基于AMESim的深海采矿车液压执行系统建模与仿真

以深海采矿车液压执行系统为研究对象,利用AMESim软件建立仿真模型,模拟深海环境下采矿车越障的典型工况,通过设置主要系统参数,实现深海采矿车液压执行系统的动力学仿真。仿真结果表明,液压执行系统及各液压元件在深海采矿各种越障工况下安全可靠,系统稳定性好。模拟结果可以为深海采矿车液压系统的优化设计及控制提供理论依据。     

深海采矿车行走履带淹没水射流减粘脱附研究

深海多金属结核采矿车作业时行走履带板齿间粘附的底质会影响行驶性能,因此利用淹没水射流减粘脱附。针对采矿车行走履带板齿间粘附底质的成因,利用采矿车牵引力模型分析了牵引力与履齿有效高度的关系,通过土体临界破坏力理论和淹没水射流理论,导出了无量纲冲坑半径与深度方程。结果表明:行走履带与底质相互作用致使履带板、齿间粘附一定底质,牵引力随履齿剪切未扰动底质的有效深度减少而减小,推荐履齿高度在100～150mm之间;无量纲冲坑深度随半径先缓慢增加后快速增加,与水射流参数、靶距、底质临界破坏力有关,水射流参数为1r/b_p2,0.4h/l3时,减粘效果较好。此研究对深海多金属结核采矿车减粘脱附系统设计有重要参考价值。     

深海浮游式采矿车性能的影响因素研究

游式采矿车（ROV采矿车）是切削头和集矿头作业的载体,是采矿系统的行走平台,该平台的性能直接关系到切削头和集矿头作业。因此根据钴结壳矿床赋存区矿岩的物理力学特性和微地形地貌特点,研究浮游式采矿车在钴结壳富存地面上的行驶特性,分析牵引性、稳定性。分析其部件受力情况,找出对浮游式采矿车作业性能有重要影响的因素,并进行尺寸预测,对于论证浮游式缆控水下机器人用于钴结壳开采的可行性具有重要的参考价值,对于钻结壳开采具有指导意义。     

基于航位推算的深海采矿车定位系统研究

针对深海钴结壳矿区地形不平坦, 采矿车作业环境恶劣, 车体打滑严重等复杂情况, 设计了一种基于从动轮测速的航位推算定位方法。用不同时刻、不同斜面复合三维地形的方法, 建立非平坦地形上作业采矿车的航迹推算模型, 采用电子罗盘、角位移传感器等测量采矿车的动态参数, 实现采矿车连续、实时定位。试验结果表明, 该定位系统能适应复杂的工作环境, 具有较高的定位精度。     

针对深海采矿车的遍历路径规划方法研究

针对深海采矿车在海底复杂条件下周围环境信息缺少,实时处理数据能力低,环境建模困难复杂,难以自主和高效完成深海采矿作业等问题,提出一种深海采矿车遍历采矿作业的全覆盖路径规划方法。首先利用AUV(自主水下机器人)采集数据得到的水下DEM(数字高程模型)数据模型构建出海底的三维静态地图模型,根据得到的底质类型数据划分障碍物构建出二维静态栅格环境模型;然后考虑栅格状态、距离因素和转向因子建立启发函数,实现遍历路径采矿工作。结合实际采矿过程中出现的采矿死区问题,引入改进A*算法规划逃离出死区路径,保证了重复率尽可能小;最后通过MATLAB仿真验证。结果表明,该算法确保采矿覆盖率为100%的同时降低了重复率和转弯次数,提高了深海采矿车的工作效率和经济效益,为深海采矿车海底路径规划提供了理论基础。     

深海采矿车控制技术研究

深海采矿对人类具有重要的意义,目前尚处于原理性研究阶段,面临着很多技术难题和科学问题。由于试验的困难、技术瓶颈的存在,我们迫切需要对深海采矿技术进行广泛全面的探讨,有利于对必需技术进行提前储备。文中对深海采矿国内外研究现状进行了综述,对深海未知极限环境下采矿车建模与仿真、深海强作业条件下采矿车导航、采矿车下放姿态控制、稀软底强扰动采矿车高精度轨迹跟踪、集矿头位姿跟随控制、集矿系统故障诊断与容错技术等关键技术进行了探讨,指出了它们的困难所在与研究方向。     

一种深海ROV采矿车方案设计

大洋钻结壳是继大洋多金属结核之后发现的又一重要的大洋多金属矿物资源，除含Mn、Fe、Ni、Cu等有价金属外，更富含Co以及Pt等稀贵金属，与多金属结核相比，钴结壳具有更高开采价值。由于钴结壳的开采是在水的环境中，采用ROV（remotely operated vehicle）作为行走方式成为可能，而且它们是悬浮在水中，受地形和地质影响小，需要的动力也相对较小．     

深海采矿机器人行走系统模糊控制研究

为提高矿石采集率,深海采矿工艺要求采矿机器人能恒速高精度跟踪规划的路径。提出了在线自学习并积模糊控制方案,并与常规PID控制算法进行了比较,仿真实验结果表明了改进的模糊控制方法比常规PID控制方法有更好的控制效果。     

坐底式深海采矿系统力学分析

为了隔离中继站与软管及采矿车的相对运动,提出了一种坐底式深海采矿系统,建立了考虑波浪、海流等因素影响的采矿船、张紧器和输送管的全系统耦合分析模型,对各设计工况下张紧器张力、输送管等效应力以及挠性接头转角等参数进行了计算分析,结果均满足相关规范要求,验证了坐底式深海采矿系统的可行性和作业的安全性.     

