Альтернативное бурение вглубь

БУРЕНИЕ ВГЛУБЬ, ПРОЖИГАЯ ОТКАЗАВШИСЬ ОТ ПОПЫТОК СДЕЛАТЬ ЭФФЕКТИВНЕЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН ТРАДИЦИОННЫМИ УПРОЧНЕНИЕМ И МОДЕРНИЗАЦИЕЙ БУРОВ, ИЗОБРЕТАТЕЛИ РАЗРАБОТАЛИ ОРИГИНАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ, ЗАМЕТНО УДЕШЕВИВШИЕ БУРО-ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ И РЕЗКО СОКРАТИВШИЕ РАСХОД ДЕФИЦИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Все имеет предел. Так, сегодня практически невозможно заметно повысить стойкость буровых долот, изменяя их конструкцию или применяя сверхтвердые сплавы. Шарошки, которыми проходят скважину для взрывных работ на рудниках, меняют после каждых двадцати — тридцати метров глубины — в скальных породах дольше не выдерживают. Не помогает и дефицитная вольфрамомолибденовая арматура (двести с лишним рублей каждое долото). Что же делать?

Вот есть огневой метод. Ему несколько десятков лет. Скважину прожигают горелкой. (ИР писал об изготовлении этим способом изделий из камня — № 6, 64, «Ракета строит».) Но эффективен он только в крепких и однородных породах — в гранитах, кварцитах и др. Они при нагреве становятся хрупкими, быстро и легко разрушаются. Остальные же породы (а таких большинство) плавятся, спекаются, становятся пластичными — не расколешь.

Отказываться? Нет, сначала надо попробовать видоизменить метод, модернизировать и сделать универсальным.

...Как-то изобретатели Московского горного института раскопали довольно старый американский патент: в скважину насыпают металлические шарики и начинают нагнетать в нее под давлением воду. Она бурлит, шарики бьются в скважине и разрушают породу. Интересно... Но не в пример огневому методу, этот может что-то дать только в слабых породах.

Эти два метода просто просились, чтоб их совместить. В скважину, как и по американскому патенту, засыпают шарики или металлическую сечку. Но опускают туда не водяную трубу, а горелку с соплом Лава-ля на выходе. Образующаяся в камере сгорания раскаленная струя газа вырывается со скоростью тысяча двести метров в секунду. Захваченные струей шарики бьются с гораздо большей силой, чем в «водном» варианте и легко разбивают самую прочную породу. А неоднородные слабые породы, не поддающиеся одному только огневому способу, перед ударами шариков также устоять не в силах.

Вместе с газовым потоком и кусочками породы шарики поднимаются вдоль сопла. Над соплом в камере имеется отверстие, куда они засасываются разрежением, образуемым вырывающимся из камеры потоком. Он снова с силой швыряет шарики вниз.

Опыт, однако, показал, что, постоянно нагреваясь в раскаленных газах, шарики постепенно размягчаются. К соплу подвели водяное охлаждение. И работоспособность шариков повысилась.



Совмещенный способ (а. с. № 685825) обещает сэкономить тысяч пятьдесят ежегодно на каждую машину. Пока только обещает. Чтобы перейти из опытной в промышленную стадию, он должен быть усовершенствован, поскольку эффективен лишь при постоянной и жесткой аэродинамике: шарики правильно циркулируют и с нужной силой бьют в стенки и дно скважины, если диаметр и скорость бурения соответствуют расчетам. Но в породе могут оказаться посторонние включения, пустоты, они нарушат аэродинамическое равновесие. Сейчас изобретатели ищут обратную связь. Датчики будут контролировать процесс, показывать, правильно ли формируется скважина и автоматически регулировать скорость подачи струи и опускания инструмента.

Пока же у нас в Горном институте нашли еще один способ. Как правило, для получения нужного эффекта от взрыва стандартные скважины диаметром 250 миллиметров располагают в пяти-шести метрах друг от друга. На этой же площади с тем же успехом можно обойтись и меньшим количеством скважин, если они будут пошире. Тогда в каждую войдет больше взрывчатки. Но чтобы хоть немного увеличить диаметр скважины, требуется гораздо более мощное и тяжелое оборудование. Скажем, для скважин в 320 миллиметров нужен станок в 120 тонн — вдвое тяжелее обычного, а для диаметра в 400 миллиметров — двухсоттонная махина.

Прикинули: а для чего, собственно, бурить всю скважину большого диаметра? Достаточно уширить только рабочую часть скважины, куда закладывается взрывчатка.

