Внутритрубный робототехнический комплекс для диагностики трубопроводов сложной геометрии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Кучев Дмитрий Николаевич

• Кучев Дмитрий Николаевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Кучев Дмитрий Николаевич

Введение

1. Анализ состояния трубопроводного транспорта и внутритрубных робот для их технического контроля

1.1. Состояние трубопроводного транспорта сложной геометрии тепловых сетей и нефтегазовых предприятий

1.2 Основные виды внутритрубных роботов

1.2.2 Внутритрубные ползающие работы

1.2.3 Внутритрубные роботы шагающего типа

1.2.4 Внутритрубные роботы по типу автомобильной конструкции

1.2.5 Внутритрубные роботы опорно-прижимного типа поступательного движения

1.2.6 Внутритрубные снаряды дефектоскопы односоставного типа

1.2.7. Внутритрубные снаряды дефектоскопы многосочленённого типа

1.3 Разработанные конструкции внутритрубных устройств

1.4 Выводы по главе

2. Разработка конструкции ВРК и комплекса её математических моделей

55

2.1 Геометрический анализ движения конструкции ВРК в отводе

2.2 Разработка механической системы и модели опорных ног ВРК

2.3 Математическая модель поступательного движения конструкции ВРК

2.4 Математическая модель поступательно-вращательного движения конструкции ВРК

2.5 Математическая модель кинематики конструкции ВРК при движении в отводе

2.6 Методика построения конструкции ВРК на основе логико-информационной модели

2.7 Выводы по главе

3. Создание управления ВРК с использованием беспроводной передачи данных

3.1 Разработка программно-аппаратного комплекса и привода движения конструкции ВРК

3.2 Разработка энергетического обеспечения системы ВРК

3.3 Структура и алгоритмы управления перемещением конструкции ВРК

3.4 Беспроводное управление и адаптивный алгоритм управления частотой

передачи сигнала

3.5 Выводы по главе

4. Моделирование конструкции ВРК на участках сложной геометрии

4.1 Моделирование конструкции и движения ВРК с использованием автоматизированных систем проектирования

4.2 Имитационное моделирование движения конструкции ВРК

4.3 Опытно-экспериментальное исследование движения конструкции ВРК на участках сложной геометрии

4.4 Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Внутритрубный робототехнический комплекс для диагностики трубопроводов сложной геометрии»

Введение

Актуальность темы исследования. Неисправности в трубопроводных системах могут привести к серьёзным последствиям, включая экологические катастрофы и экономические потери. Трубопроводы часто прокладываются в труднодоступных и экстремальных условиях, что дополнительно усложняет процедуры обследования и ремонта, учитывая шурфовку участков, находящихся под землёй. Поэтому необходима своевременная и качественная диагностики технологических трубопроводов диаметров от 200 до 450 мм, обладающей сложной пространственной геометрией (отводы, неравномерности сечения). Для этого могут применяться специализированные внутритрубные робототехнические комплексы.

Правительство Российской Федерации утвердило концепцию технологического развития на период до 2030 г. от 20.05.2023 №1315-р, в рамках которого Российская Федерация к концу 2030 г. должна обладать собственной научной, кадровой и технологической базой критических и сквозных технологий, устойчивой быстроразвивающейся производственной базой национальной экономики, обеспечивающей производство необходимой номенклатуры высокотехнологичной продукции, включая микроэлектронику (российские чипы), высокоточные станки и робототехнику.

Также указом Президента РФ от 1.12.2016 года №2 642 утверждена «Стратегия научно-технологического развития Российской Федерации», в котором имеются приоритеты и перспективы научно-технологического развития РФ с переходом к передовым цифровым, интеллектуальным технологиям, роботизированным системам. При этом, научное развитие робототехники определено в распоряжении Правительства РФ от 28.12.2021 N 3924-р «Об утверждении стратегического направления в области цифровой трансформации топливно-энергетического комплекса», в рамках реализации стратегического направления предусмотрено внедрение радиоэлектронной продукции (в том числе при внедрении

робототехнических решений, цифровых средств индивидуальной защиты) российского происхождения.

Существующие внутритрубные роботы обладают рядом ограничений, проявляющихся на участках со сложной геометрией. Так, например, роботы, имеющие несущую конструкцию по типу четырёх колесной тележки или гусеничной платформы эффективно функционируют в прямых сегментах трубопроводов, однако сталкиваются с серьезными препятствиями в отводах и горизонтальных участках с высокой степенью кривизны. Шагающие или ползающие внутритрубные роботы испытывают сложности с частым опрокидыванием во внутритрубном пространстве. Это ограничивает возможности их движения и не позволяет исследовать внутреннюю поверхность стенки на предмет дефектов и повреждений. Более перспективными представляются роботы с опорно-прижимной конструкцией, которая позволяет им перемещаться на участках сложной геометрии внутритрубного пространства.

Однако до настоящего времени не разработано действенного робота с опорно-прижимной конструкцией, а также методики их расчета и проектирования для конкретных условий эксплуатации. Одним из препятствий является то, что управление большинством существующих внутритрубных устройств осуществляется посредством кабель-троса, сужающего радиус действия и увеличивающего риск застопоривания устройства в сложных участках трубопровода. Поэтому решение поставленных задач, включая определение геометрических параметров конструкции управление, исследование кинематики и динамики опорных элементов внутритрубного робота, использование беспроводного канала связи, а также опытно-экспериментальное подтверждение перемещения робота на участке сложной геометрии в широком диапазоне диметров, является практически значимой и актуальной научной задачей.

Степень разработанности темы. Вопросы конструкций внутритрубных мобильных роботов, их перемещения и управления представлены в трудах российских и иностранных исследователей: Егоров И. Н. , Кадхим Д. А., Голубкин И. А. , Щербатов И. А. , Ворочаева Л. Ю., Савина С. И., Ворочаев А. В., Князькова

5

М.М., Яцун С.Ф., Кошкин, А. В. Шмаков, О. А., Мунасыпов Р. А., Шахмаметьев Т. Р., Комиссаров А. И., Se-gon Roh, Hyouk Ryeol Choi, J. Dai, Y. Xu and W. Zhang, Z. Jie, L. Man; D. Yi-Hua and Z. Li-Tao; Yan H., Zhao, P., Xiao C., Zhang D., H. Yan, J. Ma, F. Peng, F. Yuan, Y. Li, Zhang B., Fan Y., Yang P., Cao T., Liao H, Haomiao Wang, Hongtao Wang, Wenfu Xu, Zonggao Mu, Wang S. , Zhou Y., Mu X., Zhang X., Lai Z., Osivue O. R., Kim H.-S., Lee B.-R., Kwon Y. -S., Bae Lee, In-Cheol Whang, B. -J. Yi и др.

Значительный вклад в разработку конструкций внутритрубных роботов, кинематических и динамических моделей, методов управления внесли Егоров И.Н, Кадхим Д., Голубкин И.А., Yunwei Zhang, , S. G. Roh, S. M. Ryew, , H. R Choi, Князьков М.М., Савин С.И., Ворочаев Л.Ю., Яцун С.Ф., Zhao, Wentao, Y. -S. Kwon, Bae Lee и др.

Объект исследования - внутритрубный робототехнический комплекс (ВРК) с опорно-прижимной конструкцией.

Предмет исследования - конструкция и метод построения ВРК на основе математических моделей.

Цель работы - разработка ВРК с опорно-прижимной конструкцией, способного перемещаться по участкам сложной геометрии в широком диапазоне диаметров.

Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:

1. На основании анализа обзора достоинств и недостатков роботов с опорно-прижимной конструкцией и различными типами движителей, разработать конструкцию ВРК и метод её построения, обеспечивающую возможность преодоления сложных участков трубопроводов, таких как отводы, неравномерности сечения, наклонно-вертикальные участки и т.п. в большом диапазоне диаметров.

2. С использованием результатов опытно-экспериментальных исследований на натурном прототипе разработать комплекс математических моделей, использование которых позволяет рассчитывать технические параметры

конструкции ВРК на основании характеристик участков сложной геометрии, которые предполагается преодолевать.

