автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование и выбор параметров системы гидротурбинного привода горной машины для подводной добычи железомарганцевых конкреций



На правах рукописи

ЕКИМОВ Николай Александрович

ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ГИДРОТУРБИННОГО ПРИВОДА ГОРНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ КОНКРЕЦИЙ

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009

а СЕМ 20М

003477756

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор

Б.С.Маховиков

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

И.П.Тимофеев,

кандидат технических наук

Н.В.Братчиков

Ведущее предприятие - ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С.Грамберга».

Защита диссертации состоится 30 сентября 2009 г. в 16 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 28 августа 2009 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета

д-р техн. наук, профессор ^ В.В.ГАБОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В связи с ростом потребления промышленностью минерального сырья и, в частности, марганца, месторождения полезных ископаемых будут интенсивно отрабатываться. На территории Российской Федерации запасы марганца не велики. Между тем на дне морей и океанов сосредоточены большие запасы полезных ископаемых и по мере сокращения их на суше подводные месторождения полезных ископаемых будут приобретать все большее промышленное значение. Поэтому вопросы, связанные с совершенствованием приводов подводных машин, являются актуальными.

Вопросами разработки технологии и оборудования для подводной добычи полезных ископаемых на шельфе и совершенствованием приводов горных машин занимались такие ученые, как В.В. Ржевский, Г.А. Нурок, И.П. Тимофеев, В.Б. Добрецов, B.C. Маховиков, JI.JI. Лифшиц, В.Г. Лешков, Г.М. Лезгинцев, Дж. Кенни, П. Ка-уш, В.И. Медведков, О.В. Батаев, A.C. Горбачев.

В этих работах обосновываются системы разработки и принципиальные схемы добычных устройств, однако эффективные технические средства, их приводы для разработки полезных ископаемых на дне морей и океанов отсутствуют. В связи с этим разработка привода подводной горной машины для подводной добычи полезного ископаемого является актуальной задачей и для успешного решения требует проведения дополнительных теоретических и экспериментальных исследований.

Цель работы - научное обоснование и установление закономерностей, позволяющих выявить рациональные параметры системы с гидротурбинным приводом, обеспечивающей устойчивую работу подводной добычной машины с максимальной мощностью на исполнительном органе и использующей в качестве источника энергии гидростатическое давление, определяемое глубиной погружения.

Идея работы - работа подводного гидротурбинного привода добычных машин с максимальной мощностью при переменном характере изменения внешних нагрузок и использовании источника постоянного давления обеспечивается путем одновременного изменения определяющих факторов на основе функциональных зависи-

3

мостей, связывающих их с нагрузкой и мощностью на его исполнительном органе и определяемых на стадии проектирования добычной системы.

Основные задачи:

1. Провести анализ работы гидротурбинных приводов под водных добычных машин и определить области изменения значимых факторов.

2. Разработать алгоритм функционирования системы гидротурбинного привода подводной добычной горной машины, обеспечивающий ее работу с максимальной мощностью на выходном валу турбины и выполнить компьютерное моделирование работы устройства.

3. Получить математическое описание и разработать устройство для реализации полученного алгоритма функционирования.

4. Разработать стенд и план факторного эксперимента, построить экспериментальные статические и динамические характеристики физической модели устройства.

5. Разработать методику расчета параметров подводного гидротурбинного привода горной машины, обеспечивающего устойчивую работу при максимуме полезной мощности.

Методы исследований: при решении поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические исследования включали составление блочных и принципиальных схем, их математическое описание, компьютерное моделирование, анализ полученных результатов. Экспериментальные исследования включали создание физической модели, разработанной системы гидропривода, разработку многофакторных планов, проведение экспериментов при широком диапазоне регулирования основных параметров. Результаты экспериментов обрабатывались методами математической статистики.

Защищаемые научные положения:

1. При использовании источника постоянного входного давления режим работы подводного гидротурбинного привода с максимальной мощностью определяется путем совместного решения уравнений связи между сработанным давлением, угловой скоростью, нагрузкой, мощностью и конструктивными параметрами тур-

бины, что позволяет определить геометрическое место точек рабочих режимов и максимальных мощностей.

2. При работе горной машины по добыче железомарганцевых конкреций и переменном характере изменения внешних условий среды следует использовать алгоритм управления, обеспечивающий режим работы подводного гидротурбинного привода с максимальной мощностью, определяемый путем выбора сработанного давления как функции угловой скорости и нагрузки на исполнительном органе, а также скорости передвижения устройства.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Установлено, что для подводного гидротурбинного привода, работающего с источником постоянного давления, имеется функциональная зависимость между сработанным давлением, угловой скоростью, нагрузкой и конструктивными параметрами, обеспечивающая его устойчивую работу с максимальной мощностью.

2. Получены аналитические зависимости, позволившие разработать методику определения режимных параметров, обеспечивающую максимальную мощность подводного гидротурбинного привода при непрерывном изменении нагрузок.

3. Выявлены зависимости, позволившие разработать методику определения конструктивных параметров гидротурбинного привода по результатам испытаний его физической модели в режиме холостого хода и торможения.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена теоретическими исследованиями, результатами лабораторных экспериментов, сопоставлением результатов теоретических и экспериментальных исследований с применением методов математической статистики и регрессионного анализа. При этом среднеквадратичное отклонение расчетных и фактических значений параметров не превышало 1,5-5%.

Практическая значимость работы:

1. Разработана методика расчета параметров подводных гидротурбинных приводов, обеспечивающая устойчивую работу при максимуме полезной мощности.

2. Разработан алгоритм, обеспечивающий максимальную мощность на валу исполнительного органа при переменных нагрузках.

3. Разработан алгоритм определения статических и динамических характеристик гидротурбинного привода.

4. Разработан стенд для испытаний физических моделей подводных гидротурбинных приводов, позволяющий определять их статические и динамические характеристики во всем диапазоне изменения нагрузок.

Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались на ежегодных конференциях молодых ученых Санкт-Петербургского государственного горного института (технический университет) в 2006-2009 гг., на IV Международной научно-практической конференции "Инновационные технологии автоматизации и диспетчеризации горно-добывающих и перерабатывающих предприятий" в 2009 г., на VII Межрегиональной научно-практической конференции "Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения" в 2009 г., на заседаниях кафедры Рудничных стационарных установок Санкт-Петербургского государственного горного института (технический университет).

