Разработка предложений по применению электрогидравлической установки

Министерство Российской Федерации 
по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям 
и ликвидации последствий стихийных бедствий


Академия гражданской защиты

Кафедра аварийно–спасательных работ



БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
Курсанта 4 курса
командно–инженерного факультета 
Крупнова Ивана Дмитриевича

Тема: «Разработка предложений по применению электрогидравлической установки для разрушения бетонных конструкций под водой».
Руководитель: 
Старший преподаватель кафедры № 22, старший водолазный специалист
 Погожев С.В.




Химки 2018

Перечень сокращений и условных обозначений.................................................
Термины и определения.........................................................................................
Введение…..............................................................................................................
Глава 1. Анализ электрогидравлического эффекта.............................................
1.1. Развитие электрогидравлического эффекта……………............................
1.2.Сущность электрогидравлического эффекта………………………………
1.3. Особенности электрогидравлического эффекта………………………….
1.4.Основатель электрогидравлического эффекта.............................................
Вывод по 1 главе.....................................................................................................
Глава 2. Обзор электрогидравлических установок.............................................
2.1. Принцип действия электрогидравлических установок……………………
2.2.  ЭГУ БАЗАЛЬТ………………………………………………………………
2.3. ЭГУ ВУЛКАН……………………………………………………………….
2.4. ЭГУ ИМПУЛЬС…………………………………………………………..…
2.5. Особенности технологии……………………………………………………
2.6. Меры безопасности при проведении подводных электросварочных работ……………………………………………………………………………
Вывод по 2 главе …………………………………………………………………
Глава 3.Разработка предложений по применению электрогидравлической установки для разрушения бетонных конструкций под водой водолазами
МЧС России……………………………………………....……………………… 
Вывод по 3 главе..................................................................................................... 
Заключение..............................................................................................................    
Список использованной литературы....................................................................





3
4
8
10
10
13
16
23 25
26
26
26
29
31
50

54


55

Содержание
Перечень сокращений и условных обозначений
ЭГЭ   
Электрогидравлический эффект 
ЭГУ        
Электрогидравлическая установка
ПСО                
Поисково-спасательный отряд
ПВО
Поисково-водолазный отряд
СС   
Спасательная станция
ОАСРР
Отряд аварийно-спасательных и ремонтных работ
ГСМ
Горюче-смазочный материал 
АСИ
Аварийно-спасательный инструмент
СИЗОД
Средства индивидуальной защиты органов дыхания
АСР                 
Аварийно-спасательные работы
РВР
Руководитель водолазных работ
РВС
Руководитель водолазной станции
ПСВО  
Поисково-спасательный водолазный отряд
УТК
Учебно-тренировочный комплекс
АСО                
Аварийно-спасательный отряд
УМБ               
Учебно-методическая база       
КПД
ЭВП
Коэффициент полезного действия
Электровзрыв  проводников 

       
            










     Термины и определения
     Водолазное дело – отрасль труда и техники, охватывающая все вопросы, связанные со спусками людей под воду в специальном снаряжении для выполнения подводных работ или каких-либо других заданий.
     Водолаз – специалист, умеющий выполнять работы под водой в специальном снаряжении и допущенный к производству водолазных спусков в установленном порядке. Профессия водолаза относится к числу профессий с особо вредными условиями труда.
     Водолазная служба –  совокупность производственных, медицинских, научно-исследовательских подразделений (групп, звеньев), а также отдельных специалистов, в функции которых входит выполнение водолазных спусков и работ, организация и осуществление мероприятий по обеспечению и контролю за их выполнением. [14]
     Вольт – единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов, электрического напряжения и электродвижущей силы.[13] 
     Напряжение  –  это величина, численно равная работе по перемещению единицы электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи. [13]
     Сила тока  –  физическая величина {\displaystyle I}, равная отношению количества заряда{\displaystyle \Delta Q}, прошедшего через некоторую поверхность за время{\displaystyle \Delta t}, к величине этого промежутка времени. [13]
     Электрогидравлический эффект  –  это возникновение высокого давления при высоковольтном электрическом разряде между электродами, погруженными в непроводящую жидкость. [3]
     Коэффициент полезного действия – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. [13]
     
