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深海采矿系统整体联动作业模式动力学分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第S2期40卷 39-43页

作者：戴瑜刘少军中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083 中南大学机电工程学院湖南长沙410083 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027

以我国深海采矿海试系统设计方案为工程背景,构建基于海底履带式集矿机单刚体模型、扬矿管线多体离散元模型与水面采矿船运动学模型组合的深海采矿整体系统三维动力学模型.提出一种新的由纵向直线联动、转向联动与横向直线联动相结合的... 详细信息

以我国深海采矿海试系统设计方案为工程背景,构建基于海底履带式集矿机单刚体模型、扬矿管线多体离散元模型与水面采矿船运动学模型组合的深海采矿整体系统三维动力学模型.提出一种新的由纵向直线联动、转向联动与横向直线联动相结合的整体联动作业模式,实现该新型作业模式的动力学仿真分析,获得联动过程中各主要子系统运动轨迹、子系统间相互作用力、扬矿硬管偏角等关键动力学特性结果.仿真结果表明:在该新型联动作业模式下各子系统均能保持在允许范围内稳定运动,证明了提出的整体联动作业模式的合理性与可行性.

关键词：深海采矿系统单刚体模型多体离散元模型新型联动模式动力学分析

基于多体动力学模型集成的深海采矿系统联动仿真

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机械工程学报 2017年第4期53卷 155-160页

作者：戴瑜张健张滔刘少军中南大学机电工程学院长沙410083 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 中南大学深圳研究院深圳518000

采用多体动力学建模仿真程序Recur Dyn/Track构建海底履带式集矿机多体动力学模型,实现了海底底质特殊力学模型在集矿机多体动力学模型中的二次开发与集成。开展小型履带式试验样车行走性能测试,与相应二次开发多体动力学模型仿真结果... 详细信息

采用多体动力学建模仿真程序Recur Dyn/Track构建海底履带式集矿机多体动力学模型,实现了海底底质特殊力学模型在集矿机多体动力学模型中的二次开发与集成。开展小型履带式试验样车行走性能测试,与相应二次开发多体动力学模型仿真结果相比较,进一步验证二次开发建模方法的计算准确性。基于多体离散元法,应用Recur Dyn Process Net平台进行二次开发,采用C#语言编写建立超长采矿管线多体离散元动力学模型的自动参数化建模计算程序。集成海底履带式集矿机多体动力学模型与采矿管线系统多体离散元动力学模型,实现了深海采矿整体系统的多体动力学模型集成构建与联动仿真,获得并分析联动过程各子系统空间运动状态变化、子系统间相互作用力变化等动力学特性,为实际深海采矿系统的整体集成设计、性能预测及作业操控提供了参考。

关键词：深海采矿系统海底履带式集矿机二次开发试验验证采矿管线多体动力学模型

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深海采矿系统

海洋地质动态 1988年第5期 20-21页

作者：沈政威

芬兰的Rauma-Repola公司自1982年着手研制一种能从水深2000米处打捞海底锰结核的深海采矿系统。该系统研制中的三个主要技术关键是隔水管系统、采矿机械和测试整个系统的可靠性。该公司制定了几个方案来研制隔水管系统,使之能够在2000... 详细信息

芬兰的Rauma-Repola公司自1982年着手研制一种能从水深2000米处打捞海底锰结核的深海采矿系统。该系统研制中的三个主要技术关键是隔水管系统、采矿机械和测试整个系统的可靠性。该公司制定了几个方案来研制隔水管系统,使之能够在2000米水深中连续作业。并进行了多次模型试验来研制能在海底行走和采矿的机械。

