«Наука в Сибири» ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ ТАЛАНТ
|
Заслуженный изобретатель А. А. Липин с губернатором Новосибирской области В. А. Толоконским после вручения награды в Администрации НСО (2008 г.). |
Почему именно бурение рождало столько продуктивных идей, активизировало создание принципиально новых конструкций и технологий?
Бурение как процесс образования выемки в горном массиве принципиально не изменилось по сравнению с предшествующими веками. Это начальная и почти всегда необходимая стадия в технологической цепочке разведки и добычи минерального сырья при постоянно растущих потребностях промышленности в угле, руде, нефти, газе. Суть процесса сводится к образованию в горной породе отверстия, чаще всего круглого, разного диаметра в зависимости от назначения (шпуры, скважины, стволы). Вид отверстия и тип горных пород в массиве определяет использование на этой операции тех или иных буровых машин. Это могут быть бурильные молотки (перфораторы), буровые станки или установки с целым набором дополнительного оборудования, например, при бурении на нефть. «Изюминка», а точнее, «узкое место» процесса в том, что выполняющие его механизмы пространственно разъединены, то есть буровая установка, станок или молоток размещаются на земной поверхности или горной выработке, в то время как сам буровой инструмент, резец или коронка, непосредственно разрушающие горную породу, находятся в массиве на разной глубине (порой до 1000 м и более) и в этом смысле недоступны. Чтобы добиться повышения продуктивности бурения и тем самым «дать простор» следующим за ним стадиям по добыче полезных ископаемых, необходимо постоянно совершенствовать все его технологические звенья и технические элементы бурового оборудования. Таким образом, «узкое место» делает поле для творчества необычайно широким.
Так оно и получилось при становлении в Институте горного дела (а на самом деле еще в Горно-геологическом институте Западно-Сибирского филиала АН СССР) «машиноведческого» направления.
Костяк его в те годы составляли будущие доктора наук и лауреаты различных премий: Борис Суднишников, Георгий Родионов, Александр Костылев, Александр Федулов, Геннадий Суксов, Николай Есин, Александр Зиновьев, Петр Емельянов, Леонид Семенов и другие. Директор первого академического института горного профиля в Сибири Николай Андреевич Чинакал понимал, что завершающим этапов во всякой технологии является комплекс машин и оборудования, с помощью которого она и осуществляется. Нацеленный на внедрение достижений горной науки в практику, Н. А. Чинакал создал в институте лаборатории механизации горных работ и горных машин, опираясь на когорту единомышленников-машиноведов, которые пришли в горную науку из практики и имели солидный багаж знаний и опыта.
В те годы был создан уникальный буровой станок НКР-100 для бурения скважин в подземных условиях, который используется до сих пор. За разработку этого высокопроизводительного комплекса горного оборудования группа сотрудников института в 1966 г. была удостоена Ленинской премии.
Пришедшему в 1965 году в лабораторию бурения на должность инженера-конструктора Анатолию Липину посчастливилось сразу же окунуться в атмосферу активного заинтересованного творчества, решать множество текущих и перспективных задач. К моменту окончания машиностроительного факультета НЭТИ А. Липин уже был соавтором изобретения.
Выполняя ответственные задания, работая с заслуженными изобретателями РСФСР Л. И. Семеновым и П.М. Емельяновым, молодой инженер стремится к новым знаниям, старается соответствовать высокому уровню профессионализма своих старших коллег. Конечно, времени катастрофически не хватает (уже подрастает в семье сынишка), но останавливаться на достигнутом просто нельзя. Так Анатолий Алексеевич становится аспирантом-очником у Бориса Васильевича Суднишникова, того самого автора «цикла Суднишникова», известного всем инженерам и конструкторам машин. Тема диссертации А. Липина «Исследование аксиально уравновешенной пневматической бурильной машины ударно-поворотного действия» требует работы не только у кульмана, но и непосредственно на испытательных стендах лаборатории и опытном участке института в карьере «Борок».
