Анотація до роботи:

ЛЕБЕДЄВ Б.В. ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕКЗОТЕРМІЧНИХ СТЕРЖНІВ ПРИ РЕМОНТІ Й УТИЛІЗАЦІЇ СУДЕН

- Рукопис

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.14.06 – технічна теплофізика і промислова теплоенергетика – Одеська державна академія холоду. Одеса, 2006.

Робота присвячена теоретичному та експериментальному вивченню закономірностей теплообміну при горінні екзотермічних ріжучих і зварювальних стержнів, на суші і під водою, при утилізації і ремонті суден з метою науково – обґрунтованого розрахунку необхідної потужності таких стержнів, їхнього обґрунтованого конструювання і створення екзотермічних засобів, що могли б забезпечити необхідну теплову потужність.

Аналітичні і експериментальні дослідження процесу теплообміну палаючого стержня дали нові наукові результати, показавши, що тепловтрати зв'язані з різними закономірностями теплообміну на повітрі і під водою – при плівковому, бульбашковому і змішаному кипінні води біля палаючого стержня, а також при конвективному теплообміні без зміни агрегатного стану. Ці дослідження дали можливість обґрунтовано розраховувати теплову потужність і ККД екзотермічних стержнів для підводного різання.

Експериментальні дослідження процесу теплообміну палаючого стержня на суші і під водою, проведені при використанні оригінальної методики, підтвердили правильність аналітичних підходів і одержаних результатів.

У результаті виконання дисертаційної роботи встановлене наступне:

1. Досліджені:

   1. процеси теплообміну при різанні металів екзотермічними стержнями на повітрі і під водою;

   2. процес горіння екзотермічних складів.

   Показано, що:

   1. процес нагрівання металу екзотермічним стержнем відрізняється по своїй природі від нагрівання металу зварювальною дугою чи від нагрівання металу газовим полум'ям;

   2. величина загального теплового потоку, переданого пластиною заданої товщини навколишньому середовищу у випадку нагрівання її точковим джерелом тепла, може бути основою для розрахунку енергетичних параметрів екзотермічного стержня для підводного різання металів;

   3. при нагріванні екзотермічним стержнем створюється особливе середовище нагрівання, що складається з розтопленого металу, шлаку і газового струменя, що серйозно впливає на ККД нагрівання;

   4. при підводному розрізуванні металевої пластини:

   1. у результаті значного відводу теплової енергії у воду потужність теплового джерела повинна бути підвищена в 3 – 4 рази для підтримки параметрів теплового процесу, необхідного для здійснення підводного різання,

   2. найбільш інтенсивний тепловідвід спостерігається при величині радіуса зони термічного впливу порядку 15 – 20 мм, де існує режим кипіння змішаного типу,

   3. найбільший радіус зони термічного впливу складає величину порядку 50 – 60 мм;

   застосування високонергетичних металів (бериллий, цирконій і деякі інші) як пального для екзотермічних стержнів недоцільно через високу вартість і токсичність. Тому найбільш прийнятними високонергетичними металами можуть служити магній, алюміній, бор, кремній, а також деякі їхні стопи;

   для надводних робіт доцільно застосовувати стержні в спалювальних неметалічних оболонках чи безоболонкові стержні, які мають спрощену технологію виготовлення;

   для підводних робіт доцільно застосовувати стержні в металевих оболонках, що, згоряючи, забезпечують збільшення теплового потоку;

   для підводних робіт доцільно застосовувати стержні з автономним запалюванням, що значно спрощує устаткування на судні, яке забезпечує підводні роботи.

   Розроблені:

   1. методики розрахунку ККД екзотермічного стержня, що ріже, і необхідної його потужності для різання металу;

   2. високонергетичні склади, що забезпечують необхідну теплову потужність для здійснення різання металів, як під водою, так і на повітрі;

   3. методики розрахунку модифікаторів термітних сумішей , що дає можливість:

   1. розраховувати склад і масу модифікаторів термітних складів для підвищення енергетики зварювання;

   2. використовувати в якості базових термітних складів більш дешеві і менш дефіцитні компоненти;

   технології виготовлення екзотермічних стержнів, що дають можливість одержувати стержні необхідної енергетики, як для надводних, так і для підводних робіт;

   класифікація технологічних екзотермічних сумішей, що дає можливість, обґрунтовано ставити вимоги до цих сумішей;

   науково-обґрунтована система модифікації екзотермічних складів, з метою підвищення їхньої енергетики.

Публікації автора:

1. Лебедєв Б. В., Лебедєв В.Г. Технологічні екзотермічні суміші і їх необхідні енергетичні характеристики // Труди ОДПУ, вип.1 (5), 1998. Одеса - 3с. Здобувачем запропонована концепція розрахунку енергетики.

