалих ПРП багатоцільового призначення, зокрема для застосування в якості робочого органу нових укладачів лінійно-протяжних об’єктів за конструктивно-технологічною схемою “підземнорухомий пристрій – пересувна пуско-приймальна установка”.

Для цього розроблено метод формування нових технічних рішень ПРПна біонічній основі, математичну модель робочого процесу взаємодії біологічного прототипу з грунтом в процесі поступального розпірно-дискретного руху, теоретично обгрунтовано і експериментально підтверджено енергетичну доцільність і технічну можливість створення ПРПза принципом біологічного прототипа та встановлено основні закономірності взаємодії таких пристроїв з гурнтом. Порівняльний аналіз із сучасними технічними засобами безтраншейних технологій показав ефективність нового технічного рішення.

1. Дисертація є науково-дослідною роботою, в якій здійснено теоретичне узагальнення і практичне вирішення науково-технічної проблеми встановлення енергозберігаючого механізму процесу переміщення тіл у грунтовому середовищі і створення, на цій основі, нових технічних засобів підвищеної ефективності, що дозволить зменшити зростаючу з глибиною енерговитратність технологічного процесу прокладання підземних інженерних комунікацій.

2. Започатковано новий напрямок створення ПРП підвищеної ефективності на біонічній основі, який полягає у розробленні і декомпозиції математичної моделі процесу взаємодії з грунтом біологічного прототипу з подальшим синтезом механічних аналогів елементів цієї моделі у раціональну механічну конструкцію, яка за своїми властивостями є наближеною до еволюційно-оптимізованої конструкції біологічного аналога.

3. Вперше розроблено математичну модель робочого процесу взаємодії біологічного прототипу ПРП з грунтом та аналітично представлена фізична суть поступального розпірно-дискретного руху, що дозволяє створити конструктивну й розрахункову схеми ПРП, як його механічного аналога.

4. Теоретично обгрунтовано і експериментально підтверджено енергетичну доцільність і технічну можливість створення ПРП підвищеної ефективності на основі біологічного прототипу, який порівняно із сучасними підземнорухомими машинами ударної дії, має суттєву перевагу, а саме: відсутність контакту бічної поверхні з грунтом, який зумовлює виникнення бокового опору від сил тертя під час руху.

5. Вперше теоретично встановлені й експериментально підтверджені закономірності взаємодії з грунтом біонічно-синтезованих ПРП, а саме: залежність оптимальної геометрії носової частини та мінімальної сили опору грунту, як пружно-в’язко-пластичного середовища, від швидкості руху, його фізико-механічних властивостей та інших чинників; розмір утворюваної зони пружно-пластичних деформацій й величини контактного тиску грунту на еластичні оболонки фіксуючих камер; залежність їхніх лінійних параметрів від сили опору грунту носовій частині, швидкості переміщення та його фізико-механічних властивостей; залежність сили дії носової частини на грунт від тиску робочого тіла й кількості ступінів, що дозволяє підвищити ефективність використання таких пристроїв шляхом забезпечення відповідності їхніх параметрів фізичним умовам середовища.

6. На основі отриманих результатів розроблено класифікацію біонічно-синтезованих підземнорухомих пристроїв, згідно якої, за степенем наближення до біологічного прототипу, виділено два основні типи: прямоточні з пружинним акумулятором енергії (менш наближені); штокопоршневі, одно- і багатоступінчасті (більш наближені), що дозволяє прогнозувати шляхи їхнього подальшого розвитку й удосконалення.

7. Розроблено методику інженерного розрахунку ПРП і на її підгрунті конструкторську документацію та дослідні зразки, які в процесі експериментальних досліджень, підтвердили справедливість теоретичних положень, покладених в основу їхнього створення та принципу дії.

8. Проведений порівняльний аналіз біонічно-синтезованого ПРП з гідропробійником ГПС-100 (базовий об’єкт) на основі показників ефективності, розроблених докторами технічних наук, професорами В.І. Баловнєвим та Л.А. Хмарою, показав, що енергомісткість та матеріаломісткість першого з них менша на 4,7...39,8% й 2,4...38,3%, що підтверджує раціональність його конструкції та підвищену ефективність.

9. Розроблено конструктивно-технологічну схему нового типу укладальних машин на основі біонічно-синтезованих ПРП та пересувних пуско-приймальних установок, що дозволить зменшити матеріало- й енергомісткість безтраншейних технологій влаштовування лінійно-протяжних об’єктів як у звичайних, так і у нетрадиційних умовах.

