深海采礦被動升沉補(bǔ)償系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)與仿真研究.pdf

1、升沉補(bǔ)償系統(tǒng)是保證水力提升式深海采礦系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵裝置。目前，對應(yīng)用于深海采礦的升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的研究較少，且限于補(bǔ)償精度高、需要外界提供能量的主動補(bǔ)償系統(tǒng)的研究。但實(shí)際上，由于深海采礦升沉補(bǔ)償系統(tǒng)要求的補(bǔ)償精度不高，探討不消耗動力、節(jié)能簡單的被動系統(tǒng)是很有意義的。 針對5000m中國大洋多金屬結(jié)核采礦系統(tǒng)，提出了一種帶蓄能器的被動升沉補(bǔ)償系統(tǒng)。綜合利用數(shù)學(xué)建模及多領(lǐng)域聯(lián)合仿真建模的研究方法，研究了系統(tǒng)工作過程中的主要影響因素，

2、系統(tǒng)的控制效果，系統(tǒng)在隨機(jī)波作用下的響應(yīng)，蓄能器接入系統(tǒng)的方式對系統(tǒng)的影響，分析了補(bǔ)償率無法進(jìn)一步有效提升的原因，進(jìn)行了改進(jìn)系統(tǒng)的探索性研究。本文的主要成果及結(jié)論如下： 1、根據(jù)升沉補(bǔ)償作業(yè)條件，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法得出了四級海況下的隨機(jī)波及采礦船的響應(yīng)，提出了帶蓄能器的被動補(bǔ)償系統(tǒng)，分析了被動系統(tǒng)的工作原理及工作特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的主要參數(shù)； 2、建立了被動系統(tǒng)工作過程數(shù)學(xué)模型，討論了系統(tǒng)主要影響因素，完成了相應(yīng)參數(shù)的設(shè)計(jì)

3、選取，研究了系統(tǒng)的控制效果；研究結(jié)果表明，取蓄能器體積20 m3，管道直徑0.05m，管道長度0.5m的被動系統(tǒng)，對我國礦區(qū)四級海況下，海浪能量集中頻段，有較好的補(bǔ)償效果；隨機(jī)波作用下，系統(tǒng)補(bǔ)償率大于80％； 3、利用多領(lǐng)域聯(lián)合仿真建模的方法，建立了升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的通用仿真模型，探討了蓄能器接入系統(tǒng)的方案，結(jié)果表明，系統(tǒng)中先接入負(fù)載，后接入蓄能器，且蓄能器采用分段預(yù)充的方法是一種較優(yōu)方案；分析了被動系統(tǒng)的補(bǔ)償過程，結(jié)果表明，調(diào)節(jié)蓄