     
     ВВЕДЕНИЕ
     Разрушения зданий и сооружений являются, как правило, следствием возникновения аварий, катастроф, стихийных бедствий, совершения террористических актов или воздействия современных средств поражения вероятного противника в ходе военных действий. Ликвидация чрезвычайных ситуаций, связанных с разрушениями зданий и сооружений, представляет собой сложный процесс, включающий организационные и технологические вопросы. Одним из важных направлений является планирование, подготовка и проведение аварийно-спасательных работ (АСР).
     Объектом АСР обычно являются полуразрушенные или поврежденные здания, конструкции и сооружения, поэтому может происходить их дальнейшее разрушение или повреждение во время проведения АСР. 
     Признаками возможного обрушения поврежденных железобетонных конструкций являются: осыпание бетона, обнажение арматуры, трещины и деформации, повреждения стяжек сборных конструкций.
     При обрушении железобетонных конструкций, зданий и сооружений, наличии пострадавших АСР должны начинаться немедленно и вестись непрерывно, днем и ночью, в любую погоду, в любых условиях (в том числе под водой), обеспечивать спасение пострадавших с учетом сроков их выживания.
     Одними из важнейших этапов проведения спасательных работ, связанных непосредственно со спасением людей являются: деблокирование пострадавших (обеспечение доступа к ним) и  эвакуация пострадавших из мест блокирования.
     Специальные работы включают тушение пожаров, ликвидацию аварии на коммунально-энергетических и технологических сетях, устройство проездов (проходов) в завалах, укрепление (обрушение) неустойчивых конструкций.
     К аварийно-спасательным инструментам, применяемым для стабилизации конструкций, для деблокирования пострадавших, для разборки завала, для проделывания лаза в теле завала, для профилактического обрушения конструкций, на данный момент относятся: гидравлический инструмент (челюстный резак, расширитель, домкрат, гидравлический цилиндр и др.), электрический инструмент (электропилы цепные и дисковые), бензоэлектрический инструмент, шанцевый инструмент. Используются также клинья, деревянные бруски, блоки, балки, стойки, струбцины, пневматические подушки, домкраты, канаты, лебедки [2].
     Для разрушения железобетонных конструкций, на данный момент аварийно-спасательными службами применяется механический способ разрушения (инструмент с гидравлическим, механическим, пневматическим и электрическим приводом). В рамках дипломной квалификационной работы был взят за основу электрогидравлический эффект (эффект Юткина), который позволит более эффективно разрушать железобетонные конструкции при проведении аварийно-спасательных работ. 
     Существуют два способа трансформации электрической энергии в механическую. Первый способ – всем известная трансформация электрической энергии в механическую через электромотор, второй способ – необходимо иметь только два электрода, погруженных в жидкую среду. Несложное устройство осуществляет трансформацию электрической энергии в механическую.
     Сущность трансформации сводится к тому, что жидкости, окружающей расширяющийся канал разряда, сообщаются огромные ускорения и она разлетается во все стороны от линии разряда, образуя большую полость. При этом возникает первый, «основной», гидравлический удар. Затем полость с такой же скоростью смыкается, создавая второй, «кавитационный», гидравлический удар. Из этих двух циклонов – первого и второго гидравлических ударов – и состоит само явление, при котором осуществляется процесс трансформации.
     Цель работы – разработка предложений по применению электрогидравлической установки для разрушения бетонных конструкций под водой. В результате исследования был изучен электрогидравлический эффект Юткина, предназначенный в ходе эксперимента, для разрушения бетонных конструкций под водой.
     Актуальность данной работы заключается в том, что, исходя из опыта проведения аварийно–спасательных работ под водой, специалистами водолазных служб МЧС России, была разработана собственная установка для разрушения бетонных конструкций под водой.
     Задачи работы:
     1. Провести анализ электрогидравлического эффекта
     2.Провести анализ существующих электрогидравлических установок
     3.Разработка собственной установки для разрушения бетонных конструкций под водой.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     1. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
     1.1. Развитие электрогидравлического эффекта
     Молния представляет собой импульсный разряд в газе (в воздухе), который до сегодняшнего дня достаточно хорошо изучен и в лабораторных условиях его легко получают. Однако той же молнии, но возникающей в жидкости, до настоящего времени не уделялось должного внимания. Одними из первых исследователей импульсного разряда в жидкостях являются естествоиспытатели Т. Лейн и Дж. Пристли (XVIII век), исследователи Т. Сведберг и Ф. Фрюнгель (XX век) установившие, что электрический пробой жидкостей, так же как и воздуха (молния), носит характер искры, воспринимаемой в виде отшнурованного узко – и ярко светящегося канала. Однако от Лейна и до Фрюнгеля науке было известно только лишь явление электрического разряда в жидкости как таковое, без каких–либо указаний на то, что миллиметровый разряд в жидкости может явиться прообразом нового способа трансформации электрической энергии в механическую и быть широко использован в самых различных областях науки и технике.   
