螺旋切削式深海鈷結(jié)殼采礦頭最小工作能耗設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著陸地礦產(chǎn)資源的日趨枯竭和人類對(duì)海洋的認(rèn)識(shí)日益深化，大洋鈷結(jié)殼資源已成為世界各國(guó)矚目的21世紀(jì)具有商業(yè)開(kāi)發(fā)前景的戰(zhàn)略資源。根據(jù)專家預(yù)測(cè)，本世紀(jì)中葉就有可能進(jìn)入鈷結(jié)殼商業(yè)開(kāi)采的階段。 為正確把握國(guó)際海底區(qū)域資源研究開(kāi)發(fā)形勢(shì)，穩(wěn)步推進(jìn)我國(guó)國(guó)際海底資源開(kāi)發(fā)事業(yè)，中國(guó)大洋礦產(chǎn)資源研究開(kāi)發(fā)協(xié)會(huì)在其制定的《國(guó)際海底區(qū)域研究開(kāi)發(fā)“十五”計(jì)劃》和《國(guó)際海底區(qū)域研究開(kāi)發(fā)“十五”立項(xiàng)指南》中均將“鈷結(jié)殼資源評(píng)價(jià)與研究”(DYl05-01)和“鈷結(jié)

2、殼采集模型機(jī)關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究”(DY105-03-02)確立為開(kāi)發(fā)研究的重點(diǎn)項(xiàng)目。 由于我國(guó)海洋整體開(kāi)發(fā)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際水平，投入的資金相對(duì)有限，進(jìn)行耗資巨大的實(shí)物模型試驗(yàn)的次數(shù)也十分有限，我們必須充分利用現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)，對(duì)深海資源開(kāi)發(fā)技術(shù)的各種過(guò)程、關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)，以提高深海資源開(kāi)發(fā)技術(shù)研究的進(jìn)度和效率，降低設(shè)備能耗，節(jié)約深海資源開(kāi)發(fā)投資。 本論文就是在這種背景和形勢(shì)下，從理論上對(duì)鈷結(jié)殼深海采礦的螺旋滾筒式

3、采礦頭設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)論證，尋求其參數(shù)設(shè)計(jì)較好的技術(shù)路線。作者通過(guò)對(duì)采礦頭運(yùn)動(dòng)特性的研究，建立了其截齒運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；然后根據(jù)深海開(kāi)采鈷結(jié)殼的特殊的工作條件，分析了滾筒式采礦頭在設(shè)計(jì)過(guò)程中參數(shù)的選擇依據(jù)，建立了采礦頭平均能量消耗的數(shù)學(xué)模型。 最后作者按照能耗最小為目標(biāo)，采用實(shí)值編碼遺傳算法優(yōu)化，進(jìn)行了鉆結(jié)殼采礦頭的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且編制了專門優(yōu)化采礦頭參數(shù)的計(jì)算機(jī)程序，為優(yōu)化和校驗(yàn)設(shè)計(jì)螺旋滾筒式采礦頭提供了方便。 雖然本論