автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование параметров подводной машины для добычи твердых полезных ископаемых с поверхности морского дна

На правах рукописи

ШАЛЫГИН Алексей Викторович

'У^лМлА _

<7

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОДВОДНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ДОБЫЧИ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ С ПОВЕРХНОСТИ МОРСКОГО ДНА

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2007

003060268

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

Маховиков Б. С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Тимофеев И.П.,

кандидат технических наук

Братчиков Н.В. Ведущее предприятие - ФГУП ВНИИОкеангеологии.

Защита диссертации состоится 20 июня 2007 г. в 14 ч 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 18 мая 2007 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д.т.н., профессор

С.Л.ИВАНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В настоящее время ряд полезных ископаемых добывается на морском шельфе С этой целью разрабатывается специальная техника, обеспечивающая технологию подводной добычи, подъем на поверхность полезного ископаемого в смеси с морской водой и обезвоживание смеси перед использованием

Вопросами разработки технологий для подводной добычи на шельфе и устройств для их осуществления занимались такие ученые, как В В Ржевский, Г А. Нурок, И П. Тимофеев, В.Б Добрецов, Б.С. Маховиков, Л.Л. Лифшиц, В Г. Лешков, Г.М. Лезгинцев, Дж. Кенни, П. Кауш, а также целый ряд различных научно-исследовательских институтов.

Потребность в технике для подводной добычи полезного ископаемого все более возрастает. Однако ее создание связано с решением целого ряда задач. Одной из которых является разработка системы привода машин, способного эффективно работать в морской воде, сохраняя экологию ее флоры и фауны. Привод такой машины осуществляется при помощи гидравлических двигателей, способных работать в морской воде, например, гидравлическая турбина Прототипом ее служит многоступенчатая осевая гидротурбина турбобура, подтвердившая высокую работоспособность и надежность Второй задачей является возможность использования пьезометрического напора моря для обеспечения работы барабанного исполнительного органа горной машины, а также использования напора для подъема полезного ископаемого на поверхность.

Разработка техники для добычи твердых полезных ископаемых с поверхности морского дна остается актуальной задачей.

Цель работы заключается в определении рациональных параметров осевой многоступенчатой гидротурбины привода барабанного исполнительного органа, использующего энергию

гидростатического давления, и объемного гидропривода для передвижения машины.

Идея работы заключается в использовании совокупности прямоточной многоступенчатой гидротурбины для вращения барабанного исполнительного органа и объемного гидравлического привода для движения подводной добычной машины по морскому дну, имеющих схожие механические характеристики.

Задачи исследований:

• анализ опыта эксплуатации современных комплексов для добычи полезных ископаемых с поверхности морского дна;

• исследовать процессы отделения твердых полезных ископаемых от донной поверхности барабанным исполнительным органом;

• определить динамическую устойчивость привода машины на основе кинематической связи режущей и подающей ее частей,

• разработать математическую модель функционирования привода подводной добычной машины;

• исследовать параметры движения твердых частиц к приемному соплу подводного гибкого трубопровода.

Научные положения, выносимые на защиту 1. Увеличение числа рабочих колес многоступенчатой прямоточной турбины от 1 до 25 при использование энергии гидростатического напора воды, пропорционального глубине моря, для привода гидротурбины с диаметром ротора 600 мм, радиальной длиной лопастей 60 мм и основными характеристиками, обеспечивающими ее максимальные эксплуатационные показатели: углом потока на выходе из статора а, = 80° и решетками лопастей на выходе и входе в ротор и статор соответственно р2р=27°, |3]р=440; К = 90°, ведет к повышению гидравлического КПД в

диапазоне 0 736 - 0.873, при этом функциональная зависимость гидравлического КПД от числа ступеней является линейной.

2 Объем полезного ископаемого погруженного с донной поверхности с твердыми включениями барабанным исполнительным органом без его принудительного внедрения имеет наибольшее значение при отношении скорости подачи и окружной скорости барабанного исполнительного органа равном 0 5, при этом энергия, полученная включениями от исполнительного органа, достаточна для попадания их в сопло-ловитель, установленный на расстоянии 1/3 траектории свободного движения твердых включений при номинальной линейной скорости вращения барабанного исполнительного органа равной 5,25 м/с

Метод исследований - включает теоретические и экспериментальные исследования на лабораторном стенде с обработкой результатов методами математической статистики и проверкой адекватности теоретических положений.

Научная новизна исследования заключается в определении параметров подводной горной машины, обеспечивающих добычу твердых полезных ископаемых и подачу их в сопло-ловитель гибкого гидроподъемного трубопровода. В разработке алгоритма для расчета механической характеристики многоступенчатой прямоточной гидротурбины

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется достаточным количеством экспериментальных исследований, применением при обработке полученных данных теории планирования эксперимента и законов математической статистики, доказательством адекватности созданной математической модели, воспроизводимостью полученных результатов при повторных измерениях.

Практическая значимость работы: разработана методика расчета и программное обеспечение для определения меха-

нических характеристик многоступенчатой прямоточной гидротурбины и объемного гидропривода самоходной тележки.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались на ежегодных конференциях молодых учёных СПГГИ (ТУ) в 2002 - 2006 г г , на конференции посвященной уральской горно-геологической декаде в 2004 году

Личный вклад в разработку научных результатов: создание математической модели объемного гидравлического привода подающей части добычной машины; составление и решение дифференциальных уравнений, систематизация результатов экспериментальных исследований, разработка методики экспериментальных исследований.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ, в том числе 2 патента РФ. В изданиях рекомендованных ВАК РФ для кандидатских диссертаций опубликовано 2 работы.

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 81 наименование и 8 приложений, изложена на 128 страницах машинописного текста, включает 25 рисунков и 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается целесообразность разработки подводных месторождений твердых полезных ископаемых и совершенствование технологии их добычи.

В первой главе рассмотрены перспективы освоения подводных месторождений; оценена целесообразность переноса акцента горнодобывающих и геологоразведочных работ с суши в морскую среду, в частности, в зону шельфа с глубиной до 200 м; изучено состояние используемой в настоящее время техники и исследований подводной добычи, выявлены их основные достоинства и недостатки; рассмотрены возможные

способы разработки подводных месторождений; обоснован выбор для привода исполнительного органа добычной машины прямоточной многоступенчатой гидротурбины, аналогичной используемым в турбобурах.

Во второй главе рассмотрено устройство и кинематика барабанного исполнительного органа, получены зависимости для определения момента сопротивления барабанного исполнительного органа вращению в зависимости от частоты вращения Определены сопротивления, действующие на барабанный исполнительный орган Описана математическая модель процессов, протекающих в проточной части прямоточной многоступенчатой гидротурбины; приведена и описана программа и её блок-схема для расчёта механической характеристики гидротурбины.

