深海采礦閥控式清水泵礦石輸送系統(tǒng)研究.pdf

1、大洋蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源，陸地資源的日益貧乏使人類(lèi)將目光轉(zhuǎn)向海底資源。我國(guó)從20世紀(jì)70年代末開(kāi)始多金屬結(jié)核的勘查和研究，確定多金屬結(jié)核中試采礦系統(tǒng)為履帶自行式采礦車(chē)加水力提升系統(tǒng)的采礦系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上完成了深海中試系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)。作為深海采礦兩大關(guān)鍵技術(shù)之一的輸送技術(shù)，要求輸送系統(tǒng)具有輸送量大、能夠長(zhǎng)期安全可靠工作的特點(diǎn)。目前輸送系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題是揚(yáng)礦管軸向力大、長(zhǎng)度超過(guò)3000m容易拉斷，以及水泵容易磨損破壞、壽命短等。
　

2、　 本文針對(duì)上述問(wèn)題，在對(duì)國(guó)內(nèi)外礦石輸送系統(tǒng)分析研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一種閥控式清水泵礦石輸送系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行研究。首先，結(jié)合儲(chǔ)料罐輸送固體顆粒和高壓水泵具有的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種閥控式礦石輸送設(shè)備，根據(jù)復(fù)合材料混合定理，設(shè)計(jì)出一種比重小、強(qiáng)度高、耐磨性能好的碳纖維復(fù)合管，再與軟管等組成閥控式清水泵礦石輸送系統(tǒng)；其次利用管道輸送原理和兩相流理論，對(duì)該輸送系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算分析，論證該系統(tǒng)的可行性；接著根據(jù)閥控式清水泵礦石輸送系統(tǒng)的工作特點(diǎn)

3、，對(duì)其關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)；然后建立輸送系統(tǒng)的有限元模型，運(yùn)用虛功原理建立幾何非線(xiàn)性基本方程，對(duì)在波流聯(lián)合作用、船等速拖航以及采礦車(chē)牽引作用下的揚(yáng)礦管和礦石輸送系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)分析，結(jié)果表明碳纖維復(fù)合管可作為揚(yáng)礦管，礦石輸送系統(tǒng)對(duì)采礦船和采礦車(chē)的作用力不大，不影響其正常工作；最后利用相似理論建立水泵與儲(chǔ)料罐組合的礦石輸送設(shè)備的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證水泵與儲(chǔ)料罐組合的礦石輸送設(shè)備能夠?qū)⒌V石從5000m海底直接輸送到海面采礦船上。本文的研究成