ОНИЛ МинЕО

Начиная с 60-х годов прошлого века ввиду все возрастающей потребности в сырьевых ресурсах внимание специалистов привлечено к минералам, расположенным на дне Мирового океана. Донные минералы – конкреции – имеют, как правило, шарообразную форму диаметром 20÷50 мм и содержат значительное количество не только железа и марганца, но и цветных и редких металлов, таких как никель, кобальт, медь, свинец, цинк, молибден и других. Удельное содержание полезных веществ в океанических конкрециях зачастую значительно превышает аналогичный показатель для руд, добываемых на суше.

Океанические конкреции обнаружены под уровнем воды, составляющем несколько  тысяч метров. Наиболее богатые участки найдены на глубинах 4÷6 тыс. м как в Тихом, так и в Атлантическом и в Индийском океанах.

Особый интерес к добыче ЖМК (железо-марганцевые конкреции) проявили США и Япония, которые удовлетворяют свои внутренние потребности в марганцевой руде, никеле, кобальте и других минералах на 90-100% за счет импорта.

В середине прошлого века в СССР исследования по добыче  океанических конкрециях начались специальным рейсом научного судна «Витязь», работы на котором велись с помощью тралов и дночерпателей.

Основные трудности при сборе и подъеме ЖМК определяются большой глубиной залегания, значительными донными территориями их сбора и сложностью последующей подачи к подъемной установке. Отрицательное влияние оказывают также ограниченная видимость и высокое давление окружающей среды, сложность подачи энергии к придонным механизмам. Поэтому решение технической задачи добычи ЖМК виделось сложным, а возможные методы и средства – уникальными.

Учитывая важность проблемы, кабинет Министров СССР своим указом назначил Министерство геологии СССР (Мингео СССР) главным ее разработчиком. Были созданы Управление минеральных ресурсов Мирового океана и производственное объединение «Южморгеология». В число приоритетных исполнителей вошел и Донецкий политехнический институт, учеными которого к этому времени был накоплен большой опыт работы с эрлифтами и насосами.

В 1981 году приказом ректора ДПИ, во исполнение совместного приказа Мингео СССР и Минвуза УССР, была организована Отраслевая научно-исследовательская лаборатория пневмогидравлических глубоководных систем подъема, научное направление работы которой определялось общегосударственной комплексной программой исследования и использования Мирового океана, а именно:

- создание эрлифтных и насосных систем подъема с глубин до 6000 м;

- создание эффективных устройств сбора ЖМК с больших площадей.

Научным руководителем лаборатории был назначен проф., д.т.н., В.Г. Гейер, заведующим лабораторией - к.т.н. В.С.Пащенко. Ответственным исполнителем научного направления по созданию эрлифтных систем подъема стал с.н.с. Б.И. Адамов, по созданию насосных систем подъема – с.н.с. Г.М. Березинский.

Большой вклад в решение научных задач внесли ученые института проф., д.т.н. Ф.Л. Шевченко, доц., к.т.н. А.Н. Заря.

Основными исполнителями работ на разных ее этапах были с.н.с., к.т.н. Савенков В.Н., доц., к.т.н. Борисов А.А., м.н.с. Воробец Т.И., м.н.с. Солодова Л.А., ст. инж. Рогозина Н.С., Беркович Л.Ф., н.с. Янжула З.А.

За период с 1981 года разработаны технические предложения и эскизные проекты на эрлифтную (СП-10Э) и насосную (СП-10Н) системы подъема сырья со дна мирового океана при глубинах до 6000 м. Выполнены технический проект и рабочая документация на экспериментальные образцы эрлифтной и насосной систем подъема СП-200М, монтируемых на морском судне. Создана автоматизированная система управления (АСУ) глубоководными подъемами.

Аналог АСУ гидравлической системой подъема испытан на максимально возможных глубинах с борта научно - исследовательского судна «Полигон».

Соисполнителями работ на данном этапе были Киевский институт автоматики (КИА) (создание элементов автоматизации процессов подъема) и Московский горный институт (разработка проекта насоса «Моллюск» для экспериментального образца насосной системы подъема СП-200М).

С целью уточнения основных гидродинамических характеристик и конструктивных параметров элементов струйного грунтозаборного устройства, входящего в состав агрегата сбора, разрабатываемого ВНИПИокеанмаш, проведены теоретические и экспериментальные исследования процессов извлечения ЖМК из донного грунта.

Поскольку отработка месторождения ведется донным агрегатом сбора, перемещающимся вдоль отрабатываемого участка, а судно расположено над ним на высоте до 6000 м и соединено транспортным трубопроводом, необходимо строгое согласование их направлений и скоростей. Задача усложняется различными значениями скоростей и направлений движения слоев воды на разных глубинах. Разработаны физическая и математическая модели работы транспортного трубопровода, как гибкой нити.

С целью проверки теоретических предпосылок и расчетов разработана, изготовлена и смонтирована на экспериментальном полигоне НИПИокеангеофизика ПО «Южморгеология» уникальная установка гидравлического нагружения трубных секций транспортного трубопровода. Исследовалась интенсивность износа элементов гидравлической системы подъема ЖМК. Продолжительные опыты позволили получить обширный статистический материал, который был положен в основу методики расчета напряженно-деформированного состояния транспортного трубопровода с учетом динамического воздействия волновых процессов.

Проведено техническо-экономическое обоснование целесообразности создания пневмотранспортной системы перегруза ЖМК с добычного корабля на транспортное судно при расстоянии между ними 200-250 м.

Новизна предложенных решений подтверждена более сорока авторскими свидетельствами на изобретения, полученными сотрудниками лаборатории.

С распадом СССР и прекращением финансирования дальнейшие работы в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории пневмогидравлических глубоководных систем подъема были приостановлены и в настоящее время не ведутся.