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。

深海岩芯取样钻机光电复合缆收放控制

深海钻机收放过程中,为了得到光电复合缆的合理下放长度,以"大洋一号"科学考察船的万米光电复合缆为研究对象,对收放过程中钻机与光电复合缆相互作用的力学行为进行分析研究,建立光电复合缆的悬链线数学模型。利用Maple软件和Matlab软件进行分析与计算,得到了不同定位半径下光电复合缆的放缆长度及其轴向应力的水平分量。结果表明:建立光电复合缆的悬链线方程得到缆绳长度可为深海钻机的缆绳收放控制提供参考。

应用于深海钻机的光电复合缆动力特性研究

为了分析出深海钻机光电复合缆缆的动力特性,从而给光电复合缆的姿态研究和收放缆控制提供可靠依据,将光电复合缆离散成有限个集中质量点,对每个集中质量点进行受力分析,应用牛顿运动定律建立数学模型。利用MATLAB程序计算出了各个集中质量点处的拉力值。得到了不同深度和不同定位半径下缆绳上张力的分布情况。结果表明:利用集中质量法分析出应力分布,可以为光电复合缆的姿态研究和收放缆控制提供可靠依据。

深海采矿车行走速度控制器设计

为了确定最适用于深海采矿车履带速度控制的控制算法,基于已知的深海采矿车液压控制模型,建立了速度闭环控制的控制系统流程。研究了伯德图校正法、最优控制法、PID控制法以及自适应模糊PID的控制效果。仿真结果表明,自适应模糊PID法最适用于深海采矿车的速度控制。

海底自行式四履带车的差速转向性能研究

四履带采矿车在海底富钴结壳矿区的稳健转向,可有效提升其在复杂地形上的作业能力。基于库仑摩擦理论,建立了打滑条件下四履带采矿车的稳态差速转向的数学模型,采用拟牛顿法(BFGS)对模型进行数值求解,分析了在硬地面条件下,轨距、纵向间距、履带宽度、履带长度等参数对四履带采矿车转向驱动力、滑转率等性能指标的影响规律。结果表明,履带宽度和履带长度对转向驱动力的影响可忽略不计,而轨距减小、履带纵向间距增大会使得滑转率和驱动力显著增大。进一步研究发现,前后履带间距和轨距之比大于1.5时,即使转弯半径很大,其滑转率和滑移率也会超过30%。研究结果为四履带车辆的设计和性能的预测提供了一种新的参考。