检索结果-内蒙古大学图书馆

哈尔滨工程大学学报 2023年第10期44卷 1849-1856页

作者：樊帆郑皓史浩东彭赛锋长沙矿冶研究院有限责任公司深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

针对深水清淤机械臂阀控非对称油缸因高阶非线性特性以及水下大干扰工作环境导致的控制困难问题,本文提出一种加速干扰自适应滑模控制方法。通过整理系统的高阶非线性模型,建立液压油缸的分层控制模型。使用反步法设计了滑动模态指数收... 详细信息

针对深水清淤机械臂阀控非对称油缸因高阶非线性特性以及水下大干扰工作环境导致的控制困难问题,本文提出一种加速干扰自适应滑模控制方法。通过整理系统的高阶非线性模型,建立液压油缸的分层控制模型。使用反步法设计了滑动模态指数收敛的滑模控制器,在此基础上提出了一种加速的干扰自适应方法,并使用李雅普诺夫稳定性理论验证了该复合控制方法的稳定性。通过Simscape平台进行多物理域仿真验证,仿真结果表明:所设计的加速干扰自适应滑模控制方法能实现快速准确的位置跟踪,相比于比例积分微分控制具有响应速度快、超调量小的特点,相比于普通干扰自适应滑模控制方法具有稳态误差更低,干扰估计速度更快的特点。

关键词：自适应控制滑模控制机械臂清淤机械阀控液压油缸非线性系统神经网络多物理域仿真

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基于改进YoloV5s的深海多金属结核识别与质量估算方法

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哈尔滨工程大学学报 2025年

作者：唐锴令郑皓王蕊长沙矿冶研究院有限责任公司深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室

深海多金属结核因其丰富的金属元素成分具备极高的开采价值，为了有效开采深海多金属结核必须对海底各个矿区的结核丰度进行准确估算与分析。针对结核的丰度识别，本文提出一种基于改进YoloV5s的深海多金属结核目标检测与质量提取的方... 详细信息

深海多金属结核因其丰富的金属元素成分具备极高的开采价值，为了有效开采深海多金属结核必须对海底各个矿区的结核丰度进行准确估算与分析。针对结核的丰度识别，本文提出一种基于改进YoloV5s的深海多金属结核目标检测与质量提取的方法。引入层次化窗口变换视觉转换模块和坐标注意力机制；建立由个人收集的深海多金属结核数据集，共1 500张图像。结果表明：本方法在结核图像检测中的平均精度达到99.50%，较原始YoloV5s提升了0.94%，在保证较快检测速度的同时实现了精度的显著提高。同时改进算法表现出更强的判别能力，置信度从0.74提升至0.94，增强了模型对结核目标的识别可靠性。本文方法为深海多金属结核的丰度识别提供了有力支撑，可用于对海底矿区结核的丰度进行准确估算与分析。

关键词： YoloV5 目标检测深度学习滑动窗口视觉转换模块坐标注意力机制深海资源图像识别多金属结核丰度估算

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新型深海多金属结核非连续采矿作业系统研究

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矿冶工程 2025年第2期45卷 6-12页

作者：张明郑皓双志王伟李小艳长沙矿冶研究院有限责任公司湖南长沙410012 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

提出了“海底矿石富集采集-柔性管输送-料仓高速提升”的新型深海多金属结核非连续采矿作业系统。以中国五矿多金属结核勘探合同区水深5 200 m、提升矿石综合产能100 t/h为开采目标,进行了该作业系统中采集系统、软管输送系统、料仓提... 详细信息

提出了“海底矿石富集采集-柔性管输送-料仓高速提升”的新型深海多金属结核非连续采矿作业系统。以中国五矿多金属结核勘探合同区水深5 200 m、提升矿石综合产能100 t/h为开采目标,进行了该作业系统中采集系统、软管输送系统、料仓提升系统的关键设备设计选型。采用水动力仿真计算开展了软管构型及载荷特征、料仓提升过程缆绳载荷特性等分析。结果表明,软管浮力块数量18个、输送软管最小弯曲半径1.6 m、最大张力4.98 kN条件下,该作业系统能满足最小弯曲半径和安全载荷需求;料仓高速提升过程中,缆绳综合应力安全系数5.22~6.03,大于国家标准要求的安全系数,验证了新型深海非连续采矿作业系统的可靠性。