Личный вклад соискателя:

1. Разработан алгоритм, обеспечивающий работу гидротурбинных приводов с максимальной мощностью.

2. Разработано устройство, реализующее алгоритм работы гидротурбинных приводов с максимальной мощностью.

3. Получены зависимости между угловой скоростью, сработанным давлением, нагрузкой и скоростью движения подводной добычной машины, позволяющие определить рациональный режим работы.

4. Разработан экспериментальный стенд, позволяющий имитировать условия работы добычного модуля под водой, в частности, ступенчатое изменение нагрузки на исполнительном органе.

5. Разработана методика определения на стадии проектирования параметров работы подводного радиального гидротурбинного привода в режиме максимальной мощности при переменных внешних нагрузках.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 1 патент Российской Федерации. В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, опубликовано 3 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложенных на 128 страницах, содержит 44 рисунка, 7 таблиц, список литературы из 89 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы исследований, исходя из необходимости создания специальной техники для разработки полезных ископаемых шельфовой зоны морей и океанов.

В первой главе работы произведен анализ известных способов и систем добычи подводных россыпных месторождений. Рассмотрены преимущества и недостатки существующих способов добычи полезного ископаемого со дна морей и океанов, изучены существующие схемы и конструкции гидротурбинных приводов подводных добычных машин, включающих радиальные, активные, наклонно-струйные и осевые турбины, оценена возможность их работы в морской среде, проведен сравнительный анализ их достоинств и недостатков.

Также рассмотрены нагрузки, действующие на исполнительный орган подводных машин при сборе конкреций на шельфе. На основе проведенного сравнительного анализа сформулированы задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке устройства, обеспечивающего работу подводного гидротурбинного привода в режиме максимально полезной мощности, изучены виды потерь энергии в проточной части, создана математическая модель процессов, протекающих в проточной части радиальной гидравлической турбины, получены зависимости для нахождения параметров рациональной работы привода, разработан алгоритм регулирования подводной добычной машины, рассчитана динамика привода.

В третьей главе приведено описание экспериментального стенда, представлена методика и результаты экспериментальных исследований, дана оценка адекватности теоретической модели полученным экспериментальным данным, определены конструктивные коэффициенты радиального гидротурбинного привода. Для обработки полученных данных использовались теория планирования эксперимента и регрессионный анализ. Дана оценка адекватности теоретических и опытных результатов.

В четвертой главе приведены методики расчета на стадии проектирования режимных параметров, обеспечивающих максимальную

7

полезную мощность на валу подводного радиального гидротурбинного привода, работающего с использованием постоянного давления.

Заключение содержит основные выводы и рекомендации по результатам диссертационной работы.

1. При использовании источника постоянного входного давления режим работы подводного гидротурбинного привода с максимальной мощностью определяется путем совместного решения уравнений связи между сработанным давлением, угловой скоростью, нагрузкой, мощностью и конструктивными параметрами турбины, что позволяет определить геометрическое место точек рабочих режимов и максимальных мощностей.

На основе анализа работы подводных добычных комплексов для донных месторождений полезных ископаемых включающих (рис.1) базовое судно 1, самоходную придонную добычную машину 3, перемещающуюся по дну и обеспечивающую отделение твёрдого полезного ископаемого от донной поверхности, гибкий пульпопровод 4, соединяющий всасывающее сопло придонного агрегата с подводным модулем 2, имеющим в своем составе землесос и привод для напорного транспортирования пульпы, предложено устройство с гидротурбинным приводом (рис.2).

Целесообразность применения гидротурбинных приводов объясняется тем, что работа такого привода обеспечивается перепадом давлений между подводным модулем и поверхностью океана и не требует специальных насосов и электрооборудования. Как объект управления работа привода определяется конструктивными и технологическими параметрами - расходом гидротурбины, моментом на валу, мощностью, сработанным давлением, скоростью вращения исполнительного органа, скоростью перемещения машины, удельным сопротивлением породы резанию. Турбинный двигатель имеет "мягкие" механические характеристики, что позволяет уменьшить

8

конкреций

динамические нагрузки в конструкции добычной машины, а дистанционное управление такими двигателями реализуется сравнительно простыми методами, т.е. изменением проходного сечения в отводящем трубопроводе.

Рис.2. Исполнительный орган с гидротурбинным приводом

Одновременный учет всех факторов и параметров в подводных условиях представляет сложную задачу, которая может быть решена с помощью аналитических и экспериментальных исследований, проводимых на физической модели.

Расход гидротурбины определяется из выражения:

2сКр

11}

Е-

8Р_ Р®т

0)

где с, I, и Е - конструктивные параметры гидротурбины, Г0 - площадь проходного сечения подводящего трубопровода, со,. - угловая скорость гидротурбины.

Для упрощения выражения можно записать:

<2 = ^ар-Ьа>1 -с'(йт,

(2)

где

а =

р сК

'1} ЕсКрЛ

п

4с К

2 '

С =

щ

Для вычисления момента, создаваемого рабочим колесом гидротурбины в заданном режиме ее работы, используем следующую формулу:

= 0,5pQ(QcB ~ сот —■), (3)

где сп - константа, характеризующая конструкцию проточной части рабочего колеса, Dz - внутренний диаметр решетки лопастей.

После преобразований получим формулу для определения момента:

(4)

где а, = ; Ь{ = •

Момент сопротивления на исполнительном органе можно определить из следующего выражения:

TtV

Мс=-q RbisinQ0, (5)

/neo

где qp - сопротивление грунта резанию Н/мм2; i = (Np +1)/2 - число резцов, одновременно участвующих в резании; т - число резцов в линии резания т > (27rFsin0)/a)/, причем значение т должно быть принято равным большему целому из величин, определённых по формулам; v - скорость движения машины, м/с; R - радиус барабана, м; со - угловая скорость вращения исполнительного органа, с"1.

Для упрощения выражения введем коэффициент f, который %

будет равен: / = —q Rbisт0о,так как правая часть выражение пот

стоянна, тогда выражение для момента сопротивления примет вид:

Мс = /-. (6)

СО

Основные уравнения расхода Q, момента турбины М и момента сопротивления резанию Мс представляем в безразмерной форме:

N = N°Ñ; М=М°М\ Мс=Мс°Мс; р = р°р; со = со°й); v = v°v; f = f°f.