3. Разработать систему управления ВРК, включающую подсистему связи, высокая эффективность которой обеспечивается уменьшением затухания сигнала за счет адаптивной подстройкой частоты передачи.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен новый метод построения ВРК, обеспечивающий преодоление участков сложной геометрии в большом диапазоне диаметров за счет качественно новой конструкции корпуса и использования демпферов в опорах (п. 3. Развитие принципов и методов построения мехатронных устройств и систем как результата синергетического объединения узлов точной механики, электротехнических, электропневматических, электрогидравлических, электронных и компьютерных компонентов с целью проектирования и практического применения качественно новых машин, систем и модулей с высокоэффективным цифровым управлением их функциональными движениями)

2. Разработан комплекс математических моделей, в результате использования которых произведен синтез конструкции ВРК, способного преодолевать сложные участки заданной конфигурации, в том числе, за счет поступательно-вращательного движения (п. 4. Математическое и полунатурное моделирование мехатронных и робототехнических систем, включая взаимодействие со средой, анализ их характеристик, оптимизация и синтез по результатам моделирования)

3. Предложена система управления ВРК, отличающаяся использованием беспроводной связи, эффективность которой обеспечивается адаптивным управлением частотой передачи в зависимости от расстояния до источника сигнала (п. 5. Методы, алгоритмы, программные и аппаратные средства управления роботами, робототехническими и мехатронными системами, включая адаптивное, оптимальное, распределенное, интеллектуальное и супервизорное управление)

Теоретическая значимость работы. Разработанные математические

7

модели и основанный на них метод построения расширяют теоретические представления о возможностях ВРК с опорно-прижимными конструкцией

Практическая значимость работы. Результаты работы использованы при проектировании и разработке внутритрубных робототехнических устройств в ООО «ЭИАРСИ». Натурные модели ВРК прошли опытные на участке действующего трубопровода испытания и используются в ООО «БашРТС». Модели конструкций внутритрубных робототехнических устройств используются в учебных и исследовательских целях в ФГАОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет». На использование демпфирующих элементов, механизмов раздвижения опорных ног, составные элементы опорных ног, а также геометрической формы корпуса устройства в конструкциях внутритрубных устройств получено 5 патентов на изобретения.

Методы исследования. Анализ и обобщение теории и опыта в области внутритрубных автоматизированных устройств контроля, опытно -экспериментальные исследования, методы теоретической механики и робототехнических систем, мехатроники, компьютерное моделирование.

Положения, выносимые на защиту:

1. Новый метод построения ВРК.

2. Комплекс математических моделей ВРК.

3. Система управления ВРК с использованием беспроводной связи.

Степень достоверности представленных в исследовании научных

утверждений, теоретических выводов и практических рекомендаций подтверждается правильным использованием выбранных методов исследования, компьютерными экспериментами и реальным применением результатов диссертации, что подтверждено актами внедрения, а также совпадением результатов, полученных аналитическим и инструментальным методом.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы обсуждались

и докладывались на следующих международных и всероссийских конференциях:

седьмая Всероссийская научно-практическая конференция «Решение» (г.

Березники, 2018), VIII международная научно-практическая конференция «Горная

8

и нефтяная электромеханика — 2022: повышение эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования» (г. Пермь, 2022), всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Химия. Экология. Урбанистика» (г. Пермь, 19-21 апр. 2023 г.), IX международная научно-практическая конференция «Горная и нефтяная электромеханика - 2023: повышение эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования», Всероссийская научная конференция «Транспорт и хранение углеводородов - 2023» (Санкт-Петербург, 0506 апреля 2023 года), 82-я Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» ( г. Магнитогорск, МГТУ им. Г.И. Носова, 2024), «Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах» труды Международной молодежной научной школы (г. Воронеж, 2024).

Исследования поддержаны Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «СТАРТ» (2022).

Публикации. Основные положения изложены в 23 печатных работах, в том числе 1 статья в научном журнале уровня К1, 11 статей в научных журналах уровня К2, рекомендуемых ВАК РФ. Получено 5 патентов на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает введение, четыре главы, заключение, список литературы из 155 источников, приложения. Содержание работы изложено на 199 страницах, содержит 160 рисунков и 12 таблиц.

1. Анализ состояния трубопроводного транспорта и внутритрубных

робот для их технического контроля

В главе представлен анализа состояния трубопроводного транспорта тепловых сетей, нефтегазоперерабатывающих заводов, нефтегазотраспортных компаний с приведением статистических данных по отказам трубопроводов и причинам возникновения аварий. Рассматривается классификация внутритрубных устройств для диагностики трубопроводов. Приведены внутритрубные устройства, разработанные автором работы.

1.1. Состояние трубопроводного транспорта сложной геометрии тепловых сетей и нефтегазовых предприятий

Трубопроводный транспорт Российской Федерации является важной стратегической частью энергетического комплекса, куда входят трубопроводы тепловых сетей и нефтегазовых предприятий. Этот вид транспорта является перспективным и быстроразвивающимся, благодаря высокой скорости движения перекачиваемой среды и надёжности доставки продукта до конечного потребителя. Несвоевременная диагностика и ремонт могут привести к серьёзным проблемам как техногенным, так и экономическим катастрофам, с последующим выбросом в окружающую среду транспортируемого продукта, поэтому важно выполнять плановый контроль и ремонт трубопроводов различных отраслей промышленности, вне зависимости от срока его эксплуатации. Длина магистральных, квартальных, технологических трубопроводов тепловых сетей может составлять более 3 тыс. км для одного городского поселения, что является важным стратегическим объектом. Протяжённость магистральных трубопроводов нефте-газопродуктов насчитывает более 200 тыс. км, также общая длина как промысловых, так и технологических трубопроводов нефтегазодобывающих и нефтегазоперерабатывающих компаний может составлять также несколько тысяч километров. Большая протяжённость, различная номенклатура используемых диаметров, сложные пространственные переходы с наличием отводов и

вертикальных участков, представляют трудоёмкую задачу по выполнению поиска дефектных участков и своевременному их ремонту или замене.

Техническое состояние трубопровода возможно представить как комплексную оценку текущего состояния и работоспособности его системы на основе работы его технических параметров, которые включают в себя: оценку прочности стенки трубопровода, сплошность поверхности трубы, наличие дефектов, трещин, накопление усталостных напряжений, степень развития коррозии, потеря геометрической формы, утонение стенки трубопровода, и других несоответствий нормативным требованиям. Оценка технического состояния трубопровода имеет важное значение для принятия решений о необходимости ремонтных мероприятий, обновлении оборудования или реализации профилактических мер для предотвращения возможных аварийных ситуаций и обеспечения безопасности и эффективности его эксплуатации. Для контроля технического состояния трубопровода принято сравнивать текущие значения параметров с их проектными значениями, так как они изменяются в процессе эксплуатации объекта. В настоящее время используется принцип надёжности, который лежит в основе современной концепции. Данная концепция направлена на анализ изменения технического состояния трубопровода и получения оценки остаточного ресурса объекта.

К участкам сложной геометрии трубопроводного транспорта следует отнести трубопроводы криволинейной формы, наклонно и вертикально расположенные трубопроводы, трубопроводы с потерей геометрической формы сечения трубы (сужение, овализация), трубопроводы с наличием препятствий (коррозионные наросты, неравномерные сварные швы и т.п.).

Техническое состояние трубопроводной конструкции характеризуется параметрами, которые влияют на работоспособность трубопровода. К таким параметрам, за которыми ведётся наблюдение в процессе оценивания технического состояние трубопровода, относятся:

- герметичность конструкции трубопровода;

- геометрия трубы;

- состояние покрытия изоляционного слоя;

- толщина стенки трубопровода;

- положение трубопроводной конструкции в пространстве.

По классификации дефектов различают следующие типы дефектов:

- дефекты стенки трубопровода;

-дефекты геометрии трубопровода;

-дефекты сварных швов;

-комбинированные дефекты;

-дефекты материала трубопровода.

К дефектам стенки трубопровода следует отнести утонение металла - это тип, дефекта, при котором наблюдается уменьшение толщины стенки трубопровода; трещина - это дефект, который имеет вид узкого разрыва стенки; расслоение -дефект, характеризующийся несплошностью стенки; царапина, задир - дефект, при котором наблюдается потеря металла. Представленные дефекты являются следствием возникновения механических повреждений или активных коррозионных процессов, также совместное выполнение данных условий значительно ухудшает состояние трубопровода.

Дефекты геометрии трубопроводов проявляются достаточно часто, к ним следует отнести вмятины - это изменение диаметра трубопровода вследствие механического повреждения; гофр - это локальное изменение диаметра трубопровода, которое проявилось при смещении опоры; овализация трубопровода - это изменение диаметра, которое сопровождается отклонением от оси трубопровода.

Дефекты сварных швов к которым следует отнести трещины, непровары, несплавния; аномальные зоны сварных соединений, при котором в сварном шве наблюдается включение пор, шлаков и отклонение профиля геометрии сварного шва; смещение кромок - это тип дефекта, при котором наблюдаются различные

уровни свариваемых поверхностей стенок трубопровода. Зачастую дефекты сварных швов вызваны ошибками или несовершенством в сварных соединениях, такие как трещины, включения, неполное проникновение, поры или расколы, которые могут уменьшить прочность и надежность трубопровода.