关键词：深海采矿非连续采矿多金属结核采集系统软管输送深海采矿车料仓提升水动力学软管构型缆绳

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深海采矿装备布放回收过程中脐带缆动力学响应特性研究

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矿冶工程 2024年第1期44卷 12-15,20页

作者：王伟陈时平张明双志吴卓长沙矿冶研究院有限责任公司深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

基于时域耦合分析法,建立了母船-深海采矿装备-脐带缆三维非线性水动力学模型,并对布放及回收过程中脐带缆的水动力响应特性进行了数值计算与分析。结果表明,4级海况时,深海采矿装备(水中重10 t)可以在速度0.8 m/s条件下安全布放和回收... 详细信息

基于时域耦合分析法,建立了母船-深海采矿装备-脐带缆三维非线性水动力学模型,并对布放及回收过程中脐带缆的水动力响应特性进行了数值计算与分析。结果表明,4级海况时,深海采矿装备(水中重10 t)可以在速度0.8 m/s条件下安全布放和回收;在波浪和海流共同作用下,深海采矿装备在布放开始阶段和回收结束阶段都有强烈的振荡和摆幅,可安装防摇止荡装置来降低振荡和摆动。

关键词：深海采矿装备深海采矿系统布放回收脐带缆动力学响应

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深海多金属结核集矿装置水力输送流场分析与试验

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矿冶工程 2024年第2期44卷 1-4页

作者：彭建平李俊程阳锐黎宙吴冬华长沙矿冶研究院有限责任公司深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

对深海多金属结核集矿装置水力输送流场进行了理论计算,得到了多金属结核粒径与输送通道最小输送速度的关系;仿真分析了喷嘴射流速度分别为15、20、25 m/s时输送通道内水流流态分布,给出了流道下表面30 mm处的流速。在实验室进行了输送... 详细信息

对深海多金属结核集矿装置水力输送流场进行了理论计算,得到了多金属结核粒径与输送通道最小输送速度的关系;仿真分析了喷嘴射流速度分别为15、20、25 m/s时输送通道内水流流态分布,给出了流道下表面30 mm处的流速。在实验室进行了输送喷嘴不同射流速度的采集试验,实验结果与理论计算及仿真分析结果相符。

关键词：多金属结核深海采矿集矿装置喷嘴射流流体仿真管道输送

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深海多金属结核开采过程中脱泥预处理装置研究

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矿冶工程 2024年第6期44卷 6-10,15页

作者：吴冬华长沙矿冶研究院有限责任公司湖南长沙410012 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

海底采矿车在采集深海多金属结核时携带大量沉积物,为减少采矿尾水对海洋环境的影响,开发了双螺旋滚筒结构和直排拦阻网结构的两种高效、低扩散脱泥预处理装置,并集成射流输送辅助试验设备、配备在线监测系统。采用计算流体动力学仿真... 详细信息

海底采矿车在采集深海多金属结核时携带大量沉积物,为减少采矿尾水对海洋环境的影响,开发了双螺旋滚筒结构和直排拦阻网结构的两种高效、低扩散脱泥预处理装置,并集成射流输送辅助试验设备、配备在线监测系统。采用计算流体动力学仿真和实验室试验对该装置的脱泥效果和环境保护性能进行评估。结果显示,直排拦阻网结构脱泥预处理装置脱泥率超过98%,它能迅速分离泥沙,并在较短时间内使泥沙沉降,有效控制采矿车羽流,提高采矿输送效率,从源头减少采矿尾水的污染。

关键词：深海多金属结核海底采矿车脱泥浊度监测海洋环境保护深海采矿计算流体力学

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海底多金属硫化物采掘机构滚筒切削特性研究

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矿冶工程 2023年第6期43卷 1-5,10页

作者：吴卓郑皓刘效松李满红王建华长沙矿冶研究院有限责任公司深海矿产资源开发利用国家重点实验室湖南长沙410012

为提高采掘机构滚筒的工作性能,采用离散单元法对不同工况下滚筒的切削过程进行了数值模拟。采用单因素分析法和正交试验法分析了切削厚度、转速、牵引速度对切削阻力、产能及比能耗的影响,以滚筒的切削阻力和比能耗为评价指标,利用矩... 详细信息

为提高采掘机构滚筒的工作性能,采用离散单元法对不同工况下滚筒的切削过程进行了数值模拟。采用单因素分析法和正交试验法分析了切削厚度、转速、牵引速度对切削阻力、产能及比能耗的影响,以滚筒的切削阻力和比能耗为评价指标,利用矩阵分析法获得了最佳的滚筒工作参数。结果表明,随着切削厚度增加,切削阻力和产能均增大,比能耗减小;随着转速增加,切削阻力和产能均减小,比能耗增大;随着牵引速度增加,切削阻力、产能均增大,比能耗减小。滚筒最佳工作参数为:切削厚度50 mm、转速100 r/min、牵引速度0.06 m/s。