Схема работы шаро-струйной установки для скважин. Из горелки 1 струя раскаленных газов с огромной скоростью проходит через сопло Лаваля 2 и ударяет в стенки скважины. Находящиеся там шарики бьют по дну и стенкам скважины, а затем, увлекаемые потоком газа, пытаются вылететь из скважины. Но не тут-то было:

Тут-то и пригодится огневая камера. Испытания доказали, что расширяет скважины она быстро и эффективно в любых породах.



Сначала пошли по пути наименьшего со-противления— обычным станком пробуривали скважину, а затем подвозили огневой и расширяли ее нижнюю часть. Даже так экономили пятьдесят тысяч рублей на пару станков. Затем был сконструирован аг-регат с двумя ставами — буровым и огневым. Повернул платформу—и в скважине уже не долото, а термобур. Но и это показалось громоздким. Разработали станок — у него на одной штанге внизу шарошка, а сверху — горелка. Пробурили пионерную скважину, включили горелку — готово (а. с. № 754036, 819327). Таких скважин можно делать меньше (сетка 8X9 метров). Экономия на один станок составит 75 тысяч ежегодно.

Похожими по конструкции, только маленькими горелками можно разрушать негабариты — огромные куски породы, образовавшиеся после взрыва. Никакими экскаваторами ни на какие транспортные средства их не погрузишь — приходится дополнительно взрывать. Это значит — убирай с территории людей, технику, расходуй взрывчатку... Можно разрушать их и электрогидравлическим ударом (ИР, 6, 79), но это когда есть водопровод и высоковольтное оборудование. Если же нет — можно прожечь в глыбе канал ручной горелкой (а. с. № 602678) и оставить ее там на не-сколько минут. Силы теплового расширения заставят негабарит тихо развалиться на мелкие куски. Такие горелки пригодятся не только горнякам, но и строителям: одна ежегодно экономит 45 тысяч рублей.

Прекрасно понимая, что внедрение новых установок требует немало времени, мы когда они пролетают мимо окна 3 в камере, разрежение, образуемое в ней газовым потоком, захватывает их и снова бросает вниз.

Разрушить любую глыбу можно, подержав в ней несколько минут небольшую горелку.

пока нашли простой и дешевый способ продлить жизнь шарошечным долотам, не изменяя их конструкцию и технологию бурения.

Как-то решили укрепить стенки скважины с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ). Предположили, что, вцепившись в стенки, длинные молекулы этих веществ не дадут им рассыпаться, как бы сцементируют их. Попробовали — не получилось: наоборот, стенки разрушались еще быстрее. Но зато заметили, что шарошка выходит из скважины совершенно чистая, породой не забивается. Стали экспериментировать, подключили Шебекинский ВНИИ поверхностно-активных веществ ПАВ множество, искали оптимальные для различных пород). Когда, наконец, подобрали, оказалось, что достаточно добавить в промывочную воду всего 0,1 % ПАВ, как они, обволакивая частицы породы, не дадут им слипаться в крупные куски, делают шлам более текучим (а. с. № 757579). Вода легко вымывает его из долота, шарошки не заклиниваются (частенько из-за этого ломались станки). Кроме того, бурить легче: проникая в трещины, ПАВ как бы распирает их, не позволяет сомкнуться под давлением долота. Улучшаются и санитарные условия работы. Когда промывочная смесь выплескивается из скважины, вода высыхает, а ПАВ покрывают площадку тончайшей пленкой, не дающей образоваться пыли. Чистая экономия — 1,4 рубля на погонный метр скважины. На Либединском горно-обогатительном комплексе КМА новый способ сэкономил 81 тысячу рублей за год.

Можно не сомневаться, что новые способы бурения скважин, став привычными на всех рудниках нашей страны, не только сэкономят миллионы рублей, но и значительно повысят производительность труда.

Пятилетка СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО

ПОДМЕТИВ

ПОВАДКИ НАСЕДКИ, ИЗОБРЕТАТЕЛЬ ЗАМАХНУЛСЯ НА УСТОЯВШИЕСЯ ТРАДИЦИИ СТАРИННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Л. БОГДАНОВА

СТРЕСС ш

В КУРИНОМ ЯЙЦЕ

ЦЫПЛЕНКА НУЖНОЕ j ПРИУЧАТЬ К ПРЕВРАТНОСТЯМ

ЖИЗНИ ЕЩЕ В ЯЙ1Ж ТОГДА ОН БУДЕТ ЕСТЬ МЕНВЕ, А РАСТИ БЫСТРЕЕ. ЭТА ИДЕЯ РЕАЛИЗОВАНА В ИЗОБРЕТЕНИИ ЛЕНИНГРАДСКИХ УЧЕНЫХ, КОТОРОЕ ПРИ ШИРОКОМ ВНЕДРЕНИИ В ОГРОМНУЮ Э1«ОМИЮ КОРМОВ И ТЫСЯНИ ТОНН ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КУРИНОГО МЯС