К комбинированным дефектам относят сочетание различных типов дефектов, например коррозионное растрескивание под напряжением, вызванное воздействием механических повреждений в коррозионных участках, таким образом появляются трещины, что могут вызвать разгерметизацию трубопровода.

К дефектам материала относятся дефекты, связанные с качеством материала трубы, такие как микротрещины, включения, неравномерности в структуре или нежелательные фазы, которые могут привести к деградации или разрушению трубы.

Состояние трубопроводов тепловых сетей, за 2020 г. число аварий, приходящихся на одну тысячу километров трубопроводов тепловых сетей составило 25 случаев, а суммарное количество аварий за весь период составило более 4400 случаев, при этом из них более 200 аварий поспособствовали отключению подачи теплоносителя около 1800 тыс. человек, серьезно пострадало 11 человек, погибло 7 человек [1]. Количество аварий на водопроводных сетях с диаметром 250 - 500 мм составляет наибольшее число, также данный интервал диаметров имеет большую протяжённость в 32,9 тыс. км. [2]. В другой работе приводится статистика, что в 8 из 11 случаев разрушений трубопроводов приходится на диаметр труб 200-300 мм [3], а затраты на устранений одной аварии трубопроводов данных диаметров могут составлять несколько сотен тысяч рублей

[4].

Трубопроводы тепловых сетей зачастую монтируют в специализированные коллекторы [5], которые прокладываются под землёй (рисунок 1.1.1), утечки которых затем достаточно сложно обнаружить. Также трубопроводы тепловых сетей могут прокладываться надземным способом, где зачастую одной из главных причин разрушений служит смещение опорных элементов, разрушение сварных соединений. К основным причинам аварий следует отнести нарушение

13

сальниковых или прокладочных уплотнений, коррозионные повреждения, а также следствия температурных деформаций. Наиболее часто наблюдаются аварии с образованием сквозных отверстий, которые были вызвана наружной коррозией, в локальных местах, где повреждения толщины стенки трубопровода составляет менее 1 мм. Однако зачастую внутренняя коррозия становится причиной возникновения 50% разрушений, в свою очередь, она зависит от типов движения внутреннего потока, также скорость коррозии на некоторых участках может составлять более 1 мм/год [6.]., при этом нормальный срок эксплуатации трубопроводов оставляет около 25 лет, фактически он снижается в 2 раза до 12 лет. Устранение причин возникновения внешней коррозии, когда на наружную поверхность трубопровода попадала вода и происходило нарушение изоляционных слоёв, то скорость коррозии возрастала, приведёт к увеличению внутренней коррозии [7].

Рисунок 1.1.1 - Прокладка трубопровода тепловых сетей под землёй [7].

На примере Казанских тепловых сетей возможно рассмотреть распределение трубопроводов в процентном соотношении износа, на 2018 г. имеется общая длина трубопроводов тепловых сетей около 1400 км, в однотрубном расчёте. Из них 24% составляют магистральные трубопроводы, 59% квартальные, 17 % трубопроводы горячего водоснабжения, наибольшему износу подвержены квартальные трубопроводы горячего водоснабжения более 70%, износ магистральных трубопроводов составляет 29%, квартальных по отоплению 58% [8]. Так в одной из работ, приводится пример замены стального трубопровода на композитный, также указывается, что основную часть аварийности в числе стальных трубопроводов

составляют внутренняя и наружная коррозия - 24,7%, а также брак при строительно-монтажных работах - 23,3% [9]. При этом на трубопроводах систем теплоснабжения, появление таких дефектов как коррозионные растрескивания, язвы и питтинги на стенке трубопровода, представляют наибольшую вероятность разгерметизации оборудования теплоснабжения на технологических трубопроводах с диаметром D = 300 мм, D = 200 мм) [10].

Состояние трубопроводов нефтегазопереработки,

нефтеперерабатывающие заводы являются сложно организованными техническими предприятиями, так на них может осуществлять свою работу несколько тысяч технологических установок, которые связаны между собой технологическими трубопроводами сложной геометрии (рисунок 1.1.2), ввиду компактного размещения оборудования на рабочей площадке. Протяжённость технологических трубопроводов нефтеперерабатывающих заводов составляет, в среднем, 3200 км, так, например, с 2015 по 2019 г. суммарный ущерб от аварий технологических трубопроводов превысил сумму в 1,412 млрд. руб., также технологические трубопроводы составляют наибольшую часть всех аварий оборудования открытых технологических установок 31,2% [11].

Рисунок 1.1.2 - Трубопроводы сложной геометрии [11].

На нефтегазоперерабатывающих предприятиях, а также нефте-газохранилищах проявляется высокая опасность возникновения аварийных ситуаций, с возможными выбросами нефти и нефтепродуктов в окружающую среду [12], так наиболее крупные аварии происходят в результате порывов трубопроводов, где 32% от общего числа инцидентов и аварий нефтегазоперерабатывающей отрасли приходится на технологические

трубопроводы. Зачастую технологические трубопроводы

нефтегазоперерабатывающих заводов транспортируют высоко-коррозионные продукты, что понижают срок их эксплуатации до 15 лет. К основным причинам разрушения технологических трубопроводов нефтегазоперерабатывающих заводов относят коррозионные повреждения, трещины коррозионного растрескивания под напряжением, которые были вызваны накопительным эффектом в процессе изготовления или монтажных работ трубопровода, потеря геометрии трубопровода, температурные деформации, некачественное выполнение сварных швов, включая наличие дефектов, механические повреждения. Данный вид технологических трубопроводов являются особо опасным, ввиду постоянного нахождения большого числа людей на производственных площадках, где выброс вредных и токсичных транспортируемых продуктов может привести к человеческим жертвам. Также следует отметить, что диагностику технологических трубопроводов на производствах нефтегазопереработки производят достаточно редко ввиду того, что проще заменить вышедший участок из строя новым, диагностика трубопроводов сложной пространственной формы является трудной задачей, которая осложнена ещё небольшими диаметрами трубопроводов до 200 мм.

Состояние трубопроводов нефтегазодобычи, разрушение промысловых

трубопроводов на нефтегазовых месторождениях может вызывать большой вред

экологии и окружающей среде, при добыче нефтегазовых продуктов, основываясь

на том, что трубопроводы пролегают не только на суше. Анализ аварий показал,

разрывы газопроводов и нефтепроводов, проложенных в водной среде, могут

приводить к утечкам опасных продуктов и воспламенениям скважин (рисунок

1.1.3), что в последующем достаточно сложно устранить. Статистика влияния по

извлечению нефти и газа в водных месторождениях показывает, что ежегодно в

мировой океан попадает до 11 тонн нефти, которые в последующем частично

распространяется на поверхности воды, а частично оседает на дно. Некоторые

бактерии способны устранять нефтяные загрязнения, однако не в данном

количестве. Так, например, ежегодно может происходить до 5480 аварий на

нефтесборных коллекторах, что обосновывается большой скоростью коррозии

16

трубопроводов, которую сложно замедлить. Основной особенностью проведения диагностики подобных трубопроводов, является сложность проведения внешней диагностики поверхности трубопровода, поэтому оптимальным способом контроля является внутритрубная диагностика, которая позволит определить техническое состояние трубопровода, с учётом текущих дефектов и выявить его дальнейшую эксплуатацию. На нефтепромысловых трубопроводах, к основным причинам возникновения аварий следует отнести: низкие темпы проведения диагностики и ремонта, сквозная коррозия на нефтепромысловом трубопроводе, разрушение сварного соединения, образования сквозных трещин [13] На объектах газовой промышленности наиболее частыми причинами аварий являются коррозийные повреждения и разрывы сварных стыков [14].

Рисунок 1.1.3 - Расположение промысловых трубопроводов в водной среде

[14].

Для всех стальных трубопроводов основными причинами разрушений являются коррозионные повреждения, которые могут быть вызваны различными механизмами ввиду того, что коррозия подразделяется на электрохимическую, биокоррозию, коррозию вызванную механическими напряжениями, коррозионную кавитация, фреттинг коррозию, местную коррозию, подповерхностную коррозия, межкриставидную коррозию. В особенных климатических условиях России, экстремальные погодные условия могут вызывать неравномерное напряжение и деформации материалов, что может приводить к дальнейшему развитию дефектов внутри трубопровода, например коррозионных растрескиваний под напряжением. Дефекты монтажных работ также являются частыми причинами разрушений. Проблема диагностики выше представленных трубопроводов является контроль

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кучев Дмитрий Николаевич, 2025 год

Список литературы

1. Пузаков В. С. Схемы теплоснабжения городов России 10 лет спустя:

опыт, проблемы, тенденции // Научные труды: Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН. 2023. Т. 21, № 1. С. 55-74.

