Наука

Со дня основания кафедры ее научно-педагогический коллектив проводит значительное количество исследовательских работ.

Научными руководителями их в разное время были академик В.С. Пак, член-корреспондент Академии наук К.С. Борисенко, проф., д.т.н., Лауреат Государственной премии СССР В.Г. Гейер, проф., д.т.н. Г.М. Тимошенко, проф., д.т.н. В.И. Груба, проф., д.т.н., Лауреат Государственной премии Украины Н.Г. Бойко.

В начале 40 годов прошлого  столетия академиком Паком В.С. при кафедре была основана школа горных механиков. В разное время в ней работали такие видные ученые:  проф., д.т.н. Бабак Г.А.,  д.т.н. Ковалевская В.И., проф., д.т.н.  Пак В.В., доц., к.т.н. Дулин В.С., к.т.н. Бочаров К.П. Разработанные ими центробежные вентиляторы ВЦ, ВЦД и ВЦД-47 «Север» были внедрены в производство в период 1965-1980 гг., что позволило решить проблему проветривания глубоких шахт. Научная и практическая значимость выполненных работ была отмечена Государственной премией СССР за 1981 г.

Безопасной эксплуатации шахтных пневматических  установок были посвящены работы к.т.н. Борисенко К.С. Отмечая их  ценность, Академия наук СССР избрала к.т.н. Борисенко К.С. членом-корреспондентом  Академии наук.

Большой вклад в развитие шахтного водоотлива, гидроподъема и гидротранспорта твердого материала внесла группа научных сотрудников под руководством проф., д.т.н. Гейера В.Г. За откачку затопленных в войну шахт Гейеру В.Г. и работникам шахт, занимавшимся этим вопросом,  присуждена Государственная премия СССР.

В 60-х годах было создано две отраслевые научно-исследовательские лаборатории, научным руководителем которых назначается проф., д.т.н. Гейер В.Г.

Основным научными разработками лабораторий являются:

  • главные эрлифтные подъемы гидрошахт «Красноармейская» и им. 50-летия СССР;
  • эрлифты различного назначения – для шахтного водоотлива и очистки шахтных емкостей, в системе золошлакоудаления и др.;
  • эрлифтно-земснарядные комплексы для добычи сыпучих строительных материалов
  • автоматизированные углесосные станции для транспортирования угольной пульпы;
  • современные схемы главного и участкового водоотлива (НУО-1);
  • гидротранспортные комплексы для подъема полезных ископаемых со дна Мирового океана.

Начиная с середины 60 годов под руководством  проф., д.т.н. Тимошенко Г.М. выполнены работы по созданию:

  • системы защиты трубопроводов от гидравлических ударов;
  • гидроимпульсных и гидроударных машин для разрушения горных пород — импульсных гидромониторов ГИ-4 и ГИПД-2, выемочных (ГИУВм) и буровых (МБГИ-1) гидроимпульсных машин;
  • гидроэнергетических станций и гидравлических отбойных молотков работающих на технической воде;
  • водокольцевых вакуумных насосов большой мощности ЖВН-200 и ЖВН-300;
  • комплекса контроля работы дегазационных скважин и газопроводов, газоподготовительных станций с содержанием менее 30%.

Под руководством проф., д.т.н. Грубы В.И. была создана система управления технологическими процессами (АСУТП «Гидротехнолог»).

Под руководством проф., д.т.н. Бойко Н.Г. разработана теория очистных комбайнов и силовой погрузки угля их исполнительными органами. Результаты исследований использованы  при создании комбайнов К-103 и КА-80.  Ведутся работы по усовершенствованию исполнительных органов и режущего инструмента горных машин.

Научные разработки кафедры получили признание и в ряде зарубежных стран. Так, авторское свидетельство № 186290 кафедры вошло в состав лицензионного соглашения между СССР, США, Японией, по которому признан приоритет СССР и получено вознаграждение 1 млн. долларов США. А на комбайн К-103 продана лицензия фирме «Герман Хемшайдт Машиненфабрик ГМБХ КО» (Германия) и "Эйнгофф" (Германия).

Научные разработки кафедры получили признание и в ряде зарубежных стран. Так, авторское свидетельство № 186290 кафедры вошло в состав лицензионного соглашения между СССР, США, Японией, по которой признан приоритет СССР и полученное вознаграждение 1 млн. Долларов США. А на комбайн К-103 продана лицензия фирме "Герман Хемшайдт Машиненфабрик ГмбХ КО" (Германия) и "Ейнгофф" (Германия).