В третьей главе произведен анализ типов приводов подачи барабанного исполнительного органа, исследована динамика привода подачи, приведена и описана программа для расчета динамики привода подачи барабанного исполнительного органа

В главе 4 приведены результаты экспериментальных исследований работы модели барабанного исполнительного органа

Заключение содержит основные выводы и рекомендации по результатам диссертации.

На основании выполненных исследований сформулированы следующие защищаемые научные положения.

1. Увеличение числа рабочих колес многоступенчатой прямоточной турбины от 1 до 25 при использование энергии гидростатического напора воды, пропорционального глубине моря, для привода гидротурбины с диаметром ротора 600 мм, радиальной длиной лопастей 60 мм и основными характеристиками, обеспечивающими ее максимальные эксплуатационные показатели: углом потока на выходе из статора а, = 80° и решетками лопастей на вы-

ходе и входе в ротор и статор соответственно Р2р = 27°, Р1р =44°; Р1с =90°, ведет к повышению гидравлического

КПД в диапазоне 0.736 - 0.873, при этом функциональная зависимость гидравлического КПД от числа ступеней является линейной.

На основе анализа работы подводных добычных комплексов на донных месторождениях полезных ископаемых была предложена принципиальная схема комплекса для добычи донных отложений

Машина для сбора твердых полезных ископаемых, представленная на рис 1, оснащена барабанным исполнительным органом Барабанный

Рис 1 Подводная добычная машина исполнительный орган ус-для сбора конкреций тановлен на гусеничной те-

лежке, оснащенной регулируемым объемным гидроприводом для поступательного движения.

Привод барабанного исполнительного органа машины для добычи полезных ископаемых с поверхности морского дна обеспечивается при помощи встроенной в него прямоточной многоступенчатой гидротурбины, прототипом которой явля-Ю1ся турбины турбобуров С целью улучшения их механических характеристик Г.А. Любимовым был предложен многоступенчатый вариант такой гидротурбины, в которой применен принцип ступенчатого использования напора жидкости при ее работе. Ступенчатое деление полного напора потока жидкости в гидротурбине при постоянном ее расходе с ростом числа ступеней приводит к повышению мощности и КПД за счет относительного снижения утечек в ступенях и потерь энергии на выходе из ее проточной части, а также к снижению ее скорости вращения.

Выделим несколько факторов, способствующих применению гидротурбин высокая надежность работы в водной среде; мягкая механическая характеристика гидравлической турбины, возможность использования пьезометрического напора моря, отсутствие ограничений на радиальные размеры рабочего колеса и возможность снижения линейной длины турбины, механическая связь приводов резания и подачи обеспечивает повышение его устойчивости, если привод имеет мягкую механическую характеристику в режущей части и жёсткую характеристику на подаче

Указанные свойства, а также возможность надежной и эффективной работы такой гидротурбины в водной среде определяют целесообразность ее применения в приводе машин для подводной разработки месторождений полезных ископаемых. Для рабочих органов горных машин, как следует из опыта их создания, характерны, как правило, сравнительно небольшие скорости резания (3-4 м/с) и резко изменяющиеся по амплитуде нагрузочные моменты. На этом основании можно утверждать, что при безредукторном исполнении привода рабочего органа, гидротурбина должна иметь частоту вращения, не превышающую 10,5 рад/с

Проточная часть прямоточной гидротурбины включает в себя два основных элемента - неподвижный направляющий аппарат и вращающееся рабочее колесо Обычно в гидротурбине эти элементы, чередуясь между собой, многократно повторяются, образуя многоступенчатую конструкцию. Совокупность направляющих аппаратов представляет собой статор многоступенчатой гидротурбины, а совокупность рабочих колёс, закрепленных на одном валу - ротор.

Перепад статического напора на роторной решетке любой ступени прямоточной гидротурбины в соответствии с уравнением Понселе находится из выражения

Н,

,2

+л,

(1)

ср

р'

где щ и \уг - относительные скорости потока на входе и выходе решетки; Ир - потери напора в решетке лопастей.

Следует отметить, что применительно к активной решетке ротора справедливо равенство = \У2.

Для вычисления величины момента, создаваемого ротором гидротурбины в заданном режиме ее работы, при питании от источника с внешней характеристикой, зависимость которой Н = Н(0) представляется выражением

Я = Я0-££2, (2)

где Н0 — напор источника при нулевом расходе сети, $ — коэффициент кривизны характеристики, - расход рабочей жидкости.

Расход в ступени гидротурбины определяется согласно выражению

а-а.^ о,

где <2Р, - расход в решетке лопастей, //ц, - используемый гидротурбиной напор потока на первой ступени, Ят, - используемый гидротурбиной напор потока на г — ой ступени.

Момент, передаваемый исполнительному органу машины, меньше создаваемого ротором гидротурбины на величину потерь в ее опорах, т е.

МВ1=Ми-АМпу, (4)

где АМпу - доля момента ротора, используемая на преодоление сопротивления в подшипниках и уплотнениях гидротурбины, зависящая от их конструкции и режима работы; Ми -момент ротора гидротурбины

При расчете механической характеристики гидротурбины, а также выборе источника, питающего гидротурбину, необходимо учитывать взаимное влияние источника и гидротур-

бины, вызванное тем, что последняя представляет собой переменное местное сопротивление в потоке.

Если жидкость в гидротурбину поступает непосредственно из окружающей среды, а слив из нее - в гидроподъёмный трубопровод внутри которого давление меньше, чем снаружи, то характеристику такого источника можно представить в виде Н = const.

Алгоритм расчета механических характеристик прямоточной многоступенчатой гидротурбины представлен в диссертационной работе

Графики полученные расчетом механических характеристик прямоточной гидротурбины с номинальным диаметром ротора 600мм, радиальной длиной лопастей 60мм, углом потока в абсолютном движении на выходе из статора а, = 80° и углами решетки лопастей на входе в ротор р1р = 44° и в статор Р1с = 90°, а также на выходе из ротора - р2 = 27°, представ-

Рис 2 Механическая характеристика прямоточной многоступенчатой

гидротурбины

Максимальное значение гидравлического КПД такой гидротурбины достигает 87,1% при оптимальной угловой скорости о>0 =10,5-^.

с

Исследования математической модели показывают, что при питании прямоточной гидротурбины от источника, напор-но-расходная характеристика которого аналогична внешней характеристике центробежного насоса, ее механическая характеристика несколько смягчается.

Величина гидравлического КПД прямоточной осевой турбины определяется по формуле

_ К(Яр, -Я.)

