深海履带式集矿机设计的研究

集矿机是深海流体提升式采矿系统的核心设备。基于太平洋Ｃ－Ｃ区锰结核的赋存条件，介绍集矿机的采集原理、类型及其设计要求，并着重讨论了履带式集矿机在集矿头与行走机构设计方面必须考虑的问题，对我国现阶段的集矿机研制工作具有参考意义。     

深海履带式集矿机设计的研究

集矿机是深海流体提升式采矿系统的核心设备。基于太平洋Ｃ－Ｃ区锰结核的赋存条件，介绍集矿机的采集原理、炎型及其设计要求，并着重了履带要矿机在集矿头与行走机构设计方面必须考虑的问题，对我国现阶段的集矿机研制工作具有参考意义。     

波流联合作用下深海扬矿管的水平液动力载荷

深海多金属结核采矿系统由集矿机、输送软管、中间矿仓、扬矿管及采矿船等组成,如图1所示。其基本工作原理是：采矿船在海面按设计的线路行走,同时集矿机在海底运行并采取半埋入海底表面的多金属结核。采集的结核在集矿机内清洗、脱泥和破碎后,经软管输送到连接于扬矿管下端的中间矿仓,并经扬矿管扬送到海面的采矿船上。串接于扬矿管道中间的潜水矿浆泵作为动力装置,将中间矿仓内的结核矿浆吸入管道并泵送到采矿船上。     

深海采矿集矿机的研究与开发

介绍了我国深海采矿集矿机的研制背景和研究开发历程,对我国现有深海采矿集矿机的组成与结构特点、关键技术问题及其解决情况进行了总结。对集矿机在我国深海采矿研究中的应用,及其在深海底栖工程装备方面的移植和拓展前景进行了展望。     

适应富钴结壳微地形的采矿头失控故障分析

富钴结壳富含战略金属钴等元素,其表面一般有微地形起伏。介绍了深海集矿机滚筒式采矿头的控制系统原理及相应的控制器。分析了滚筒式采矿头易出现的故障、故障原因,提出了若干切实可行的解决办法,并在实验中加以验证。     

海底集矿机的绕障行走控制

用集矿机进行海底采矿时，会遇到障碍物，若利用测障声纳，可得到与障碍物有关的标准信号，从而确定集矿机的转弯路径，实现绕障控制。文章介绍了测障声纳的工作原理，行走控制步骤以及模型集矿机绕障行走试验过程中测得的数据。试验研究表明，测过声纳测障，可使集矿机按规划路径进行绕障行走。     

深海集矿机测控系统的研究开发

采用基于Compact PCI 接口的工业控制计算机组成网络, 利用自行开发测控软件和监控软件, 综合利用DGPS、水声定位技 术等, 实现对深海自行式水力集矿机的智能控制, 成功地进行了130 m 水深的采矿系统综合湖试。试验表明深海集矿机测控系统稳定、可靠, 满足集矿机测控要求, 为采矿系统1 000 m 浅海试验奠定了坚实的基础。     

深海水力提升式采矿系统的研究

介绍深海水力提升式采矿系统所拟用的采矿船、提升系统、集矿机和监控系统，并就其结构、设备配置、设计要点和半工业试验结果等方面进行探讨，给出了本研究结果。     

SGZD-1型深海集矿机惯性导航定位系统的研究

集矿机在数千米以下的深海底进行采矿作业时,如何掌握集矿机所在确切位置,实时跟踪集矿机的运行轨迹,并控制集矿机在特定的矿区按照规划的采集路线进行行走和采矿,是集矿机导航定位系统研究亟待解决的问题。由于深海工作环境的特殊性,目前国内外应用的深海导航定位大多采用应答式的基线水声系统,但在深海应用中暴露出精度不够、干扰严重、滞后严重等问题,无法满足集矿机定位要求。SGZD-1型深海集矿机惯性导航定位系统以萨格奈克效应作为理论基础,利用激光陀螺捷联惯性测量技术,首次将该项新技术成功应用于深海水下移动设备,有效地解决了水声定位存在的问题,使深海水下移动设备的导航定位有了突破性进展,最大误差降至1 m以内,满足了集矿机水下定位要求,并使我国在这一研究领域迈进世界先进行列。     