10. Результати і висновки роботи можуть бути використані в багатьох галузях народного господарства, у тому числі при прокладанні термогідромеліоративних систем діаметром 50...63 мм, підземних розподільних трубопроводів низького тиску (до 1,0 МПа), діаметром до 300 мм, підземних кабелів зв’язку та електро-силових кабелів, діаметром до 90 мм, а також для створення підземних транспортних засобів різного призначення.

Публікації автора:

Статті у наукових виданнях

1. Кованько В.В., Хайлис Г.А. Давление грунта на перемещающийся в нём снаряд // Известия вузов. Строительство и архитектура. – Новосибирск, 1989. - № 10. – С. 102-104. (Автором розроблено електричну вимірювальну схему та проведено дослідження з визначення закономірності розподілу тиску грунту по поверхні рухомого в ньому циліндричного снаряда з конічним вістрям).

2. Баховець Б.О., Кованько В.В. Пристрій для прокладання свердловин з обсадними трубами // Водне господарство України. – Київ, 1997. – Спецвипуск. – С.48-50. (Автором обгрунтовано і обрано біологічний прототип підземнорухомих пристроїв, досліджено процес його взаємодії з грунтом, розроблено механічні аналоги складових біологічної конструкції, що зумовлюють її переміщення, синтезовано підземнорухомий пристрій для прокладання свердловин з обсадними трубами).

3. Баховець Б.О., Кованько В.В. Про новий пристрій для прокладання свердловин //Зб. статей за матеріалами III науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу, аспірантів та студентів академії.- Рівне, 1997.- Ч.4- Механізація і автоматизація.- С.84-88. (Автором розроблено наукові підходи до створення нових ПРПна основі біологічного аналога).

4. Баховець Б.О., Кованько В.В. Про керованість підземнорушних пристроїв // Вісник Української державної академії водного господарства: Зб.наук. праць. – Рівне, 1998. – Вип.1. – С.102-106. (Автором досліджено чинники впливу на траєкторію руху ПРП в неоднорідному грунтовому середовищі та розроблено принципову схему автоматичної системи її стабілізації).

5. Кованько В.В. Теоретичні основи удосконалення робочих органів механічної дії ПРП// Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво: Наук.-техн. зб. – Рівне, 1998.- Вип.23.- С.115-122.

6. Кованько В.В. Одноступінчастий газорідинний підземнорухомий пристрій з пружинним акумулятором // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук. праць.- Рівне, 1999. –Вип.2(3). – С.152-156.

7. Кованько В.В. Багатоступінчастий газорідинний штокопоршневий підземнорухомий пристрій з двома гальмівними камерами // Вісник Рівненського державного технічного університету. Гідромелірація та гідротехнічне будівництво: Зб. наук. праць, спец. випуск. – Рівне, 1999. – С.315-321.

8. Кованько В.В. Результати дослідження експериментального зразка чотириступінчастого газорідинного штокопоршневого підземнорухомого пристрою // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук. праць.- Рівне, 2000.- Вип. 1(3).- С.166-171.

9. Кованько В.В. Біомеханічні підходи до створення ПРПдля влаштування інженерних комунікацій // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб.наук.праць.-Рівне,2000.-Вип.2(4).- С.150-156.

10. Кованько В.В. Результати експериментальних досліджень біологічного прототипу ПРП// Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб.наук.праць. – Рівне, 2000. – Вип.3(5), Ч.2. – С.3-11.

11. Кованько В.В. Про нові безтраншейні технології укладання лінійно-протяжних об'єктів в підземний простір // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук. праць.- Рівне, 2000.- Вип. 4(6).- С.140-144.

12. Кованько В.В. Про комплекси на основі ПРПдля безтраншейного влаштування інженерних комунікацій // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук. праць.- Рівне, 2000.- Вип.5 (7).- С.205-210.

13. Кравець С.В., Кованько В.В, Демчик І.І. До питання про визначення оптимальної форми робочого органу ПРПдля влаштування інженерних комунікацій // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво: Зб. наук. праць.- Рівне, 2000.- Вип.25.- С.135-141. (Автором отримано аналітичний вираз для визначення сили опору грунту носовій частині підземнорухомого пристрою підвищеної ефективності без урахування швидкості руху).

14. Хайлис Г.А., Кованько В.В. Теоретические основы действия самодвижущегося устройства для проходки скважин в грунте //Сільськогосподарські машини: Збірник наукових статей.–Луцьк, 2000. – Вип.6. - С.175-180. (Автором розроблено фізичні основи взаємодії прямоточних ПРПз пружинним акумулятором з грунтом в процесі руху).