Яу

где: Яр, - напор, используемый одним рабочим колесом ротора, Яс, - перепад напоров в каждом из направляющих аппаратов последующих ступеней, К - число рабочих колес, Ят - используемый гидротурбиной напор потока.

На рис 3 представлен график зависимости гидравлического КПД от числа рабочих колес. Из графика видно, что с ростом числа рабочих колес прямоточной многоступенчатой гидротурбины ее гидравлический КПД растет от 0.736 до 0.873, а его максимальные значения сдвигаются в сторону снижения угловой скорости вращения прямоточной многоступенчатой гидротурбины, о чем свидетельствует кривая 1. При большом количестве рабочих колес (более 25) гидравлический КПД растет очень незначительно.

Рис 3 Зависимость гидравлического КПД прямоточной многоступенчатой гидротурбины от числа рабочих колес Кривая КПДг1 - число рабочих колес равно 1, КПДг5 - число рабочих колес равно 5, КПДгЯ - число рабочих колес равно 9, КПДг13 - число рабочих колес равно 13, КПДг17 - число рабочих колес равно 17, КПДг21 - число рабочих колес равно 21, КПДг25 -число рабочих колес равно 25, 1- огибающая точек максимальных значений гидравлического КПД

2. Объем полезного ископаемого погруженного с донной поверхности с твердыми включениями барабанным исполнительным органом без его принудительного внедрения, имеет наибольшее значение при отношении скорости подачи и окружной скорости барабанного исполнительного органа равном 0.5, при этом энергия, полученная включениями от исполнительного органа, достаточна для попадания их в сопло-ловитель, установленный на расстоянии 1/3 траектории свободного движения твердых включений при номинальной линейной скорости вращения барабанного исполнительного органа равной 5,25 м/с.

Барабан радиусом г и длиной Ь6 при помощи встроенного в него привода вращается в направлении движения машины, работая по принципу буксующего колеса, срезая серпо-

видными резцами с вылетом lp=R-r поверхностный слой грунта с находящимися в нем конкрециями. Смешанный с морской водой грунт, отбрасываемый в обратном направлении, поступает через установленный за барабаном всасывающий сопло-ловитель в гидроподъёмный трубопровод и далее - в поверхностный отстойник, располагаемый на обслуживающем добычной комплекс судне. Такое устройство подъёма полезного ископаемого в водной среде является наиболее экономичным и безопасным с точки зрения экологии горных работ на море. Ширина резцов Ь, в соответствии с рекомендациями Домбров-ского Н Г и Панкратова С А., в 5 раз превышает средний эквивалентный диаметр добываемых конкреций Резцы размещены на поверхности барабана вдоль нескольких линий резания Np с числом m в каждой из них. Общее число резцов на барабане определяют из условия контакта с обрабатываемой поверхностью в любой момент времени как минимум одного из них.

В работах профессора Б.С. Маховикова доказано, что для обеспечения устойчивой работы машины с гидротурбинным приводом режущей части и объемным гидроприводом на

подаче, должно соблюдаться условие

У

-= const. На этом основании предлагав

гается использовать гидравлический привод ходовой части подводной добычной машины, представленный на рис 4.

Где: 1 - электродвигатель в водозащищенном исполнении, 2 - пружинный датчик давления, 3 - регулируемый маечке 4 Схема объемно- ЛОНасос типа НРРД, 4 и 5 - гидромоторы го гидравлического при- „ л» _ ,

«oda самоходной те- ЛеВ0И И ПРаВ0И ГУСеНИЦ COOTBeTCTBeHHO, б лежки ' трехпозиционный золотник для

реверсирования хода самоходной тележки, 7 - делитель потока, 8 и 9 - двухпозиционные золотники для поворота тележки вправо и влево, 10 - закрытый маслобак, 11 - предохранительный клапан, 12 - фильтр

Преимущество данной схемы заключается в использовании регулируемого насоса типа НРРД, т.к его механическая характеристика аналогична характеристике гидротурбины, что способствует устойчивой работе привода барабанного исполнительного органа и ходовой тележки

Анализ кинематики установившегося движения барабанного исполнительного органа, вращающегося со скоростью со и движущегося поступательно по горизонтальной плоскости со скоростью V, показывает, что режущая кромка резца, находящаяся на расстоянии Я от центра барабана, совершает в плоскости резания движение по траектории, являющейся удлинённой циклоидой Кинематические параметры резания грунта на глубину а представлены на рис 5.

Участки дуг трохоид А\ и Аг, описываемых вершинами двух последовательно установленных вдоль одной линии резания резцов определяют форму стружки, срезаемой одним резцом (на рис. 5 она заштрихована). Система параметрических уравнений трохоиды в координатах XI у] имеет вид

х, =^Ге+^ш(е0-е)\

I ^ ✓ \ '

У, =-дсо5(е0 -е),

1 ¥ а

где к--; 90 - угловая координата точки входа режущей

со./?

кромки резца в контакт с породой; 0 - текущее значение угла поворота исполнительного органа, V - скорость перемещения барабана, со - частота вращения барабана, Я — радиус барабана с учетом длины резцов

Скорость резания ср находим дифференцированием системы уравнений (5).

У. У,

У ^ч. ч

/ / / / —-/ / i N. Ч \ \ Л \\

т .......t..... \ \ ÍT*) 1 ! 1

\ v^ ■ ч \ ч х ч \ ч \ } ! ЛЛ V/

¿éSr «1

x,=V

1-

-eos

(0o-e)

yi =~jsin(Q°~e)

Отсюда с.

= Vх I + У? > или

cp = w^/l - 2^coí(80 - e) + X2 , где и = coi?

При 9 = 90 получаем cp = u(l -X)- скорость резания в момент вхождения Рис 5 Схема резания грунта ба- Рез1*а в контакт С поверхно-рабанным исполнительным орга- СТЬЮ грунта ном

Толщина стружки по длине изменяется, достигая максимального значения

h„ = ^^ SinQ

nt о

meo

(7)

где т - число резцов с линии резания, 90 - угловая координата точки входа режущей кромки резца в контакт с породой

Среднюю толщину стружки определяют из соотношения Аср = 0,5кт На основе этой величины может быть определено среднее значение момента сопротивления резанию, действующего на исполнительный орган при установившемся движении1

л V

М =-q -R b-i-sinQ0,

т -со

(В)

где qv - сопротивление грунта резанию, i = ■

N+l

- число рез-

цов, ТУр - число линий резания, одновременно участвующих в резании, Ъ - ширина резца

Подробные вычисления момента резания, как функции угла 0, позволяют получить зависимость, которая является периодической со средним значением, отличающимся от величины, вычисленной по формуле (8), не более чем на 2%, что и позволяет рекомендовать ее для практических расчётов.