£) = ^Л1р-Л2оз2 -А3(й

м = А4д2-л5(м

М С = Аь/у/аз

N = Ма>

здесь параметры £), соответствуют базово-

му режиму; параметры (), N, М , Л/с, р , со, V и / - безразмерным величинам; А\, А2, А3, А$, А6 - безразмерные коэффициенты, характеризующие конструктивные параметры турбины и параметры базовых режимов; р - сработанное давление; / - удельное сопротивление резанию; V - скорость движения машины; со - угловая скорость вращения турбины.

Рабочий режим соответствует базовому режиму при значениях безразмерных параметров, равных единице (рис.3.) в точке С

графика момента М на валу турбины и момента сопротивления Мс. Этому режиму соответствует мощность N и сработанное давление р в турбине. При этом рабочая зона не обязательно будет соответствовать максимальной мощности.

м,

К

А/с, 2.5

Р>

2

1.5

0.5

СО

1 0.5 1 1.5 2

Рис.3. Рабочий режим не оптимизированной системы привода

Решение системы уравнений (7) относительно величины р

дает результат:

_ \ __ _3 _3

р =-—(2А4А6/у+2А2А4со +2А}А4со +

2А,А4а (8)

2А3А5А,А?(о7 -(2 А}А4 +А5)(й''5у/4А4А67у+А^(03). Из формулы (8) следует, что рабочий режим определяется четырехмерной областью факторов - сработанным давлением р, скоростью передвижения устройства V, угловой скоростью на исполнительном органе со и нагрузкой /.

Задача упрощается, если величины, например / и V, считать неизменными, что может быть достигнуто при постоянной скорости перемещения самоходной придонной добычной машины и постоянном сопротивлении рыхления грунта.

Исследуя мощность на валу гидротурбины N на экстремум, получим выражение определяющее максимальную мощность гидротурбины в области параметров р и со

—2

~ „ -2 КлО .,-6 /оч

+ , (9)

Къ ю

где К\4 - коэффициенты, определяемые конструктивными параметрами и начальными условиями.

Таким образом, приведенная система уравнений определяет

необходимое давление р и угловую скорость <в гидротурбинного привода, обеспечивающего максимально возможную мощность. Эти режимы изображены на рис.4, где показано, что точка А является

пересечением графиков р \тах и р и определяет давление и угловую скорость турбины, обеспечивающие максимальную мощность рабочего режима турбины. Точка В определяется пересечением графиков момента турбины и сопротивления при максимальной мощ-

ности, точка С показывает значение максимальной мощности при заданных величинах / и V.

Рис.4. Режим работы гидротурбины после оптимизации

При изменении условий ведения горно-добычных работ, например, ступенчатого увеличения или уменьшения крепости разра-

Рис.5. Механическая характеристика гидротурбины с начальными параметрами (индекс I) и переменными (индекс II); 1,2,3,4,5 соответственно А/(м); М(ы); Л/с(ш);

батываемой породы, резко изменяется момент сопротивления резанию на исполнительном органе Мс - 3» (рис.5.). Это приводит к сбою, работы подводного добычного комплекса, поскольку не обеспечивается максимальная мощность его работы. Стабилизировать режим работы комплекса можно изменением проходного сечения в отводящем трубопроводе, что приводит к изменению величины скорости подачи V и сработанного давления р (рис.5., пересечение

графиков р тах и р в точке А).

Таким образом, можно утверждать, что режим работы подводного гидротурбинного привода с максимальной мощностью определяется путем решения уравнений связи (6)-(9) между сработанным давлением, угловой скоростью, нагрузкой, мощностью и конструктивными параметрами и построением механических характеристик определяющих геометрическое место точек рабочих режимов и максимальных мощностей.

2. При работе горной машины по добыче железомарганце-вых конкреций и переменном характере изменения внешних условий среды следует использовать алгоритм управления, обеспечивающий режим работы подводного гидротурбинного привода с максимальной мощностью, определяемый путем выбора сработанного давления как функции угловой скорости и нагрузки на исполнительном органе, а также скорости передвижения устройства.

Дня реализации алгоритма предложена блок-схема системы гидротурбинного привода горной машины для подводной добычи железомарганцевых конкреций (рис. 6).

На этой схеме показан рыхлитель 1 с турбинным приводом 2 и ходовой тележкой с приводом 3. Угловая скорость турбины о^ и скорость хода регистрируется соответствующими датчиками 5 и 6. Сигналы от этих датчиков поступают в устройство по обработке сигналов, в качестве которого может быть применен компьютер. Регулятор через усилитель и исполнительный механизм перемещает задвижку до тех пор, пока давление не станет равным заданному.

Алгоритм управления подводной добычной машины определяется следующими положениями:

- по заданным значениям / и V строим линии рабочих режимов и максимальной мощности (графики рм„ах и р рис.4.) и определяем оптимальное давлениеропт и юопт в точке А;

- задавшись давлением ропг, решаем систему уравнений (7) и определяем момент на валу турбины для соопт;

- по уравнению (9) определяем значение максимальной мощности N •

таХ1

- давление рот используется в качестве задания для автоматической системы поддержки давления;

- в процессе работы измеряем текущее значения давления р, угловой скорости со и скорости перемещения V и корректируем задание регулятору давления ра:1.

Рис.6. Система гидротурбинного привода горной машины для подводной добычи железомарганцевых конкреций

При лабораторных испытаниях алгоритм был реализован на стенде, схема которого приведена на рис. 7.

Стенд состоит из бака 1, в который помещен испытываемый гидротурбинный двигатель 2. Выходной вал двигателя выведен на-

ружу через сальник и соединен упругой муфтой с нагрузочным устройством, состоящем из машины постоянного тока 6, тиристорного преобразователя 7 с блоком формирования сигнала 9, имитирующего момент сопротивления на рыхлителе и элемента сравнения 8.

Выходной патрубок гидротурбинного двигателя 2 соединен через управляемый клапан 14 со сливным баком 20. Управление клапаном 14 производится с помощью автоматического регулятора 13 по сигналам оптимального управления, формируемым с помощью компьютера 10.

