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Cohete subterráneo

Un cohete subterráneo o perforadora de cohete es un dispositivo para perforar rápidamente agujeros a través de suelo y roca de composición variable a velocidades de hasta 1 metr...

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Un cohete subterráneo o perforadora de cohete es un dispositivo para perforar rápidamente agujeros a través de suelo y roca de composición variable a velocidades de hasta 1 metro por segundo [ 1 ] [ 2 ] mediante el uso de chorros supersónicos de gases calientes. Fue desarrollado por el ingeniero ruso Mikhail Tsiferov en 1948. [ 3 ]

Entre los usos propuestos para el dispositivo se incluían la perforación de pozos poco profundos para la exploración de minerales, la construcción, la gasificación subterránea de carbón y el drenaje de agua y metano. [ 2 ]

El diseño inicial contemplaba un dispositivo autónomo equipado con un cabezal perforador que giraría mediante la expansión de gases generados por la combustión de un propulsor dentro de una cámara de combustión, de manera similar a una rueda Segner . A medida que los gases calientes escapaban a gran velocidad por las ranuras del cabezal perforador, fracturarían el terreno frente al dispositivo. Los experimentos han demostrado que el dispositivo podría alcanzar una velocidad de perforación de 5 metros por minuto a través de roca sólida y hasta 100 metros por minuto en suelo. [ 4 ] En 1970, el geólogo soviético Vladimir Smirnov afirmó que el dispositivo «podría revolucionar las herramientas para penetrar el interior de la tierra». [ 5 ] [ 6 ] Si bien se fabricaron y probaron varios prototipos experimentales, el dispositivo no llegó a producirse en serie.

Prototipo

El desarrollo posterior condujo al primer prototipo, construido en 1968. El dispositivo consistía en una carcasa cilíndrica llena de propelente sólido, con varias toberas de Laval instaladas en el cono de la nariz . El cohete se colocaba con la punta hacia abajo y se encendía el propelente; los gases calientes escapaban a través de las toberas a velocidades supersónicas. Las toberas apuntando hacia abajo eran responsables de la demolición del suelo debajo del cohete; la siguiente serie de toberas, apuntando hacia los lados, expandían el pozo perforado. El gas escapaba entre la carcasa del dispositivo y las paredes del pozo a velocidades de hasta 100  m/s, arrastrando consigo trozos de roca pulverizada de hasta 15  cm de diámetro. En el proceso, el gas se enfriaba significativamente al entrar en contacto con las paredes del pozo. [ 7 ] [ 8 ] La mayor parte de la energía contenida en el propelente (de 5 a 100 mil hp ) se gastaba en la excavación propiamente dicha, mientras el dispositivo descendía más profundamente en el pozo por su propio peso. El dispositivo de Tsiferov era capaz de perforar pozos de decenas de metros de profundidad y de 250 a 1000  mm de diámetro, según el tipo de suelo. Los experimentos han demostrado que el dispositivo puede perforar agujeros no solo en suelo normal, sino también a través de roca sólida, permafrost , hielo y acuíferos . [ 8 ] [ 9 ]

Combustibles

Sólido

La versión de combustible sólido del dispositivo estaba limitada por el volumen de propulsor que podía transportar, suficiente para entre 5 y 20  segundos de funcionamiento, lo que bastaba para crear un pozo de hasta 20  metros de profundidad. El inventor preveía un mayor progreso al pasar a los cohetes de combustible líquido, esperando que su tiempo de funcionamiento se midiera en decenas de minutos, con la posibilidad de aumentarlo eventualmente a unas pocas horas. [ 10 ]

El dispositivo de Tsiferov se exhibió en VDNKh-URSS ; el inventor fue ascendido para recibir la medalla de oro de la exposición. [ 9 ] El dispositivo y el método de perforación fueron patentados en varios países, incluidos EE. UU. (1975–1976 [ 11 ] [ 12 ] ) y Canadá (1977–1978 [ 13 ] [ 14 ] ).

Una de las desventajas de la perforadora de cohete era el control deficiente, ya que las fluctuaciones en la composición del suelo a lo largo de su recorrido podían afectar gravemente su trayectoria. [ 15 ] Finalmente, se patentó un dispositivo para controlar la trayectoria del cohete subterráneo. [ 9 ] Además, se patentó un dispositivo auxiliar para la recolección de muestras de núcleos . [ 16 ]

Líquido

En la década de 1980, bajo la supervisión del hijo del inventor original, Vladimir Tsiferov, se desarrolló la versión de combustible líquido del cohete subterráneo, alimentado con una mezcla de gasolina , agua y oxígeno . La característica más notable de este diseño fue su simplicidad y facilidad de fabricación; a excepción del cabezal de perforación con boquillas, utilizaba principalmente piezas comerciales. Este cohete era capaz de perforar un pozo de 10  m de profundidad y 0,5  m de diámetro en un minuto. Según el geólogo soviético Lev Derbenev, esta versión del cohete, "dispositivo de perforación a chorro", pesa 17 veces menos que una plataforma de perforación comparable , requiere 3 veces menos combustible y tiene una productividad de 6 a 9 veces mayor; un solo dispositivo proporcionaría ahorros de costos de hasta 42 000 rublos (53 000 dólares estadounidenses ) a precios de 1984. [ 17 ] 