При выборе приводного двигателя, помимо установившегося момента сопротивления, вычисляемого по формуле (8), необходимо определить и величину пускового момента, превышающего предыдущий не только на инерционную составляющую, связанную с ускорением масс, но и на дополнительную величину силы сопротивления Последняя обусловлена тем, что до пуска машины в работу резцы исполнительного органа под действием веса машины внедряются в поверхность грунта на глубину, которая в общем случае может превышать толщину стружки при установившемся режиме работы. При этом число резцов, одновременно находящихся под нагрузкой, тоже увеличивается.

Расчетом установлено, что момент сопротивления на барабане в период пуска превышает его установившееся значение в 1,73 раза

За счёт вдавливания резцов, вращающийся барабан, при отсутствии линейного перемещения (У=0), будет постепенно заглубляться в поверхность грунта со скоростью

- - > 2к

где к0 - глубина вдавливания резца в грунт под действием приходящейся на него составляющей силы тяжести машины, зависящая от крепости породы

Однако с увеличением V, величина и' уменьшается и при V = и (или А. = 1) исполнительный орган катится по поверхности грунта без пробуксовки, а скорость его заглубления становится равной нулю

Полагая зависимость ж от X линейной, можем написать:

На основе формулы (10) можно найти путь, который проходит исполнительный орган по поверхности грунта до его заглубления на величину а

Производительность машины по грунту можно рассчитать по формуле'

где Ср < 3м/с, ¿6 - длина барабанного исполнительного органа,

а - величина заглубления барабанного исполнительного органа.

Исследование на максимум выражения (11) показывает, что наибольшую производительность такая машина развивает при X = 0,5 . Однако следует иметь в виду, что этот критерий не является единственным при определении оптимальных кинематических параметров работы машины.

Для подтверждения предлагаемых параметров барабанного исполнительного органа были выполнены эксперименты на экспериментальном стенде.

Определение расстояния, на которое барабанный исполнительный орган отбрасывает отделенные от массива частицы твердого полезного ископаемого к приемному соплу-ловителю, осуществлялось следующим способом: в зону работы резцов, размещенных на поверхности модели исполнительного органа, подавались образцы полезного ископаемого различной формы и размеров, далее замерялось расстояние, на которое исполнительный орган отбросит образцы

Экспериментально подтверждено, что при вращении барабанного исполнительного органа диаметром Ъ = 1000 мм с частотой вращения ю = 10,5 рад/с, создается усилие на кромке резца которое позволяет подавать частицы твердого полезного ископаемого к приемному соплу-ловителю

(11)

р

Экспериментальные исследования скорости движения частиц от исполнительного органа до сопла-ловителя проводились на экспериментальном стенде Результаты получены при изменении размера частиц от 35 мм до 65 мм и представлены на рис 6.

Экспериментальный стенд представляет собой заполненный водой бак, в который помещена модель барабанного исполнительного органа £> = 290 мм, с расположенными на его поверхности резцами При этом вращение модели передается при помощи асинхронного электродвигателя. Скорость вращения изменялась при помощи частотного преобразователя в диапазоне от 31.4 рад/с, до 45 рад/с

Рис 6 Зависимость дальности транспортирования от размера частиц

Из рис. 6 следует, что с увеличением размера частиц и с увеличением частоты вращения исполнительного органа (/1=31 4 рад/с, /2=45 рад/с) дальность их полета увеличивается незначительно Из чего можно сделать вывод, что располагать сопло-ловитель необходимо на расстоянии 1/3 траектории свободного движения твердых включений, на восходящей ветви Это обеспечивает непосредственное попадание частиц в сопло-ловитель и придание им начальной скорости движения потока в шарнирном трубопроводе положительной плавучести.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является законченным научным исследованием, в котором содержится решение актуальной для подводных горных работ задачи - обоснование параметров подводной машины для добычи твердых полезных ископаемых с поверхности морского дна

Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем.

1. Учитывая условия проведения работ, наиболее целесообразной в качестве привода исполнительного органа добычной машины следует признать прямоточную многоступенчатую гидротурбину, аналогичную применяемым в турбобурах

2 Исполнительный орган барабанного типа, с расположенными на его поверхности резцами, может быть использован в качестве рабочего органа подводной добычной машины

3. Разработана методика расчета сопротивлений, действующих на барабанный исполнительный орган в зависимости от угла его поворота.

4. Созданная математическая модель, описывающая процессы, протекающие в проточной части гидротурбины, позволяет исследовать влияние числа рабочих колес, основных углов решёток лопастей статора и ротора и коэффициентов потерь энергии в них на механическую характеристику и эффективность турбины

5. Отсутствие ограничений на радиальные размеры рабочих колес осевой многоступенчатой гидротурбины и величину расхода рабочей жидкости в её проточной части позволяют при заданных выходных энергетических параметрах значительно уменьшить число ступеней и обеспечить достаточно высокий ее гидравлический КПД 0,736 - 0,873.

6. Предложена схема гидравлического привода ходовой части самоходной тележки, на которую получен патент РФ.

7. Разработана методика расчета и составлены программы расчета статических и динамических характеристик гидравлического привода подачи исполнительного органа. 8 Экспериментально доказано, что энергия, полученная включениями от исполнительного органа, достаточна для отбрасывания отделенных от массива частиц твердого полезного ископаемого к приемному соплу-ловителю установленному на расстоянии 1/3 траектории свободного движения твердых включений По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Шалыгин А В Подводная добычная машина с гидротурбинным приводом. Записки Горного института Научные исследования молодых ученых, том 150 (часть 1) 2002 г., СПб., С. 109-112.

2 Пат. № 2203421 РФ, МПК7 Е 21 С 50/00. Установка для добычи полезных ископаемых со дна акватории / Маховиков Б С , Шорников В В , Незаметдинов А.Б , Шалыгин А В // -№ 2001127590, Заявлено 10.10.01; Опубл. 27 04 03, бюл. № 12 приоритет 10 10 01 - 3 с : ил

3. Пат. № 2231643 РФ, МПК7 Е 21 С 50/00. Самоходная тележка для сбора конкреций в условиях дна Мирового океана /Маховиков Б С., Незаметдинов А.Б , Шалыгин А.В.// - № 2003106579, заявлено 11 03 03; Опубл. 27 06.04, бюл № 18 приортет 11 03.03 - 3 с : ил

4. Шалыгин А В. Исследование кинематики барабанного исполнительного органа // Материалы Уральской горнопромышленной декады. 2004 г., Екатеринбург, С. 388-391.

