بهینه سازی طرح جانمائی ابزار حفاری در کاترهدهای ماشین های تونلزنی زمین های سخت-

یکی از اهداف مهم در فرایند طراحی کاترهد، افزایش کارکرد ماشین حفاری و کاهش نیروها و گشتاورهای نامتقارن اعمال شده به آن است. از مهم ترین اقدامات لازم در این فرایند، بهینه سازی طرح جانمایی 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 می شود. برای کاترهد های ماشین های تونلزنی زمین های سخت، عموما دو طرح جانمایی ابزار حفاری به کار گرفته می شود که شامل طرح شعاعی و مارپیچ است. هر کدام از این روش ها دارای معایبی هستند که طراحی جانمایی را با مشکل مواجه می کند. 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" ارایه شده است. در این طرح، هم شرایط مرزی مرتبط با متعادل کردن نیروها و گشتاورها و هم فضای کافی برای جانمایی باکتها و دریچه های دسترسی در نظر گرفته می شود. برای این منظور، اصول طراحی جانمایی، مراحل دستیابی به یک طرح بهینه توزیع یکنواخت، و پارامترهای مورد نیاز برای طرح جانمایی (بر اساس مطالعات آماری وسیع بر روی خصوصیات طراحی کاترهد های زمینهای سخت) ارایه شده است. در انتها، با به کارگیری یک مثال، نتایج حاصله از طرح توزیع یکنواخت با نتایج طرح های شعاعی و مارپیچ مقایسه شده است.