XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Устройство для размещения взрывных шашек при добычи известняка

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Сазонов Н.Е. 1Притула Д.Е. 1Вахитов С.А. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Филинова А.В. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Работа в формате PDF

904 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В современном мире, разработка и внедрение новых технологий в различных отраслях промышленности являются важными аспектами экономического развития. Одной из таких отраслей является добыча полезных ископаемых, в частности, известняка, который широко используется в строительстве.

В настоящее время, для размещения взрывчатых веществ при добыче известняка используется человеческий труд.

Цель: создание устройства для размещения взрывных шашек при добыче известняка на базе конструктора Lego Mindstorms

Задачи:

1. Изучить известняк и его свойства

2. Выделить способы добычи известняка

3. Исследовать технологию взрывных работ

4. Проанализировать оборудование и материалы, используемые для взрывных работ

5. Изучить, как происходит укладка детонирующего шнура

6. Рассмотреть детонирующие шашки их хранение, транспортировка и использование

7. Создать устройство для демонстрации укладки взрывных шашек

В результате выполнения данной работы ожидается создание прототипа устройства, обеспечивающего надежное и безопасное размещение взрывчатых шашек в процессе добычи известняка, что позволит повысить производительность и снизить затраты на проведение взрывных работ.

Глава 1. Известняк и его свойства.

При изучении известняка и его свойств, мы нашли следующую информацию:

Известняк – это осадочная порода, состоящая преимущественно из карбоната кальция (CaCO3). Он образуется в результате уплотнения и цементации органических остатков, таких как раковины морских микроорганизмов, кораллы и скелеты различных животных. Известняк является одной из самых распространенных горных пород на Земле и имеет множество разных цветов и текстур. [3] (Рисунок 1.1, Приложение)

Известняк используется в многих отраслях жизнедеятельности, например строительство или сельское хозяйство.

Свойства известняка:

Высокая прочность: Известняк обладает высокой прочностью на сжатие, что делает его пригодным для использования в строительстве.[1]

Низкая плотность: Известняк имеет относительно низкую плотность, что облегчает его добычу и использование.

Хорошая тепло- и звукоизоляция: Благодаря своей пористой структуре известняк обеспечивает хорошую теплоизоляцию и поглощение звука.

Химическая стойкость: Известняк устойчив к воздействию кислот, щелочей и других химически агрессивных веществ, что делает его хорошим материалом для химической промышленности.[1]

Декоративные свойства: Благодаря своей разнообразной цветовой гамме и текстуре, известняк широко используется в качестве строительного и отделочного материала, а также для изготовления скульптур и архитектурных деталей. (Рисунок 1.2, Приложение)

Экологичность: Известняк не содержит вредных химических веществ и является экологически безопасным материалом.

Энергетический потенциал: Известняк может использоваться как источник энергии благодаря его способности выделять углекислый газ при сжигании.

В целом, известняк представляет собой ценный материал, который применяется в различных отраслях промышленности, строительстве и архитектуре. Его уникальные свойства и доступность делают его одним из самых важных и универсальных материалов в мире.

Глава 2. Способы добычи известняка

Известняк добывается из осадочных горных пород, которые образованы в результате отложения и уплотнения кальцита (карбоната кальция) в течение миллионов лет. Со временем эти отложения уплотняются и затвердевают, превращаясь в известняк.[2]

Известняк добывается несколькими способами, вот некоторые из них:

Открытые карьерные работы: Это самый распространенный способ добычи известняка. В этом случае верхний слой земли удаляется, чтобы открыть залежи известняка, которые затем извлекаются с помощью тяжелой техники, такой как экскаваторы и самосвалы. (Рисунок 2.1, Приложения)

Подземные горные работы: Если известняк находится глубоко под землей, могут проводиться подземные горные работы.[3] Этот процесс включает в себя создание туннелей и шахт, через которые известняк может быть извлечен с помощью взрывчатых веществ и других методов. (Рисунок 2.2, Приложения)

Метод “карьера в карьере”: В этом методе известняк добывается путем создания серии карьеров, каждый из которых глубже предыдущего. Верхний слой известняка удаляется из каждого карьера, затем следующий карьер разрабатывается ниже и так далее. (Рисунок 2.3, Приложения)

Взрывные работы: В некоторых случаях известняк может быть взорван, чтобы облегчить его добычу. Этот метод используется, если известняковые залежи находятся очень глубоко или если они имеют высокую плотность. [3](Рисунок 2.4, Приложения)

Глава 3. Практическая часть

3.1. Создание устройства для размещения взрывных шашек при добыче известняка

После генерации и отбора идей мы приступили к созданию 3D модели в Blender. (Рисунок.3.1.1,Приложения)

После мы принялись за создание прототипа из конструктора lego ev3 mindstorms. Во-первых мы принялись за создание гусеничной базы. Она приводится в движение двумя большими моторами. Каждая гусеница имеет одно ведущее и пять опорных колес. (Рисунок.3.1.2,Приложения)

Далее мы создали гравитационное хранилище для перемещения и хранения взрывных шашек. Постепенное поступление шашек осуществляется с помощью подъемного механизма на кулачковой передаче. Мотор приводит в движение кулачек, кулачек приводит в движение платформу, она выводит шашку. (Рисунок.3.1.3,Приложения)

Затем был создан лебедочный механизм на червячной передаче для спуска шашек в лунки. После выведения шашки она попадает на крюк на лебедке, который спускает шашку в лунку.

А также был установлен датчик для автоматического распознавания лунок, и была укреплена модель. (Рисунок.3.1.4, Приложения)

3.2.Програмирование модели в ПО Mindstorms

После создания модели мы приступили к ее программированию в ПО Mindstorms .

Нами была создана программа, чтобы робот ехал до обнаружения лунки. Осуществляет движение с помощью блока «рулевое управление» в режиме “включить ”, далее блок ожидания настроенный на ультразвуковой датчик в режиме “сравнение расстояния” измеряет, когда растояяние будет больше заданного, после этого блок «рулевое управление» срабатывает в режиме “остановить моторы”.

После робот выравнивается по лунке по блоку рулевого управления в режиме “количество градусов”, высвобождает шашку с помощью блока средний мотор в режиме “ количество оборотов” на один оборот и осторожно спускает ее в лунку с помощью блока «средний мотор» в режиме “количество секунд”.(Рисунок 3.2.1.Приложения)

Заключение

В заключении исследовательской работы можно подвести итоги проделанной работы и сделать выводы о том, что цель работы - создание устройства для размещения взрывных шашек при добыче известняка на базе конструктора Lego Mindstorms - была достигнута.

В процессе работы были изучены свойства известняка и способы его добычи, проведена аналитика технологии взрывных работ и используемого оборудования, а также разработана модель устройства для укладки взрывных шашек.

На основе полученных данных был создан прототип устройства на базе конструктора Lego Mindstorms и проведены его испытания. Эффективность устройства была подтверждена, и были предложены пути его оптимизации.

Таким образом, внедрение данного устройства в процесс добычи известняка позволит эффективно размещать детонирующие шашки в лунки.

Список используемых источников

1. https://kamnemir.ru/articles/about_limestone/

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Известняк

3. https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/4386/Podzemnye_gornye_raboty.pdf

Приложения