深海采礦升沉補償模擬試驗平臺研究.pdf

1、21世紀是“海洋世紀”，是人類全面認識、開發(fā)利用和保護海洋的新世紀。我國礦產資源所面臨的嚴峻形勢要求我們需要大力發(fā)展深海礦產資源開采技術。為了保證深海采礦作業(yè)安全，深海采礦升沉補償系統(tǒng)是必不可少的裝備。本文首先介紹了國內外升沉補償相關技術，以及深海采礦技術的發(fā)展現狀。根據我國礦區(qū)的海洋波浪特性，深海采礦船的波浪響應，以及升沉補償系統(tǒng)的負載情況，提出了合適的升沉補償系統(tǒng)。系統(tǒng)采用萬向架軸承系統(tǒng)補償采礦船的縱搖和橫搖運動，采用液壓油缸系統(tǒng)補

2、償升沉運動。 深海采礦升沉補償系統(tǒng)是一個承受重載、結構復雜、技術難度大的大型設備，該技術研究在初級階段難以進行海試，因此通過試驗研究其性能是必要的。本文基于相似原理，提出了適合升沉補償系統(tǒng)的相似準則。在符合相似準則以及滿足試驗系統(tǒng)功能要求的前提下，本文設計了升沉補償試驗系統(tǒng)。試驗系統(tǒng)主要包括船舶模擬器運動平臺、縱橫搖補償萬向架系統(tǒng)、升沉補償液壓缸系統(tǒng)、揚礦管線模擬系統(tǒng)等。 本文應用剛體一般運動原理，進行了試驗系統(tǒng)的運動學

3、和動力學分析，得到了試驗系統(tǒng)六自由度平臺的運動規(guī)律。在此基礎上，分析萬向架系統(tǒng)外環(huán)、內環(huán)以及軸承的受力情況。根據相關結構設計強度理論，設計了外環(huán)、內環(huán)結構。本文應用專業(yè)有限元分析軟件，對萬向架外環(huán)和內環(huán)進行了有限元分析，優(yōu)化了系統(tǒng)結構。 本文應用虛擬樣機技術，對深海采礦升沉補償系統(tǒng)進行了設計研究。在機械系統(tǒng)動力學分析軟件ADAMS中建立了試驗系統(tǒng)的模型，對模型加載了摩擦、水動力以及運動參數，研究了試驗系統(tǒng)的運動學和動力學性能。研