深海采礦升沉補(bǔ)償模擬試驗(yàn)平臺(tái)研究.pdf

1、21世紀(jì)是“海洋世紀(jì)”，是人類全面認(rèn)識(shí)、開發(fā)利用和保護(hù)海洋的新世紀(jì)。我國礦產(chǎn)資源所面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)要求我們需要大力發(fā)展深海礦產(chǎn)資源開采技術(shù)。為了保證深海采礦作業(yè)安全，深海采礦升沉補(bǔ)償系統(tǒng)是必不可少的裝備。本文首先介紹了國內(nèi)外升沉補(bǔ)償相關(guān)技術(shù)，以及深海采礦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。根據(jù)我國礦區(qū)的海洋波浪特性，深海采礦船的波浪響應(yīng)，以及升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的負(fù)載情況，提出了合適的升沉補(bǔ)償系統(tǒng)。系統(tǒng)采用萬向架軸承系統(tǒng)補(bǔ)償采礦船的縱搖和橫搖運(yùn)動(dòng)，采用液壓油缸系統(tǒng)補(bǔ)

2、償升沉運(yùn)動(dòng)。 深海采礦升沉補(bǔ)償系統(tǒng)是一個(gè)承受重載、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大的大型設(shè)備，該技術(shù)研究在初級(jí)階段難以進(jìn)行海試，因此通過試驗(yàn)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(bǔ)償系統(tǒng)的相似準(zhǔn)則。在符合相似準(zhǔn)則以及滿足試驗(yàn)系統(tǒng)功能要求的前提下，本文設(shè)計(jì)了升沉補(bǔ)償試驗(yàn)系統(tǒng)。試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括船舶模擬器運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、縱橫搖補(bǔ)償萬向架系統(tǒng)、升沉補(bǔ)償液壓缸系統(tǒng)、揚(yáng)礦管線模擬系統(tǒng)等。 本文應(yīng)用剛體一般運(yùn)動(dòng)原理，進(jìn)行了試驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)

3、和動(dòng)力學(xué)分析，得到了試驗(yàn)系統(tǒng)六自由度平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，分析萬向架系統(tǒng)外環(huán)、內(nèi)環(huán)以及軸承的受力情況。根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度理論，設(shè)計(jì)了外環(huán)、內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)。本文應(yīng)用專業(yè)有限元分析軟件，對(duì)萬向架外環(huán)和內(nèi)環(huán)進(jìn)行了有限元分析，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 本文應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，對(duì)深海采礦升沉補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。在機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS中建立了試驗(yàn)系統(tǒng)的模型，對(duì)模型加載了摩擦、水動(dòng)力以及運(yùn)動(dòng)參數(shù)，研究了試驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能。研