深海流体提升式采矿系统监控技术

介绍了深海流体提升采矿系统的采矿船动力定位，光纤遥测和集矿机控制三项技术以及目前国际海洋采矿财团为这种采矿系统所配置的监控设备，指出了今后研究工作的方向。     

海底采矿集矿机智能控制系统的研究

海底采矿集矿机需在5000~6000 m的海底沿预设的路线进行采矿作业。由于海底地质环境、海流、输送管道和电缆等诸多因素的影响,其行走路径的控制至关重要。当其方向发生偏移时,采用常规的方向控制,即使修正方向后,也会产生平移误差。把单纯的方向控制变成了具有人工智能的行走路径控制。控制结构上采用方向、速度、行走路径的三环串级控制,从根本上解决了平移误差问题。     

履带式集矿机的拉格朗日运动方程

对履带式集矿机在海底运行的情形及其串联的软管进行了简化与假定，据此建立了集矿机系统的数学模型，得出了履带式集矿机在深海底作直线运行时的拉格朗日运动方程，该方程对研究集矿机的运动状态有理论指导意义。     

基于C8051F310的综采支架压力采集器的设计

压力采集器在综采支架压力监测系统起着重要作用。以C8051F310单片机为控制核心,采用无线射频技术进行通信,设计了具有大容量数据采集功能和综采支架压力采集器。重点介绍综采支架压力采集器的设计方法和原理,并分析了采集器的硬件电路及系统软件框架。该仪器通过现场调试与应用,取得了良好的效果。     

深海采矿水力式集矿模型机

介绍了一种用于深海采矿的全水力集矿机, 该机由ＣＲＩＭＭ型水力集矿机构和大高度近似渐开线环形橡胶履带行走底盘组成, 具有结构紧凑、参数合理、工作可靠、运行平稳、性能指标高等特点。     

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。     

Analysis of a Green Transport Plant for Deep Sea Mining Systems

Deep sea mining was identified in the middle of last century. However, its industrialization and commercialization today are limited in the costal mining industry due to the high mining cost and technical issues. The purpose of this paper is to analyze a green transport plan of deep sea mining systems in terms of the optimal efficiency of the rigid pipe lifting system and the total energy consumption. The deep sea mining facilities considered in this paper consist of a mineral collecting machine, a flexible hose, a rigid pipe, a grinding machine, a concentrating machine and a horizontal pipe conveyor. Centrifugal pump modelling and its working principle are researched, because it is the major transport facility. The relationship between the optimal efficiency, total energy consumption, transport loss factor, and the relating mining parameters is determined by numerical simulations and fittings under Fortran and Matlab environment, and the optimization under 1st Opt environment. The research conducted in this paper is valuable for the pre-evaluation of deep sea mining transport systems and the further realization of its industrialization and commercialization process.

     

深海采矿系统研究

本文对目前研究的两种深海采矿系统进行了比较研究，论证了软管采矿系统更具备应用前景；根据海洋采矿的特点和要求，研究出密闭容器与水泵组合的水力输送设备，因此，软管采矿系统的关键技术取得突破，从而使软管采矿系统更加具备商业应用前景。     

基于MATLAB的深海行走机构液压系统建模及仿真研究

在研究深海行走机构液压系统工作原理的基础上,设计了行走机构液压控制系统,采用变量泵-变量马达容积调速回路,对液压控制系统进行建模仿真分析,为行星轮式海底行走机构整机设计的合理性提供依据。     

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。     

多金属结核水力集矿机构离地高度控制研究

为保证多金属结核水力集矿机构有较高采集率与采集能力,分析了影响水力集矿机构离地高度变化的因素,介绍了离地高度测量机构与调整机构,并且给出了离地高度的控制策略。通过"鲲龙500"多金属结核集矿车500 m海试,验证了离地高度测量机构、离地高度调整机构及控制策略能够自适应调整水力集矿机构离地高度,满足采集工艺的要求。