В промышленном птицеводстве прежде всего поражают масштабы и цифры. Конвейер из белых корпусов сотен птицефабрик не замирает ни на секунду. 200 миллионов яиц, 20 миллионов бройлеров в год — огромные цифры, но так считают только на отдельных фабриках. В государстве счет идет на миллиарды, и дополнительно снесенное каждой курицей яйцо превращается в десятки миллионов «диетических» коробок, а каждый лишний грамм привеса — в миллион килограммов куриного мяса. Отсюда и пристальнейшее внимание ученых всего мира к промышленному птице-производству, отрасли и молодой и древней, как мир.

...Бройлерное производство начиналось 2 500 лет назад. Уже тогда египтяне знали, как выводить цыплят без наседки. В пятом веке до нашей эры об этой «новинке» узнали в Европе, и с тех пор не прекращаются попытки ее усовершенствовать. Тернистым был путь. Модели инкубаторов сгорали на кострах инквизиции, анафеме предавались имена их изобретателей. Сегодня это кажется смешным, но лишь в XVIII веке европейский инкубатор стал таким же совершенным, как древнеегипетский, тайны которого унесла с собой каста жрецов — служителей богини Изиды. Ныне век двадцатый, а в инкубаторах из каждого десятка яиц не каждый раз вылупляются девять цыплят. Примерно такая же статистика была и в древнеегипетских инкубаторах. Какие тайны скрываются за тонкой белой скорлупкой? Почему гибнет, не родившись, каждый десятый цыпленок? Почему, родившись, погибает каждый восьмой? Почему одни рождаются жизнеспособными, веселыми, бодрыми и быстро прибавляют в весе, а другим не любы ни корм, ни жизнь?

В одном английском заповеднике курам подложили электронные яйца. Эти приборы ни размерами, ни формой, ни весом не отличались от настоящих яиц. Микродатчики внутри яйца регистрируют температуру, влажность, освещенность и другие параметры высиживания, которые передаются на приемники, размещенные под гнездом, а от них в лабораторию, где записываются и обрабатываются. Английские ученые надеются с помощью сложнейшей электроники получить дополнительную информацию о куриной технологии...

Во ВНИИ разведения и генетики сельско-хозяйственных животных поставили чрезвычайно простой опыт. В лаборатории, которой руководит профессор И. Л. Гальперн, заложили в инкубатор три экспериментальные и одну контрольную партию яиц. Через два дня старший научный сотрудник А. Я. Аврутина и младший научный сотрудник С. М. Кислюк пришли пораньше и вытащили первую экспериментальную партию. Охладили ее примерно до тридцати градусов, подержали так час, а затем вернули в инкубатор. И так еще пять дней подряд. Затем тоже самое проделали со второй партией, а еще через неделю принялись за третью. Контрольную — вовсе не тревожили.

Прошло положенное время, почти все цыплята благополучно вылупились и продолжали расти на одинаковом корме по общеизвестному режиму уже все вместе. Но те, которые подвергались «экзекуции» на третьей неделе жизни, прибавляли в весе ежедневно почти на два грамма больше, чем остальные. При достижении товарного возраста каждый из них весил примерно на сто граммов больше контрольных цыплят — цифры для бройлерного производства огромные!

...На XIII Всемирном конгрессе по птицеводству (он проходил лет 15 назад) было сделано интересное сообщение. Из яиц, охлаждаемых на первых двух неделях инкубационного периода по 10—20 минут три раза в день, цыплят вылупилось на три процента больше, чем в контрольной партии. Однако и те и другие весили одинаково.

Бройлерное производство не воспользовалось этим результатом и пошло по пути тщательного балансирования питательных веществ и биологических стимуляторов в кормах. Но ведь одно не мешает другому. Почему бы не повысить рост поголовья птицы новым методом? Тем более, что для этого не требуется ни дорогостоящих и дефицитных препаратов, ни увеличения рациона, а лишь изменение теплового режима инкубации. Но как это лучше сделать, какой режим является оптимальным? На этот вопрос и должен был ответить эксперимент, поставленный ленинградскими учеными. Результат опыта вы уже знаете. Почему же у предыдущих исследователей температурная стимуляция не повышала веса цыплят?