2. Майны, Ш. Б. Водопроводные сети Г. Кызыла (анализ за 2015-2017 годы) / Ш. Б. Майны // Вестник Тувинского государственного университета. №3 Технические и физико-математические науки. - 2018. - № 3(38). - С. 15-19.

3. Кобелев, Е. С. Опыт эффективного применения теледиагностики для систем водоотведения ООО «РВК-Воронеж» / Е. С. Кобелев, И. В. Журавлева, Д. В. Дедов // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. - 2023. - № 2(25). - С. 74-82.

4. Фоминых, К. С. Применение метода акустической диагностики тепловой сети / К. С. Фоминых // Вестник науки и образования. - 2019. - № 3-2(57). - С. 15-18.

5. Казначеев, А. Е. Ликвидация и профилактика аварий на тепловых сетях / А. Е. Казначеев, О. П. Моисеенко, Т. И. Тихомирова // Пожарная и техносферная безопасность: проблемы и пути совершенствования. - 2020. - № 1(5). - С. 294-296.

6. Анциферов, С. А. Анализ влияния внутренней коррозии на эксплуатацию трубопроводов / С. А. Анциферов, Е. А. Усманова // Вестник НГИЭИ. - 2015. - № 6(49). - С. 5-10.

7. Рябичева, Л. А. Определение условий коррозии в трубопроводах теплотрасс / Л. А. Рябичева, В. В. Засько // Ресурсосберегающие технологии производства и обработки давлением материалов в машиностроении. - 2021. - № 1(34). - С. 118-128.

8. Повышение надежности транспортировки тепловой энергии до потребителей в условиях модернизации системы горячего водоснабжения / Ю. В. Ваньков, И. Н. Запольская, С. О. Гапоненко, Л. Р. Мухаметова // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2020. - Т. 12, № 4(48). - С. 29-37.

9. Смородова, О. В. Замена стального трубопровода на композитный в системе теплоснабжения / О. В. Смородова, Л. А. Ахметшина, Т. Р. Фазлеев // Аллея науки. - 2022. - Т. 1, № 3(66). - С. 81-85.

10. Емельянова, В. А. Исследование риска аварий на объекте теплоснабжения и разработка комплекса мероприятий по повышению безопасности его функционирования / В. А. Емельянова, Е. В. Соколова // Проблемы анализа риска. - 2020. - Т. 17, № 3. - С. 44-55.

11. Анализ статистики и причинно-следственных связей аварий на объектах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности России и Казахстана / А. В. Федоров, К. К. Оспанов, Е. Н. Ломаев [и др.] // Технологии техносферной безопасности. - 2021. - № 2(92). - С. 156-168.

12. Повышение надежности транспортировки тепловой энергии до потребителей в условиях модернизации системы горячего водоснабжения / Ю. В. Ваньков, И. Н. Запольская, С. О. Гапоненко, Л. Р. Мухаметова // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2020. - Т. 12, № 4(48). - С. 29-37.

13. Короткова, Т. Г. Статистика и причины аварий на объектах нефтегазодобычи / Т. Г. Короткова, К. С. Боженова // Электронный сетевой политематический журнал "Научные труды КубГТУ". - 2019. - № 1. - С. 115-127.

14. Шашко, Е. А. Анализ статистики аварий на опасных производственных объектах газовой промышленности и их причины / Е. А. Шашко // Вестник науки. - 2022. - Т. 1, № 2(47). - С. 221-226.

15. J. Dai, Y. Xu and W. Zhang, "SPC ROBOT: A novel pipe-climbing robot with spiral extending of coupled differential," 2017 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO), Macau, Macao, 2017. (Дата обращения 10.04.2024).

16. Z. Jie, L. Man, D. Yi-Hua and Z. Li-Tao, "Structure Design of Spiral Driven Adaptive Pipeline Robot Under Complex Conditions," 2018 2nd IEEE Advanced Information Management,Communicates,Electronic and Automation Control Conference (IMCEC), Xi'an, China, 2018, pp. 1838-1841, doi: 10.1109/IMCEC.2018.8469631.

179

17. Yan, H.; Zhao, P.; Xiao, C.; Zhang, D.; Jiao, S.; Pan, H.; Wu, X. Design and Kinematic Characteristic Analysis of a Spiral Robot for Oil and Gas Pipeline Inspections. Actuators 2023, 12, 240. https://doi.org/10.3390/act12060240 . (Дата обращения 10.04.2024).

18. Research on Technology of Pipeline Detection Robot Based on Spiral Propulsion / ZhiQian Wang , ZhenBo Deng, and Pei Lei // Intelligent Robotics and Applications: 14th International Conference, ICIRA China -2021. (Дата обращения 11.04.2024).

19. H. Yan, J. Ma, F. Peng, F. Yuan and Y. Li, "Research on Bend-through Behavior of Pipeline Robot Based on ADAMS," 2018 IEEE International Conference on Mechatronics, Robotics and Automation (ICMRA), Hefei, China, 2018, pp. 194-198.

20. H. -W. Yan, F. -X. Peng, Y. Wang, F. Yuan, Y. -J. Li and J. -Q. Ma, "Analysis of the Motion Mechanism of Actively Spirally Driven Pipe Robot," 2018 3rd Asia-Pacific Conference on Intelligent Robot Systems (ACIRS), Singapore, 2018, pp. 4044

21. Trebuna F, Virgala I, Pastor M, Liptak T, Mikova E. Осмотр трубы роботом-змеей. Международный журнал передовых робототехнических систем. 2016;13(5). doi: 10.1177/1729881416663668.

22. Шмаков, О. А. Змеевидный робот для перемещения в ограниченных пространствах / О. А. Шмаков // Экстремальная робототехника. - 2024. - № 1(34). - С. 92-98.

23. Nemitz, Markus & Mihaylov, Pavel & Barraclough, Thomas & Ross, Dylan & Stokes, Adam. (2016). Using Voice Coils to Actuate Modular Soft Robots: Wormbot, an Example. Soft Robotics. 3. 10.1089/soro.2016.0009.

24. Das, Riddhi Murali Babu, Saravana Prashanth, Visentin, Francesco, Palagi, Stefano(2023).An earthworm-like modular soft robot for locomotion in multi-terrain environments.

25. Zhang B, Fan Y, Yang P, Cao T, Liao H. Worm-Like Soft Robot for Complicated Tubular Environments. Soft Robot. 2019 Jun;6(3):399-413. doi:

10.1089/soro.2018.0088. PMID: 31180823.

180

26. Ворочаева, Л. Ю. Походки внутритрубного робота с гибкими связями для движения по прямолинейным и криволинейным участкам / Л. Ю. Ворочаева, С. И. Савин, А. В. Ворочаев // Завалишинские чтения 17 : сборник докладов, Санкт-Петербург, 10-14 апреля 2017 года. - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2017. - С. 105114.

27. Князьков, М. М. Многозвенный робот для движения внутри труб малых диаметров / М. М. Князьков, Е. А. Семенов, М. Ю. Рачков // Машиностроение и инженерное образование. - 2009. - № 1(18). - С. 31-36.

28. Исследование процесса движения трехзенного робота с двухкоординатными шарнирами по шероховатой поверхности / С. Ф. Яцун, Л. Ю. Ворочаева, А. В. Мальчиков, Е. Н. Политов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2018. - № 7. - С. 86-95.

29. Haomiao Wang, Hongtao Wang, Wenfu Xu and Zonggao Mu, "Development and experiment of a snake-like robot composed of modularized isomorphic joints," 2016 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), Budapest, 2016, pp. 003160-003165.

30. S. M. Guayacan, S. Nougues and H. Leon-Rodriguez, "Implementation of the Electronic and Communication System for a Snake-like Modular Robot," 2023 23rd International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS), Yeosu, Korea, Republic of, 2023, pp. 483-488.

31. S. Wang and Y. Zhou, "Gait Simulation of Snake Robot Based on ROS," 2023 38th Youth Academic Annual Conference of Chinese Association of Automation (YAC), Hefei, China, 2023, pp. 444-449.

32. S. D. Nivethika, T. Nivethetha, P. Priyadharshini, V. T. Nithyasri, M. SenthilPandian and R. Sivaprasad, "Design and Development of Pipe inspection Snake Locomotion Robot," 2022 International Conference on Power, Energy, Control and Transmission Systems (ICPECTS), Chennai, India, 2022, pp. 1-5

33. A. Singh, Anshul, C. Gong and H. Choset, "Modelling and Path Planning of Snake Robot in cluttered environment," 2018 International Conference on Reconfigurable Mechanisms and Robots (ReMAR), Delft, Netherlands, 2018, pp. 1-6.

34. Савин С.И., Ворочаева Л.Ю. Методы управления движением шагающих внутритрубных роботов // Cloud of science. 2018. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n7metody-upravleniya-dvizheniem-shagayuschih-vnutritrubnyh-robotov (дата обращения: 05.04.2024).

