Исследование многоканального электрического пробоя горной породы в системе наложенных электродов

Исследование многоканального электрического пробоя горной породы. Проверка возможности осуществления пробоя горной породы (песчаника и гранита) в нескольких межэлектродных промежутках за один импульс в среде трансформаторного масла и технической воды.
Установление зависимости наличия пробоя и степени разрушения в нескольких межэлектродных промежутках за один импульс от индуктивности каждого электрода, типа диэлектрической жидкости (вода, трансформаторное масло) и горной породы (песчаника и гранита).

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 11

1 Электроимпульсный способ разрушения твердых непроводящих материа-

лов ………………………………………………………………………………………………………………. 12

1.1 Электроразрядное воздействие на материалы и среды …………………………. 12

1.2 Эффект внедрения канала разряда в диэлектрик, находящийся под
слоем жидкости ……………………………………………………………………………………….. 13

1.3 Применение эффекта внедрения канала разряда в технологиях……………. 16

1.3.1 Электроразрядное бурение……………………………………………………………. 16

1.3.2 Электроимпульсное дробление …………………………………………………….. 18

1.3.3 Электроразрядное снятие поверхностного слоя бетона …………………. 21

1.3.4 лектроразрядное разрушение железобетона ………………………………….. 22

1.4 Электрические и энергетические характеристики электроразрядного
разрушения………………………………………………………………………………………………. 24

1.4.1 Параметры импульса напряжений ………………………………………………… 24

1.4.2 Параметры генераторов импульсного напряжения ………………………… 27

1.5 Организация каналов разряда сразу в нескольких межэлектродных

промежутках (многоканальный режим) ……………………………………………………. 27

2 Постановка цели работ ……………………………………………………………………………… 29

3 Методика эксперимента ……………………………………………………………………………. 30

3.1 Описание эксперементальной установки …………………………………………….. 30

3.2 Подготовка образцов ………………………………………………………………………….. 32

4. Результаты экспериментов ……………………………………………………………………….. 34
4.1 Пробой песчаника ………………………………………………………………………………. 34

4.2 Пробой гранита…………………………………………………………………………………… 39

5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение…… 49

5.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения ………………………………………………………………………………….. 49

5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………….. 49

5.1.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………… 50

5.1.3 SWOT – анализ …………………………………………………………………………….. 53

5.2 Планирование научно-исследовательских работ………………………………….. 57

5.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………… 57

5.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………… 58

5.2.3 Разработка графика проведения научного исследования ……………….. 59

5.3 Бюджет научно-исследовательской работы (НИР) ………………………………. 62

5.3.1 Расчет материальных затрат НИР …………………………………………………. 62

5.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для НИР …………………… 63

5.3.3 Основная заработная плата исполнителей НИР …………………………….. 64

5.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей НИР ………………….. 65

5.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………………… 66

5.3.6 Формирование бюджета затрат НИР …………………………………………….. 67

5.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей) и финансовой
эффектив-ности исследования ………………………………………………………………….. 67

Заключение по разделу “Финансовый менеджмент, ресурсоэффектив-ность
и ресурсосбережение”: …………………………………………………………………………….. 69

6 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 73

6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 73
6.2 Производственная безопасность …………………………………………………………. 75

6.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов ………………. 76

6.2.2 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия
опасных и вредных факторов………………………………………………………………… 82

