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《中南大学》 2003年
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基于虚拟样机的1000米海试集矿系统联动动力学及建模研究

肖永山  
【摘要】:我国大洋多金属结核开采系统研究历经十年努力已取得很大成就,“十五”期间将进行的1000m海上试验系统的构成更复杂、环境更严峻,因此,在进行实际海试之前,将开展多金属结核开采系统的虚拟现实研究,对系统中的一些关键设备进行虚拟样机设计,在此基础上进行多金属结核海上开采过程模拟和动力学分析,为系统的研制和开采(试验)作业提供理论依据和技术参考。 国内外许多学者专家在深海多金属结核开采系统的研制开发中开展过一些计算机仿真研究,然而由于诸多原因,我国多金属结核开采系统的系统性能分析及计算机模拟开采(试验)研究方面还有许多工作尚待深化和开展,如本文所研究的整体系统虚拟样机、整体系统的开采过程模拟、以及同步稳定性能分析。 本文在国内外已有研究基础上,利用动力学分析软件ADAMS,建立了整体系统的虚拟样机模型,对集矿车的运动影响进行了模拟研究,研究结果表明:在1000米海况下,集矿车能按给定速度正常运行,具有较好的稳定性能,软管对集矿车作业的影响在允许范围内,为我国多金属结核开采系统及海上开采(试验)作业提供更全面、更精确的系统性能分析评价及优化方案,对多金属结核开采系统的研制开发在缩短研究周期、降低开发风险、提高设计质量等方面将起到较好的作用。 本文研究的主要内芥如下: 1、介绍并分析了1000米海试系统的组成、工作方式及联动控制策略。 2、建立了多金属结核开采系统的数学模型。由于实际深海采矿系统 作业环境的复杂性,本文在分析了深海采矿系统的J一不境载荷的基 础上,结合本系统的特点,采用海洋工程界普遍采用的莫里森公 式计算了各子系统的海流与波浪力,并建立了硬管、软管、集矿 车各子系统的动力学方程,为虚拟样机建模与过程模拟控制奠定 了理论基础。 3、利用动力学分析软件ADAMS建立了采矿整体系统的虚拟样机模型。 本文考虑到深海采矿系统的复杂性,在不影响采司“作业与模拟分 析的前提下,对各子系统的构成进行了简化与处理,利用机械系 统自动动力学软件ADAMS建立了整体采矿系统的虚拟样机模型。 3、在建立的虚拟样机基础上,对1000米海试作业分不同工况进行了 模拟,对结果进行了分析。 4、在现有实验条件下,建立了拖体一软管局部实验系统及其虚拟样 机模型,对实验结果及仿真结果进行了对比分析,为深海采矿联 动模拟研究提供了一些验证。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TD807

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