5. Маховиков БС, Шалыгин А В Создание гидротурбинных приводов для подводных добычным машин /Маховиков Б С , Шалыгин А В //Горные машины и автоматика № 2, 2004 г., М., С. 9 -10

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Обзор состояния темы исследования

1.1 Перспективы подводной добычи

1.2 Перспективные районы для добычи железомарганцевых конкреций

1.3 Состояние техники для подводной добычи твердых полезных ископаемых

1.4 Цели и задачи исследования 36 Выводы по главе

ГЛАВА 2 Теория рабочего процесса подводной добычной машины

2.1 Принципиальная схема комплекса для подводной добычи полезных ископаемых

2.2 Устройство и кинематика барабанного исполнительного органа

2.3 Сопротивления, действующие на исполнительный орган

2.4 Математическое описание привода барабанного исполнительного органа

2.5 Программа для расчета характеристик привода барабанного исполнительного органа 68 Выводы по главе

ГЛАВА 3 Методика расчета гидравлического привода подачи барабанного исполнительного органа на забой

3.1 Типы приводов подачи барабанного исполнительного органа

3.2 Привод ходовой части машины

3.2.1 Устройства управления

3.2.2 Выбор насоса и электродвигателя

3.2.3 Расчет статических характеристик подачи исполнительного органа

3.3 Динамика привода ходовой части

Выводы по главе

ГЛАВА 4 Экспериментальные исследования барабанного исполнительного органа

4.1 Задачи экспериментальных исследований

4.2 Описание экспериментального стенда

4.3 Порядок проведения эксперимента

4.4 Планирование эксперимента

4.5 Обработка результатов эксперимента

4.6 Анализ экспериментальных данных

До последнего времени океан в основном рассматривался как глобальная естественная транспортная сеть и практически неисчерпаемый источник продуктов питания. Хотя эти аспекты использования океана отнюдь не потеряли своего значения, сегодня возник еще один -использование ресурсов, содержащихся как в самой воде, так и на дне.

Интенсивное развитие промышленности неизменно сопровождается возрастающим потреблением минерального сырья, общемировой расход которого ежегодно увеличивается в среднем на 4,8 %. При современном уровне развития горной промышленности, разработка крупных и средних по величине сухопутных месторождений экономически выгоднее морской добычи, к тому же эксплуатация месторождений суши сопряжена с меньшим риском. Однако следует отметить, что основная масса легкодоступных материковых месторождений уже открыта, и подавляющая часть из них разрабатывают. Запасы некоторых видов сырья на суше быстро иссекают, причем в наибольшей степени это характерно для цветных металлов и радиоактивных элементов [59]. В то время как, темпы добычи полезных ископаемых на суше постепенно снижаются, потребность в них неуклонно растет.

Все передовые в промышленном отношении страны уже начали исследования в этом направлении, а в некоторых из них разведка и разработка полезных ископаемых морского дна поднята до уровня общенациональных программ.

В настоящее время большое количество стран мира ведут пробную или промышленную добычу полезных ископаемых морского дна. В ряде стран такие работы ведутся не один десяток лет и имеют весьма большой удельный вес в общем объеме добычных работ. Разработка подводных россыпей за рубежом дает до 100 % циркония и рутила, около 70 % ильменита и более 40 % касситерита. Некоторые страны полностью или в значительной степени удовлетворяют свои потребности в том или в ином минеральном сырье за счет разработки подводных месторождений [11].

Эти обстоятельства вызывают дополнительный интерес к ресурсам морского дна и совершенствованию средств их добычи. По мнению многих исследователей среди многочисленных типов подводных месторождений наибольший интерес представляют скопления железомарганцевых конкреций (ЖМК) и рудоносные пески и илы, как источник минерального сырья для цветной и черной металлургии [12].

Добыча твердых полезных ископаемых из россыпей дна морей пока незначительна: она оценивается во всем мире в 500 млн. долл. в год и составляет только 2 % стоимости руд, добываемых на суше [59]. Между тем эта добыча не требует вскрышных работ, строительства отвалов, подъездных путей, нередко обеспечивает экономию на разведочных работах, т.е. в перспективе может стать достаточно эффективной.

С учетом того, что после распада СССР большое количество месторождений руд цветных металлов оказалось за рубежом (Украина, Казахстан, Узбекистан, Туркмения, Таджикистан), в настоящее время ориентация на добычу марганцевого сырья с морского дна возможно является единственным перспективным направлением.

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 и 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 экологической чистоты [60].

Поэтому проблема создания комплекса, отвечающего всем вышеупомянутым требованиям, по-прежнему является актуальной научно -технической задачей.

Актуальность темы. В настоящее время ряд полезных ископаемых добывается на морском шельфе. С этой целью разрабатывается специальная техника, обеспечивающая такую технологию при добыче, подъеме на поверхность полезного ископаемого в смеси с морской водой и ее обезвоживание перед использованием.

Вопросами разработки устройств и технологий для подводной добычи на шельфе занимались такие учёные, как академик В.В. Ржевский, профессора Г.А. Нурок, И.П. Тимофеев, В.Б. Добрецов, Б.С. Маховиков, Л.Л. Лифшиц, В.Г. Лешков, Г.М. Лезгинцев, Дж. Кенни, П. Кауш, а также целый ряд различных научно-исследовательских институтов.

Потребность в такой технике все более возрастает. Однако ее создание связано с решением целого ряда сопутствующих научных задач. Одной из каковых является разработка системы привода машин, способного эффективно работать в морской среде, сохраняя экологию ее флоры и фауны. Привод такой машины может осуществляться при помощи гидравлических двигателей, причем наиболее надежным видом двигателей, способных работать в морской воде, не подвергаясь коррозии, является проточная часть гидравлической турбины. Прототипом такого приводного двигателя может служить многоступенчатая осевая турбина турбобура, подтвердившая высокую работоспособность и надежность в сложных условиях работы. Второй из таких проблем является возможность использования пьезометрического напора моря для реализации мощности машины при ее воздействии на массив полезного ископаемого и отделение его твердых частиц от донной поверхности, а также использования этого напора для подъема твердого полезного ископаемого в смеси с морской водой на поверхность.

Создание техники для добычи полезных ископаемых с поверхности морского дна остается вполне актуальной проблемой.

Идея работы заключается в использовании совокупности прямоточной многоступенчатой гидротурбины для вращения барабанного исполнительного органа и объемного гидравлического привода для движения подводной добычной машины по морскому дну.

Цель работы заключается в определении рациональных параметров осевой многоступенчатой гидротурбины привода барабанного исполнительного органа резания и объемного гидропривода для передвижения машины по донной поверхности с использованием энергии гидростатического давления. Задачи исследования.