35. Robotic spider : сайт / Newatlas. -URL: https://newatlas.com/robotics/tmsuk-spd1-sewer-inspecting-robotic-spider/ (дата обращения: 06.04.2024).

36. Кошкин, А. В. Особенности реализации системы управления внутритрубного шагающего робота / А. В. Кошкин, П. А. Безмен, В. А. Дмитриев // Юность и Знания - Гарантия Успеха - 2018 : Сборник научных трудов 5-й Международной молодежной научной конференции. В 2-х томах, Курск, 20-21 сентября 2018 года (дата обращения: 06.04.2024).

37. Smart «Joey» : сайт / frontiers. - URL: https://www.frontiersin.org/news/2022/11/16/smart-ioey-bots-could-soon-swarm-underground-to-clean-and-inspect-our-pipes/ (дата обращения: 07.04.2024).

38. Детальный обзор ESP32-CAM : сайт / dzen. Project A.L.T. -URL: https://dzen.ru/a/ZBRSpOhPwi I-BXB (дата обращения: 07.04.2024).

39. STM32WB5MMG : сайт / STMicroelectronics. -URL: https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32wb5mmg.html (дата обращения: 07.04.2024).

40. Atsushi Kakogawa. Autonomous control for miniaturized mobile robots in unknown pipe networks // frontires. 2022 URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2022.997415/full (дата обращения: 07.04.2024)

41. Робо-паук с FPV камерой : сайт / educube образование в кубе. -URL: https://educube.ru/products/robo-pauk-s-fpv-kameroy/ (дата обращения: 07.04.2024).

42. X. Mu, X. Zhang, O. R. Osivue, H. Han, H. k. Kadry and Y. Wang, "Dynamic Modeling and Control Method of Walking Posture of Multifunctional Elderly-Assistant and Walking-Assistant Robot for Preventing Elderly Fall," 2018 International Conference on Sensing,Diagnostics, Prognostics, and Control (SDPC), Xi'an, China, 2018, pp. 806-809.

43. Z. Yu et al., "Gait Planning of Omnidirectional Walk on Inclined Ground for Biped Robots," in IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. 46, no. 7, pp. 888-897, July 2016.

44. X. Mu, X. Zhang, Z. Lai and O. R. Osivue, "Structural characteristic analysis of multifunctional elderly-assistant and walking-assistant robot based on SolidWorks/simulation," 201714th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence (URAI), Jeju, Korea (South), 2017, pp. 941-946.

45. Y. Huang et al., "Exploiting human walking speed transitions using a dynamic bipedal walking robot with controllable stiffness and limb coordination," 2016 IEEE-RAS 16th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids), Cancun, Mexico, 2016, pp. 509-514.

46. S. -J. Yi and D. D. Lee, "Dynamic heel-strike toe-off walking controller for full-size modular humanoid robots," 2016 IEEE-RAS 16th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids), Cancun, Mexico, 2016, pp. 395-400.

47. S. Sukkarieh, E. M. Nebot and H. F. Durrant-Whyte, "A high integrity IMU/GPS navigation loop for autonomous land vehicle applications," in IEEE Transactions on Robotics and Automation, vol. 15, no. 3, pp. 572-578, June 1999.

48. S. O. H. Madgwick, A. J. L. Harrison and R. Vaidyanathan, "Estimation of IMU and MARG orientation using a gradient descent algorithm," 2011 IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics, Zurich, 2011, pp. 1-7.

49. Tâche, F.; Pomerleau, F.; Fischer, W.; Caprari, G.; Mondada, F.; Moser, R.; Siegwart, R. MagneBike: Compact magnetic wheeled robot for power plant inspection. In Proceedings of the 2010 1st International Conference on Applied Robotics for the Power Industry, Montreal, QC, Canada, 5-7 October 2010; pp. 1-2.

50. Abdul Jalal, M.F.; Mohamed Sahari, K.S.; Anuar, A. Development of magnetic wheeled boiler tube inspection robot. J. Teknol. 2015, 76, 19-23.

51. Azlin, A.; Sahari, K.; Abdul Jalal, M.F.; Anuar, A. Development of 1-inch boiler tube inspection robot. In Proceedings of the 41stn Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Yokohama, Japan, 9-12 November 2015; pp. 004340004344.

52. Mills, G.H.; Liu, J.H.W.; Kaddouh, B.; Jackson, A.E.; Richardson, R.C. Miniature Magnetic Robots For In-Pipe Locomotion. In Proceedings of the 21st International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines, Panama, Panama, 10-12 September 2018.

53. Kawaguchi, Y.; Yoshida, I.; Kurumatani, T.; Kikuta, T.; Yamada, Y. Internal pipe inspection robot. In Proceedings of the 1995 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Nagoya, Japan, 21-27 May 1995; Volume 1, pp. 857-862.

54. H.-S. Kim and B.-R. Lee, "Real-time pipe fault detection system using computer vision," International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, vol. 7, no. 1, pp. 30-34, 2006.

55. J. Sun and Y. F. Cheng, "Assessment by finite element modeling of the interaction of multiple corrosion defects and the effect on failure pressure of corroded pipelines," Engineering Structures, vol. 165, pp. 278-286, 2018.

56. P. Ambati, K. Raj, and A. Joshuva, "A review on pipeline inspection robot," in AIP Conference Proceedings, vol. 2311, no. 1. AIP Publishing, 2020.

57. A. Gunatilake, L. Piyathilaka, A. Tran, V. K. Vishwanathan, K. Thiyagarajan, and S. Kodagoda, "Stereo vision combined with laser profiling for mapping of pipeline internal defects," IEEE Sensors Journal, vol. 21, no. 10, pp. 11 926-11 934, 2020.

58. Краулеры, роботы ВТД, ползающие роботы [Электронный ресурс] // Краулеры, роботы ВТД .URL: http://robotrends.ru/robopedia/kraulery-polzayushie-roboty (Дата обращения 11.02.2021).

59. Мунасыпов, Р. А. Телеуправляемая робототехническая система внутритрубной диагностики / Р. А. Мунасыпов, Т. Р. Шахмаметьев, С. С.

184

Москвичев // Робототехника и техническая кибернетика. - 2014. - № 3(4). - С. 7377.

60. T. Han and R. Qian, "Research on Wheel-wall Gap Calculation Method for Four-Magnetic Wheel Wall-Climbing Robot Walking on Cylindrical Tank," 2019 WRC Symposium on Advanced Robotics and Automation (WRC SARA), Beijing, China, 2019, pp. 86-90.

61. W. A. V. Stepson, A. D. I. M. Amarasinghe, P. N. R. Fernando and Y. W. R. Amarasinghe, "Design and development of a mobile crawling robot with novel halbach array based magnetic wheels," 2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (.IROS), Vancouver, BC, Canada, 2017, pp. 6561-6566.

62. G. Sun, D. Feng, Y. Zhang and D. Weng, "Detection and control of a wheeled mobile robot based on magnetic navigation," 2013 9th Asian Control Conference (ASCC), Istanbul, Turkey, 2013, pp. 1-6.

63. J. Cai, K. He, H. Fang, H. Chen, S. Hu and W. Zhou, "The design of permanent-magnetic wheeled wall-climbing robot," 2017 IEEE International Conference on Information and Automation (ICIA), Macao, China, 2017, pp. 604-608.

64. Xu, K. He, W. Zhao, H. Fang, Q. Zuo and Z. Li, "A Novel Design of a Wall-Climbing Robot and Experimental Study on Magnetic Wheels," 2021 International Conference on Computer, Control and Robotics (ICCCR), Shanghai, China, 2021, pp. 60-65

65. Y. Bu, Y. Bu, H. Li, S. Mao and H. Zhu, "Development of Wheel-leg Hybrid Climbing Robot with Switchable Permanent Magnetic Omni-wheels as Feet," 2022 IEEE International Conference on Robotics andBiomimetics (ROBIO), Jinghong, China, 2022, pp. 1-6.

66. Ворончихин, С. Ю. Оценка технического состояния технологических трубопроводов компрессорных станций ПАО "Газпром" с применением роботизированных сканеров / С. Ю. Ворончихин, А. А. Самокрутов, Ю. А. Седелев // Научно-технический сборник Вести газовой науки. - 2016. - № 3(27). - С. 120130.

67. Zhao, Wentao, Liang Zhang, and Jongwon Kim. 2020. "Design and Analysis of Independently Adjustable Large In-Pipe Robot for Long-Distance Pipeline" Applied Sciences 10, no. 10: 3637. https://doi.org/10.3390/app10103637

68. John, Binil & Shafeek, M. (2022). Pipe inspection robots: a review. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 1272. 012016. 10.1088/1757-899X/1272/1/012016.

