Ідентифікація робочих процесів глибоководних ґрунторозробних машин - Автореферат

Створення системи методів і комплексу технічних засобів для ідентифікації робочих процесів підводних машин має важливе народногосподарче значення і дозволяє завчасно, на допроектних етапах, визначати експлуатаційні характеристики дна акваторій, оцінювати специфіку руйнування донних грунтів і очікувані навантаження землерийних машин в конкретних гірничотехнічних умовах. Відомості про основні характеристики грунтового фону необхідні для вирішення не тільки наукових, але і важливих практичних задач, що забезпечують паритетний доступ України до мінерально-сировинних і енергетичних ресурсів Світового океану; освоєння глибоководних родовищ поліметалічних конкрецій і металоносних мулів; видобування піску і сапропелів з дна Чорного і Азовського морів; розробку підводних родовищ нафти, газу і газогідратів; використання субмаринних витоків екологічно чистої питної води; очищення дна акваторій від радіоактивних відкладень, будівництво гідротехнічних споруд, проведення рекреаційних, берегоукріплювальних та інших робіт під водою. Тема дисертації відповідає напрямкам і задачам: науково-технічної програми “Інтерморгео” з проблеми “Дослідження морів і океанів з метою використання їх мінеральних ресурсів”; республіканської програми “Матеріалоємкість” (Постанова Кабінету Міністрів України, № РН.82.04. Ц.05.07); державної програми “Неживі ресурси” (план НАМДТ на 1994 - 2000 р.р. “Створення і впровадження екологічно безпечних технологій видобутку, транспортування і переробки мінеральної сировини, будівельних матеріалів, нафти, газу, інших енергоносіїв з морських акваторій”); тематики науково-дослідних робіт Міносвіти України (10ДБ-94, Наказ МО № 57 від 29.03.1994 р.; 6ДБ-96, Наказ МО № 39 від 7.02.1996 р.). Встановлено закономірності опору руйнуванню глибоководних грунтів землерийною машиною від параметрів робочого процесу, міцнісних властивостей середовища, характеристик динамічного навантаження і геофотопрофілювання підводних трас, що дозволило: обгрунтувати експлуатаційні навантаження глибоководних машин; розробити основи теорії різання глибоководних грунтів і теорії їх гравітаційного зондування; встановити нові закономірності робочого процесу машин на мулистому грунті; визначити характеристики донних грунтів у природному стані і очікувані навантаження землерийних машин; рекомендувати комплексне дослідження донних масивів, що дає можливість скоротити число станцій пробовідбору, загальну трудоємкість рейсових робіт, встановити експлуатаційний грунтовий фон на морському дні і оптимальні траси видобувних систем. Для вирішення цих задач створено комплекс бортового і заглибного обладнання, призначеного для дослідження робочого процесу машин в суднових умовах і на дні акваторій під гідростатичним тиском до 65 МПА.Критеріями цієї оцінки прийнято питомий опір руйнуванню грунту, фізико-механічні властивості грунтів, які складають масив, і характеристики рельєфу дна. Ідентифікація робочих процесів глибоководних машин, функціонуючих в складних гірничотехнічних умовах, означає побудову математичних моделей взаємодії деформаторів з грунтом, визначення опору, що діє на робочий орган, ходову частину і механізми машин, обумовленого фізико-механічними властивостями грунтів, їх несучою здатністю, особливостями рельєфу дна та іншими параметрами, що стохастично змінюються в межах розроблюваної ділянки, з метою забезпечення відповідності параметрів грунторозробних машин експлуатаційному донному фону. Для складання проекту підводних видобувних і будівельних робіт необхідні також параметри несучої здатності грунту, інформація про зони непрохідності, батиметричні дані, які показують змінювання рельєфу дна, висоту стовпа води над грунтом і відображають основні експлуатаційні особливості морського дна в районі, що розробляється (грузькі місця, загазовані ділянки, виходи корінних порід). Відсутність надійних експериментальних методів, придатних для визначення властивостей підводних грунтів у природному стані і опору їх руйнуванню землерийними машинами, не дозволяє в повній мірі забезпечити відповідність параметрів машин, що закладаються в проекти, характеристикам реального грунтового фону. Гіпотези і припущення, прийняті в моделях: грунт представляє собою в?язкопластичне однорідне середовище (модель Бінгама-Шведова); рух індентора в грунті в першому наближенні вважається відносно повільним (порівняно зі швидкістю розповсюдження пружних хвиль) і квазістаціонарним; дослідження проводяться в умовах нестисливого середовища.Вирішено значну науково-технічну проблему скорочення терміну створення і підвищення ефективності використання глибоководних грунторозробних машин для видобувних і очисних робіт на морському дні шляхом забезпечення відповідності параметрів машин реальним умовам експлуатації на глибині до 6500 м. Встановлено закономірності опору руйнуванню глибоководних грунтів землерийною машиною від параметрів робочого процесу, міцнісних властивостей середовища, характеристик динамічного навантаження і геофотопрофілювання підводних трас. Розроблено тео

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