• анализ опыта эксплуатации современных комплексов для добычи полезных ископаемых с поверхности морского дна.

• исследовать процессы отделения твердых полезных ископаемых от донной поверхности барабанным исполнительным органом.

• определить динамическую устойчивость привода машины на основе кинематической связи режущей и подающей ее частей.

• разработать математическую модель функционирования привода подводной добычной машины.

• исследовать параметры движения твердых частиц к приемному соплу подводного гибкого трубопровода.

Научная новизна исследования заключается в определении параметров подводной горной машины обеспечивающих добычу твердых полезных ископаемых и подачу их в сопло-ловитель гибкого гидроподъемного трубопровода. В разработке алгоритма для расчета механической характеристики многоступенчатой прямоточной гидротурбины.

Основные научные положения выносимые на защиту.

1. Увеличение числа рабочих колес многоступенчатой прямоточной турбины от 1 до 25 при использование энергии гидростатического напора воды, пропорционального глубине моря, для привода гидротурбины с диаметром ротора 600 мм, радиальной длиной лопастей 60 мм и основными характеристиками, обеспечивающими ее максимальные эксплуатационные показатели: углом потока на выходе из статора а, = 80° и решетками лопастей на выходе и входе в ротор и статор соответственно (32р =21°, /3^=44°; Дс=90°, ведет к повышению гидравлического КПД в диапазоне 0.736 - 0.873, при этом функциональная зависимость гидравлического КПД от числа ступеней является линейной.

2. Объем полезного ископаемого погруженного с донной поверхности с твердыми включениями барабанным исполнительным органом без его принудительного внедрения, имеет наибольшее значение при отношении скорости подачи и окружной скорости барабанного исполнительного органа равном 0.5, при этом энергия, полученная включениями от исполнительного органа достаточна для попадания их в сопло-ловитель, установленный на расстоянии 1/3 траектории свободного движения твердых включений при номинальной линейной скорости вращения барабанного исполнительного органа и = со/2 равной 5,25 м/с.

Выводы по главе.

1. Предложена методика расчета гидравлического привода ходовой части подводной добычной машины с использованием насоса регулируемого по давлению, на который получен патент [78].

2. Дано математическое описание гидравлического привода ходовой части и предложена программа для расчета характеристик привода ходовой тележки на компьютере.

Глава 4. Экспериментальные исследования барабанного исполнительного органа

4.1 Задачи экспериментальных исследований

Основной целью эксперимента являлось определение дальности полета частиц от исполнительного органа до сопла-ловителя соединенного с шарнирным трубопроводом положительной плавучести.

В задачи экспериментальных исследований входили:

1. Определить дальность полета частиц различных размеров и формы.

2. Определить траекторию движения частиц полезного ископаемого при входе в сопло-ловитель.

При экспериментальных исследованиях были приняты неизменными следующие параметры:

- диаметр барабана (В = 290 мм),

- плотность модельной жидкости (р = 1000 кг/м2),

Изменялись:

- угловая скорость барабана изменялась ступенчато в пределах от 31,4 рад/с до 45 рад/с,

- размер частиц изменялся от 35 мм до 65 мм.

4.2 Описание экспериментального стенда

Для определения дальности полета частиц от исполнительного органа до сопла-ловителя соединенного с шарнирным трубопроводом положительной плавучести был создан экспериментальный стенд, схема и фотография которого представлена на рис. 4.2.1 и 4.2.2 соответственно.

Стенд представляет собой модель барабанного исполнительного органа В - 290 мм, с расположенными на его поверхности резцами 2, помещенный в заполненный модельной жидкостью бак 1. Модель исполнительного органа приводится в движение асинхронным электродвигателем 3 (Ы= 0.6 кВт), частота вращения которого регулируется частотным преобразователем 4, для определения мощности на валу электродвигателя, а соответственно и барабанного исполнительного органа установлен прибор 5 типа К-50. Скорость вращения барабанного исполнительного органа измеряли при помощи механического тахометра 6. 4

Рис. 4.2.1. Схема экспериментального стенда для исследований.

Рис. 4.2.2. Экспериментальный стенд для исследования движения частиц 4.3 Порядок проведения эксперимента 1. При помощи частотного преобразователя 4 устанавливалась скорость вращения модели барабанного исполнительного органа 2, величина которой измерялась при помощи механического тахометра 6, присоединенного к валу модели барабанного исполнительного органа.

2. Снимались показания мощности потребляемой из сети электродвигателем при помощи прибора 5 типа К-50.

3. В зону работы резцов размещенных на поверхности модели подавались образцы полезного ископаемого различной формы и размеров, далее замерялось расстояние, на которое исполнительный орган отбрасывал образцы.

4. Далее менялась частота вращения модели барабанного исполнительного органа и повторялись пункты 2 и 3.

Так же визуально наблюдалась траектория полета частиц различного диаметра и формы.

4.4 Планирование эксперимента

Перед планированием эксперимента был проведен анализ факторов, оказывающих наибольшее значение на параметр [24, 71, 72]. В нашем случае, параметром является скорость движения частиц. Из всего многообразия факторов были выделены следующие: D - диаметр барабана, р - плотность модельной жидкости, ц - вязкость жидкости, со - частота вращения барабана, d -размер и форма частиц. Следует отметить, что в общем случае плотность и вязкость есть функции концентрации и физических характеристик транспортируемого твердого. Однако, поскольку предполагается, что при работе комплекса концентрация твердого в потоке пульпы будет незначительна, а сами конкреции представляют собой достаточно крупные образования, то плотность и вязкость в процессе работы комплекса можно признать постоянной и примерно равной вязкости воды. Диаметр барабана выбран с учетом того, что линейная скорость частиц сходящих с кромки резца такая же как и у натурального образца. Следовательно, варьируемыми факторами в данном случае являются только частота вращения барабана и размер и форма частиц.

Определив интервалы варьирования для со и d. Интервалом варьирования называется значение фактора в натуральных единицах, прибавление которого к нулевому дает верхний, а вычитание - нижний уровень. Обозначим данный фактор как его нижний уровень - Хы, верхний - Хш и нулевой -Х,0. Тогда интервал варьирования

АХ = Х10 -Хы =Хк- Хю.

В теории планирования эксперимента также используются кодированные значения фактора где Х-, - натуральное значение фактора на соответствующем уровне, Х.0 - натуральное значение фактора на нулевом уровне, АХ1 - интервал варьирования соответствующего фактора.