Кстати сказать, опыт работы на производстве у молодого ученого уже был: после окончания Серовского ремесленного училища он работал слесарем по ремонту промышленного оборудования. Именно тогда на производстве заметили, оценили его инженерную смётку и направили в индустриальный техникум, окончив который он поступил на машиностроительный факультет НЭТИ. Такая многоэтапность образования не погасила тяги к знаниям, а напротив, развила в нем целеустремленность, дотошность и терпение.
Работая над кандидатской диссертацией, решая сложную и важную для горной промышленности задачу создания перфоратора с уменьшенной вибрацией, Анатолий Липин выполнил огромный объем исследований, начиная от разработки принципиально новой схемы машины до создания опытного образца и испытания его на Северо-Уральском бокситовом руднике. Испытания показали, что вибросиловое действие переменной составляющей сил давления сжатого воздуха на корпус машины было ослаблено более чем в 10 раз по сравнению с аналогами. Удалось также полностью устранить действие на корпус обратных ударов бура и осевой силы, возникающей при работе в винтовой паре механизма поворота. Эти качества позволили резко уменьшить вибрацию машины. В процессе создания перфоратора А. Липиным были получены пять авторских свидетельств на изобретения, что подтвердило перспективность нового направления. Затем конструкция перфоратора была запатентована в Швеции, ФРГ, Англии, США, Японии.
Новаторство, изобретательство азартная и захватывающая работа, которая со временем становится не только смыслом жизни, но в некоторые моменты ее сутью. «Заражая» и «заряжая» друг друга новыми идеями, коллектив единомышленников-изобретателей может «натворить немало чудес».
Вот мнение на этот счет заведующего лабораторией бурения (70-е годы прошлого столетия) к.т.н. Г. И. Суксова: «Коллектив лабораторией занят развитием теории и разработкой новых принципиальных схем и конструкций буровых машин, позволяющих повысить производительность и улучшить условия труда горнорабочих. Большое внимание уделяется внедрению результатов научных исследований в производство. В настоящее время серийно выпускаются 11 типов буровых машин и инструментов, созданных сотрудниками лаборатории совместно с конструкторами заводов и отраслевых институтов. Годовой экономический эффект от внедрения в производство работ лаборатории составляет свыше 40 млн рублей.
На основе разработанных лабораторией методов повышения производительности бурения в 1972 г. созданы совместно с Кыштымским машиностроительным заводом погружной пневмоударник П-105К и буровые коронки К-105К и К-125К для открытых горных работ, которые прошли государственные испытания и были приняты к серийному производству с высшей категорией качества. Испытания показали, что П-105К превосходит серийные пневмоударники по скорости бурения в 1,5-2 раза, а по сроку службы в 5-6 раз. Стойкость К-105К и К-125К выше серийных буровых коронок более чем вдвое. Годовой экономический эффект от внедрения новых пневмоударников и коронок в практику работы горных предприятий составил более 14 млн рублей.
На руднике Таштагол проведены промышленные испытания разработанного лабораторией погружного механизма с буровым инструментом для расширения глубоких взрывных скважин на больший диаметр«.
В 1973 г. за создание новых оригинальных погружных пневмоударников с буровым инструментом сотрудники лаборатории награждены двумя серебряными и четырьмя бронзовыми медалями ВДНХ, ими получено свыше 40 авторских свидетельств на изобретения. В двух из этих сорока А. Липин является одним из основных авторов. Именно эти изобретения (№№ 219489 и 394534) явились базовыми при создании погружных пневмоударников П105 и П125, применяющихся в горном деле, геологоразведке, строительстве до сегодняшнего дня и серийно изготавливаемых на Кыштымском машиностроительном заводе.
Время шло, рос авторитет Анатолия Алексеевича как исследователя и изобретателя, он неустанно продвигался вверх по служебной лестнице: младший (1973-1982 гг.) и старший (1982-1993 гг.) научный сотрудник, а с 1993 г. заведующий лаборатории бурения.
