基于管道水力提升式采矿系统的深海采矿船总体设计研究

在分析目前国际主流管道水力提升式深海采矿系统的组成和采矿作业工程实际需求的基础上,对深海采矿船(水面支持系统)的主要功能、系统配备和布置特点进行研究。结合工程案例分析,提出商业化深海采矿船总体设计要求和发展趋势。通过研究,为将来商业性、标准化深海采矿船总体设计提供参考。     

深海采矿船存储转运系统关键技术研究

针对深海采矿船存储转运系统设备在远海特殊环境下作业需面对的特殊问题,通过对输送系统设备现状的分析,结合深海采矿船存储转运系统的工作流程,对舱内矿物合理布矿、水密隔舱的安全性、舱型对设备选型的影响等关键技术进行研究,为深海采矿船存储转运系统的研发提供设计基础,并提出了适合未来深海采矿的智能化存储转运系统成套技术的发展展望。     

深海采矿船布放回收系统负荷试验方法研究

对布放回收系统投入使用前的负荷试验进行研究分析,根据规范要求从试验载荷选定、加载措施、静态试验、动态试验4个方面进行探讨,得出了试验所需数据,用于指导深海采矿船布放回收系统的实船负荷试验,并对试验方法进行总结和展望,为深海采矿布放回收设备的运用提供指导作用和经验积累。     

深海采矿船矿物输送设备布放回收系统总体设计

该文基于主流深海采矿作业模式,提出矿物输送设备布放回收系统总体规划方法,重点针对大钩载荷、管柱张紧力、输送管存放方式、输送管转运方式、扬矿泵和中继站转运方式等关键点开展论证分析,确定系统主要技术参数,规划塔架平台、月池、堆场等区域布置,形成一套适用于目标船的矿物输送设备布放回收系统总体设计方案,该方案可作为深海采矿船船型开发的设计基础。     

深海采矿船水下设备布放回收工艺

综合考虑复杂的海洋环境和水下设备形式,深入分析深海采矿作业中水下设备布放回收的技术难点和作业效率,开展布放回收系统中的集矿车、中继仓、提升泵和扬矿管等水下设备的配置和布局设计,形成深海采矿船水下设备布放回收工艺。研究结果可为深海采矿船水下设备布放回收系统的设计制造提供参考,为深海采矿船工程应用提供技术支撑。     

深海采矿船总纵强度设计分析

基于国内对于深海采矿船这一特殊船型还未形成设计规范的现状,为了研究该船型总纵强度问题,首先从结构形式入手,接着分别对校核剖面和计算工况选取进行了研究论述,针对航行工况和在位工况下具有不同的服役功能,采用了规范计算和水动力分析相结合的方法对波浪载荷进行了计算;最后采用三维直接分析技术对全船总纵强度进行了评估,明确了结构设计应重点关注的区域;通过月池区船体梁理论值与实际值的对比,总结出了适用于深海采矿船总纵强度的评估方法,为该船型强度分析和结构设计提供参考。     

深海采矿船月池对阻力性能影响的研究

深海采矿船为了减小作业时设备受波浪力的影响而设置了月池,然而月池会影响船舶的航行性能。论文应用RANS方程和VOF处理自由面的数值模拟方法,研究月池对深海采矿船阻力的影响。在拖曳水池中进行了有月池与无月池条件下的模型阻力试验,对数值计算方法进行了验证。然后基于数值方法开展了3种不同形状月池方案下阻力和航行姿态的研究,获得相应的阻力与兴波特性。研究表明,月池会导致采矿船静水阻力增大,模型阻力增加3%～7%,实船阻力增加6%～12%。     

深海采矿系统模型水池试验方案

深海采矿系统单一模块研究无法准确反应其实际运行特性。搭建深海采矿系统模型水池试验平台,分析深海采矿系统运动力学特性,提出深海采矿系统模型全流程水池试验方案,为深海采矿系统全流程模拟提供技术支撑。     

新型深海矿产开发模式的探讨

该文瞄准深海采矿技术发展前沿,从矿产开发模式顶层体系出发,阐述了目前水面采矿船集成矿浆水力提升管和自行式集矿机一体化模式的技术特点与挑战.针对深海矿产开采中难以解决的水面与水下系统串联可靠性,以及恶劣海况作业、能耗与经济性、应急解脱等技术难题,提出水面分布式和水下分布式矿产开发创新模式,介绍2种模式的概念方案;建议以采、输、储一体化模式为依托,开展深海矿产开发全流程工程化演示验证,并推动水面分布式和水下分布式矿产开发等颠覆性技术研究,形成全天候、高产量、低能耗、环保和智能的矿产开发系统.     