关键词：隔水管系统采集机深海采矿系统采矿机械

深海采矿系统纵横摇补偿装置的方案及主要参数研究

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深海采矿系统纵横摇补偿装置的方案及主要参数研究

作者：刘治波中南大学

学位级别：硕士

The compensation device of pitching and rolling movement is an important part of the deep-sea mining system. At the top, the lifting pipe is hung in the heaving platform of the mining ship, and at the bottom, it is connected with the mining machine via the buffer and the soft pipe. Under the influence of the pitching, rolling, towing movement of the mining ship and the walking of mining machine, the lifting pipe would not stand vertically;with its bottom has much departure. In order to avoid the lifting pipe from bearing great bending stress and strain which would cause damage, moreover, to make the mining system work safely, it is necessary to design a reasonable connection device which could pitch and roll with the lifting pipe. Based on the above aims, this thesis has done some researches on the compensation device of pitching and rolling movement. The main works are as follows: 1、According to the work purpose of the compensation device of pitching and rolling movement, the whole design scheme of the connecting device is presented. The structure of the inner and outer frame and the connection scheme of the inner and outer frame were determined. 2、Based on the intensity condition, the main structure of the compensation device of pitching and rolling movement, such as the inner and outer frame, the pitching axis and rolling axis, have been designed and calculated. 3、Considering the outer frame and rolling axis, the inner frame and pitching axis as subassembly respectively, the finite element model of them have been established, then their mode analysis have been done. Some lower natural frequencies and corresponding mode shapes have been calculated, the results have been analyzed. 4、The static structural analysis of the outer frame subassembly and inner frame subassembly have been finished with finite element method. The stress and displacement nephograms of the model in the worst condition have obtained, the results have been analyzed. 5、A test model has been made based on the exi

关键词：深海采矿系统纵横摇补偿装置扬矿管有限元分析

横采模式下深海采矿系统500米海试动力学行为研究

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横采模式下深海采矿系统500米海试动力学行为研究

作者：蔡亮湘潭大学

学位级别：硕士

经过多年实践和论证,我国进行深海采矿的现行技术方案是采用水力式集矿方法,该深海采矿系统主要由水面平台、水下扬矿系统和履带式集矿机三部分组成。而扬矿管道联系着水面平台与集矿机,三者共同构成一个联动系统,扬矿管道的空间形态对... 详细信息

经过多年实践和论证,我国进行深海采矿的现行技术方案是采用水力式集矿方法,该深海采矿系统主要由水面平台、水下扬矿系统和履带式集矿机三部分组成。而扬矿管道联系着水面平台与集矿机,三者共同构成一个联动系统,扬矿管道的空间形态对系统的安全性、稳定性和集矿机的自主行走及其轨迹的有效控制,有至关重要的影响。根据中国大洋协会国际海域资源调查与开发“十二五”课题的要求,本文在三维多刚体离散元的理论基础上,考虑了深海采矿系统处于波流联合作用且运动方向和波流方向相同的环境,根据光电复合缆和浮力桶的具体参数,结合马鞍形线缆的布置要求,建立了用于海试的深海采矿系统虚拟样机模型。分别讨论了顺流下单拱和双拱马鞍形形态的线缆在不同横向开采宽度、集矿机不同开采速度、集矿机与采矿船的不同相对距离等因素对深海采矿系统的动力学行为的影响。研究结果表明:集矿机逐渐离开水面平台纵向轴线竖直平面进行横向集矿时,集矿机、线缆和水面平台的受力均会逐渐增大,单拱和双拱马鞍形态的线缆构形通过拱构形的伸长对系统的受力起缓冲作用;横向开采宽度越大,系统受力越大,其动力学行为特性也越不稳定;开采速度越小,系统的动力学行为特性越稳定,但速度过小影响作业效率;集矿机与采矿船相对距离越小,系统的受力相对越小,动力学行为特性越稳定,但距离过小不利于马鞍形形态的保持,甚至可能出现线缆与海底接触、缠绕和局部构形不稳定等现象。

关键词：深海采矿系统动力学行为横采作业马鞍形单拱马鞍形双拱虚拟样机模型

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深海采矿系统设计(英文)

北京工业大学学报 2000年第1期26卷 91-97页

作者：冯雅丽张文明李浩然北京科技大学资源工程学院北京100083 中国科学院化工冶金资源研究所北京100080

通过对深海多金属结核采矿系统发展的回顾，提出未来商业开采系统的总体设计思想．并详细介绍了４个子系统的设计，认为目前最具有发展前途的采矿系统应由一艘特殊设计的采矿船、水力提升扬矿管、自行复合式集矿机及集散控制系统组成．... 详细信息

通过对深海多金属结核采矿系统发展的回顾，提出未来商业开采系统的总体设计思想．并详细介绍了４个子系统的设计，认为目前最具有发展前途的采矿系统应由一艘特殊设计的采矿船、水力提升扬矿管、自行复合式集矿机及集散控制系统组成．指出为减少研究周期和降低风险，既要充分利用已成熟的技术成果，又要加强国际合作．最后介绍了中国深海采矿的研究情况．

关键词：深海采矿系统扬矿管还面采矿船集矿机设计