深海采礦閥控式清水泵礦石輸送系統(tǒng)研究.pdf

1、大洋蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源，陸地資源的日益貧乏使人類將目光轉(zhuǎn)向海底資源。我國從20世紀70年代末開始多金屬結(jié)核的勘查和研究，確定多金屬結(jié)核中試采礦系統(tǒng)為履帶自行式采礦車加水力提升系統(tǒng)的采礦系統(tǒng)，并在此基礎上完成了深海中試系統(tǒng)技術設計。作為深海采礦兩大關鍵技術之一的輸送技術，要求輸送系統(tǒng)具有輸送量大、能夠長期安全可靠工作的特點。目前輸送系統(tǒng)存在的主要問題是揚礦管軸向力大、長度超過3000m容易拉斷，以及水泵容易磨損破壞、壽命短等。
　

2、　 本文針對上述問題，在對國內(nèi)外礦石輸送系統(tǒng)分析研究的基礎上，設計出一種閥控式清水泵礦石輸送系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進行研究。首先，結(jié)合儲料罐輸送固體顆粒和高壓水泵具有的優(yōu)點，提出了一種閥控式礦石輸送設備，根據(jù)復合材料混合定理，設計出一種比重小、強度高、耐磨性能好的碳纖維復合管，再與軟管等組成閥控式清水泵礦石輸送系統(tǒng)；其次利用管道輸送原理和兩相流理論，對該輸送系統(tǒng)進行參數(shù)計算分析，論證該系統(tǒng)的可行性；接著根據(jù)閥控式清水泵礦石輸送系統(tǒng)的工作特點

3、，對其關鍵部件進行設計；然后建立輸送系統(tǒng)的有限元模型，運用虛功原理建立幾何非線性基本方程，對在波流聯(lián)合作用、船等速拖航以及采礦車牽引作用下的揚礦管和礦石輸送系統(tǒng)進行靜態(tài)分析，結(jié)果表明碳纖維復合管可作為揚礦管，礦石輸送系統(tǒng)對采礦船和采礦車的作用力不大，不影響其正常工作；最后利用相似理論建立水泵與儲料罐組合的礦石輸送設備的實驗模型，通過實驗分析，驗證水泵與儲料罐組合的礦石輸送設備能夠?qū)⒌V石從5000m海底直接輸送到海面采礦船上。本文的研究成