Razvoj in validacija penetrometra za oceno prehodnosti terena pri vesoljskih aplikacijah

Trajkovski, Dejan (avtor), Vrabič, Rok (mentor)

V magistrski nalogi smo razvili in validirali prilagojen penetrometer za oceno mehanskih lastnosti tal, namenjen majhnim roverjem za raziskovanje zunajzemeljskih površin. Penetrometer je bil oblikovan z več iteracijami, pri čemer je bil tretji prototip optimiziran za robustnost in natančnost. Eksperimenti so vključevali tri vrste peskov (MP-UF, MP-20, MP- MIX) pri različnih relativnih gostotah (RD = 0%, 50%, 100%). Rezultati so pokazali, da naprava zanesljivo meri odpornost tal na penetracijo, kar omogoča oceno nosilnosti in prehodnosti tal. Dodatna analiza je vključila uporabo Mohr-Coulombove enačbe za določanje strižne trdnosti in nosilnosti. Rezultati potrjujejo, da penetrometer izpolnjuje zahteve za simulacijo luninega in marsovskega regolita. Raziskava prispeva k razvoju kompaktnega sistema za analizo tal, ki bo ključen za prihodnje avtonomne navigacijske sisteme roverjev.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: penetrometeri, prehodnost tal, vesoljske aplikacije, nosilnost, mehatronika
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
• Organizacija: FS - Fakulteta za strojništvo
• Leto izida: 2024
• Št. strani: XVIII, 57 str.
• PID: 20.500.12556/RUL-166139
• UDK: 681.5:52:629.056.2(043.2)
• COBISS.SI-ID: 221318147
• Datum objave v RUL: 21.12.2024

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Development and Validation of a Penetrometer for Terrain Traversability Assessment in Space Applications

Izvleček

This master's thesis focuses on the development and validation of a customized penetrometer for assessing mechanical soil properties, designed for small rovers exploring extraterrestrial surfaces. The penetrometer underwent multiple iterations, with the third prototype optimized for robustness and precision. Experiments involved three types of sand (MP-UF, MP-20, MP-MIX) at varying relative densities (RD = 0%, 50%, 100%). Results demonstrated that the device reliably measures soil resistance to penetration, facilitating the evaluation of bearing capacity and traversability. Additional analysis utilized the Mohr-Coulomb equation to determine shear strength and bearing capacity. Findings confirm that the penetrometer meets requirements for simulating lunar and Martian regolith. This research contributes to the development of compact soil analysis systems, critical for future autonomous navigation systems of rovers.

• Ključne besede: penetrometers, soil traversability, space applications, bearing capacity, mechatronics