Труды КНЦ вып.8 (ЭНЕРГЕТИКА вып. 1/2017(8))

Предлагаемая система тестового опробования, ограниченная п. 17 патентной формулы до трех импульсов напряжением 1 кВ и длительностью соответственно 1, 2, и 4 мкс, не выводит на научно обоснованный критерий оптимизации процесса фрагментации. Согласно патенту критерий оптимизации сводится к выбору длительности фрагментирующего импульса, равной длительности тестового импульса, имеющего самую высокую амплитуду тока при разряде импульсного генератора (16, рис. 2) на электроды (30, рис. 2) в блоке породы, предназначенном для разрушения (32, рис. 2). Фрагментирующий импульс в патенте характеризуется только энергетической составляющей — величиной энергии импульса и продолжительностью ее выделения без указания напряжения заряда емкостного накопителя энергии и амплитуды импульса. Кстати, в описании схемы дана безграмотная характеристика “Power Supply” (Power supply 10 may have an output of 100 watts and 120 volts A. C. while current regulator 12 may have a capacity of 5mA). “ 120 volts A.C.” можно отнести только к переменному напряжению на входе зарядного устройства, а напряжение выхода не указано ни в описании работы схемы, ни в примерах испытания устройства. Самое главное, в патенте не учитывается физическая сущность процесса электроразрядного фрагментирования, реализуемого в две последовательные стадии — электрический пробой с формированием канала разряда и энерговыделение при разряде емкостного накопителя на канал разряда с созданием в твердом теле импульсных силовых полей, приводящих к разрушению твердого тела. Если исходить из представления о двух стадиях процесса, то для стадии пробоя горной породы нужно обеспечить получение импульсного напряжения на нагрузке с параметрами, соответствующими критериальным условиям технологии, т. е. гарантирующим максимальную (100 %) вероятность пробоя при минимальных пробивных градиентах (этим обеспечивается пробой промежутка максимальной величины). Это определяется электрофизическими свойствами (электрическая прочность) горной породы и параметрами схемы генерирования импульсов, из которых часть является контролируемыми (разрядная емкость, волновое сопротивление передающей системы), а сопротивление нагрузки определяется свойствами горной породы. Для стадии энерговыделения в канале разряда нужно обеспечить максимальную энергетическую эффективность процесса разрушения, которая в зависимости от требований к технико-технологическим показателям процесса может быть выражена различным соотношением параметров: максимальный объем разрушения за счет максимального прорастания магистральных трещин, максимальное значение образованной новой поверхности и заданный гранулометрический состав продукта разрушения. Это зависит от контролируемых параметров разрядного контура с и 2 (разрядная емкость, запасаемая энергия, определяемая соотношением W = —- — ) и физико-механических (прочностных и упругих) свойств горной породы. В этом случае сопротивление канала разряда, от которого зависит коэффициент передачи энергии в канал разряда, определяется совокупностью контролируемых и неконтролируемых свойств системы [21]. Согласовать критерии оптимизации пробоя и энерговыделения в схеме с одним накопителем энергии практически невозможно [20]. 36