Абызов Алексей Александрович, доктор технических наук, профессор кафедры «Техническая механика», Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия; abyzovaa@susu.ru Дубровский Анатолий Федорович, доктор технических наук, инженер ОНИЛ автомобильной электроники, Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия; dubrovskiiaf@susu.ru Некрасов Сергей Геннадьевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Информационно-измерительная техника», Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия;nekrasovsg@susu.ru Перминов Сергей Васильевич, главный инженер АО «Медприбор», Челябинск, Россия; info@medpribor.net Aleksey A. Abyzov, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Technical Mechanics, South Ural State University, Chelyabinsk, Russia; abyzovaa@susu.ru Anatoliy F. Dubrovskiy, Doctor of Technical Sciences, engineer ONIL of automotive electronics, South Ural State University, Chelyabinsk, Russia; dubrovskiiaf@susu.ru Sergey G. Nekrasov, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Information and Measuring Technology, South Ural State University, Chelyabinsk, Russia; nekrasovsg@susu.ru Sergey V. Perminov, chief engineer of Medpribor JSC, Chelyabinsk, Russia; info@medpribor.net В статье рассматриваются технические и теоретические вопросы разработки ультразвукового бура для проведения бурения грунта на небесных телах. Специфика применения бура предполагает малое потребление энергии, эффективный рабочий цикл и широчайший диапазон температур при эксплуатации. Одним из перспективных направлений разработки являются устройства, имеющие вибрационную развязку с грунтом за счёт трансформации ультразвуковых колебаний в повторяющиеся удары звуковой частоты посредством специально введённого «свободного» тела между ультразвуковой и ударной частью устройства. Это позволяет сохранить работоспособность устройства и проводить бурение независимо от состояния ударного бита, включая даже его временное заклинивание. Рассмотрены основные технические решения как отечественных, так и зарубежных авторов, сделан анализ и оценены конструктивные схемы, условия эксплуатации, возможности и ограничения. Проанализирован также ряд теоретических работ, и обнаружено, что изложенные в них материалы не содержат развернутых математических моделей, необходимых для имитационного моделирования на стадии проектирования и оптимизации конструкции. В теоретической части статьи рассматривается сосредоточенная математическая модель, полученная на основе эквивалентных параметров, полученных из распределенного описания элементов конструкции бура в численных системах расчёта. Использованы уравнения математической физики, классической механики, элементы теории удара и теории подобия. Проведено параметрическое исследование и, в частности, получены зависимости частоты колебаний свободного тела от величины ударного зазора, массы тела и амплитуды колебаний концентратора. Рассмотренная модель может быть использована для имитационного моделирования при разработке конструкции бура. The article discusses technical and theoretical issues in the development of an ultrasonic drill for drilling soil on celestial bodies. The specific use of the drill requires low energy consumption, an efficient operating cycle and a wide temperature range during operation. One of the promising areas of development is devices that have vibration decoupling from the ground due to the transformation of ultrasonic vibrations into repeated shocks of sound frequency through a specially introduced “free” body between the ultrasonic and impact parts of the device. This allows you to maintain the functionality of the device and carry out drilling regardless of the state of the impact bit, including even its temporary jamming. The main technical solutions of both domestic and foreign authors are considered, an analysis is made and design schemes, operating conditions, capabilities and limitations are evaluated. A number of theoretical works were also analyzed and it was found that the materials presented in them do not contain detailed mathematical models necessary for simulation modeling at the stage of design and optimization of the structure. The theoretical part of the article considers a lumped mathematical model obtained on the basis of equivalent parameters obtained from a distributed description of the drill design elements in numerical calculation systems. The equations of mathematical physics, classical mechanics, elements of impact theory and similarity theory were used. A parametric study was carried out and, in particular, the dependences of the oscillation frequency of a free body on the size of the impact gap, body mass and the amplitude of oscillations of the concentrator were obtained. The considered model can be used for simulation modeling when developing a drill design.