Конечно, наседка ничего не знает о постэмбриональном онтогенезе гипотола-мо-гипофизарно-адреналовой системы своего потомства, о роли надпочечников в росте цыплят и других гормональных тонкостях, но она регулярно покидает гнездо и тем самым периодически охлаждает яйца. Может быть, именно поэтому наседки но потомство получается гораздо сильнее, жизнеспособнее и растет быстрее инкубаторского поголовья, хотя и не получает сбалансированного питания.

Перенять циклы охлаждения у наседок не представляется возможным. Каждая воспитывает будущих цыплят на свой лад. Но поскольку куры отлучаются из гнезда довольно часто, то моменты охлаждения приходятся и на те периоды эмбрионального развития цыпленка, когда стресс оказывает стимулирующее действие. Закалка есть закалка. Не беремся утверждать, что ленинградские ученые рассуждали именно так, но теперь считается, что умеренные стрессовые нагрузки просто необходимы любому организму. И лучше встретиться сначала с не-приятностями жизни под скорлупой родного яйца. Например, в одной из работ (М. И. Митюшов и др. «Стресс и адаптация») показано, какими жизнестойкими и резвыми вырастали крысята, которых периодически насильно и раньше времени вытаскивали из теплого материнского гнезда.

Еще пример. Век промышленной курицы короток: пятнадцать — семнадцать месяцев. В пятимесячном возрасте она начинает кладку, в годовалом интенсивно несется. К полутора годам продуктивность курицы резко снижается, и тут решается ее судьба — в суп или на омолаживание, которое производится весьма просто. В птичнике гасят свет и несколько дней курицу не кормят и не поят. От такого потрясения она полностью теряет пух и перо, а когда вырастает новое оперение, начинает нестись, как годовалая.

Но это взрослые, повидавшие жизнь организмы, а в каком возрасте цыпленок в яйце способен воспринимать стрессовые нагрузки, например температурные? Почему у предыдущих исследователей тепловая стимуляция не привела к увеличению веса цыплят? В двухдневном возрасте, а затем каждую неделю вплоть до 22-го дня существования у пяти цыплят из каждой экспериментальной группы брали из яремной вены кровь на анализ и по его результатам судили об активности надпочечников. Чемпионами оказались те птенцы, которых подвергали стрессовым температурным нагрузкам с 13-го по 19-й день инкубации. Первая группа осталась к стрессу почти равнодушной, заметно отреагировала вторая группа, а реакция третьей была настолько сильной, что повышенную активность надпочечников цыплята сохранили на всю жизнь.

Производственные испытания нового способа стимуляции развития инкубаторских цыплят (а. с. № 812252) провели в прошлом году на Ломоносовской бройлерной птицефабрике (директор В. К. Родионова, главный зоотехник К. М. Капская) под Ленинградом. Проинкубировали 3,5 миллиона яиц и получили весьма впечатляющие результаты. Цыплят по сравнению с обычной технологией вывелось на 1,4 процента больше, а это составляет почти 50 тысяч бройлеров, да выжило на 2,7 процента больше, а это еще 95 тысяч штук. Весил каждый бройлер к моменту убоя в среднем почти на 60 граммов больше, что дополнительно, так сказать, ни с того, ни с сего, дало еще 200 000 килограммов куриного мяса.

Словом, с каждой тысячи заложенных на инкубацию яиц доход возрастает на 70 рублей. А за восемь месяцев от внедрения нового способа птицефабрика получила 175 тысяч рублей прибыли. К тому же было сэкономлено 77 ООО тонн кормов, поскольку «закаленные» цыплята более воздержанны в еде.

Способ можно распространить и на кур яйценоских пород, что должно значительно увеличить их продуктивность. Исследовательскую работу в этом направлении еще предстоит провести.

В нынешнем же году будут изданы методические рекомендации по симуляции, развития бройлеров, которые предполагается представить на рассмотрение Научно-технического совета Министерства сельского хозяйства СССР. До сих пор никаких противопоказаний к применению способа не обнаружено. Но тем не менее, на каждой отдельной птицефабрике следует переходить на новый режим инкубации постепенно, закладывая опытные и контрольные партии, с учетом конкретных местных условий.

Из лабораторного инкубатора яйца для охлаждения вынимали вместе с лотками. В промышленных условиях, когда на инкубацию закладывается одновременно несколько десятков тысяч яиц, вынимать лотки не-возможно. На Ломоносовской птицефабрике охлаждение проводилось прямо в инкубационных шкафах при открытых дверях, выключенных обогревателях и включенных вентиляторах. Учитывая инерционность такой большой системы, как промышленный инкубатор, это не лучший вариант и с энергетической и с биологической точек зрения. Видимо поэтому промышленный эффект был несколько меньше лабораторного. Желательно усовершенствовать промышленные инкубаторы для более равномерного охлаждения всей партии яиц. Требуется помощь специализированных проектно-конструкторских организаций.