2. Лебедєв Б. В., Лебедєв В. Г Енергетичні характеристики технологічних екзотермічних сумішей // Труди Міжнародної науково-технічної конференції. Національний технічний університет КПІ, 1998. Київ Здобувачем запропонована концепція розрахунку енергетики.

3. Лебедев Б.В., Лебедев В.Г. Возможность применения энергонезависимых паяльно-сварочных устройств для ремонта СТС (без вывода судна из эксплуатации) // Судостроение. - Николаев, 2003, № 6. – 2с. Здобувачем запропонована концепція застосування.

4. Пат. 18242 А України, МПК В 23 К 23/00. Спосіб модифікації термітних складів для паяння – зварювання. / Лебедєв Б. В. , Карташов Ю. І. , Лебедєв В. Г. , Позднякова С. Г., Румянцев В. Н., Фоменко В. В.; Заявл. 25.09.96. Опубл. 25.12.97. Бюл. № 6. – 3с. Здобувачем запропонований рідкий модифікатор.

5. Патент 23121 України, МПК В 23 К 23/00. Термітний склад для паяння - зварювання. / Лебедєв Б. В. , Карташов Ю. І. , Лебедєв В. Г. , Позднякова С. Г., Румянцев В. Н., Фоменко В. В., Чуяс Ю. А. Заявл. 26.12.96. Опубл. 30.06. 1998 Бюл. № 3 – 3с. Здобувачем запропоноване процентне співвідношення компонентів

6. Патент 37415А України, МПК В 23 К 23/00. Спосіб розрізання матеріалів екзотермічним стержнем. / Лебедєв Б.В., Лебедєв В.Г. Заявл. 30.09.98. Опубл. 15.05.2001 Бюл. № 4 – 3с. Здобувачем запропонована редакція формули винаходу.

7. Патент 37416А України, МПК В 23 К 23/00. Лебедєв Б.В. Екзотермічна суміш/ Лебедєв В. Г. , Чуяс Ю. А. Заявл. 30.09.98. Опубл. 15.05.2001 Бюл. № 4 – 3с. Здобувачем запропонована сутність винаходу.

8. Патент 37418А. України, МПК В 23 К 23/00. Склад для виготовлення термітної шашки для нагрівання матеріалів у технологічних цілях / Лебедєв Б.В. , Лебедєв В. Г. , Чуяс Ю. А. Заявл. 30.09.98. Опубл. 15.05.2001 Бюл. № 4 – 3с. Здобувачем запропонована технологія застосування

9. Патент 37449А.. України, МПК В 23 К 23/00. Екзотермічна суміш для паяння – зварювання металів (варіанти) / Лебедєв Б.В. , Лебедєв В. Г. Заявл. 22.12.98. Опубл.15.05.2001 Бюл. № 4 – 3с. Здобувачем запропонована сутність винаходу.

10. Патент 37448А.. України, МПК В 23 К 23/00. Екзотермічний паяльно-зварювальний стержень для паяння – зварювання виробів з залізо – вуглецевих та кольорових сплавів / Лебедєв Б. В., Лебедєв В. Г. Заявл. 22.12.98; Опубл.15.05.2001; Бюл. № 4 – 3с. Здобувачем запропонована концепція газового стрижня

11. Патент 37417А.. України, МПК В 23 К 23/00. Пристрій для спаювання – зварювання труб Лебедєв Б. В. , Лебедєв В. Г. , Чуяс Ю. А. / Заявл. 30.09.98; Опубл.15.05.2001; Бюл. № 4 – 3с. Здобувачем запропонована конструкція пристрою

12. Патент 37450А України, МПК В 23 К 23/00. Лебедєв Б. В. , Лебедєв В. Г. Екзотермічний паяльно – зварювальний стержень Бюл. № 4 / Заявл. . 22.12.98; Опубл. 15.05.2001; Бюл. № 4 – 3с. Здобувачем запропонований пристрій стрижня

13. Патент 37447А України, МПК В 23 К 23/00. Екзотермічний паяльно – зварювальний, або ріжучий стержень Лебедєв Б. В. , Лебедєв В. Г. , Чуяс Ю. А. Заявл. . 22.12.98; Опубл. 15.05.2001; Бюл. № 4 – 3с. Здобувачем запропонований пристрій головної частини стрижня

14. Лебедєв Б.В. З’єднання водопровідних труб муфтою що наплавляється // Сборник материалов научно-технической конференции “Энергосбережение в системах отопления, вентиляции и кондиционирования ”Одесская государственная академия строительства и архитектуры. Одесса 2003 – С. 36 - 38.

15. Лебедев Б. В. Возможность применения энергонезависимых паяльно-сварочных устройств для ремонта СТС (без вывода судна из эксплуатации) // Материалы Украинского семинара “Современное состояние ремонтно-восстановительной базы предприятий морехозяйственного комплекса Украины и пути её дальнейшего развития. Прогрессивные технологии сварки и соединения материалов в судоремонте” Одесса 2003. Судостроитель № 6, 2003 – С. 37 - 39.