69. Y. -S. Kwon, Bae Lee, In-Cheol Whang and B. -J. Yi, "A pipeline inspection robot with a linkage type mechanical clutch," 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Taipei, Taiwan, 2010, pp. 2850-2855, doi: 10.1109/IROS.2010.5652391.

70. Y. -S. Kwon and B. -J. Yi, "Design and Motion Planning of a Two-Module Collaborative Indoor Pipeline Inspection Robot," in IEEE Transactions on Robotics, vol. 28, no. 3, pp. 681-696, June 2012

71. Y. -S. Kwon, B. Lee, I. -C. Whang, W. -k. Kim and B. -J. Yi, "A flat pipeline inspection robot with two wheel chains," 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Shanghai, China, 2011, pp. 5141-5146.

72. Y. -S. Kwon, Bae Lee, In-Cheol Whang and B. -J. Yi, "A pipeline inspection robot with a linkage type mechanical clutch," 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Taipei, Taiwan, 2010, pp. 2850-2855.

73. Y. -S. Kwon and B. -J. Yi, "Development of a pipeline inspection robot system with diameter of 40mm to 70mm (Tbot-40)," 2010 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, Xi'an, China, 2010, pp. 258-263.

74. Y. -S. Kwon and B. -J. Yi, "The kinematic modeling and optimal paramerization of an omni-directional pipeline robot," 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Kobe, Japan, 2009, pp. 1389-1394.

75. J. -S. Lee, S. -g. Roh, D. W. Kim, H. Moon and H. R. Choi, "In-pipe robot navigation based on the landmark recognition system using shadow images," 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Kobe, Japan, 2009, pp. 18571862, doi: 10.1109/ROBOT.2009.5152724.

76. Егоров, И. Н. Управление перемещением диагностического робота в трубопроводах с переменным поперечным сечением / И. Н. Егоров, Д. А. Кадхим // Научно-технический вестник Поволжья. - 2011. - № 2. - С. 82-86. (Дата обращения 07.04.2024).

77. Егоров, И. Н. Применение мобильных роботов при внутритрубной диагностике трубопроводов с переменным поперечным сечением / И. Н. Егоров, Д. А. Кадхим // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. - 2011. - № 3. - С. 73-83.

78. Егоров, И. Н. Управление перемещением диагностического робота в трубопроводах с переменным поперечным сечением / И. Н. Егоров // Робототехника и техническая кибернетика. - 2014. - № 1(2). - С. 51-58.

79. Егоров, И. Н. Управление перемещением диагностического робота в трубопроводах с переменным поперечным сечением / И. Н. Егоров // Экстремальная робототехника. - 2013. - Т. 1, № 1. - С. 418-425.

80. A. A. Bandala et al., "Development of an Adaptive Pipe Inspection Robot with Rust Detection," 2018 IEEE Region Ten Symposium (Tensymp), Sydney, NSW, Australia, 2018, pp. 271-276, doi: 10.1109/TENC0NSpring.2018.8692021.

81. C. Xu, X. Xie and Y. Dai, "Kinetic drag force analysis of micro in-pipe robot," 2009 IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Xi'an, China, 2009, pp. 641-645, doi: 10.1109/IVS.2009.5164352.

82. Разработка динамической модели для оценки профильной проходимости двухзвенного внутритрубного робота / А. И. Комиссаров, К. Е. Бяков, В. Б. Холоденко, О. А. Корниенко // Известия ЮФУ. Технические науки. -2021. - № 5(222). - С. 39-49. (Дата обращения 08.04.2024).

83. Qu, Ying & Durdevic, Petar & Yang, Zhenyu. (2018). Smart-Spider: Autonomous Self-driven In-line Robot for Versatile Pipeline Inspection. IFAC-PapersOnLine. 51. 251-256. 10.1016/j.ifacol.2018.06.385.

84. X. Miao, H. Zhao and Y. Ma, "Perception Modeling of In-Pipe Robot based on Machine Learning," 2022 11th Electrical Power, Electronics, Communications, Controls and Informatics Seminar (EECCIS), Malang, Indonesia, 2022, pp. 322-327

187

85. Z. Zhang, G. Meng and P. Sun, "Kinematic modeling and simulation of wheeled pipe robot in elbow at planar motion stage," 2017 2nd Asia-Pacific Conference on Intelligent Robot Systems (ACIRS), Wuhan, China, 2017, pp. 227-233.

86. Chablat, Damien & Venkateswaran, Swaminath & Boyer, Frédéric. (2019). Dynamic Model of a Bio-Inspired Robot for Piping Inspection. 10.1007/978-3-319-78963-7_7.

87. F. Fukunaga and J. -y. Nagase, "Cylindrical elastic crawler mechanism for pipe inspection inspired by amoeba locomotion," 2016 6th IEEE International Conference on Biomedical Robotics andBiomechatronics (BioRob), Singapore, 2016, pp. 424-429

88. Diaz, Julianne & Ligeralde, Manuel & Antonio, Micah & Mascardo, Philix & Maningo, Jose Martin & Fernando, Arvin & Vicerra, Ryan & Dadios, Elmer & Bandala, Argel. (2018). Development of an Adaptive In-Pipe Inspection Robot with Rust Detection and Localization. 2504-2509. 10.1109/TENC0N.2018.8650073. Chen, D. Yang, Z. Liu, B. Yang and H. Wang, "Pipe-finder: Adaptive, Lightweight Pipe Robot Integrating Origami Anisotropic Stiffness Structure," 2023 IEEE International Conference on Robotics andBiomimetics (ROBIO), Koh Samui, Thailand, 2023, pp. 1-6.

89. Li, Hui & Li, Ruiqin & Wang, Yuan. (2021). Design and Control of In-Pipe Inspection Robot for Pre-commissioning. 10.1007/978-3-030-89092-6_6.

90. Zarrouk, David & Yeheskel, Liran. (2018). Rising STAR, a Highly Reconfigurable Sprawl Tuned Robot. IEEE Robotics and Automation Letters. PP. 1-1.

91. Se-gon Roh and Hyouk Ryeol Choi, "Differential-drive in-pipe robot for moving inside urban gas pipelines," in IEEE Transactions on Robotics, vol. 21, no. 1, pp. 1-17, Feb. 2005.

92. Se-gon Roh and Hyoukryeol Choi, "Strategy for navigation inside pipelines with differential-drive inpipe robot," Proceedings 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat. No.02CH37292), Washington, DC, USA, 2002, pp. 2575-2580 vol.3.

93. Голубкин, И. А. Внутритрубная диагностика газопроводов мобильным

роботом. Часть 1. Гибридная математическая модель перемещения робота внутри

188

трубы / И. А. Голубкин, И. А. Щербатов // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. - 2016. - № 2(34). - С. 69-81.

94. Голубкин, И. А. Исследование и моделирование процесса проведения дефектоскопии газопроводов мобильным колесным роботом / И. А. Голубкин, О. В. Антонов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2014.

- № 1. - С. 18-28.

95. S. Hirose, H. Ohno, T. Mitsui and K. Suyama, "Design of in-pipe inspection vehicles for /spl phi/25, /spl phi/50, /spl phi/150 pipes," Proceedings 1999 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat. No.99CH36288C), Detroit, MI, USA, 1999, pp. 2309-2314 vol.3

96. Диагностика линейной части нефтепровода, находящегося в эксплуатации / Л. А. Михалькова, В. С. Щетинин, А. В. Ступин, М. Ю. Сарилов // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. - 2019. - Т. 1, № 1(37). - С. 46-51.

97. Шаранова, Д. А. Использование технологии MFL для выявления коррозионных повреждений трубопроводов / Д. А. Шаранова // Молодой ученый.

- 2016. - № 24(128). - С. 115-117.

98. Технические характеристики дефектоскопа «СК» [Электронный ресурс] / Официальный сайт предприятия ЗАО «Газприборавтоматикасервис». — Режим доступа: http://gpas.ru/index.php?page=68.

99. Голубкин И.А., Антонов О.В. Система управления колёсным мобильным роботом для внутритрубной инспекции газопроводов // Информатика и системы управления. Серия: Интеллектуальные системы. - 2014. - №4. - С.129-140.

100. Навигационно-профильный снаряд-дефектоскоп НПСД // Изобретения и рацпредложения в нефтегазовой промышленности. - 2002. - № 4. - С. 63.

101. Манько, П. О. Диагностика трубопроводов с применением внутритрубных дефектоскопов / П. О. Манько, А. В. Кочергин // Вестник

Луганского государственного университета имени Владимира Даля. - 2021. - № 9(51). - С. 35-39.

102. Киченко, А. Б. Внутритрубная диагностика трубопроводов нефтесбора на объектах компании "Салым Петролеум Девелопмент" / А. Б. Киченко // Практика противокоррозионной защиты. - 2015. - № 1(75). - С. 4-25.