Начнем с того, что плотно пригоним дверь, а на вентиляционную решетку приладим заслонку. В качестве источника тепла используется бытовой электронагреватель вкупе с домашним вентилятором. Установим все это в верхнем углу ванной комнаты: воздух пойдет не снизу вверх, а под потолком горизонтально. Там и соорудим парилку из досок. В нижней части, где температура практически не повышается,— полка-предбанник.

Чтобы избежать нагрева стен и потолка, можно верхнюю часть ванной комнаты отделать стругаными досками. От них и запах древесины приятный.

Несколько слов о практической стороне. Для безопаснобочих объемах, равных частотах вращения кривошипа, равных относительных величинах мертвого пространства всасывания и равных давлениях нагнетания такой компрессор обеспечивает объемную подачу примерно на треть большую, чем современный двухступенчатый. Почему так? Допустим, суммарный рабочий объем каждого компрессора равен четырем единицам.

Но у реальной конструкции нового компрессора есть и другие преимущества. Например, нагнетательные клапаны каждой рабочей полости полностью открыты от самого начала сжатия до начала всасывания. Нагнетательные клапаны обеих рабочих полостей могут быть выполнены в виде золотников с большим проходным сечением.

Есть у такого компрессора и недостатки. Шуметь он должен, как двигатель внутреннего сгорания, причем чем выше давление в кувшине, тем больше шума. И характеристики давления в сочленениях кривошипно-шатунной группы очень неравномерны. А при высоких давлениях нагнетания рабочий перепад давления на пластинах всасывающих клапанов тоже будет значительно выше, чем при двухступенчатом сжатии.

Однако, взвесив все «за» и «против», мы решили подать заявку на этот способ получения высокого давления газа. Сулейман давно почил, джинн куда-то запропастился — кто же, думаем, теперь это сделает. За пренебрежение к патентному делу в соавторы этих лиц решили- не брать.

Экспертиза сначала усомнилась в эффективности такого способа компрессии, но потом, прислушавшись к мнению председателя Госкомизобретений, решила вопрос положительно, и скоро авторское свидетельство по заявке № 2477441/25 будет выдано.

В то время, пока экспертиза сомневалась в полезности заявленного способа, мы применили его в двухроторных машинах, установив в нагнетательном патрубке холодильник с нагнетательным клапаном (а. с. № 791994, авторы Г. Н. Злотин, М. М. Галимов, М. С. Приходько, А. В. Ушаков). В этих машинах удалось снизить шум и выровнять характеристики крутящего момента и давления на зубьях синхронизирующей передачи за счет уменьшения массы газа, расширяющегося из мертвого пространства нагнетания.

Однако сыскать быстродействующий обратный клапан приемлемой долговечности нынче трудно, и мы вместе с Е. Г. Диденко и А. А. Вихляевым—научными сотрудниками ВНИИ компрессор решили вовсе без него обойтись, но каким образом — рассказывать пока еще нельзя, заявка на рассмотрении.

В другом варианте этот способ применен в двухцилиндровом поршневом компрессоре, цилиндры которого сообщены с межступенчатой емкостью. В ней размещен холодильник, а нагнетательные клапаны выполнены в виде вытеснительных поршней (а. с. № 723213, авторы А.В.Ушаков и В. В. Ушаков). Изобретение позволило существенно — в 5—10 раз — уменьшить объем мертвого пространства всасывания и таким образом увеличить коэффициент наполнения цилиндров примерно в 1,1— 1,25 раза, а следовательно, и объемную подачу. Соответственно и степень повышения давления в этом компрессоре может быть достигнута такая же, как у 3—4-ступенчатого компрессора последовательного сжатия.

Нашими компрессорами заинтересовался Государственный союзный тракторный научно-исследовательский институт (НАТИ), где имеется тема на разработку машины, обеспечивающей номинальное давление

15—20 кг/см2. Но интерес, к сожалению, был недолгим — у руководителя одного из отделов НАТИ профессора В. С. Бениовича предложение использовать новый способ сжатия в роторно-поршневом компрессоре не вызвало энтузиазма (докучливые изобретатели надоели?). Не очень рады были и во ВНИИ компрессормаше, что в г. Сумы,— во время нашего визита главный теоретик был в командировке, а без него сказать что-либо определенное никто не решился. Оно и понятно: кто же в наши дни верит в существование духов? Но, быть может, кто-нибудь все-таки верит в новую технику?