Продолжая и развивая исследования своих предшественников, А. Липин направляет усилия вверенного ему коллектива на решение важнейших и неотложных для горного производства задач. Умножаются результаты активной плодотворной деятельности лаборатории: доказана перспективность использования газожидкостной смеси высокого давления в виде аэрированной жидкости с коэффициентом аэрации до 50; разработаны принципиальные схемы забойных ударных машин, работающих на этом энергоносителе; доказано, что по энергетическим параметрам газожидкостные ударные органы превосходят гидроимпульсные генераторы и обладают их достоинствами способностью бурения глубоких и сверхглубоких скважин (500 и более метров); разработан и в натурных условиях рудников ООО «Евразруда» Горно-Шорского филиала испытан погружной пневмоударник с питающе-разрядной системой воздухораспределения. Установлены условия достижения 50 % увеличения скорости бурения при достаточной стойкости породоразрушающего инструмента.
Учеными лаборатории бурения также была сформирована новая концепция совершенствования погружных ударных машин, решающих техническую задачу эффективного бурения в сложных геологических структурах, в результате чего разработан и изготовлен опытный образец гидрообъемной ударной машины. Принципиальной особенностью машины этого типа продукта интеллектуальной собственности, защищенной патентами, является оригинальная система управления потоками энергоносителя и рабочим циклом. Схема гидропривода позволила в 2,5 раза увеличить энергию удара, в два раза повысить КПД устройства при существенно меньшем (в 1,5 раза) расходе энергоносителя по сравнению с ближайшим аналогом того же типоразмера, работающего на принципе гидроудара. Эффективность созданной конструкции была подтверждена в производственных условиях.
Список результатов изобретательской деятельности А. Липина и его коллег можно продолжать долго, отметим самые значимые с точки зрения эффективности работы бурового оборудования и совершенных с позиции инженерной мысли. В этой связи расскажем о предмете изобретения, содержащемся в двух патентах РФ (№ 2252996, 2005 г. и № 22900488, 2006 г.) под общим традиционным названием «Погружной пневмоударник». В них представлен пневмоударник ПП110-3,5, в основе которого заложены принципиально отличающиеся от серийно выпускаемого пневмоударника П105ПМ идеи. В частности, в новой конструкции заложена оригинальная воздухораспределительная система с питающе-разрядным устройством, обеспечивающим повышение энергии удара в два и более раза и производительности на 50 % при одном и том же давлении. А за счет нового типа соединения бурового инструмента с пневмоударником ресурс бурения увеличивается в среднем с 200 до 600 мин. Кроме того, пневмоударник легкоуправляем в диапазоне рабочих давлений (0,3-0,6 атм.), малочувствителен к содержанию воды в воздухе, обеспечивая нормативное пылеподавление в горной выработке. В настоящее время машина готовится к серийному выпуску.
Безусловно, результаты научной и изобретательской деятельности в достаточной мере характеризуют творческий потенциал Анатолия Алексеевича, но о деловых и человеческих качествах хочется сказать отдельно. Скромный, доброжелательный человек, мастер в самом высоком понятии этого слова, умеющий отразить свои «задумки» в виде схем и чертежей, а также воплотить их в металле, неутомимый труженик, примером своего подвижничества подтверждающий славу русских умельцев. Автор более 80 авторских свидетельств на изобретения и патентов, отмеченный многочисленными дипломами и медалями ВДНХ СССР, дипломами и золотой медалью Сибирской ярмарки, кавалер отраслевого знака «Горняцкая слава» III степени, Анатолий Алексеевич Липин, удостоенный звания «Заслуженный изобретатель РФ», по праву занял достойное место среди именитых предшественников и учителей, чьи достижения принесли почет Институту горного дела Сибирского отделения РАН.
Фото В. Тимонина
стр. 6