103. Киченко, С. Б. Сущность и последовательность процедур при проведении внутритрубной дефектоскопии трубопроводов / С. Б. Киченко, А. Б. Киченко // Практика противокоррозионной защиты. - 2012. - № 4(66). - С. 35-47.

104. Патент № 2780829 С1 Российская Федерация, МПК Б251 9/00, Б17В 5/00, Б16Ь 101/30. Автономный робототехнический комплекс для диагностики трубопроводов : № 2021138143 : заявл. 22.12.2021 : опубл. 04.10.2022 / Е. В. Поезжаева, Д. Н. Кучев, Е. Ю. Тонков ; заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет".

105. Поезжаева, Е. В. К вопросу о разработке модели механической конструкции робота промышленного автономного робототехнического комплекса для диагностики трубопроводов / Е. В. Поезжаева, Д. Н. Кучев, Е. Ю. Тонков // Строительные и дорожные машины. - 2022. - № 4. - С. 53-59.

106. Патент № 2773721 С1 Российская Федерация, МПК Б251 9/00, Б17В 5/00, Б16Ь 101/30. Внутритрубный робот для диагностики трубопроводов : № 2021133924 : заявл. 22.11.2021 : опубл. 08.06.2022 / Е. В. Поезжаева, Д. Н. Кучев, Е. Ю. Тонков, М. А. Веснин ; заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет".

107. Патент № 2796166 С1 Российская Федерация, МПК B25J 9/00, F17D 5/00, F16L 101/30. Автономный робот для внутритрубной диагностики : № 2022127654 : заявл. 25.10.2022 : опубл. 17.05.2023 / Д. Н. Кучев, Е. Ю. Тонков, Э. Х. Гумаров [и др.] ; заявитель ООО "ЭЙАРСИ".

108. Патент № 2784960 С2 Российская Федерация, МПК Б16Ь 101/30, Б251 9/00, Б17В 5/00. робот для внутритрубной диагностики : № 2021113104 : заявл.

190

05.05.2021 : опубл. 01.12.2022 / Е. В. Поезжаева, Д. Н. Кучев ; заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет".

109. Патент № 2707306 С1 Российская Федерация, МПК Б251 9/00. Робот для технического контроля трубопроводов и сложных изгибных участков труб : № 2019105400 : заявл. 26.02.2019 : опубл. 26.11.2019 / Д. Н. Кучев, Д. В. Ляшков, Д. С. Новиков ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет".

110. Сферический робот для диагностики трубопроводов / Е. В. Поезжаева, Д. Н. Кучев, Д. В. Ляшков, Д. С. Новиков // Строительные и дорожные машины. -2018. - № 7. - С. 47-49.

111. Поезжаева, Е. В. Робот для диагностики, обслуживания и эксплуатации трубопроводов любой конфигурации при дорожно-коммунальных ремонтах / Е. В. Поезжаева, Д. Н. Кучев // Строительные и дорожные машины. - 2021. - № 1. - С. 52-55.

112. Гусеничный робот для ремонтно-диагностических работ в трубопроводах / Е. В. Поезжаева, Д. Н. Кучев, Д. В. Ляшков, Д. С. Новиков // Строительные и дорожные машины. - 2018. - № 10. - С. 50-51.

113. Обоснование выбора конструкции автономного робототехнического комплекса для диагностики трубопроводов сложной геометрии / Д. Н. Кучев, Е. Ю. Тонков, Е. В. Поезжаева [и др.] // Строительные и дорожные машины. - 2023. - № 4. - С. 51-54.

114. Моделирование динамики механической конструкции автономного робототехнического комплекса в трубопроводе сложной геометрии / Д. Н. Кучев, Е. В. Поезжаева, Е. Ю. Тонков [и др.] // Строительные и дорожные машины. - 2023. - № 5. - С. 53-58.

115. Кучев, Д. Н. Разработка математической модели механической системы внутритрубного робототехнического комплекса / Д. Н. Кучев // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. - 2024. - Т. 27, № 1. - С. 4-13.

116. Zhao, Wentao, Liang Zhang, and Jongwon Kim. 2020. "Design and Analysis of Independently Adjustable Large In-Pipe Robot for Long-Distance Pipeline" Applied Sciences 10, no. 10: 3637.

117. Патент на полезную модель №2 170056 U1 Российская Федерация, МПК B62D 57/00.

118. Патент № 2780829 C1 Российская Федерация, МПК B25J 9/00, F17D 5/00, F16L 101/30.

119. Патент на полезную модель №2 194854 U1 Российская Федерация, МПК F17D 5/06, G01B 17/00.

120. J. Chen, X. Cao and Z. Deng, "Kinematic analysis of pipe robot in elbow based on virtual prototype technology," 2015 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO), Zhuhai, China, 2015, pp. 2229-2234.

121. Статья в БГТУ №5 (ещё не вышла).

122. S. Yamaguchi, K. Iseya, K. Kobayashi, S. Mitsui, T. Satake and N. Igo, "Decommissioning Robot Retrieves Fuel Debris from High Altitude," 2021 IEEE International Conference on Agents (ICA), Kyoto, Japan, 2021, pp. 53-56, doi: 10.1109/ICA54137.2021.00016.

123. Z. Yu, Z. Xing, Z. Zirui, L. Qiang and F. Gao, "Design and Implementation of Sewage Pipeline Cleaning Robot Based on Beidou Positioning," 2022 19th International Computer Conference on Wavelet Active Media Technology and Information Processing (ICCWAMTIP), Chengdu, China, 2022, pp. 1-6, doi: 10.1109/ICCWAMTIP56608.2022.10016503.

124. B. Zhang, M. Abdulaziz, K. Mikoshi and H. Lim, "Development of an Inpipe Mobile Robot for Inspecting Clefts of Pipes," 2019 IEEE International Conference on Cybernetics and Intelligent Systems (CIS) and IEEE Conference on Robotics, Automation and Mechatronics (RAM), Bangkok, Thailand, 2019, pp. 204-208, doi: 10.1109/CIS-RAM47153.2019.9095803.

125. C. Tao, Y. Lijun, C. Hengyu, Z. Jingchao and S. Wenjun, "Design and realization of integrated patrol-robot system for underground pipe gallery," 2017 13th IEEE International Conference on Electronic Measurement & Instruments (ICEMI), Yangzhou, China, 2017, pp. 177-182, doi: 10.1109/ICEMI.2017.8265758.

126. Микрокомпьютер Raspberry Pi 4 Model B 8GB // Робототехника. [Электронный ресурс]. —URL: https://robototehnika.ru/e store/catalog/424/1951/ (Дата обращения 14.04.2024).

127. Arduino Nano // Форум Ардуино. [Электронный ресурс]. — URL: https://arduino.ru/Hardware/ArduinoBoardNano (Дата обращения 14.04.2024).

128. Драйвер двигателя высокой мощности BTS7960 // ROBOTCLASS. [Электронный ресурс]. —URL: https://shop.robotclass.ru/item/3026 (Дата обращения 14.04.2024).

129. Датчик тока ACS712 // (Тридиай) - интернет-магазин комплектующих для 3D принтеров, ЧПУ станков и робототехники. [Электронный ресурс]. —URL: https://3d-diy.ru/wiki/arduino-datchiki/datchik-toka-acs712/ (Дата обращения 14.04.2024).

130. Герметичный датчик температуры DS18B20 // Амперка. [Электронный ресурс]. —URL: https://amperka.ru/product/sealed-temperature-sensor-ds18b20 (Дата обращения 14.04.2024).

131. AS5600 абсолютный энкодер - магнитный датчик положения оси ротора // Электронные модули. [Электронный ресурс]. —URL: https://duino.ru/absolyutnyy-enkoder/ (Дата обращения 14.04.2024).

132. Сервопривод MG996R - 360 градусов (металл) // Интернет-магазин "Youbot.ru". [Электронный ресурс]. —URL: https://www.youbot.ru/product/servoprivod-mg996-360-gradusov (Дата обращения 14.04.2024).

133. Тензодатчик для весов полумостовой // IARDUINO. [Электронный ресурс]. — URL: https://iarduino.ru/shop/Sensory-Datchiki/tenzodatchik-dlya-vesov-polumostovoy-na-50-kg.html (Дата обращения 14.04.2024).

134. 3-х осевой гироскоп и акселерометр GY-521 (MPU 6050) // (Тридиай) -интернет-магазин комплектующих для 3D принтеров, ЧПУ станков и робототехники. [Электронный ресурс]. —URL: https://3d-diy.ru/wiki/arduino-datchiki/giroskop-i-akselerometr-gy521-mpu6050/

135. FastAPI is a modern, fast (high-performance), web framework for building APIs with Python 3.8+ based on standard Python type hints. [Электронный ресурс]. — URL: https://fastapi.tiangolo.com (дата обращения (03.03.2024).