Результаты научных исследований многократно демонстрировались на отечественных и международных выставках. Многочисленные награды (дипломы, золотые, серебряные, бронзовые медали,   премии)  свидетельствуют о научной и практической ценности выполненных работ.

Сотрудниками кафедры опубликовано 19 монографий, более 1000 научных работ, получено 12 патентов, более 600 авторских свидетельств, изданы учебники (один из них -"Рудничные вентиляторные и водоотливные установки", авторы В.С.Пак, В.Г.Гейер - переведен на 11 языков) и учебные пособия с грифом МОН Украины.

Практическое воплощение разработки кафедры нашли, в частности, на Камышинской ТЭЦ, Приморской ГРЭС, Нерюнгринской ГРЭС, Лодыжинской ГРЭС, Экибастузских ГРЭС №1 и № 2; Углегорской ГРЭС, Новосибирской ТЭЦ - 5; в многочисленных карьерах предприятий Западной Сибири, особенно в системе объединения "Трансгидромеханизация"  (Россия), и  на многих горных предприятиях СНГ и особенно Донбасса и др.

Кафедрой подготовлено: 7 докторов технических наук (В.С. Пак, В.Г. Гейер, Г.М. Тимошенко, В.И. Груба, Н.Г. Логвинов, В.Б. Малеев, А.П. Кононенко),  более 100 кандидатов технических наук, в том числе для Египта, Вьетнама и КНДР, оказана помощь в  подготовке 15 докторов  наук .

В настоящее время сотрудниками кафедры ведется научная работа по таким научным направлениям:

  • Разработка гидропневматических систем (эрлифтных, эрлифтно-земснарядных, водоотливных, гидроимпульсных и гидроударных)
  • Разработка угледобывающих комбайнов и режущего инструмента горных машин.

На кафедре ежегодно проводятся конференции с изданием материалов их в виде сборников научных статей:

- международная научно-техническая студенческая конференция «Механика жидкости и газа»;

- международная научно-техническая конференция «Горная энергомеханика и автоматика».

Постоянное внимание уделяется кафедрой научно-техническому творчеству студентов (НТТС), что способствует повышению качества подготовки специалистов и индивидуализации процесса обучения студентов.

Результативность НТТС за последние 10 лет характеризуется следующими показателями.

Получено около 30 положительных решений по поданным совместно со студентами заявкам на изобретение, опубликовано более 200 статей с участием студентов, в том числе и в сборниках, входящих в перечень ВАК Украины, представлено около 500 студенческих работ на конкурсы различных уровней, в результате чего получено: за участие во Всеукраинском конкурсе - Медаль  Академии наук Украины, 8 дипломов первой степени, 12 - второй степени, 15 - третьей степени;  более 30 грамот оргкомитетов.

Начиная с 2001 г. на кафедре ежегодно проводится Международная студенческая научно-техническая конференция "Механика жидкости и газа". Материалы конференции публикуются в сборнике статей и представляют интерес для студентов, аспирантов, научных и инженерно-технических работников горных и машиностроительных специальностей.

Наши студенты постоянно занимают призовые места  на  Всеукраинских и Международных олимпиадах по гидравлике, механотронике, на Всеукраинских конкурсах студенческих научных работ.

Основные научно-технические достижения кафедры

Разработаны научные основы гидродобычи различных полезных ископаемых (песка, гравия, гальки, сапропеля, пелоидов, шлама и др.) со дна внутренних водоемов (озер, рек, болот, обводненных карьеров, шламонакопителей) и мирового океана с помощью эрлифтных земснарядов. Созданы конструкции эрлифтно-земснарядных комплексов как на базе серийных земснарядов МЗ-8, МЗ-10, МЗ-11, ЗРС-Г, ЛС-27, 180-60, 300-40"0", 350-50Т, ЗГМ-350, так и на базе специальных эрлифтных земснарядов для конкретных условий работы. Разработаны эффективные средства гидродобычи и гидротранспорта шлама с целью рекуперации шламонакопителей ГОФ и ЦОФ Донбасса. Десятки эрлифтных земснарядных комплексов успешно работают на водоемах Западной Сибири (Россия) по добыче песка и гравия с глубин до 70 м с высокой концентрацией твердого материала. На основе этих разработок изданы 2 монографии.