15. Кованько В.В. Підземнорухомі пристрої як продукт біомеханічного синтезу / Проблемы создания новых машин и технологий: Научн. труды Кременчугского государственного политехнического института.- Кременчуг, 2000.- Вып.1/ 2000 (8).- С.609-612.

16. Кованько В.В. Підземнорухомі пристрої підвищеної прохідності // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук. праць.- Рівне, 2001.- Вип. 1(8).- С.144-149.

17. Кованько В.В. Основи біонічного синтезу ПРП//Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук. праць.- Рівне, 2001.- Вип.3 (10)- С.185-191.

18. Кованько В.В. Біологічний прототип ПРП як грунтопрохідна гідравлічна машина // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук. праць.- Рівне, 2001.- Вип. 4 (11).- С.111-117.

19. Кованько В.В. Створення на біонічній основі елементної бази ПРП// Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб.наук.праць. – Рівне.– 2001. – Вип.5 (12). – С.205-211.

20. Кованько В.В. Фізичні основи руху ПРПпо прямолінійних траєкторіях за заданим курсом // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво: Збірник наукових праць. – Рівне, 2001. – Вип.26. – С.322-331.

21. Кованько В.В. Підземнорухомі пристрої: створення, класифікація та застосування // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук. пр.- Рівне, 2002.- Вип. 5(18).- С.14-21.

22. Кованько В.В. Результати експериментальних досліджень газорідинного прямоточного підземнорухомого пристрою з пружинним акумулятором енергії //Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук. праць.- Рівне, 2002.- Вип. 4(17).- С.295-304.

23. Кованько В.В. Засоби та методика дослідження енергетичних характеристик біологічного прототипу ПРП// Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво. Зб. наук.праць. – Рівне, 2003. – Вип. 28. – С.132-137.

24. Кованько В.В. Порівняльний аналіз дії робочого органу біологічного прототипу ПРПз конічним робочим органом // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук. праць. – Рівне, 2004. – Вип. 1(25). – С.150-156.

25. Кованько В.В. Грунтові порожнини для укладання лінійно-протяжних об’єктів // Сільськогосподарські машини: Зб.наук. статей. – Луцьк, 2003. – Вип.11. – С.45-54

26. Кованько В.В., Харів М.О., Кованько О.В. Засіб та методика дослідження часових характеристик ПРП// Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво: Зб.наук.праць. – Рівне, 2005. – Вип.30.– С.241-247. (Автором розроблено стенд й методику проведення досліджень часових характеристик підземнорухомих пристроїв, створених на біонічній основі та отримано результати експериментів).

27. Кованько В.В. Метод формування нових технічних рішень ПРПпідвищеної ефективності на біонічній основі // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування: Зб.наук.праць. – Рівне, 2006. – Вип.2(34). – С.209-216.

Авторські свідоцтва і патенти на винаходи

28. Устройство для проходки скважин в грунте: А.с. 1607465 СССР, МКИ Е02F5/18. / Баховец Б.А., Кованько В.В., Хайлис Г.А. – № 4679212; Заявл. 18.04.99; Зарег. в Гос. реестре СССР 15.07.1990. – ДСП. – 5с:ил. (Автором проведено дослідження впливу неоднорідності грунту на характер переміщення підземнорухомих пристроїв, на основі чого розроблено бортову автоматичну систему стабілізації їхньої траєкторії руху за заданим курсом та оригінальну конструкцію керма).

29. Устройство для бестраншейной проходки выроботок в грунте: А.с. 1610958 СССР. / Гироль А.П., Кованько В.В., Шпартак О.И. и др. - № 4616185; Заявл. 05.11.88; Зарег. в Гос. реестре СССР 01.08.90. – ДСП. – 3с:ил. (Автором розроблено автоматичну систему електроосмотичного зменшення сили тертя пристрою об грунт та її технічне рішення).

30. Патент № 1809995 СССР, МКИ Е02F 5/18. Устройство для образования скважин в грунте. / Кованько В.В., Бовчалюк Ф.И., Касиян Г.В. и др. - № 4889910; Заявл. 10.12.90; Зарег. в Гос.реестре СССР. - 10.10.92. - ДСП. – 4с:ил. (Автором розроблено пристрій для термічного закріплення стінок грунтових порожнин шляхом їхнього опромінювання потоком електромагнітних хвиль надвисокої частоти та конструкцію двоблочного механізму стабілізації траєкторії руху у вертикальній площині).

