Введение к работе
Актуальность работы
По оценкам отечественных и зарубежных специалистов, запасы континентальных месторождений некоторых металлов, при существующих темпах роста их добычи, уже в начале XXI столетия будут значительно исчерпаны.
Так, например, по состоянию на 1988 год, практически все марганцевые руды на территории бывшего СССР добывались на Никопольском (80%) и Чиантурском (20%) марганцево-рудных месторождениях, запасы которых за время эксплуатации практически иссякли. Кроме того, после распада СССР данные месторождения оказались за пределами территории России, а собственных крупных промышленно освоенных месторождений марганца в России нет.
В то же время, в Балтийском море разведаны месторождения железомарганцевых конкреций, обладающие следующими отличительными особенностями: малой глубиной моря (6-70 м); достаточной плотностью конкреций (до 30 кг/м2); спокойным рельефом залегания; небольшим удалением от берега (до 100 миль). Проведенные геологами технико-экономические оценки месторождений конкреций Балтийского моря позволили сделать вывод о целесообразности их промышленной разработки.
Существующие технические средства для освоения полезных ископаемых морского дна не могут быть эффективно использованы в горно-геологических условиях месторождений конкреций Балтийского моря с экономически целесообразной производительностью. Поэтому создание новых технических средств для добычи конкреций Балтийского моря и методик их расчета является актуальной задачей в области добычи марганцевого сырья.
Тема диссертационной работы выполняется в соответствии с целевой комплексной программой Минвуза РФ «Университеты России» и тематическим планом научно-исследовательских работ Санкт-Петербургского горного института.
Цель работы
Установление закономерностей изменения тяговых усилий в буксировочном канате и ветвях транспортирующего контура в зависимости от их расположения между плавсредством и донным агрегатом для разработки методики расчета морских добычных комплексов на основе буксируемого донного агрегата и ковшово-цепной транспортирующей системы, позволяющей определять геометрические параметры каната и ветвей в зависимости от условий залегания месторождения.
Задачи исследований
Для достижения цели, поставленной в работе, необходимо решить следующие задачи:
-
Обосновать принципиальную схему комплекса для добычи конкреций Балтийского моря.
-
Разработать математическую модель и алгоритм для исследования геометрических и силовых параметров буксировочного каната и ветвей транспортирующего контура.
-
Провести компьютерное моделирование геометрических и силовых параметров буксировочного каната и ветвей транспортирующего контура добычного комплекса для заданных условий с использованием стандартных тяговых элементов.
-
Провести экспериментальные исследования для определения коэффициента трения между тяговым элементом ветвей транспортирующего контура и рабочей поверхностью направляющей донного агрегата.
-
Разработать рекомендации по расчету и выбору параметров буксировочного каната и ветвей транспортирующего контура.
Методы исследований
Анализ и обобщение известных научных работ используется для выбора основных направлений исследований по создании: новых технических средств для разработки конкреций Балтийскогс моря и методик их расчета.
Теоретические исследования основаны на использование известных уравнений классической механики и математического
моделирования алгоритмов с использованием ЭВМ.
Экспериментальные исследования проводятся с использованием теории планирования экспериментов и методов статистической обработки их результатов.
Научная новизна результатов работы заключается в разработке математической модели взаимодействия буксировочного каната и ветвей транспортирующего контура с плавсредством и ионным агрегатом, позволяющей определять зоны формирования устойчивого тягового усилия в канате в зависимости от его ганейной массы, удаления плавсредства от донного агрегата и глубины моря, что дает возможность обоснованно производить выбор технических характеристик комплекса.
Достоверность научных положений подтверждается яспользованием современных математических методов, тредставительным объемом экспериментальных данных с трименением апробированного математического аппарата их эбработки.
Практическая значимость работы'
На основе проведенных теоретических и экспериментальных «следований предложены:
принципиальная схема комплекса для добычи конкреций Балтийского моря.
математическая модель взаимодействия буксировочного каната и ветвей транспортирующего контура с плавсредством и донным агрегатом.
компьютерная программа, составленная на основе математической модели и позволяющая проводить инженерный расчет геометрических и силовых параметров буксировочного каната и ветвей транспортирующего контура.
Реализация результатов работы
Основные результаты научных исследований использованы гри конструировании комплекса для добычи конкреций Балтийского
моря. Конструкторские разработки доведены до изготовления донного агрегата в металле. Работы велись по заданшо АОЗТ «Рудас»
Апробация. Основные положения работы докладывались на симпозиуме «Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология» (Санкт-Петербург, 1996) и ежегодной научной конференции молодых учёных «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 1997).
Публикации
Основные положения диссертации отражены в 2 печатных работах.
Объем и структура работы