19 20 21 1 2 3 4 5

Рис.7, Схема экспериментального лабораторного стенда: 1 -бак; 2 - модель гидротурбины; 3 - датчик давления; 4 - клапан; 5 - регулятор давления; 6 - машина постоянного тока; 7 -тиристорный преобразователь; 8 - элемент сравнения; 9 - формирователь нагрузки; 10 -компьютер; 11 - осциллограф; 12 - датчик угловой скорости гидротурбины; 13 - регулятор срабатываемого давления; 14-регулирующий клапан; 15-датчик давления; 16-расходо-мер; 17 - диафрагма; 18 - дифференциальный манометр; 19 - вторичный прибор; 20 - сливной бак; 21 - насос

Глубина погружения гидротурбинного двигателя имитируется с помощью насоса 21, выходной патрубок которого соединен с

баком 1, и клапаном 4. Клапан 4 управляется автоматическим регулятором 5, который обеспечивает поддержание постоянного давления в баке 1 в соответствии с сигналом задания.

Для контроля основных величин установлены расходомер 16, включающий нормальную диафрагму 17, дифференциальный манометр 18 и вторичный прибор 19, датчик угловой скорости 12, датчики давления 15 и 3 на выходе из гидротурбинного двигателя перед клапаном 14 и в баке 1, осциллограф 11.

Перед проведением испытаний клапаны 4 и 14 закрываются, включается насос 21 и производится заполнение бака 1. Регулятору 5 дается задание на поддержании постоянного давления в баке 1. Затем включаются все устройства.

После заполнения бака включаются устройства 6, 7, 10 и привод приходит в действие.

Геометрические и технологические параметры модельного образца:

йт=0(/тп, ¿>„=0,159 м -диаметр рабочего колеса модели; Ьт=Ь(/т0, Ьт =6,4 мм - высота лопасти; Ьт(о)=Ь0(о/т0, Ът(о) =32 мм -ширина спиральной камеры; £Ь,„=55,6 мм - внутренний

диаметр решетки лопастей; Озт-В3о/т0, Бзт~48 мм - выходной диаметр переднего диска колеса, все геометрические углы входа и выхода потока в рабочее колесо у объекта и физической модели равны.

На стенде были определены коэффициенты, входящие в уравнения (2), (4), в режиме холостого хода (Л/= 0) и останова при максимальной нагрузке (тормозном со=0).

0.0035]!2( м/сЗ 0,003

0,15 р,МПа

Рис.8. Зависимость расхода {1 от давления р в режиме торможения

М, Нм 1 >

А Г

< г

0,05

0,1

0,15 р, МПа

Рис.9. Зависимость момента Мот давления р в режиме торможения

о,оо1

0,0008

0,0002 о

й м/с5 •

0,004

й м'/с А/, Нм

0,001

0.05

0,1

0.15 р, МПа

Д

Л /*10" — 1 —

50 100 150 200 250 <В, С

Рис.10. Зависимость расхода ¡2 от давления р в холостом режиме

Рис. 11. Проверка адекватности полученных уравнений регрессии, результатам эксперимента

Из рис. 8-10 следует, что с увеличением расхода <2 или момента М сработанное давление увеличивается, тем самым, повышая мощность. Эти графики необходимы для определения конструктивных коэффициентов а, Ь, с, щ и Ь\ в формулах (2) и (4). Доказано, что полученные результаты адекватны теоретическим (рис.11) с доверительной вероятностью 0,95.

Таким образом, предложенный алгоритм управления подводной горной машиной по добычи железомарганцевых конкреций со ступенчатым характером изменения внешних условий среды обеспечивает режим работы гидротурбинного привода с максимальной мощностью при выборе сработанного давления как функции угловой скорости и нагрузки на исполнительном органе, а также скорости передвижения устройства в зависимости от рабочих и конструктивных параметров.

Заключение

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой на базе выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований содержится новое решение актуальной научной задачи, заключающейся в обосновании и выборе параметров системы гидротурбинного привода горной машины обеспечивающей повышение эффективности подводной добычи железомарганцевых конкреций.

1. Доказано, что использование зависимостей между сработанным давлением, угловой скоростью, нагрузкой, мощностью и конструктивными параметрами позволяет увеличить мощность гидротурбинного привода на 15-30 % при непрерывном изменении внешних условий.

2. Экспериментально установлено, что предложенный алгоритм управления подводной горной машины, реализованный на физической модели, обеспечивает максимальную мощность гидротурбинного привода в пределах 12-30 м глубины погружения подводного модуля, угловой скорости в диапазоне 40-140 с"1 и скорости перемещения ходовой тележки от ОД до 1 м/с.

3. Показано, что для подводной добычи полезных ископаемых целесообразно в качестве привода исполнительного органа добычной машины использовать радиальный гидротурбинный привод, работа которого обеспечивается перепадом давлений между подводным модулем и поверхностью океана и не требует специальных насосов и электрооборудования.

4. Разработана методика расчета параметров подводных гидротурбинных приводов, обеспечивающих устойчивую работу при максимуме полезной мощности.

5. Разработана методика определения конструктивных параметров гидротурбинного привода по результатам испытаний модельного образца в режиме холостого хода и торможения.

6. Разработан алгоритм определения статических и динамических характеристик радиального гидротурбинного привода подачи исполнительного органа.

7. Использование результатов исследования, в частности, разработанного устройства для управления системой гидротурбинного привода повышает производительность добычи полезного ископаемого и увеличивает время безотказной работы гидротурбин.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Екимов H.A. Анализ потерь энергии в гидравлической ступени // Записки Горного института, 2008, Т. 173. С. 83-86.

2. Екимов H.A. Профилирование решетки гидротурбины для привода подводных горных машин // Записки Горного института, 2008, Т. 182. С.78-80.

3. Екимов H.A. Обоснование параметров гидротурбины для привода механизмов при глубоководной добыче твердых полезных ископаемых / H.A. Екимов, Б.С. Маховиков // Записки Горного института/2008, Т. 178. С.59-64.

4. Патент № 2352783 Российской Федерации, МПК Е 21 С 50/00. Прямоточная многоступенчатая гидротурбина / Маховиков Б.С., Незаметдинов А.Б., Шорников В.В., Екимов H.A.// - 2007147540; заявлено 19.11.07; Опубл. 20.04.09, бюл. №11. приоритет 19.11.07 - 3 е.: ил.