Véase también

Referencias

  1. ↑ Carreteras y construcción de caminos 1973 , pág. 41.
  2. 1 2 Maurer 1980 , pág. 500.
  3. ↑ Жолондковский 1971 , p. 19.
  4. ↑ Maquinaria Lloyd 1970 , pág. 59.
  5. ↑ Servicio de Prensa del Petróleo 1970 , pág. 267.
  6. ↑ Максимович 1984 , p. 10.
  7. ↑ Грошев & Циферов 1978 , p. 24.
  8. 1 2 Amigos 1980 .
  9. 1 2 3 Maximovich 1984 , p. 11.
  10. ↑ Грошев & Циферов 1978 , p. 25.
  11. ↑ Patente estadounidense 3917007 , Tsiferov Mikhail Ivanovich, "Método para perforar agujeros en la superficie terrestre", emitida el 4 de noviembre de 1975. 
  12. ↑ Patente estadounidense 3934659 , Tsiferov Mikhail Ivanovich, "Aparato para perforar agujeros en la superficie terrestre", emitida el 27 de enero de 1976. 
  13. ↑ Patente CA 1004663 , Tsiferov Mikhail I, "Método para perforar agujeros en la superficie terrestre", emitida el 1 de febrero de 1977. 
  14. ↑ Patente CA 1023731 , Tsiferov Mikhail I, "Aparato para perforar agujeros en la superficie terrestre", emitida el 3 de enero de 1978. 
  15. ↑ Zigunenko 2006 .
  16. ↑ Грошев & Циферов 1978 , págs.25 , 35.
  17. ↑ Максимович 1984 , p. 12.

Fuentes

  • Жолондковский, О. (1966).Подземный рейс огненной фрезы[ Viaje subterráneo del molino de fuego ] . Техника – молодёжи (en ruso) (12).
  • "¿Cohete para perforar la Tierra?" . New Scientist . 33 . Revistas IPC: 130. 1967.
  • "Rocket Drill – para perforación rápida y profunda" . Machinery Lloyd . 42. Continental and Overseas Organisation Limited: 59. 1970.
  • "Rocket Goes Underground" . Servicio de Prensa Petrolera . 37–38 . Oficina de Prensa Petrolera, Londres: 267. 1970.
  • "Perforadora de cohete autoguiada" . Control e instrumentación . 2. Morgan-Grampian: 12. 1970.
  • ""Taladro cohete para agujeros profundos" . El ingeniero mecánico colegiado . 17. Institución de ingenieros mecánicos: 67. 1970.
  • "Los soviéticos afirman que un cohete atraviesa el suelo" . Chicago Tribune : 4:15. 31 de mayo de 1970.
  • "Perforación de pozos profundos mediante cohete independiente" . Diseño de máquinas . 42 ( 1–5 ). Penton/IPC: 734. 1970.
  • Жолондковский, О. (1971). "Землекопы XX века" [ Excavadores del siglo XX ] . Юный техник (en ruso) (5): 19. Archivado desde el original el 6 de mayo de 2019 . Consultado el 9 de junio de 2012 .
  • "Гиперболоид инженера Циферова" . Молодая гвардия (7). ЦК ВЛКСМ: 181– 182. 1971.
  • Милиничев Г. (10 de enero de 1973). "Огненный смерч, пробивающий землю (подземная ракета инженера Циферова)" [ Tornado ardiente penetrando la tierra (cohete subterráneo del ingeniero Tsiferov) ] . Московская правда .
  • Anónimo (1973). "Nuevo cohete soviético hunde pozos". Investigación Industrial (octubre): 35.
  • "Agua e ingeniería del agua" . Agua e ingeniería del agua . 77. Fuel & Metallurgical Journals Ltd.: 343 1973.
  • "Cohetes para perforación" . El ingeniero mecánico colegiado . 20. Fuel & Metallurgical Journals Ltd.: 23 1973.
  • "Método soviético de perforación de pozos" . New Civil Engineer . N.°  5, julio de 1973. T. Telford. 1973.
  • "El cohete se vuelve subterráneo" . Sputnik Monthly Digest . Imprenta Novosti. 1973.
  • "Perforación de alta velocidad: 17 m en 18 segundos" . Highways & Road Construction . 41. IPC Building & Contract Journals Ltd.: 41 1973.
  • Грошев, Валерий; Циферов, Vladimir (1978).¡Быть подземной ракете![ ¡ Que haya un cohete subterráneo! ] . Техника – молодёжи (en ruso) (7).
  • Друянов, В. A. (1980). "Подземные ракеты, лодки, плазмотроны..." [ Cohetes subterráneos, subterrinas, plasmatrones... ] .Недра – цех под землёй[ Las entrañas de la Tierra: el taller subterráneo ] (en ruso). Знание.
  • Maurer, William C. (1980). Técnicas avanzadas de perforación . Petroleum Publishing Co. págs. 500–507 . ISBN  978-0878141173.
  • Максимович, Геннадий (1984).Historia talantlivovy разработки[ La historia de un diseño talentoso ] . Техника – молодёжи (en ruso) (2). Archivado desde el original el 31 de enero de 2013 . Consultado el 9 de junio de 2012 .
  • Oparina VN; Danilov BB; Smolyanitsky BN (2010). "Principios de diseño de "cohetes subterráneos" . Journal of Mining Science . 46 (5). Springer New York Consultants Bureau: 536– 545. doi : 10.1007/s10913-010-0067-9 . ISSN 1062-7391 . S2CID 109585459 .  
  • Patente SU 212908 , Циферов М. И., "Термогазодинамический способ", publicado en 1965 
  • Patente SU 522759 , Циферов М. I., "Способ М. И. Циферова образования выработок в земной поверхности.", publicado el 7 de junio de 1973 
  • Зигуненко, Станислав (2006).Ушел в поход… подземоход: глубоко копаем[ Vehículo subterráneo en viaje: excavando profundamente ] . Popular Mechanics Edición rusa (en ruso). 4 (42). Archivado del original el 9 de junio de 2012. Recuperado el 9 de junio de 2012 .