深海采矿船技术标准的研究与制订

研究和编制了深海采矿船技术标准(船型评估/认可和审图);介绍了该船型的现行规范标准应用,入级符号及附加标志,送审文件,船舶设计基础及环境条件,航行及在位状态下的布放、作业、自存等工况和配套的多种组合装载模式;提出了该类船舶的评估技术标准。作为全球范围内首个专门针对深海采矿船这一新颖船型的评估技术标准,对我国自主开发、设计、建造深海采矿船具有重要指导意义。     

基于PLC控制器的采矿船监控系统

采矿船PLC控制系统采用PROFIBUS-DP通讯网络实现主站与从站的数据交换和分布式控制功能,以可编程序控制器为处理核心,对采矿船各设备进行安全控制和信息采集。介绍了SCADA软件系统和PLC控制系统,SCADA软件系统配合PLC控制系统对采矿船实施监控,可使监控界面直观、使用方便。实践表明,PLC控制系统性能稳定、可靠性高、监控效果理想。     

动力定位深海采矿船作业过程数值分析

深海采矿是一种高科技且高难度的深水、超深水采矿技术,以往的研究成果中对采矿船动力定位过程与立管及设备耦合分析尚不充分.该文采用势流理论分析采矿船水动力性能,采用集中质量法与Morison方程对立管与中继舱进行动力学建模.船舶动力定位系统采用PID控制器结合Kalman滤波进行建模,同时模拟了推力分配单元,充分计及动力定位对耦合运动系统的影响,完成采矿船动力定位过程中的深海采矿系统时域耦合数值分析;计算获得指定海况下的采矿船、中继舱的运动状态,立管的张力以及推进器推力等信息;分析了动态模拟中动力定位的影响.仿真过程对于深海采矿设计分析具有参考价值.     

海上自主水面船对主动力系统的基本要求

国际海事组织(IMO)海上安全委员会MSC 101以MSC.456(101)决议通过了包含海上自主水面船(MASS)内容的SOLAS修正案,预计2024年1月1日生效.修正案将MASS分成4个等级:等级一、等级二、等级三和等级四.对柴油机作为主推进系统的MASS商船,其对主推进动力系统的安排也应根据修正案进行相应的调整.该文针对MASS的4个等级提出了主动力系统的不同配置要求,供有关人员参考.     

深海采矿双波浪补偿系统自适应跟踪控制

为满足深海采矿过程中管道的快速自动对接要求,设计了一种能够同时进行布放回收和升沉补偿的双波浪液压补偿系统.基于波波夫超稳定理论,设计了上波浪补偿的自适应跟踪控制律.仿真实验结果表明,上波浪补偿系统能够在自适应跟踪控制律作用下,迅速跟踪下波浪补偿系统的升沉运动,其跟踪精度能够满足同步对接要求.     

锰结核采矿系统中提升管的结构设计

日本工业科学技术机构（ＡＩＳＴ）。国际贸易与工业部（ＭＩＴＩ）于１９８１年开始了大规模的被称为“锰结核采矿系统研究与发展项目”的计划。此项目包含有若干子项目，其中提升管带便是一个重要的子项目。本文简要地介绍提升管带的结构设计，诸如水下特性，应力响应及强度等。     

万吨级溢油回收船电力系统方案设计和仿真研究

溢油回收船是应对海上溢油污染事故的专用船舶。近年来随着海上石油运输愈发频繁和潜在溢油隐患提高,溢油回收船成为人们关注和研究的热点。本文针对万吨级溢油回收船电力系统的方案设计,分别论证中、低压和直流三种方案,建议采用低压交流电力系统并建立仿真模型验证方案可行性。     

小型LNG船通讯系统方案设计

按照LNG运输船对自动化程度及安全性的要求,需提供LNG运输船及船只之间、船与陆地之间的有线及无线的通讯系统.本文以小型LNG运输船为应用目标,设计一套完整的自动化通讯系统,来满足小型LNG运输船的通讯需求.该方案提出的通讯系统能够将工作指令准确、迅速的传达,保证日常生产和安全航行,对船舶通讯系统详细设计提供指导.     

大型公务船加装深海探测设备的可行性分析

大型公务船如果具备一定的深海探测能力,可更好地执行任务。提出了通过加装深海探测设备使大型公务船获得深海探测能力的设计思想。分析总结深海探测任务的特点,明确了深海探测工作可划分为编制海图、测量海流、深海探测和可视确认4个流程,需要配备A型架、牵引绞车以及多种声学探测设备。并以某大型巡航救助船为例,结合船型特点和现有的布置条件,提出A型架和牵引绞车采用模块化安装方式,设置露天集中控制站,主要声学探测设备采用导流罩式的安装方式,超短基线采用自动收放系统,实现深海探测作业功能。最后分析了加装设备对重量重心、航速、稳性、浮态、人员居住、《船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准(PSPC)》顺应性和舷墙结构等总体性能的影响。研究表明:大型公务船加装深海探测设备合理可行,是快速获得深海探测能力的有效途径。