Следовательно, мы можем осуществить кодирование любого фактора на нижнем и верхнем уровнях как х,=(Хш-Хю)/АХ,=-\ х1в=(Х1в-Хю)/АХ1=+1

Причем в качестве первого фактора Х1 частоту вращения барабана, в качестве второго Х2 - размер и форму частиц. Предварительными экспериментами установлено, что частота вращения барабана изменяется в пределах от 31,4 с"1 до 45 с"1, т.е., Хх = 31,4.45 с"1. Размер и форма частиц изменяется от 35 мм до 65 мм, т.е., Х2 = 35.65 мм. Принимаем следующие уровни факторов: Хи =31,4; Хи = 45; Х2н = 35; Х2в = 65; определяем нулевые уровни: Х10 =(31,4 + 45) /2 = 38,2, Х20 =(35+65)/2 = 50. И интервалы варьирования: АХ, =6,8, АЛГ2 =15.

Кодированные значения нижних и верхних факторов будут соответственно -1 и +1. все возможные комбинации при варьировании факторов на двух уровнях определяются четырьмя опытами. План эксперимента изображен в виде матрицы планирования двух факторов на двух уровнях и приведены в табл. 4.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является законченным научным исследованием, в котором содержится решение актуальной для подводных горных работ задачи - обоснование параметров подводной машины для добычи твердых полезных ископаемых с поверхности морского дна.

Основные научные результаты и выводы заключаются в следующем:

1. Учитывая условия проведения работ, наиболее целесообразной в качестве привода исполнительного органа добычной машины следует признать прямоточную многоступенчатую гидротурбину, аналогичную применяемым в турбобурах.

2. Исполнительный орган барабанного типа, с расположенными на его поверхности резцами, может быть использован в качестве рабочего органа подводной добычной машины.

3. Разработана методика расчета сопротивлений, действующих на барабанный исполнительный орган в зависимости от угла его поворота.

4. Созданная математическая модель, описывающая процессы, протекающие в проточной части гидротурбины, позволяет исследовать влияние числа рабочих колес, основных углов решёток лопастей статора и ротора и коэффициентов потерь энергии в них на механическую характеристику и эффективность турбины.

5. Отсутствие ограничений на радиальные размеры рабочих колёс осевой многоступенчатой гидротурбины и величину расхода рабочей жидкости в её проточной части позволяют при заданных выходных энергетических параметрах значительно уменьшить число ступеней и обеспечить достаточно высокий ее гидравлический КПД 0,736 - 0,873.

6. Предложена схема гидравлического привода ходовой части самоходной тележки, на которую получен патент РФ.

7. Разработана методика расчета и составлены программы расчета статических и динамических характеристик гидравлического привода подачи исполнительного органа.

8. Экспериментально доказано, что энергия, полученная включениями от исполнительного органа достаточна для отбрасывания отделенных от массива частиц твердого полезного ископаемого к приемному соплу-ловителю установленному на расстоянии 1/3 траектории свободного движения твердых включений.

106

1. Альтшуль А.Д. "Гидравлические сопротивления", М., Сторйиздат, 1973 г.

2. Асатур К.Г., Маховиков Б.С. "Гидромеханика", С-Пб., СПГТИ(ТУ), 2001 г.

3. Астахов A.C. "Цитохимия осадков материковой окраины востока азии", Владивосток, Дальнаука, 2001 г.

4. Аруюола Х.Х., Рейер А.Х. "Основы теории инженерного экспериментирования в горном деле", Таллинн, ТПИ Кафедра горного дела, 1973 г.

5. Безруков П.Л. "Распределение ЖМК на дне Индийского океана", М., Океангеология, № 6,1962 г.

6. Безруков П.Л. "Исследование глубоководных осадков на геологических полигонах в Тихом и Индийском океанах", М., Наука, 1976 г.

7. Бреслав Л.Б. "Технико-экономическое обоснование средств освоения Мирового океана", Л., Судостроение, 1982 г.

8. Большаков В.Д. "Теория ошибок наблюдений", М., Недра. 1983 г.

9. Бунич П.Г. "Экономика Мирового океана. Ресурсы, их освоение, экология,право", М., Недра, 1977 г.

10. Васильчиков Н.В. "ЖМК на дне океана сырье для получения кобальта, никеля, марганца, меди", М., Наука, 1968 г.

11. Величко Е.А., Контарь Е.А. "ЖМК океана новый тип многометальных руд", М.,ВИЭМС, 1976 г.

12. Длин A.M. "Математическая статистика в технике", М., 1958 г.

13. Длин А.М. "Факторный анализ в производстве", М., Статистика. 1975 г.

14. Добрецов В.Б. "Гидрофизические методы разработки россыпей шельфа". Л., Издательство Ленинградского университета, 1976 г.

15. Добрецов В.Б. "Экология при подводной разработке полезныхископаемых", Л., ЛГИ, 1990.

16. Добрецов В.Б. "Освоения минеральных ресурсов шельфа", Л., «Недра», 1980.

17. Добрецов В.Б., Кулешов A.A. "Технология добычи железо-марганцевых конкреций Балтийского моря с помощью вертикального эрлифтного подъема", Горный журнал. №8,2001.

18. Добрецов В.Б., Рогалев В.А. "Основные вопросы освоения минеральных ресурсов мирового океана". С-Пб., "Арт Сервис", 2003 г.

19. Дубровский М.П., Яковлев П.Н. "Морские шельфовые и речные гидротехнические сооружения". М., Недра, 1995 г.

20. Задорнов М.М. и др. "Минеральное сырье. Железомарганцевые образования: Справочник", М., ЗАО «Геоинформмарк», 1998г.

21. Зажигаев JI.C., Кишьян A.A., Романиков Ю.И. "Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента", М., «Атомиздат» 1978г.

22. Зажигаев JI.C., Кишьян A.A., Романиков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М., «Атомиздат» 1978г.

23. Железомарганцевые конкреции мирового океана. Под ред. Казьмина Ю.Д. Л., Наука, 1984 г.

24. Иванов А.З., Филаретов Г.Ф. "Статистические методы в инженерных исследованиях", М., МЭИ. 1977 г.

25. Касьянов В.М. "Гидромашины и компрессоры". М., Недра. 1981 г.

26. Ковалевский В.Ф., Железняков И.Т., Бейлин Ю.Е. Справочник по гидроприводам горных машин. М., Недра, 1974 г.

27. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Теоретическая гидромеханика. -.М: Гос. издательство физико-математической литературы, 1963.

28. Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин. М., Машиностроение, 1979 г.

29. Кондаков JI.A. и др. Машиностроительный привод. М., Машиностроение, 1979 г.

30. Контарь Г.М., Кузнецов Г.И. "Опробование глубоководных месторождений мирового океана.// Итоги науки и техники", т. XXV, М., 1982 г.