16. Лебедев Б. В. Технологические возможности энергонезависимых паяльно–сварочных устройств для ремонта оборудования // Материалы Украинского семинара “Сварка и родственные технологии в современном машиностроении” Одесса 2003

17. Лебедев Б. В. Технологические возможности энергонезависимых паяльно–сварочных устройств для ремонта оборудования // Материалы международной научно-технической конференции “Новые процессы и их модели в ресурсо - и энерго– сберегающих технологиях” ОНПУ, Одесса 2003 – С. 64 - 68.

18. Лебедев Б. В. Заварка трещин в корпусных деталях из чугуна термохимическими сварочными стержнями // Материалы международной научно-технической конференции “Новые процессы и их модели в ресурсо- и энергосберегающих технологиях” ОНПУ, Одесса 2003. – С. 46 - 48.

19. Лебедєв Б. В. Заварювання тріщин у корпусних деталях з чавуна термохімічними зварювальними засобами // Вісник національного університету “Львівська політехніка” Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні та приладобудуванні № 515, 2004. С.128 – 131.

20. Лебедев Б. В., Лебедев В.Г. Заварка трещин в корпусных деталях из чугуна термохимическими сварочными стержнями // Новые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбережении. Одесса – Киев: АТМ Украины, 2004. С. 111 – 114. Здобувачем запропонована концепція технологічного маршруту.

21. Лебедев Б. В. Заварка трещин в корпусных деталях судовых технических средств изготовленных из чугуна термохимическими сварочными средствами // Судовые энергетические установки: научно технический сборник. Одесса – ОНМА, 2004. С. 126 – 131

22. .Лебедев Б. В., Лебедев В. Г. Возможности термохимических стержней для подводной резки материалов // Холодильна техніка і технологія. – Одеса, 2005. - № 2 (94). – С. 53 – 56. Здобувачем запропонована концепція розрахунку енергетики для підводного різання.

23. Лебедев Б. В. Анализ возможности и целесообразности использования экзотермических смесей для разработки новых перспективных технологий восстановления сопряжений деталей СТС // Матеріали Міжнародної науково-методичної конференції "Сучасні проблеми суднової енергетики 2005". - Одеса: ОНМА. 2005. С. 53 - 54.

24. Патент 12970 України, МПК В 23 К 23/00. Екзотермічний стержень для підводного киснево-термічного різання металів / Лебедєв Б. В., Лебедєв В. Г., Рудинский О. П. Заявл. 15.07.05; Опубл. 15.03.2006; Бюл. № 3. – 3с. Здобувачем запропонований варіант конструкції.

25. Патент 12969 України, МПК В 23 К 23/00 Лебедєв Б. В., Лебедєв В. Г., Рудинский О. П. Екзотермічний стержень для підводного киснево-термічного різання металів / Заявл. 15.07.05; Опубл. 15.03.2006; Бюл. № 3 – 3с. Здобувачем запропонований варіант конструкці.ї

26. Патент 12966 України, МПК В 23 К 23/00 Стержень для підводного киснево-термічного різання металів з автономним запалюванням/ Лебедєв Б. В., Лебедєв В. Г, Рудинский О. П. Заявл. 15.07.05; Опубл. 15.03.2006; Бюл. № 3 – 3с Здобувачем запропонований варіант конструкції запального пристрою

27. Патент 12967. України, МПК В 23 К 23/00. Стержень для підводного киснево-термічного різання металів/ Лебедєв Б. В., Лебедєв В. Г, Рудинский О. П. Заявл. 15.07.05; Опубл. 15.03.2006; Бюл. № 3 – 3с. Здобувачем запропонований варіант конструкції

28. Патент 12968. України, МПК В 23 К 23/00. Стержень для підводного киснево-термічного різання металів у технологічній оболонці/ Лебедєв Б. В., Лебедєв В. Г., Рудинский О. П. Заявл. 15.07.05; Опубл. 15.03.2006; Бюл. № 3 – 3с. Здобувачем запропонований варіант конструкції.

29. Лебедев Б. В., Чумак И. Г. Особенности теплообмена между экзотермическим режущим стержнем и окружающей средой при подводной резке металлов. // Холодильна техніка і технологія. – Одеса, 2006. - № 1 (99). – С. 72 – 75. Здобувачем запропонована концепція розрахунку енергетики

30. Лебедєв Б. В., Чумак И. Г. Теплоотдача от неограниченной пластины в воде нагреваемой точечным источником. // Проблемы техники. Одесса 2006 №1. С. 64 – 68. Здобувачем запропонована концепція розрахунку тепловтрат.