31. Патент 1804531 СССР, МКИ E02F 5/18. Устройство для образования скважин в грунте. /Бовчалюк Ф.И., Кованько В.В., Касиян Г.В. и др. - №490417; Завл. 22.01.91; Опубл. 23.03.93, Бюл. №11. – 4с:ил. (Автором розроблено носову частину пристрою, яка в залежності від сили опору грунту автоматично змінює товщину газоповітряного змащення, чим зменшує енерговитратність технологічного процесу влаштовування ним підземних інженерних комунікацій).

32. Патент 2026478 Российской Федерации, МКИ E02F 5/18. Устройство для проходки скважин в грунте. / Баховец Б.А., Кованько В.В., Лелявский В.В. и др.- №4820255; Завл. 28.04.90; Опубл. 10.01.95, Бюл.№1. – 6с:ил. Пат. 6195 України, МКІ Е02F 5/18. Пристрій для проходки свердловин в грунті. / Баховець Б.О., Кованько В.В., Лелявський В.В. та інш. - № 94270947; Заявл. 28.04.90; Опубл. 29.12.94, Бюл. № 8-1. – 6с: іл. (Автором розроблено еластині розпірні камери пристрою та багатосекційну штокопоршневу конструкцію силового модуля, яка дозволяє змінювати силу дії носової частини на грунт при його деформуваннії як за рахунок величини тиску енергоносія й кількості секцій, так і одночасної їхньої зміни).

33. Патент 2039168 Российской Федерации, МКИ E02F 5/18. Устройство для проходки скважин в грунте./ Кованько В.В., Баховец Б.А. - №5060519; Завл. 28.09.92;-Опубл.09.07.95,Бюл. №19. – 7с: ил. (Автором розроблено багатосекційну штокопоршневу конструкцію носової частини пристрою та конструкцію вузла затримки енергоносія).

34. Деклараційний патент 5725 України на корисну модель, E02F5/18. Пристрій для переміщення у підземному просторі / Куцин М.М., Древецький В.В., Кованько В.В. – 20040806637, Заявл. 09.08.04; Опубл. 15.03.05, Бюл. № 3.-2с: іл. (Автором обгрунтовано і розроблено рушій підземнорухомого пристрою).

35. Деклараційний патент 10111 України на корисну модель, E02F5/18. Пристрій для утворення порожнин у грунті / Куцин М.М., Древецький В.В., Кованько В.В. – 20041210843, Заявл. 27.12.04; Опубл. 15.11.05, Бюл. № 11. – 2с: іл. (Автором обгрунтовано і розроблено конструкцію фіксуючих елементів пристрою та схему його енергопостачання).

Матеріали і тези доповідей науково-технічних конференцій та
інформаційні повідомлення

36. Баховець Б.О., Кованько В.В. Саморушний в грунті пристрій із зовнішнім джерелом живлення // Матеріали наук.-техн. конф. – Рівне: УІІВГ, 1992 . – С.3. (Автору належить розроблення технічного рішення підземнорухомого пристрою з зовнішнім енергоблоком).

37. Баховець Б.О., Кованько В.В. Новий спосіб прокладання свердловин з обсадними трубами та пристрій для його реалізації // Матеріали Українсько-Польської наук. техн. конф. – Львів: Державний університет “Львівська політехніка” – Політехніка Познанська. – 1996. – С.345-346. (Автору належить обгрунтування розпірно-дискретного способу влаштовування грунтових порожнин з обсадними трубами).

38. Кованько В.В. Современные технологии в мелиоративном строительстве // Материалы международной науч.-практич.конф. – Горки (Беларусь): БСГА, 1999. – С.202-206.

39. Баховець Б.О., Кованько В.В. Новий спосіб прокладання свердловин на воду з обсадними трубами та пристрій для реалізації способу // Інформац. каталог завершених наук. розробок, виконан. у вищих навчальних закладах та наукових установах системи Міносвіти України. - Дніпропетровськ: ДДУ,1996.-С.369-31. (Автору належить розроблення підземнорухомого пристрою для прокладання водопроводів новим способом).

40. Кованько В.В., Куцин М.Н., Древецкий В.В. Исследование процесса перемещения в грунте подземнодвижущегося устройства, созданного на бионической основе // AFE2006 DAVOS FORUM/ - Davos Congress Center, Switzerland,
    Jule 4-10, 2006. – P.132-136. (Автору належить розроблення і дослідження моделі взаємодії з грунтом в процесі руху багатоступінчастого штокопоршневого підземнорухомого пристрою).

41. Кованько В.В. Підземнорухомі пристрої багатоцільового призначення //
    Інформац. листок № 3, Рівненський ЦНТІ. – 2000. – 2 с.