31. Коробков В.А., Левин B.C. "Подводная технология", Л., 1981 г.

32. Лезгинцев Г.М. "Технико-экономическое обоснование добычи и переработки ЖМК Тихого океана" -М., ВНИИПИгорцветмет, 1980 г.

33. Лобанов В.А. "Справочник по технике освоения шельфа", Л, Судостроение, 1983 г.

34. Лысюк Г.Н. "Минералогия океанических железо-марганцевых конкреций", СПб., Наука, 1991 г.

35. Маховиков Б.С. "Гидротурбинный привод горных машин", Л., издательство Ленинградского университета. 1985 г.

36. Маховиков Б.С., Братчиков Н.В., Средства гидроподъема полезного ископаемого с донной поверхности морского шельфа.// Наука в СПГТИ, Сб. научных трудов, Вып. 3,1998.

37. Маховиков Б.С. "Рабочие процессы в прямоточной многоступенчатой гидротурбине". Межвузовский сборник научных трудов "Вопросы горной механики и шахтного транспорта". Кемерово, КузПИ. 1991 г.

38. Маховиков Б.С., Шалыгин A.B., "Создание гидротурбинных приводов для подводных добычных машин", М., Горные машины и автоматика, № 2,2004 г.

39. Маховиков Б.С. "Комплексы оборудования для подводной разработки россыпей на шельфе", Горный журнал № 11, СПб., СПГТИ, 1997 г.

40. Меро Дж. Л. "Минеральные ресурсы океана", М., 1979 г.

41. Меро Дж. Л. "Минеральные ресурсы Мирового океана", М., Прогресс, 1959 г.

42. Мурдма И.О. "Фации океанов", М., Наука, 1987 г.

43. Мурдма И.О., Кашинцев Г.Л. «Железомарганцевые конкреции Тихого океана» М. «Наука», 1986г.44. "Месторождения цветных металлов континентального шельфа", ч. 1, М., 1972 г.

44. Мызенкова Л.Ф., Бернацкая Н.В. «Опыт экспериментальной добычи железо-марганцевых конкреций за рубежом» М. 1989г.46. "Минеральные ресурсы промышленного развития капиталистических и развивающихся стран. Всесоюзный геологический фонд", М., 1972 г.

45. Морозов A.A. "Универсальные характеристики гидравлических турбин", ОНТИ. 1932 г.

46. Молочников JI.H. Подводный земснаряд// Научные основы создания подводной, автоматизированной добычи полезных ископаемых со дна морей и океанов/ М., МГИ, 1975 г.

47. Нейтман JI.H., Фридман М.М., Кожевников H.H., Цурган Ф.Н. //Оснащение земснарядов погружными грунтовыми насосами/ Гидротехническое строительство, 1994 г.

48. Нурок Г.А. "Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ", М., Недра, 1985 г.

49. Нурок Г.А., Бруякин Ю.В., Бубис Ю.В. 'Технология подводной разработки морских россыпных месторождений", ч. 1-2, М., МГИ, 1976 г.

50. Нурок Г.А., Бруякин Ю.В. "Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов", М., Неда, 1979 г.

51. Поддубный В.И. "Динамика подводных буксируемых систем", СПб., Судостроение, 1995 г.

52. Рощункин Д.В. "Разработка грунтов землесосными снарядами", М., 1969 г.

53. Румшиский JI.3. "Математическая обработка результатов эксперимента", М., "Высшая школа". 1973 г.

54. Рыжов П.А. "Математическая статистика в горном деле", М., "Высшая школа". 1973 г.

55. Смолдырев А.Е. "Разработка месторождений твердых полезных ископаемых.// Итоги науки и техники", т. XXXIII, М., 1986 г.

56. Смолдырев А.Е. "Транспорт конкреций с морских глубин.// Итоги науки и техники", т. XXXV, М., 1986 г.

57. Смирнов В.И., Курс высшей математики. Учебник для вузов, т.1. М: Физматгиз, 1961.

58. Скорнякова Н.С. "Химический состав железомарганцевых конкреций. Железомарганцевые конкреции Тихого океана". М., Наука, 1976 г.

59. Спрингис К.Я., Морская геология и проблемы минерального сырья. М: Знание, 1971.

60. Сандлер A.C., Чиликин М.Г., Клюев В.И. Теория автоматического электропривода. М., Энергия, 1979 г.

61. Смирнов И.Н. "Гидравлические турбины и насосы", М., "Высшая школа". 1969 г.

62. Свешников В.К. Станочные гидроприводы. Справочник. М., Машиностроение, 1995 г.

63. Степанов Г.Ю. "Основы теории лопаточных машин, комбинированных и газотурбинных двигателей", М., Машгиз. 1958 г.

64. Токарев Б.Ф., Технические средства для освоения мирового океана. М: МЭМ, 1978.69. 'Технические средства для освоения минеральных ресурсов океана", Л., Судостроение, 1972 г.

65. Тимофеев И.П. "Шагающие машины для освоения ресурсов морского дна", Л., ЛГИ, 1987 г.

66. Финни Д. "Введение в теорию планирования эксперимента", М., Наука. 1970 г.

67. Хенк X. 'Теория инженерного эксперимента", М, "Высшая школа". 1985 г.

68. Pero К.Г. "Метрологическая обработка результатов технических измерений", Справочник, К., Техника. 1987 г.

69. Южморгеология: «Условия образования и закономерности размещенияжелезомарганцевых конкреций Мирового океана», Л. «Недра» 1987.

70. Шалыгин A.B. "Подводная добычная машина с гидротурбинным приводом", СПб., СПГГИ (ТУ), 2002 г.

71. Шалыгин A.B. "Исследование кинематики барабанного исполнительного органа", материалы Уральской горно-промышленной декады, Екатеринбург, 2004 г.

72. Патент РФ на изобретение № 2203421 "Установка для добычи полезных ископаемых со дна акватории", СПГТИ (ТУ), Маховиков Б.С., Шорников В.В., Незаметдинов А.Б., Шалыгин A.B.

73. Патент РФ на изобретение № 2231643 "Самоходная тележка для сбора конкреций в условиях дна Мирового океана", СПГТИ (ТУ), Маховиков Б.С., Незаметдинов А.Б., Шалыгин A.B.

74. International Mining Equipment, vol. 23, № 2,1972 г.

75. Mineral Industries Bulletin Board Colorado School of Mines. Vol. 13, № 2, 3, 1970 r.

76. Братчиков H.B. "Обоснование гидротранспортирования полезного ископаемого в шарнирном трубопроводе положительной плавучести", диссертация на соискание ученой степени кандидата наук, СПб., СПГГИ (ТУ), 2001 г.