136. Uvicorn a minimal low-level server/application interface for async frameworks. [Электронный ресурс]. —URL: https://www.uvicorn.org (дата обращения (03.03.2024).

137. Кадхим Дхиргаам. Управление перемещением колесного робота в трубопроводах с переменным проходным сечением: специальность 05.02.05 «Роботы, мехатроника и робототехнические системы»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Кадхим Дхиргаам. - Владимир, 2011. - 157 с.

138. Егоров И.Н., Кадхим Д.А. Применение колесных мобильных роботов при внутритрубной дефектоскопии трубопроводов с переменным поперечным сечением // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". 2011 No 3 URL: http: //www. o gbus .ru/authors/ Egorov I.N./Egorov LN._3.pdf.- 12 С.

139. Кузнецов, П. С. Выбор типа электродвигателя для приводов устройств с бесконтактным магнитным взаимодействием / П. С. Кузнецов, С. В. Степанчиков // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. - 2011. - Т. 11, .№ 4. - С. 234-236.Пархоменко, Г. А. Исследование характеристик бесщеточных электродвигателей постоянного тока / Г. А. Пархоменко // Энергия - XXI век. -2015. - № 2(90). - С. 71-83.

140. Пархоменко, Г. А. Исследование характеристик бесщеточных электродвигателей постоянного тока / Г. А. Пархоменко // Энергия - XXI век. -2015. - № 2(90). - С. 71-83.].

141. Гаврилова, И. В. Электродвигатели для построения антропоморфных робототехнических систем / И. В. Гаврилова, К. В. Черкасов, Н. С. Чистякова //

194

Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2016. -№ 12-9. - С. 1586-1591.

142. Разработка и исследование привода колёсного движителя автономного робототехнического комплекса / Д. Н. Кучев, Е. Ю. Тонков, А. М. Щелудяков, Э. Х. Гумаров // Строительные и дорожные машины. - 2023. - № 6. - С. 47-52.

143. Ворончихин, С. Ю. Оценка технического состояния технологических трубопроводов компрессорных станций ПАО "Газпром" с применением роботизированных сканеров / С. Ю. Ворончихин, А. А. Самокрутов, Ю. А. Седелев // Научно-технический сборник Вести газовой науки. - 2016. - № 3(27). - С. 120130.

144. Обзор источников электропитания для автономного мобильного робота / Д. Е. Баннов, В. О. Гревцов, А. В. Уразбахтин [и др.] // Энергетические и электротехнические системы : международный сборник научных трудов. Том Выпуск 3. - Магнитогорск : Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, 2016. - С. 35-39.

145. Мовсесян, В. А. Анализ источников питания мобильных роботов / В. А. Мовсесян, Е. А. Огриско // Студенческая наука для развития информационного общества : Сборник материалов V Всероссийской научно-технической конференции, Ставрополь, 05-10 декабря 2016 года. Том Часть 1. - Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2016. - С. 584-587.

146. Шпакова, Л. Г. Обзор методов продления срока службы аккумуляторов автономных робототехнических систем / Л. Г. Шпакова, И. Р. Сингатуллин, А. Р. Баткульдин // Автоматизация, мехатроника, информационные технологии : Материалы IX Международной научно-технической интернет-конференции молодых ученых, Омск, 14 мая 2019 года. - Омск: Омский государственный технический университет, 2019. - С. 63-67.

147. К вопросу о разработке энергетического компонента робототехнического комплекса для диагностики трубопроводов / Д. Н. Кучев, Е. Ю. Тонков, А. М. Щелудяков [и др.] // Строительные и дорожные машины. - 2023. - № 6. - С. 41-46.

148. Патент № 2557085 C1 Российская Федерация, МПК H04J 1/02. Устройство управления роботизированным транспортным средством : № 2014121667/07 : заявл. 28.05.2014 : опубл. 20.07.2015 / А. Д. Никоненко, С. С. Фесенко, Е. П. Захаров, А. Г. Каракушьян ; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Подводгазэнергосервис".

149. Есипенко, В. И. Анализ влияния межсимвольных искажений сигналов WiFi при видеодиагностике трубопроводов / В. И. Есипенко, В. Г. Сухоребров // Проектирование и технология электронных средств. - 2018. - № 2. - С. 39-44.

150. T. Nagashima, Y. Tanaka, and S. Ishihara, "Measurement of wireless communication characteristics in sewer pipes for sewer inspection systems using multiple wireless sensor nodes," in 2015 IEEE 26th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC).IEEE, aug 2015, pp. 2055-2060.

151. Кучев, Д.Н. К вопросу роботизированной диагностики трубопроводов сложной геометрии. Д.Н. Кучев, Ф.С. Белобородов, Э.Х. Гумаров // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования : Тезисы 82-й международной научно-технической конференции, Магнитогорск, 22-26 апреля 2024 года. Том 2. - Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, 2024.

152. Кучев Д.Н., К вопросу о выборе оптимального метода неразрушающего контроля трубопроводного транспорта / Д. Н. Кучев, А. М. Щелудяков // Химия. Экология. Урбанистика : материалы всерос. науч.-практ. конф. (с междунар. участием), г. Пермь, 19-21 апр. 2023 г. В 4 т. Т. 3 / М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Перм. нац. исслед. политехн. ун-т. - Пермь : Изд-во ПНИПУ, 2023. - С. 244-247.

153. Кучев, Д.Н. Современные автоматизированные системы для внутритрубной диагностики / Д. Н. Кучев, А. М. Щелудяков // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования : материалы IX Междунар. науч.-практ. конф. Горная и нефтяная электромеханика - 2023 (Пермь, 14-16 нояб. 2023 г.) / М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Перм. нац. исслед. политехн.

196

ун-т, ГНФ, Каф. Горная электромеханика. - Пермь : Изд-во ПНИПУ, 2023. - С. 172177.

154. Кучев, Д. Н. Применение нового метода диагностирования трубопроводов для тепловых сетей / Д. Н. Кучев, Д. В. Ляшков, Д. С. Новиков // Решение. - 2018. - Т. 1. - С. 339-340.

155. Поезжаева, Е. В. Моделирование динамики манипулятора робота для ремонтно-диагностических работ внутри сложных и изгибных участков трубопроводов / Е. В. Поезжаева, С. Э. Шаклеина, Д. Н. Кучев // Научно-технический вестник Поволжья. - 2020. - № 10. - С. 82-86.

Приложения

Приложение 1 - Акт о внедрении результатов диссертационной работы ООО

«ЭЙАРСИ»

о внедрении результатов диееерташюнноп раиш ы ни теше «ВнутритрубныП робототехнический комплекс для диагностики трубопроводов сложной геометрии» Кучева Дмитрия Николаевича

Полученные практические результаты в диссертационной работе Кучева Д.Н. активно используется МИП ОО «ЭЙАРСИ» при проектировании и изготовлении внутритрубных роботизированных устройств. Разработанная методика построения роботизированного устройства позволяет эффективно производить устройство.

Теоретические положения, содержащиеся в работе, также активно применяются при изготовлении роботизированного устройства и в управлении его перемещением на участках сложной геометрии.

Представленные результаты в диссертационной работе, позволяли повысить эффективность внутритрубной диагностики участков сложной геометрии для условных проходных диаметров 200-500 мм.

ООО «ЭЙАРСИ»

ИНН 5904399814, КПП 590401001, ОГРН 1225900000138, arc-innovative.ru, г.Пермь, ул. Дзержинского 50, оф. 304

УТВЕРЖДАЮ Директор ООО «ЭЙАРСИ»

Г\/мяппд ^ \

АКТ

Приложение 2 - Акт о внедрении результатов диссертационной работы ООО

«БашРТС»

БАШКИРСКИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ

ул. Ульяновых, 59, г. Уфа, Республика Башкортостан, 450112 тел.: [phone] [e-mail] www.bashrls-rb.ru

УТВЕРЖДАЮ Начальник Управления эксплуатации ООО «БашРТС» Попов Д.Ю. 21.12.2023

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Кучева Дмитрия Николаевича

Настоящий акт свидетельствует о том, что разработанные в диссертации Д.Н. Кучева практические рекомендации направлены на:

1. повышение эффективности диагностики трубопроводного транспорта компании, с использованием робототехнического устройства, что позволяет снизить риски возникновения аварий и простоя оборудования.

2. совершенствование процесса определения остаточного ресурса трубопроводов, с использованием робототехнического устройства.

Теоретические выводы, содержащиеся в работе Кучева Д.Н., планируются к использованию в компании ООО «БашРТС».