     Первооткрывателем механизма этого явления по праву считается советский ученый Лев Александрович Юткин, который впервые сформулировал и обозначил новый способ трансформации электроэнергии в механическую как электрогидравлический эффект (ЭГЭ).
     В литературе по электрогидравлике иногда упоминают и другие  работы, заслуживающие самой высокой оценки, но не имеющие прямого отношения к электрогидравлике. Одной из таких работ была статья Г. И. Покровского и В. А. Ямпольского «Электрогидродинамическая аналогия кумуляции». Однако уже само название говорит о полном несходстве с содержанием и смыслом работ автора. В книге Г. И. Покровского, изданной в 1962 г. подчеркивается наш приоритет  на открытие электрогидравлического эффекта. Упоминалось также и изобретение И. В. Федорова «Способ и приспособление для дезинфекции и стерилизации с помощью токов высокой частоты». Однако в этой работе отсутствуют те основные отличительные признаки, которые лежат в основе осуществления электрогидравлического эффекта – укорочение фронта и длительности электрического импульса.
     В схеме И. В. Федорова нет формирующего искрового промежутка – обострителя импульса, который позволяет перейти к напряжениям, гораздо больших пробивных способностей для рабочего промежутка, и поэтому устройство, изобретенное И. В. Федоровым, фактически является искровым источником звука и не может быть источником получения электрогидравлического эффекта. Работы предшественников электрогидравлики завершились в 1948 г. опубликованием статьи Ф. Фрюнгеля «К механическому КПД искры в жидкостях». Не сделав ни одного практического вывода и определив найденный им механический КПД разряда в 1 %, Ф. Фрюнгель затем надолго отошел от изучения подобных разрядов, снова занявшись ими уже только после опубликования работ автора.
     Причин, по которым многие исследователи прошли мимо огромных практических возможностей нового физического явления, очень много. В основе их общей неудачи, очевидно, лежит отсутствие изобретательского, практического взгляда на изучаемые  явления, а также и отсутствие общественной потребности в использовании сверхвысоких гидравлических давлений. 
     Дальнейшие работы автора позволили расширить и углубить теоретические представления о природе электрогидравлического эффекта, определить ряд методов и приемов, обеспечивающих высокий КПД работающих на этом принципе машин и механизмов, предложить более двухсот способов и устройств применения электрогидравлического эффекта, многие из которых уже внедрены на практике.
     По опубликованным данным, сотни установок для электрогидравлической обработки металлов самого различного назначения уже работают за рубежом, где наибольшее развитие получила электрогидравлическая штамповка. В СССР наиболее широко используются установки для электрогидравлической очистки литья.
     Десятки серийно выпускаемых на опытном заводе ПКБ электро-гидравлики АН УССР (г. Николаев) и на заводе Амурлитмаш (г. Комсомольск-на-Амуре) электрогидравлических установок для очистки литья ежегодно вступают в строй действующих. Ряд таких установок поставляются на экспорт. Проданы лицензии на изготовление и поставку электрогидравлических установок в Швецию, Испанию, Венгрию, Японию. В различных отраслях промышленности СССР работает также более 140 электрогидравлических прессов, десятки электрогидравлических установок для развальцовки трубок теплообменных аппаратов, электрогидравлические дробилки различных модификаций, электрогидравлические установки для разрушения негабаритов и др. [3]
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     






     1.2. Сущность электрогидравлического эффекта
     Электрогидравлический эффект (ЭГЭ) – новый промышленный способ преобразования электрической энергии в механическую, совершающийся без посредства промежуточных механических звеньев, с высоким КПД. Сущность этого способа состоит в том, что при осуществлении внутри объема жидкости, находящейся в открытом или закрытом сосуде, специально сформированного импульсного электрического (искрового, кистевого и других форм) разряда вокруг зоны его образования возникают сверхвысокие гидравлические давления, способные совершать полезную механическую работу и сопровождающиеся комплексом физических и химических явлений.
     В основе электрогидравлического эффекта лежит ранее неизвестное явление резкого увеличения гидравлического и гидродинамического эффектов и амплитуды ударного действия при осуществлении импульсного электрического разряда в ионопроводящей жидкости при условии максимального укорочения длительности импульса, максимально крутом фронте импульса и форме импульса, близкой к апериодической.
     Для электрогидравлического эффекта характерен режим выделения энергии на активном сопротивлении контура, близком к критическому, т. е. когда 1/С