6.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………….. 83

6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………………….. 83

Заключение по разделу “Социальная ответственность” ……………………………. 84

Заключение …………………………………………………………………………………………………. 85

Список используемых источников ……………………………………………………………….. 87

Приложение А …………………………………………………………………………………………….. 91

1. Семкин Б.В., Усов Ю.Ф., Курец В.И. Основы электроимпульсного
разрушения материалов. – СПб.: Наука, 1995. – 276 с.
2. Воробьев Г.А., Похолков Ю.П., Королев Ю.Д., Меркулов В.И. Физики
диэлектриков (область сильных полей): Учебное пособиею – Томск: Изд-
во ТПУ, 2003. – 244 с.
3. В. Ф. Важнов, В. А. Лавринович, С. А. Лопаткин. Техника и Физика
высоких напряжений. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 119 с.
4. ВоробьевА.А.Электрическиеразрядыобрабатываютматериалы,
разрушают твердые тела // Изв. Томск, политехи, ин-га. Томск: Изд-во
ТГУ, 1958. Т.95. С.315-339.
5. Воробьев А.А., Воробьев Г.А., Чепиков А.Г. Российская академия
естественных наук. Научное открытие: Закономерность пробоя твердого
диэлектрика на границе раздела с жидким диэлектриком при действии
импульсного напряжения. Диплом № 107. М., 1999. Регистрационный №
122. Приоритет 14 декабря 1961 г.
6. ПрофессораТомскогополитехническогоуниверситета1991-1997:
Биографический сборник/Составители и отв. Редакторы А. В. Гагарин, В.
Я. Ушаков. – Томск: Изд-во НТЛ, 1998 – 292 стр.
7. Система электронного обучения ТГАСУ, электрофизические технологии
производства и активации строительных материалов [Электронный ресурс]
/ Дата: Среда, 22 мая 2019 года – Режим доступа: http://izido.ru/mod/book/
tool/print/index.php?id=6309
8. Нашилевский А. В. Высоковольтный импульсный генератор для удаления
поверхностного слоя бетона: диссертация на соискание учёной степени
к.т.н. / А. В. Нашилевский; Томский политехнический университет, Томск,
2018.
9. Жгун Д. В. Исследование электроимпульсного пробоя и разрушения
гранита и бетона в воде: диссертация на соискание учёной степени к.т.н. /
Д. В. Жгун; Томский политехнический университет, Томск, 2000.
10.Боев С. Г. Разработка электроимпульсных технологий в НИИ Высоких
напряжений // Известия Томского политехнического университета, 2000, с.
133‒134.
11.Goldfarb V., Bundy R., Dunton A., Shneerson G., Krivosheev S., Adamian
Yu. Removal of surface layer of concrete by pulse-periodical discharge // Digest
of Technical Papers 11th IEEE International Pulsed Power Conference ‒ USA,
Baltimore, 1998. ‒ V.2. ‒ Р. 1078‒1085.
12. Утилизациянекондиционныхжелезобетонныхизделийэлектроим-
пульсным способом / Н. Т. Зиновьев, Б. С. Левченко, Б. В. Семкин, Ж. Г.
Танбаев // Электрон, обраб. материалов. 1990. N 4. С.81-83.
13. Каляцкий И. И., Лимасов А. И. Исследование импульсной электрической
прочности некоторых твердых диэлектриков в больших толщинах // Изв.
СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1964. N 2, вып. 1.
14. Лимасов А. И., Чепиков А. Т. Исследование пробоя горных пород при
импульсномвоздействиинапряжения//Пробойдиэлектрикови
полупроводников. М.; JI.: Энергия, 1964. С.176-179.
15. Лимасов А. И., Чепиков А. Т. Вольт-секундные характеристики полярных
и неполярных жидкостей // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1962. N 8.
С.22-26.
16. Семкин Б. В. Электрический взрыв в конденсированных средах. Томск:
Изд-во Томск, политехн, ин-та, 1979. 89 с.
17. Важов В. Ф. Развитие научно-технических основ электроимпульсного
бурения и резания горных пород: автореферат диссертации на соискание
ученой степени д. т. н. / В. Ф. Важов; Томский политехнический универ-
ситет, Томск, 2014.
18. Усов А. Ф. Перспективы технологий электроимпульсного разрушения
горных пород и руд // Известия РАН. Энергетика. -2001. – № 1. – С. 54-62.
19. Усов А. Ф. Бородулин В. В. Проблема улучшения удельных массогаба-
ритных и энергетических характеристик технических средств электроим-
пульсногоразрушенияматериалов//Горныйинформационно-
аналитический бюллетень. – 2010. – № 9. – С. 375–-379.
20. Усов А. Ф., Потокин А. С. Концептуальные решения для создания
компактныхмобильныхтехнологическихкомплексовнаоснове
электроимпульсного способа разрушения материалов // Горный информаци-
онно-аналитический бюллетень. – 2013. – № 2. – С. 260–269.
21. Усов А.Ф., Потокин А.С. Импульсное трансформирование напряжения и
энергии для электроимпульсного разрушения материалов. // Труды
Кольского научного центра РАН сер. Энергетика, вып. 9, 2014, с. 40-49.
22. Усов А.Ф., Хи М. Арктические перспективы электроимпульсного способа
разрушения материалов и задачи их научно-технического обеспечения.
Вестник Кольского научного центра РАН. 2016. № 2 (25). С. 111-123.
23. Должностные оклады ППС и педагогических работников – [Электронный
ресурс]: Законы, кодексы и нормативно-правовые акты Российской
федерации – URL: https://legalacts.ru/kodeks/TK-RF/chast-iii/razdel-vi/glava-
21/statja-147/ – (дата обращения: 26.03.2019)
24. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ;
25. ГОСТ 12.2.033-78 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические
требования»;
26. ГОСТ 12.2.032-78 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические
требования»;
27. ГОСТ 23000-78 «Система «человек-машина». Пульты управления. Общие
эргономические требования»;
28. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональ-ным
электронно-вычислительным машинам и организации работы»;
29. ГОСТ 12.0.003-2015 «Опасные и вредные производственные факторы.
Классификация»;
30. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых,
общественных зданий и на территории жилой застройки»;
31. ГОСТ 12.1.006–84 ССБТ. Система стандартов безопасности труда.
Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих
местах и требования к проведению контроля. – М.: ИПК Издательство
стандартов, 2002. – 5 с.;
32. ГОСТ 12.1.002-84 ССБТ. Электрические поля промышленной частоты.
Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля
на рабочих местах. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. – 7c.;
33. СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений»;
34. СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение»;
35. ГОСТ 12.1.038-82 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений
прикосновения и токов (с Изменением N 1)»;
36. ППБ 01–03. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. –
М.: Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны,
чрезвычайнымситуациямиликвидациипоследствийстихийных
бедствий, 2003.