The use of hydraulic communication channel in technical systems

Abstract

When developing technological systems, it becomes necessary to transmit information over significant distances without the use of traditional means of communication, because they can not be used, for example, in the field of geonavigation when drilling inclined / horizontal wells. One of the possible channels for transmitting information in this area is the hydraulic communication channel (HCC). Therefore, at present, the task of developing an effective method and approach for transmitting information on the HCC becomes urgent. The purpose of this work was to create a mathematical model of the HCC to provide practical recommendations when used in technology to assess the possibility of transmitting information on it without conducting costly field tests. The article presents a mathematical model of the HCC, which is a long hydroline, taking into account the boundary conditions at its input and output from it. The input boundary condition is represented by a piston pump with a crank-and-rod drive mechanism. The output boundary condition is represented by a throttle - a mechanical device capable of overlapping the pass channel in the hydrolysis line, thereby creating pressure pulses through which useful transmitted information is generated over the HCC. The obtained characteristic for the relative instantaneous feed Q is shown as a function of the angle φ of rotation of the pump shaft. A relation is given that establishes the relationship between the area of the opened throttle windows and the angle of rotation of its shaft. Two applied methods for encoding information in technological systems for information transmission are considered and a dependence for the attenuation of the signal amplitude during data transmission over the HCC is given. A mathematical simulation of the system with HCC and the described boundary conditions is performed. The form of the pressure pulse is obtained. Based on the results of the work, conclusions were drawn.

Keywords

hydraulic communication channel / mathematical model / long hydroline / pressure pulse generator

References

[1] Труханов К.А. Разговор сквозь землю // Популярная механика. Журнал о том, как устроен мир. 2015. № 10(156). С. 10.

[2] Попов Д.Н., Сосновский Н.Г. Динамические характеристики линий связи с распределенными параметрами для управления гидроприводами с дроссельным регулированием // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 9. С. 32-42. DOI: 10.7463/0915.0810564

[3] Шипилевский Г.Б., Строков А.М. Электрогидравлические аппараты для управления фрикционными механизмами трансмиссий // Известия МГТУ «МАМИ». 2013. № 1(15). Т. 1. C. 248-254.

[4] Фомичев В.М. Методы повышения помехоустойчивости электрогидравлических приводов, работающих в тяжелых условиях эксплуатации // Образование через науку: сб. докл. международного симпозиума / Федеральное агентство по образованию РФ, МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. С. 326-335.

[5] Шорин В.П., Гимадиев А.Г., Быстров Н.Д. Гидравлические и газовые цепи передачи информации. М.: Машиностроение, 2000. 327 с.

[6] Michael S. Pogrebinsky, Kirill A. Trukhanov. Rotary Pulsers and associated methods. United States Letters Patent: Semtember 11, 2015. Application Serial № 11/851,222.

[7] Кульчицкий В.В., Григашкин Г.А., Ларионов А.С., Щебетов А.В. Геонавигация скважин: учебное пособие. М.: МАКС Пресс, 2008. 312 с.

[8] Андреев М.А. Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характеристикой: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2014. 18 с.

[9] Рязанцев В.И., Альсаламех Бальсам. Стабилизация вертикальной реакции дороги на колесо при движении автомобиля по периодическому профилю // Известия МГТУ «МАМИ». 2016. № 4(30). C. 57-65.

[10] Машиностроение. Энциклопедия / ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. Т. IV-20. Гидравлические машины, агрегаты и установки / Ю.С. Васильев, В.А. Умов, Ю.М. Исаев. М.: Машиностроение, 2015. 584 с.

[11] Труханов К.А., Попов Д.Н., Адельшин Д.Р. Способ идентификации нагрузки на конце длинной гидролинии насосной установки // Справочник. Инженерный журнал. 2016. № 9. С. 38-48. DOI: 10.14489/hb.2016.09.pp. 038-048

[12] Попов Д.Н., Сосновский Н.Г., Сиухин М.В. Регулирование волновых процессов в гидросистемах // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2016. № 10. С. 39-55. DOI: 10.7463/1016.0847697

[13] Попов Д.Н. Нестационарные гидромеханические процессы. М.: Машиностроение, 1982. 240 с.

[14] S. Mambretti Water Hammer Simulations. WIT Press, 2014. 186 p.

[15] Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 464 с.

[16] Докучаев В.А. Основы сетевых технологий и высокоскоростной передачи данных: учебное пособие. Ч. 1 / В.А. Докучаев, М.Н. Беленькая, Н.В. Яковенко. МТУСИ, 2008. 67 с.

[17] Vikas Goyal, Dhaliwal B.S. Analysis of UWB Multiple Access Modulation Scheme using Pulse Position Modulation // GESJ: Computer Science and Telecommunications. 2015. No. 1(45). P. 77-82.

[18] Tor Helge Haara Tjemsland. Evaluation of Measurement-While-Drilling, telemetry methods and integration of control systems: master's thesis. University of Stavanger, 2012. 77 p.

[19] Wilson C. Chin, Yinao Su, Limin Sheng, Lin Li, Hailong Bian, Rong Shi. Measurement While Drilling (MWD) Signal Analysis, Optimization and Design. M.I.T. Stratamagnetic Soft ware, LLC, Houston, Texas. Scrivener Publishing Wiley, 2014. 384 p.

[20] Труханов К.А. Синтез гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2013. 16 с.

[21] Труханов К.А., Попов Д.Н. Выбор оптимальных параметров гидропривода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства [Электронный ресурс] // Научн. техн. журн. Наука и Образование. 2013. № 7 (июль). Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/590873.html. (01.07.2013).

[22] Попов Д.Н. Оценка эффективности и оптимальное проектирование гидроприводов // Вестник машиностроения. 1986. № 9. С. 20-23.

RIGHTS & PERMISSIONS

Trukhanov K.A.