基于ATV两履带深海钴结壳采矿车工况稳定性仿真研究

利用ADAMS的履带工具箱（ATV）模块可方便地进行履带车辆的动力学分析。本文在ATV提供的坦克模型（Tank.mod）的基础上,增加了螺旋滚筒切削头,建立了深海钴结壳采矿车的多体系统动力学模型。就下列四种情况在硬路面上进行了工作过程动力学仿真水平路面,15°坡面,0.6m深沟,0.4m高垂直障碍。通过分析,得出采矿车工作时能平稳通过前面三种路况,但是并不能通过0.4m高垂直障碍。     

富钴结壳采矿车微地形行走技术的研究现状

富钴结壳采矿车需要在复杂的海底矿区微地形上采集钴结壳,前提是解决微地形行走技术问题。针对富钴结壳微地形特点和物理特性,提出了富钴结壳采矿车的基本性能要求,总结了国内外富钴结壳采矿车的发展历程、结构型式设计并进行了综合评述,提出了富钴结壳采矿车亟待解决的关键技术问题和主要发展方向。     

海底采矿车车架的设计计算

海底采矿车是海洋矿产开发的重要设备,车架是采矿车的基体。介绍了海底采矿车的概况,阐述了海底工作环境和海水特性,研究了车架箱形截面组合梁的设计方法和设计理论,按采矿车的功能和性能要求,设计完成了车架纵梁和横梁的结构,并用Pro/E软件建立车架实体模型,对其进行基本分析。     

中国深海多金属结核采矿车研究的发展

我国深海多金属结核采矿车技术研究历经30年发展,可分为3个阶段:实验室研究、湖试和海上试验阶段。介绍了单体功能单元与整机实验室试验、整机抚仙湖试验、南海500m海上试验的情况。经过不懈努力,极大地缩小了与国外的技术差距。     

深海集矿车速度控制与轨迹跟踪设计及实现

对履带式集矿车进行了速度控制与轨迹跟踪系统设计,针对左右两边履带在相同输出情况下速度不一致现象,运用模糊控制调整左右履带速度差。根据长基线水声定位系统的原理设计实验室水池定位系统,在进行水下试验时实现对集矿车的精确定位与轨迹跟踪。实车水下试验结果证实,速度测量精确且稳定,加入模糊控制后左右履带速度达到平衡;水池定位系统可实现对集矿车的轨迹跟踪,行走轨迹表明集矿车可在水底自动直线行走,为集矿系统进行海试提供了基础保障。     

海底采矿车车架的设计及性能分析

海底采矿车是海洋矿产开发的重要设备,车架是采矿机器车的基体.本文按其功能和性能要求,完成车架的结构设计,并用Pro/E软件建立实体模型,再按照一定的模型简化原则,对实体模型进行结构简化;然后将模型导入有限元分析软件ANSYS10.0,建立车架有限元分析模型;通过静力分析,获得了车架在弯曲和扭转两种工况下的应力及变形的分布情况.最后综合分析结果,对车架的改进设计提出了建议.     

深海采矿的环境影响与技术展望

近年来,国际范围内开发与利用深海资源的技术迅猛发展,与此同时,深海采矿技术的环境影响也引起了国际海洋组织的高度关注.本文以当前国际主流的深海采矿技术-液压汲取式开采技术作为出发点,介绍其主要技术组成及工作机理,并对该技术的发展现状进行阐述.在环境生态系统影响方面,分别从生物及其所生活的环境2个方面系统地分析了液压汲取式开采技术所造成的固体悬浮颗粒对生态系统的影响,并对深海采矿的模拟扰动实验及作业装置技术进行展望.本文对于我国深海采矿技术的环境影响研究具有一定参考作用.     

中国深海采矿

随着国民经济建设的发展,中国工业对铜、镍、钴、锰四种金属的需求量也逐步增长。目前这些金属在中国尚供不应求。因此,开发深海多金属结核对中国经济建设具有重要意义。本文介绍中国深海采矿的前期研究工作,目前中国对开发深海多金属结核所具备的条件和中国大洋矿产资源研究开发协会概况。最后,作者以个人观点叙述了中国海洋采矿企业为下世纪初在申请的国际海底矿区实现工业开采目标而可能实施的深海采矿研究计划和技术路线。     

深海采矿集矿机的设计

集矿机是用于水深５０００ｍ左右，环境条件复杂恶劣的海底集其表层多金属结核矿石的设备。文章以深海采矿最新研究成果为依据，结合科学技术进步可能实现的目标，对工业开采使用的集矿机设计进行了探讨。     

深海采矿船设计的研究

就流体提升式采矿法所拟用的深海采矿船的设计问题做一探讨。提出了对深海采矿船的设计要求、采矿船特性参数和基本结构以及采矿设备配置等问题。同时，还介绍两种采矿船设计方案，并对重点设计问题作了技术说明。