5. Кабанов О.В. Автоматизированный гидротурбинный привод подводных горных машин / О.В. Кабанов, H.A. Екимов // Инновационные технологии автоматизации и диспетчеризации горнодобывающих и перерабатывающих предприятий. IV Международная научно-практическая конференция; СПГГИ(ТУ), СПб, тезисы, 2009. С. 25.

6. Екимов H.A. Физическое моделирование гидротурбинных приводов подводных горных машин / H.A. Екимов, О.В. Кабанов // Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и решения. Труды 7-й межрегиональной научно-практической конференции, 2009, Воркута: ВГУ, С. 344-348.

РИЦ СПГГИ. 06.07.2009. 3.360. Т.100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ГИДРОТУРБИННЫХ ПРИВОДОВ ПОДВОДНЫХ МЕХАНИЗМОВ.

1.1. Анализ известных способов и систем добычи подводных россыпных месторождений.

1.2. Существующие схемы и конструкции гидротурбинных приводов подводных добычных машин.

1.3 Анализ работы приводов подводных добычных машин.

1.5. Выводы, цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГИДРОТУРБИННЫХ ПРИВОДОВ ПОДВОДНЫХ МАШИН ДЛЯ СБОРА КОНКРЕЦИЙ.

2.1. Подводный добычной комплекс.

2.2. Радиальный гидротурбинный привод.

2.3. Рабочий процесс и основное уравнение турбин.

2.4. Математическая модель гидропривода и анализ статических характеристик.

2.5 Анализ потерь энергии в гидравлической ступени.

2.6. Динамические характеристики гидротурбинного привода подводной добычной машины.

Минеральные ресурсы континентов, которые широко используются в промышленности, ограничены. Месторождения полезных ископаемых постепенно истощаются, их эксплуатация становится все более сложной и дорогостоящей, вероятность обнаружения на континентах новых месторождений с каждым годом уменьшается. Основная масса крупных материковых месторождений цветных металлов уже открыта, разведаны их запасы и многие из них разрабатываются [73]. Однако в последние десятилетия было установлено, что дно морей и океанов располагает огромными ресурсами полезных ископаемых, которые уже успешно разрабатываются в прибрежных районах мирового океана. Среди полезных рудных ископаемых в океанах выделяются следующие типы [71]: гидротермальные сульфидные постройки на поверхности океанического дна, сульфидная минерализация в толще океанической коры (природные образования), железомарганцевые концентрации на дне глубоководных впадин, металлоносные осадки открытого океана, прибрежно-морские россыпи [34]. Разработка подводных россыпей за рубежом дает до 100% циркония и рутила, около 70% ильменита и более 40% касситерита. По данным экономистов США, морские россыпи уже в 1968г. дали сырья на 50 млн.долл. Некоторые страны полностью или в значительной степени удовлетворяют свои потребности в том или ином минеральном сырье за счет разработки подводных месторождений.

Ведущее место в добыче россыпных металлоносных минералов занимает Австралия, ее восточное побережье, где россыпи тянутся на полторы тысячи километров. Только в песках этой полосы содержится около 1 млн. тонн циркона и 30.0 тыс. тонн монацита. Ведущим производителем концентратов ильменита, рутила и циркона являются также США (россыпи этих металлов почти повсеместно распространены на шельфе Северной Америки - от Калифорнии до Аляски на западе и от Флориды до Род-Айленда на востоке). Наиболее богатые в мире прибрежно-морские и подводные аллювиальные россыпные месторождения оловоносной руды - касситерита сосредоточены в странах Юго-Восточной Азии: Бирме, Таиланде, Малайзии и Индонезии. Морские месторождения приобретают все большее значение из-за истощения запасов на суше и потому, что морские месторождения оказались богаче наземных по содержанию металла. Более или менее значительные и богатые прибрежно-морские россыпи магнетитовых (содержащих железо) и титаномагнетитовых песков встречаются на всех континентах [9]. Однако промышленными запасами располагают далеко не все из них. Крупнейшие по запасам скопления железистых песков расположены в Канаде. Весьма значительными запасами этих минералов располагает Япония. Разработка прибрежно-морских россыпей магнетита осуществляется в Индонезии и Филиппинах. На Украине россыпные титано-магнетитовые месторождения эксплуатируются на пляжах Черного моря; в Тихом океане - в районе острова Инсурут [39]. Особый интерес в международных экономических отношениях представляет добыча полиметаллических, или, как их чаще называют, железомарганцевых конкреций (ЖМК) [7,10]. В их состав входит множество металлов: марганец, медь, кобальт, никель, железо, магний, алюминий, молибден, ванадий, всего- до 30 элементов, но преобладают железо и марганец. ЖМК встречаются в большом диапазоне глубин, их находят в пределах шельфовых морей - Балтийском, Карском, Баренцевом и др. Однако наиболее ценные и перспективные месторождения расположены на дне Тихого океана. В полиметаллических конкрециях имеется больше, чем на суше, кобальта в 5 тыс. раз, марганца - в 4 тыс. раз, никеля - в 1,5 тыс. раз, алюминия - в 200 раз, меди - в 150, молибдена - в 60, свинца- 50 и железа - в 4 раза [6,8,14]. Поэтому добыча ЖМК из морских недр очень выгодна.

Несмотря на то, что, на данный момент, разработано большое количество комплексов для добычи полезных ископаемых с поверхности морского дна, как отечественными, так и зарубежными специалистами, они не могут считаться приемлемыми, так как не в полной мере отвечают современным требованиям к надежности, не обладают достаточной производительностью, не могут работать при сложном рельефе дна, в неблагоприятных погодных условиях и не обеспечивают необходимые показатели экологичности [20].

Все выше изложенное показывает, что разработка комплексов и привода горных машин для подводной добычи полезного ископаемого является актуальной задачей и для успешного решения требует проведения дополнительных теоретических и экспериментальных исследований. Все это подтверждается Федеральной целевой программой "Мировой океан", одной из подпрограмм которой является создание технологий для освоения ресурсов и пространств Мирового океана. (Указ президента Российской Федерации от 17 января 1997г.)

Цель работы - научное обоснование и установление закономерностей, позволяющих выявить рациональные параметры системы с гидротурбинным приводом, обеспечивающей устойчивую работу подводной добычной машины с максимальной мощностью на исполнительном органе и использующей в качестве источника энергии гидростатическое давление, определяемое глубиной погружения.

