Исследование многоканального электрического пробоя горной породы в системе наложенных электродов

Робенков, Виктор Павлович Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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

Электроимпульсный (ЭИ) способ разрушения твердых диэлектрических и
полупроводящих материалов, использующий энергию импульсного электри-
ческого разряда при их непосредственном пробое показал себя эффективным по
многим критериям (износ и стоимость рабочих инструментов, экологичность,
практически нет зависимости от показателя прочности пород и т. д.) [1]
Идея использовать технологию, основанную на электрическом пробое для
разрушения горных пород, была высказана еще в сороковых годах. Позже она
была реализована на практике и вызвала немалый интерес у ученых и
исследователей. Предполагается, что в будущем ЭИ способ разрушения твердых
материалов заменит механический, поэтому он активно изучается, дополняется и
совершенствуется.
Предметом настоящего исследования так же является усовершенствование
электроимпульсного способа разрушения материалов. А именно проверка
возможности осуществления электрического пробоя твердых диэлектрических
материалов одновременно на нескольких каналах электродной системы за один
импульс, иначе говоря осуществление многоканального электроимпульсного
разряда (МЭИР).
Теоретически, использование МЭИР, могло бы повысить
производительность процесса отбойки горных пород, а также сократить время
работы по разрушению различных твердых материалов, однако полного
понимания физики и химии процесса пока не достигнуто, особенно это касается
многоканальных разрядов в твердом диэлектрике.
1. Электроимпульсный способ разрушения твердых непроводящих
материалов
1.1 Электроразрядное воздействие на материалы и среды

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.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)