Engineering
Tunnelbohrmaschine
Bohren Sie im Licht der Firstlampen einen Sechs-Meter-Tunnel durch Sandstein, Granit, eine Störungszone und Kalkstein. Vierzig Disken tragen je die Last, die das Modell der Colorado School of Mines für die Gesteinsfestigkeit und die Penetration je Umdrehung gibt; der eingestellte Vorschub, abzüglich der Schildreibung, entscheidet, wie tief sie schneiden - es sei denn, Kopfmoment, Diskenbelastbarkeit oder Penetrationsgrenze der Maschine greifen zuerst. Bohren Sie einen Hub, halten Sie an und bauen Sie einen Tübbingring, halten Sie erneut, wenn die äußeren Disken, die am weitesten rollen, verschlissen sind; vergleichen Sie Vortrieb und spezifische Energie je Gestein und geben Sie im Granit vollen Vorschub, bis dem Antrieb das Moment ausgeht.
Was passiert
Ein 6-m-Kopf mit vierzig 17-Zoll-Disken auf den Radien R·sqrt((i + ½)/40). Jede Diske trägt die Colorado-School-of-Mines-Kraft C·T·R·phi·(S·sigma_c²·sigma_t/(phi·sqrt(R·T)))^(1/3) beim Kontaktwinkel acos((R − p)/R); die Penetration je Umdrehung löst das Vorschubgleichgewicht mit der Schildreibung und wird dann auf die Diskenbelastbarkeit und das Moment begrenzt, das der Antrieb bei seiner Drehzahl geben kann. Das Gestein wechselt entlang des Vortriebs: Sandstein, Granit, eine Störungszone, Kalkstein. Der Ring jeder Diske verschleißt mit ihrem Rollweg und der Abrasivität; die Maschine bohrt einen Hub von 1,8 m, hält zum Ringbau und erneut zum Diskenwechsel. Quasistatische Schritte von 1 s.
Zum Ausprobieren
Sehen Sie Vortrieb und begrenzenden Faktor mit dem Gestein wechseln; geben Sie im Granit vollen Vorschub, bis das Moment ausgeht; verkürzen Sie die Verschleißgrenze; lesen Sie die spezifische Energie jedes Gesteins.
Das Modell und seine Grenzen
Ein quasistatisches Schneidgesetz für einen Diskenabstand, gleichförmiges Gestein in jeder Schicht, kein Ortsbrusteinsturz, keine Grenzen der Schutterung, eine feste Ringbauzeit. Vortriebe sind die dieser idealisierten Maschine.
Gleichungen des Moduls
Gleichungen F_t = C·T·R·φ·(S·σ_c²·σ_t/(φ·√(R·T)))^(1/3), φ = acos((R − p)/R) N·F_t·cos(φ/2) + F_shield = F_thrust, M = F_t·sin(φ/2)·Σ r_i p = min(p_thrust, p_cutter, p_torque, p_max), v = p·n dw_i/dt = k_w·CAI·2π·r_i·n, E_s = M·ω/(π·R²·v)