Идея работы - работа подводного гидротурбинного привода добычных машин с максимальной мощностью при переменном характере изменения внешних нагрузок и использовании источника постоянного давления обеспечивается путем одновременного изменения определяющих факторов на основе функциональных зависимостей, связывающих их с нагрузкой и мощностью на его исполнительном органе и определяемых на стадии проектирования добычной системы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Провести анализ работы гидротурбинных приводов подводных добычных машин и определить области изменения значимых факторов.

2. Разработать алгоритм функционирования системы гидротурбинного привода подводной добычной горной машины, обеспечивающий ее работу с максимальной мощностью на выходном валу турбины и выполнить компьютерное моделирование работы устройства.

3. Получить математическое описание и разработать устройство для реализации полученного алгоритма функционирования.

4. Разработать стенд и план факторного эксперимента, построить экспериментальные статические и динамические характеристики физической модели устройства.

5. Разработать методику расчета параметров подводного гидротурбинного привода горной машины, обеспечивающего устойчивую работу при максимуме полезной мощности

Методы исследований: при решении поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические исследования включали составление блочных и принципиальных схем, их математическое описание, компьютерное моделирование, анализ полученных результатов. Экспериментальные исследования включали создание физической модели, разработанной системы гидропривода, разработку многофакторных планов, проведение экспериментов при широком диапазоне регулирования основных параметров. Результаты экспериментов обрабатывались методами математической статистики.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. При использовании источника постоянного входного давления режим работы подводного гидротурбинного привода с максимальной мощностью определяется путем совместного решения уравнений связи между сработанным давлением, угловой скоростью, нагрузкой, мощностью и конструктивными параметрами турбины, что позволяет определить геометрическое место точек рабочих режимов и максимальных мощностей.

2. При работе горной машины по добыче железомарганцевых конкреций и переменном характере изменения внешних условий среды следует использовать алгоритм управления, обеспечивающий режим работы подводного гидротурбинного привода с максимальной мощностью, определяемый путем выбора сработанного давления как функции угловой скорости и нагрузки на исполнительном органе, а также скорости передвижения устройства.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Установлено, что для подводного гидротурбинного привода, работающего с источником постоянного давления, имеется функциональная зависимость между сработанным давлением, угловой скоростью, нагрузкой и конструктивными параметрами, обеспечивающая его устойчивую работу с максимальной мощностью.

2. Получены аналитические зависимости, позволившие разработать методику определения режимных параметров, обеспечивающую максимальную мощность подводного гидротурбинного привода при непрерывном изменении нагрузок.

3. Выявлены зависимости, позволившие разработать методику определения конструктивных параметров гидротурбинного привода по результатам испытаний его физической модели в режиме холостого хода и торможения.

Практическая значимость работы:

1. Разработана методика расчета параметров подводных гидротурбинных приводов, обеспечивающая устойчивую работу при максимуме полезной мощности.

2. Разработан алгоритм, обеспечивающий максимальную мощность на валу исполнительного органа при переменных нагрузках.

3. Разработан алгоритм определения статических и динамических характеристик гидротурбинного привода.

4. Разработан стенд для испытаний физических моделей подводных гидротурбинных приводов, позволяющий определять их статические и динамические характеристики во всем диапазоне изменения нагрузок.

Личный вклад соискателя:

1. Разработан алгоритм, обеспечивающий работу гидротурбинных приводов с максимальной мощностью.

2. Разработано устройство, реализующее алгоритм работы гидротурбинных приводов с максимальной мощностью.

3. Получены зависимости между угловой скоростью, сработанным давлением, нагрузкой и скоростью движения подводной добычной машины, позволяющие определить рациональный режим работы.

4. Разработан экспериментальный стенд, позволяющий имитировать условия работы добычного модуля под водой, в частности, ступенчатое изменение нагрузки на исполнительном органе.

5. Разработана методика определения на стадии проектирования параметров работы подводного радиального гидротурбинного привода в режиме максимальной мощности при переменных внешних нагрузках.

Реализация работы. Полученные научные результаты и разработанная методика расчета системы гидротурбинного привода горной машины переданы в ФГУП "ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга" для использования при проектировании привода подводных машин.

4.1. Выводы по четвертой главе

1. Разработанная методика позволяет определить максимальную мощность привода на стадии проектирования системы при заданных конструктивных параметрах.

2. В случае не полной априорной информации методика позволяет определить недостающие данные и определить максимальную мощность.

3. Методика позволяет прогнозировать изменения максимальной мощности в зависимости от изменения скорости самоходной тележки и нагрузки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой на базе выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований содержится новое решение актуальной научной задачи, заключающейся в обосновании и выборе параметров системы гидротурбинного привода горной машины обеспечивающей повышение эффективности подводной добычи железомарганцевых конкреций.

1. Доказано, что использование зависимостей между сработанным давлением, угловой скоростью, нагрузкой, мощностью и конструктивными параметрами позволяет увеличить мощность гидротурбинного привода на 15-30 % при непрерывном изменении внешних условий.

2. Экспериментально установлено, что предложенный алгоритм управления подводной горной машины, реализованный на физической модели, обеспечивает максимальную мощность гидротурбинного привода в пределах 12-30 м глубины погружения подводного модуля, угловой скорости в диапазоне 40-140 с"1 и скорости перемещения ходовой тележки от 0,1 до 1 м/с.

3. Показано, что для подводной добычи полезных ископаемых целесообразно в качестве привода исполнительного органа добычной машины использовать радиальный гидротурбинный привод, работа которого обеспечивается перепадом давлений между подводным модулем и поверхностью океана и не требует специальных насосов и электрооборудования.

4. Разработана методика расчета параметров подводных гидротурбинных приводов, обеспечивающих устойчивую работу при максимуме полезной мощности.

5. Разработана методика определения конструктивных параметров гидротурбинного привода по результатам испытаний модельного образца в режиме холостого хода и торможения.

6. Разработан алгоритм определения статических и динамических характеристик радиального гидротурбинного привода подачи исполнительного органа.

7. Использование результатов исследования, в частности, разработанного устройства для управления системой гидротурбинного привода повышает производительность добычи полезного ископаемого и увеличивает время безотказной работы гидротурбин.

1. Александров В.И. Гидравлический транспорт минерального сырья на горных предприятиях. СПб., 2000.

2. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика М.: Гостехиздат, 1953. 824 с.

3. Асатур К.Г., Маховиков Б.С. Гидромеханика. Санкт-Петербургский горный ин-т. СПб, 2001. 254 с.

4. Батаев О.В. Методика расчета тихоходных радиальных гидротурбин. -В кн.: Гидромашиностроение. М., вып.40 1970. С.164-181.

5. Байбаков О. В. Вихревые гидравлические машины, — М.: Машиностроение, 1981. 197 с.

6. Безруков П.Л. «Исследования глубоководных осадков на геологических полигонах в Тихом и Индийском океанах// железо-маргонцевые конкреции Тихого океана М: Наука, 1976

7. Бреслав Л.Б. «Технико-экономическое обоснование средств освоения мирового океана, Л: Судостроение», 1982. 240 с.

8. Бунич П.Г. «Экономика Мирового океана; Ресурсы, их освоение, экология, право», М: Недра, 1977. 208 с.

9. Величко Е.А., Сокольская Е.М. Перспективы освоения твердых полезных ископаемых Мирового Океана, М: ВИЭМС, 1988. 58 с.

10. Величко Е.А., Контарь Е.А. ЖМК океана новый тип многометаллических руд, - М: ВИЭМС, 1976. 96 с.

11. Гейер В.Г., Дулин B.C., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод. М., «Недра», 1991. 331 с.

12. Горбачев A.C. Исследование радиальных турбодвигателей привода горных машин с целью повышения эффективности и надежности их работы: Автореф. Канд. Дис. Л., 1974. 21 с.

13. Гудилин Н.С., Кривенко Е.М., Пастоев ИЛ., РИО ЛГИ, 1986 Гидравлика и гидропривод. Учебник Изд. МГГУ, М., 1996. 519 с.

14. Гурвич Е.Г. Металлоносные осадки Мирового океана. М., 1998.338 с.

15. Длин A.M. Факторный анализ в производстве. М: Статистика 1975. 328 с.

16. ДобрецовВ.Б., Освоения минеральных ресурсов шельфа. Ленинград, «Недра», 1980. 272 с.

17. Домбровский Н.Г., Панкратов С.А. Землеройные машины. М.: Госстройиздат, 1961. 652 с.

18. Екимов H.A. Анализ потерь энергии в гидравлической ступени. Записки горного института/ СПГГИ(ТУ), СПб 2008. Т. 173. С.83-86.

19. Екимов H.A. Профилирование решетки гидротурбины для привода подводных горных машин/ СПГГИ(ТУ), СПб 2008. Т. 180. С.78-80.

20. Зиборов А.П. О проблеме вовлечения в хозяйственный оборот богатств Мирового Океана // Уголь Украины. 1992. №2.

21. Зысина-Молошен Л.М. «Приближенный метод расчета потерь в решотках профилей турбомашин». «Теплоэнергетика», №9, 1955

22. Ионнесян P.A. «Новые направления развития техники турбинного бурения». М., Труды ВНИИБТ, 1977

23. Квятковский В. С., Диагональные гидротурбины, М., 1971. 206 с.

24. Касьянов В.М. Гидромашины и компрессоры. Учебник для вузов.-2-е изд. Перераб. И доп. М., «Недра», 1981. 297 с.

25. Кении Дж. «Техника освоения морских глубин». Л., 1977

26. Кириллов И.И., Кириллов А.И. Теория турбомашин — Л.: Машиностроение 1974. 320 с.

27. Ковалев H.H. Гидротурбины. Л., 1971. 583с.

28. Колчин H.H. Механика машин. Т2. Кинетостатика и динамика машин. Трение в машинах. М.; Л., 1963. 535с.

29. Комаров М.С. Определение расчетных нагрузок производственных механизмов и машин. М.: Машгиз, 1958.

30. Коробков В.А., Левин B.C., Подводная технология —JI: 1981. 239 с.

31. Криль С.И. Метод расчета критических скоростей гидротранспортирования твердых зернистых материалов по горизонтальным трубам // Гидравлика и гидротехника. 1985. Вып. 4

32. Лаврентьев М.А. «Проблемы гидродинамики и их математические модели», М: Наука, 1973. 416 с.

33. Лезгинцев Г.М. Применение эрлифтного оборудования для разработки морских россыпей, М., Цветметинформация, 1973.

34. Лисицын А.П., Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г. Гидротермальные образования рифтовых зон океана. М., 1990.

35. Лобанов Д.П. Смолдырев А.Е. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ. Учебное пособие для вузов. 2-е издание. М., Недра, 1974. 296 с.

36. Лобанов В.А. Справочник по технике освоения шельфа Л: Судостроение, 1983.

37. Лойценский Л.Г. «Сопротивление решетки профилей, обтекаемой вязкой несжимаемой жидкостью». ПММ// №4 1947

38. Ломакин A.A. Центробежные и осевые насосы. М.; Л., 1966. 364 с.

39. Лукошков A.B. Техника исследования морского дна// Л.: Судостроение, 1984, 264 с.

40. Любимов Г.А., Любимов Б.Г. Теория и расчет осевых многоступенчатых турбин турбобуров. Л.: Гстопиздат,1963.

41. Лященко П.В. Гравитационные методы обогащения. М.; Л.: Гос. Науч.-техн. изд-во нефт. и горнотоплив. лит., 1940.

42. Маховиков Б.С. Турбомашины и гидродинамические передачи.1992.

43. Маховиков Б.С. Анализ работы исполнительного органа машины для добычи конкреций на шельфе. Технология и механизация горных работ. Сб. научн. трудов, М.: Изд. АГН, 1998.

44. Маховиков Б.С., Медведков В.И., Шик В. М. Повышение устойчивости лёгкой нарезной машины. Горное оборудование и электромеханика №6 2006.

45. Маховиков Б.С., Екимов Н.А. Обоснование параметров гидротурбины для привода механизмов при глубоководной добыче твёрдых полезных ископаемых, Записки горного института/ СПГГИ(ТУ), СПб 2008. Т. 178. С.59-64.

46. Маховиков Б.С., Шорников В.В. Определение параметров машины для подводной разработки месторождений полиметаллических песков и илов, Наука в СПГГИ, Сб. научных трудов, Вып. 4, 1998.

