Engineering
Tuneladora
Perfora un túnel de seis metros a través de arenisca, granito, una zona de falla y caliza a la luz de los focos de la clave. Cuarenta cortadores de disco llevan cada uno la carga que el modelo de la Colorado School of Mines da para la resistencia de la roca y la penetración por vuelta; el empuje que fijas, menos la fricción del escudo, decide cuánto cortan - salvo que antes limite el par de la cabeza, la capacidad del cortador o el tope de penetración. Perfora una carrera, para y monta un anillo de revestimiento, para otra vez cuando los cortadores exteriores, que ruedan más, se gastan; compara avances y energías específicas en cada roca, y da empuje máximo en granito para ver al accionamiento quedarse sin par.
Qué ocurre
Una cabeza de 6 m con cuarenta cortadores de disco de 17 pulgadas en radios R·sqrt((i + ½)/40). Cada cortador soporta la fuerza de la Colorado School of Mines C·T·R·phi·(S·sigma_c²·sigma_t/(phi·sqrt(R·T)))^(1/3) con el ángulo de contacto acos((R − p)/R); la penetración por vuelta resuelve el balance de empuje con la fricción del escudo y luego se recorta a la capacidad del cortador y al par que el accionamiento da a su velocidad. La roca cambia a lo largo del túnel: arenisca, granito, zona de falla, caliza. El anillo de cada cortador se gasta con la distancia que rueda y la abrasividad de la roca; la máquina perfora una carrera de 1,8 m, para a montar un anillo y para otra vez a cambiar cortadores gastados. Pasos cuasiestáticos de 1 s.
Qué probar
Mira cambiar el avance y el límite con la roca; da empuje máximo en granito para quedarte sin par; acorta el límite de desgaste; lee la energía específica de cada roca.
El modelo y sus límites
Una ley de corte cuasiestática para un espaciado de cortadores, roca uniforme en cada capa, sin colapso del frente ni límites de desescombro, un tiempo fijo de montaje del anillo. Los avances son los de esta máquina idealizada.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones 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)
