أعلن علماء من جامعة بيرم الوطنية للأبحاث في روسيا عن تطوير أول نظام في العالم لجرافة حفار ذاتي التكيف ، قادر على ضبط نفسه تلقائيا وفقا لنوع التربة أثناء عمليات الحفر.

ويهدف هذا الابتكار إلى تحسين كفاءة العمل في معدات الحفر الثقيلة، وتقليل استهلاك الوقود، وتقليل الأعطال الناتجة عن الإجهاد الميكانيكي.

مشكلة زاوية الحفر في المعدات التقليدية

أوضح الباحثون أن الحفاظ على زاوية حفر مثالية تتراوح بين 30 و35 درجة يعد أمرا بالغ الأهمية أثناء تشغيل الحفارات.

وأي انحراف عن هذه الزاوية يؤدي إلى زيادة استهلاك الوقود وتسريع تآكل المعدات، إضافة إلى انخفاض كفاءة الحفر.

لكن الأنظمة التقليدية تعاني من صعوبة الحفاظ على هذه الزاوية بدقة بسبب أخطاء في المستشعرات والهيدروليك المستخدم في التحكم بالحركة.

كيف تعمل الجرافة الذكية؟

اعتمد العلماء على دمج نظامين رئيسيين داخل الدلو نفسه:

محرك كهربائي مدمج يتحكم بحركة أسنان الدلو مباشرة

نظام تحديد موقع لاسلكي يعتمد على إرسال واستقبال إشارات دقيقة بين الدلو وجسم الحفارة

يقوم النظام بقياس موقع الجرافة وزاوية ميله بشكل لحظي، حتى في حال تغير وضع الذراع أو تعرض المفاصل للاهتراء.

ضبط تلقائي لزاوية الحفر

عند اكتشاف أي انحراف عن زاوية الحفر المثالية، يقوم نظام التحكم بإرسال أوامر فورية إلى المحركات الكهربائية الموجودة في الدلو.

هذه المحركات تقوم بتعديل وضع أسنان الحفر عبر آلية ميكانيكية دقيقة، ما يسمح بالحفاظ المستمر على الزاوية المثالية دون تدخل السائق.

تقليل استهلاك الوقود وزيادة الكفاءة

بحسب الباحثين، فإن الحفاظ على زاوية الحفر المثالية يقلل من مقاومة التربة أثناء الحفر، ما يؤدي إلى:

تقليل الحمل على المحرك

تقليل الضغط على النظام الهيدروليكي

خفض استهلاك الوقود

إطالة عمر المعدات

كما أن النظام يساعد الحفارات على العمل بكفاءة أعلى في مختلف أنواع التربة، من التربة الناعمة إلى الصخور الصلبة.

تقنية تعتمد على قياس دقيق في الوقت الحقيقي

يتم وضع جهاز إرسال لاسلكي على الدلو، بينما تُثبت أجهزة استقبال على هيكل الحفارة.

ويقوم النظام بحساب المسافة والزاوية بين أجزاء الحفارة بناءً على زمن انتقال الإشارة، ما يسمح بتحديد دقيق لموقع الدلو في الوقت الحقيقي.

قابلية التطبيق على المعدات الحالية

أكد الباحثون أن النظام الجديد يمكن تركيبه على الحفارات الحالية دون الحاجة إلى تعديلات كبيرة في الأنظمة الهيدروليكية أو استبدال المكونات الأساسية.

وهذا يجعل التقنية قابلة للتطبيق الصناعي على نطاق واسع في قطاع البناء والتعدين.

أهمية الابتكار في قطاع البناء

يمثل هذا التطور خطوة مهمة نحو إدخال الأنظمة الذكية في المعدات الثقيلة، حيث يمكن أن يؤدي إلى تحسين الإنتاجية وتقليل التكاليف التشغيلية بشكل كبير.

كما حصل الابتكار بالفعل على براءة اختراع، مما يعزز فرص تطويره تجاريا في المستقبل القريب.