【摘要】：經(jīng)過多年實踐和論證,我國進行深海采礦的現(xiàn)行技術(shù)方案是采用水力式集礦方法,該深海采礦系統(tǒng)主要由水面平臺、水下?lián)P礦系統(tǒng)和履帶式集礦機三部分組成。而揚礦管道聯(lián)系著水面平臺與集礦機,三者共同構(gòu)成一個聯(lián)動系統(tǒng),揚礦管道的空間形態(tài)對系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和集礦機的自主行走及其軌跡的有效控制,有至關(guān)重要的影響。根據(jù)中國大洋協(xié)會國際海域資源調(diào)查與開發(fā)“十二五”課題的要求,本文在三維多剛體離散元的理論基礎(chǔ)上,考慮了深海采礦系統(tǒng)處于波流聯(lián)合作用且運動方向和波流方向相同的環(huán)境,根據(jù)光電復(fù)合纜和浮力桶的具體參數(shù),結(jié)合馬鞍形線纜的布置要求,建立了用于海試的深海采礦系統(tǒng)虛擬樣機模型。分別討論了順流下單拱和雙拱馬鞍形形態(tài)的線纜在不同橫向開采寬度、集礦機不同開采速度、集礦機與采礦船的不同相對距離等因素對深海采礦系統(tǒng)的動力學(xué)行為的影響。研究結(jié)果表明:集礦機逐漸離開水面平臺縱向軸線豎直平面進行橫向集礦時,集礦機、線纜和水面平臺的受力均會逐漸增大,單拱和雙拱馬鞍形態(tài)的線纜構(gòu)形通過拱構(gòu)形的伸長對系統(tǒng)的受力起緩沖作用;橫向開采寬度越大,系統(tǒng)受力越大,其動力學(xué)行為特性也越不穩(wěn)定;開采速度越小,系統(tǒng)的動力學(xué)行為特性越穩(wěn)定,但速度過小影響作業(yè)效率;集礦機與采礦船相對距離越小,系統(tǒng)的受力相對越小,動力學(xué)行為特性越穩(wěn)定,但距離過小不利于馬鞍形形態(tài)的保持,甚至可能出現(xiàn)線纜與海底接觸、纏繞和局部構(gòu)形不穩(wěn)定等現(xiàn)象。
[Abstract]:After many years of practice and demonstration, the current technical scheme of deep-sea mining in China is to adopt hydraulic collecting method. The deep-sea mining system is mainly composed of three parts: surface platform, underwater lifting system and caterpillar collector. The lifting pipeline is connected with the water platform and the collecting machine, and the three together constitute a linkage system. The spatial shape of the lifting pipeline affects the safety and stability of the system, and the independent walking of the collector and the effective control of its trajectory. Has a vital impact. According to the requirements of Comra's international marine resources investigation and development during the 12th five-year Plan, this paper is based on the theory of three-dimensional multi-rigid discrete element. Considering the environment in which the deep-sea mining system is in wave-current joint action and the direction of motion and wave-current are the same, according to the specific parameters of photoelectric composite cable and buoyancy bucket, combined with the arrangement requirement of saddle-shaped cable, A virtual prototype model of deep-sea mining system for sea test is established. The influence of different horizontal mining width, different mining speed and different relative distance between collector and mining vessel on the dynamic behavior of deep-sea mining system is discussed under the conditions of single-arch and double-arch saddle-shaped cable. The results show that when the collector gradually moves away from the vertical axis of the water platform to carry out the horizontal gathering, the force of the collector, cable and water platform will gradually increase. The cable configuration in saddle form of single arch and double arch acts as a buffer to the system through the elongation of arch configuration. The larger the width of lateral mining is, the greater the force of the system is, the more unstable the dynamic behavior of the system is, the smaller the mining speed is, the more stable the dynamic behavior of the system is, but the smaller the speed is, the more unstable the operating efficiency is. The smaller the relative distance between the collector and the mining vessel, the smaller the force on the system and the more stable the dynamic behavior, but the smaller the distance is not conducive to the maintenance of saddle shape, and even the contact between cable and sea floor may occur. Winding and local configuration instability, etc.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD857

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本文編號：2431706