文档介绍：中南大学
硕士学位论文
深海采矿被动升沉补偿系统参数设计与仿真研究
姓名:倪佳
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:刘少军
20090515
摘要升沉补偿系统是保证水力提升式深海采矿系统正常工作的关键装置。目前,对应用于深海采矿的升沉补偿系统的研究较少,且限于补偿精度高、需要外界提供能量的主动补偿系统的研究。但实际上,由于深海采矿升沉补偿系统要求的补偿精度不高,探讨不消耗动力、节能简单的被动系统是很有意义的。针对泄笱蠖嘟鹗艚岷瞬煽笙低常岢隽艘恢执钅器的被动升沉补偿系统。综合利用数学建模及多领域联合仿真建模的研究方法,研究了系统工作过程中的主要影响因素,系统的控制效果,系统在随机波作用下的响应,蓄能器接入系统的方式对系统的影响,分析了补偿率无法进一步有效提升的原因,进行了改进系统的探索性研究。本文的主要成果及结论如下:⒏萆敛钩プ饕堤跫擞檬的D獾姆椒ǖ贸隽怂募逗况下的随机波及采矿船的响应,提出了带蓄能器的被动补偿系统,分析了被动系统的工作原理及工作特点,设计了系统的主要参数;⒔⒘吮欢低彻ぷ鞴淌P停致哿讼低持饕S跋煲素,完成了相应参数的设计选取,研究了系统的控制效果;研究结果表明,取蓄能器体积,管道直径,管道长度谋欢系统,对我国矿区四级海况下,海浪能量集中频段,有较好的补偿效果;随机波作用下,系统补偿率大于%;⒗枚嗔煊蛄:戏抡娼5姆椒ǎ⒘松敛钩ハ低车耐用仿真模型,探讨了蓄能器接入系统的方案,结果表明,系统中先接入负载,后接入蓄能器,且蓄能器采用分段预充的方法是一种较优方案;分析了被动系统的补偿过程,结果表明,调节蓄能器和油缸内的压力变化,可以提升补偿系统的补偿能力;⑻岢隽艘恢执诹鞣У母慕捅欢敛钩ハ低常芯苛讼统在不同海浪频率下的补偿特性;研究结果表明,系统添加固定开度的节流阀后,对低频海浪有较好的抑制作用。⒔⒘嘶贚的升沉补偿蓄能器性能试验系统,实验验证了蓄能器对升沉补偿系统的作用效果。关键词:深海采矿,被动补偿系统,蓄能器,建模,仿真中南大学硕士学位论文
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作者签名:际η┟喝菲冢骸M履甏跄慷呷作者签名:—掌冢撼螅鼓阩』￡日原创性声明关于学位论文使用授权说明用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使文中作了明确的说明。本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文;学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。
⑸詈?蟛试吹谋匾P随着世界经济的迅速发展,人类对矿产资源的需求日益增加,资源的开采亦日益加剧,陆地资源正日趋贫化和枯竭,丰富的海底矿产资源将成为人类可持续发展的重要物质基础【俊P矶喙乙丫芽7⒗煤Q笞试醋魑;竟撸恍矶著名的政治家、经济学家都预言,二十一世纪将是“,占地球表面积约%的海洋是一个巨大的资源宝库,其矿产资源存储量大大高于陆地的存储量,而且一些新的矿床还不断被发现【俊T谝逊⑾值纳詈?蟛试粗校匀死嗌钣兄卮笥τ眉值的主要有多金属结核矿、铁锰结壳矿和海底热液矿等。其中大洋多金属结核是一种富含锰、铜、钴、镍等多种金属的结核矿,,在整个大洋底的储量约为蛞诙郑渲薪鎏窖蟮和丁】。可见,深海的矿产资源不仅储量丰富,且矿产的品位极高,其所含的多种矿产都是人类工业生产和国防等工业的必备资源。因此,深海底丰富的矿产资源已成为世界瞩目的具有商业开发前景的战略资源,深海矿产资源开发技术成为世界各国的重要研究课题。据我国国土资源部发布的《全国矿产资源规戈》说,中国经济社会发展对矿产资源的需求持续快速增长,矿产资源保障程度总体不足,中种主要矿产中,有种矿产将出现不同程度的短缺,其中种为国民经济支柱性矿产,我国矿产资源的的对外依存度将上升到%,资源紧缺将严重制约中国经济的快速、可持续发展。所以,走向大洋,在深海开辟新资源,是中国一项重息相关,这个安全涵盖一个国家的政治、经济权益。位于方公罩,约占地球表面积的%,根据《联合国海洋法公约》的规定,这一区域及其蕴藏的丰富资源是全人类共同继承的财产,由国际海底管理局代表全人类进行管理和协调。但从世纪年代起,国际海区就达