47. Маховиков Б.С., Братчиков Н.В. Средства гидропадъема полезного ископаемого с донной поверхности морского шельфа. Наука в СПГГИ, Сб научных трудов, Вып. 3, 1998.

48. Маховиков Б.С. Определение конструктивных параметров проточной части осевой гидротурбины для привода подводной добычной машины. // Горный журнал. Изв. вузов, №2, 2001.

49. Маховиков Б.С., Александров В.И. Средства подводной разработки россыпей на шельфе и в глубоководных районах морей и океанов. Обогащение руд №2, 2004.

50. Маховиков Б.С. Комплексы оборудования для подводной разработки россыпей на шельфе // Горный журнал. 1997. № 11.

51. Маховиков Б.С. Многоступенчатая прямоточная гидротурбина для машин подводной добычи //Записки СПГГИ(ТУ), том 1 (142), С-Пб; 1995.

52. Маховиков Б.С. Гидротурбинный привод горных машин. JL: Изд. Лен. Гос. Университета, 1985.

53. Маховиков Б.С., Незаметдинов А.Б. Патент РФ №2112139. Установка самоходной тележки для сбора конкреций в условиях дна мирового океана. Заявлено 4.06.1996, №96111339; опубл 27.05.98, Б.И№15

54. Медведков В.И. К методике определения экспериментальных статических характеристик турбодвигателей горных машин. Межвузовский сборник КузПИ, вып.2 1977. Гидромеханизация горных работ.

55. Медведков В.И. «Основные направления развития водяного привода забойного оборудования гидрошахт». М., ЦНИЭИ Уголь, 1989.

56. Медведков В.И. «Количественная оценка потерь в ковшовой турбине привода механогидравлических машин». ЦНИИТЭИ Угля «Гидравлическая добыча угля», вын. 16(14), М., 1964. С.52-63.

57. Медведков В.И., Горбачев A.C., Муратов Р.Г. Конструктивные особенности радиальных турбодвигателей. — Труды ВНИИгидроугля, вып.25. -Вопросы гидравлической добычи угля. Новокузнецк, 1972, С.32-38.

58. Медведков В.И., Теодорович Б.А. Эффективность применения гидротурбинного привода для проходческих и добычных механогидравлических машин. Научно-техн. Сб. ЦНИИТЭИугля. — Гидравлическая добыча угля. М., 1963, №11-12, С.56-59.

59. Морозов A.A. Универсальные характеристики гидравлических тур-бин-Л.: ОНТИ, 1932. С. 11-24.

60. Никитин Б.А., Захаров Е.В. Комплексное освоение минерально-сырьевой базы на шельфе морей РФ // Горный вестник. 1996. №1.

61. Нурок Г.А., Костин В.Н., Добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов. Издательство "Недпа". М. 1970.

62. Огородников С.П. Гидромеханизация разработки грунтов. М.: Госстройиздат, 1986. 256 с.

63. Панурин A.C. Подъем угольной пульпы при помощи эрлифта (расчет эрлифта).// Горный журнал, №11-12, 1996. 80 с.

64. Поддубный В.И. Динамика подводных буксируемых систем-СПб: Судостроение, 1995. 200 с.

65. Пучков Л.А., Михеев О.В. Гидротранспортные системы горнодобывающих предприятий. «МГГУ», М., 2000. 296 с.

66. Разуваев В.Н. Ресурсы Мирового океана: Учебное посо-бие/СПбГМТУ; СПб., 1996. 150 с.

67. Pero К.Г. Метрологическая обработка результатов технических измерений. Справочник, К., Техника, 1987. 128 с.

68. Робожев A.B. Конспект лекций по курсу турбомашины. Москва 1975. 98 с.

69. Румшинский JI.3. «Математическая обработка результатов экспериментов». М.3 «Наука», 1971. 193 с.

70. Рыжов П.А Математическая статистика в горном деле М: Высшая школа, 1973. 174 с.

71. Сотников В.И. Рудообразование в океанах. Наука о земле №7 1998. С.77-82.

72. Соколов Е.Я. Зингер Н.М. Струйные аппараты. 2-е изд. М.,Энергия. 1970.

73. Смолдырев А.Е. Разработка месторождений твердых полезных ископаемых.// Итоги науки и техники, т.ХХХШ. — М: Наука, 1986.

74. Смолдырев А.Е. Транспорт конкреций с морских глубин// Итоги науки и техники/ Москва, 1986. Т. 33. С.71-100.

75. Степанов Г.Ю. Гидродинамика решеток турбомашин. М.: Физмат-гиз, 1962.512 с.

76. Тимофеев И.П. Шагающие машины для освоения ресурсов морского дна. Л.: Изд. ЛГУ, 1987. 176 с.

77. Финн Д. Введение в теорию планирование экспериментов — М: Наука, 1976.

78. Хенк X. «Теория инженерного эксперимента», М: Высшая школа,1985.

79. Шалыгин А.В. Подводная добычная машина с гидротурбинным приводом// Записки горного института/ СПГГИ(ТУ), СПб 2002. Т. 150. С. 109-112.

80. Шиндин А.Н., Любимов Б.Г. «Определение потерь энергии в рабочих элементах турбин турбобура». М. 1962.

81. Шкундин Б.М. «Землесосные снаряды», М: Энергия, 1973.

82. Шнюков Е.Ф., Белодед P.M., Цемко В.П. Полезные ископаемые Мирового океана // Киев.: «Наукова думка», 1974.

83. Шорников В.В. Выбор оптимальных параметров прямоточной многоступенчатой гидротурбины для машин подводной добычи. Автореф. канд. дисс. СПГГИ (ТУ), СПб., 2001. 21 с.

84. Шумилов П.П. «Турбинное бурение нефтяных скважин». М., «Недра», 1968.

85. Шумилов В.П. «Расчет, конструирование и эксплуатация турбобуров». М., «Недра», 1970.

86. Шумова З.И., Собнина И.В. «Справочник по турбобурам». М., «Недра», 1968.

87. ЩаповН.М. Турбинное оборудование гидростанций. Государственное энергетическое издательство 1970. 319 с.

88. Эдель Ю.У., Ковшовые гидротурбины.Госнаучиздат. М.1963.211 с.

89. Юнгмейстер Д.А. Формирование комплексов горных машин на основе морфологического анализа. СПб., СПГГИ, 2002.