Создан гидравлический отбойный молоток ГМ-7 для разрушения породы и угля монолитов шлака, асфальтовых покрытий и др. Молоток работает от автономного насосного агрегата, являясь элементом высокомобильной системы, которая безопасна в работе, имеет улучшенные санитарно-гигиенические показатели и позволяет снизить энергозатраты на разрушение массива.

Разработаны средства защиты гидравлических систем от гидравлических ударов, предупреждающие опасные повышения давления в переходных процессах. Устройства клапаны-гасители работают по принципу сброса части транспортируемой среды. Устройства гидравлические диоды гасят повышение давления без сброса жидкости. Создана система компьютерного расчета гидравлических систем, позволяющая определить опасность возможных колебаний давления и оценить необходимость применения защитных материалов. Клапаны-гасители для мелиоративных систем доведены до серийного производства.

Создан осветлитель тонкослойный типа ОП-1, который предназначен для непрерывного осветления шламовой воды  в подземных условиях. Установка мобильная, смонтирована на базе шахтной вагонетки УВГ-3,3. Опытный образец был установлен на экспериментальном участке ш. им. Коротченко ПО "Селидовуголь".

Разработаны средства разрушения угля и горных пород (слабых и средней крепости), а также других материалов с аналогичной структурой и механическими свойствами. Возможно использование устройств такого класса для очистки от шлаков рабочих поверхностей теплоэнергетического оборудования в энергетике и металлургии, отливок от формовочной смеси и окалины в машиностроении, бункеров или подвижного состава от налипшей массы и тому подобное. Разрушение производится воздействием на материал струей воды стационарной или импульсной высокого давления и большого мгновенного расхода. При наличии местных включений материала повышенной прочности возможно применение энергии механического удара и комбинированного воздействия на массив.

Средства, реализующие воздействие на разрушаемый объект: гидромониторы со стационарной струей; гидромониторы с импульсной струей; генераторы импульсов давления; импульсные мультипликаторы давления; гидравлический ударный инструмент.

Энергоносителем для всех устройств является техническая вода. В качестве источника энергии может быть использован насос или водовод, обеспечивающий давление 50-5 МПа при производительности 2-500 м3/ч в зависимости от класса и выходных параметров устройства. Подвод энергоносителя возможен как по металлическому трубопроводу, так и по гибким высоконапорным рукавам.

Разработки защищены авторскими свидетельствами и патентами.

Группа гидроимпульсной техники ДонНТУ предлагает:

  • выбор и привязку наших устройств к технологической цепи заказчика;
  • определение оптимальных параметров;
  • разработку рабочих чертежей;
  • авторский надзор за изготовлением;
  • помощь в монтаже и налаживании устройств;
  • обучение обслуживающего персонала.
  • Для угледобывающих предприятий, разрабатывающих крутые и крутонаклонные пласты,  гидроимпульсную выемочную установку  ГИУВМ. Установка позволяет отрабатывать пласты мощностью не менее 0,45 м с крепостью угля по шкале проф. М.М. Протодьяконова до 1,6 единиц. Габариты выемочной машины: длина - 1800 мм, ширина 400 мм, высота 280 мм, масса не превышает 390 кг.

Разрушение угольного массива производится импульсной струей давлением около 18-25 МПа (180-250 атм), при этом влажность отбитого материала не превышает 3-7%, что позволяет транспортировать его традиционными средствами шахт обычной "сухой" технологии.

Для питания выемочной машины можно использовать любой высоконапорный насос, обеспечивающий давление воды не менее 30 МПа при подаче около 100 л/мин. Наиболее подходящими являются насосные установки АНТ (производства завода им. Г.И.Петровского г. Дзержинск) и УНГ-5,4 (завод им. С.М.Кирова г. Горловка), использующиеся на шахтах для гидроразрыва и нагнетания воды в угольные пласты. Подвод потока воды от насоса к машине выполняется по гибкому высоконапорному рукаву с условным проходом не менее 20 мм.

Перемещение выемочной машины возможно при помощи любой лебедки, обеспечивающей скорость не менее 6 м/мин, величина тягового усилия особого значения не имеет.