关键词：深海采矿采矿车海底多金属硫化物采掘机构滚筒离散单元法切削性能

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深海采矿技术与装备研究进展及系统方案综述

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机械工程学报 2023年第20期59卷 325-337页

作者：康娅娟刘少军佛山科学技术学院机电工程与自动化学院佛山528000 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室长沙410083 中南大学深圳研究院深圳518000

深海底蕴藏着丰富的矿产资源,但因其赋存环境特殊,必须依赖专门的技术和装备才能开发利用。近年来新能源电池等对关键金属需求的迅猛增长,推动了深海采矿技术与装备的研究向商业化发展。回顾深海采矿技术和装备的研究进展,介绍近年来几... 详细信息

深海底蕴藏着丰富的矿产资源,但因其赋存环境特殊,必须依赖专门的技术和装备才能开发利用。近年来新能源电池等对关键金属需求的迅猛增长,推动了深海采矿技术与装备的研究向商业化发展。回顾深海采矿技术和装备的研究进展,介绍近年来几次大型深海采矿系统海试的情况。从深海矿产资源商业开采的视角,梳理对深海采矿技术和装备的功能要求和性能指标。以深海多金属结核商业开采为对象,分析商业生产要求下可能选择的采矿系统基本技术方案,梳理采矿船需具备的基本功能并估计其排水量及主要尺度参数,推荐采矿车采集装置和行走装置的结构形式并测算其尺度规模,分析大产能指标下气力提升方式可能遇到的问题,提出水力提升系统的初步设计及主要零部件的选用方案。通过对深海采矿技术与装备研究进展和商业开采系统基本方案的综合分析指出,管道水力提升已成为当前深海采矿系统的主流方案,海底采矿车的行走及定位导航技术研究取得了很大进展,水下提升系统等可以借鉴海洋油气工程的相关技术和装备,深海采矿技术与装备研究已达到开展商业采矿系统装备开发的水平,而尽量减小采矿作业对海洋环境的扰动成为了又一个重要的方向。

关键词：深海采矿装备采矿船深海采矿车水下提升

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海底多金属结核水力式集矿系统产生的污泥浓度分析

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矿冶工程 2023年第3期43卷 16-19页

作者：陈时平卓晓军李俊郑皓双志王伟长沙矿冶研究院有限责任公司深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

研究了海底多金属结核水力式集矿系统在不同工况条件下产生的污泥浓度。结果表明,海底多金属结核水力式集矿系统中输送系统脱泥排放产生的污泥浓度远高于捕捉系统扰动底质淤泥产生的污泥浓度,是产生水体浑浊的主要原因之一。试验过程中... 详细信息

研究了海底多金属结核水力式集矿系统在不同工况条件下产生的污泥浓度。结果表明,海底多金属结核水力式集矿系统中输送系统脱泥排放产生的污泥浓度远高于捕捉系统扰动底质淤泥产生的污泥浓度,是产生水体浑浊的主要原因之一。试验过程中污泥浓度变化曲线呈现先迅速上升后快速下降的变化趋势,随着捕捉系统水泵油压增大,污泥浓度增大;输送系统水泵油压对污泥浓度影响不明显。

关键词：深海采矿多金属结核水力式集矿污泥浓度海洋环境保护

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水下铰刀作业流场特性仿真研究

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矿冶工程 2023年第4期43卷 1-5页

作者：黎宙卓晓军程阳锐吉成才吴卓罗斌长沙矿冶研究院有限责任公司深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

基于固液两相流计算理论,在考虑碰撞效应的基础上,采用VOF模型建立流体力学模型,仿真分析了不同工况下铰刀作业情况。结果表明,铰刀在45°倾角下工作时效果较好,扰动范围为68.32%;随着铰刀转速增大,铰刀上方水域受扰动程度逐渐增加... 详细信息

基于固液两相流计算理论,在考虑碰撞效应的基础上,采用VOF模型建立流体力学模型,仿真分析了不同工况下铰刀作业情况。结果表明,铰刀在45°倾角下工作时效果较好,扰动范围为68.32%;随着铰刀转速增大,铰刀上方水域受扰动程度逐渐增加,流域受扰动范围呈现逐渐增大后又减小的趋势。铰刀工作参数为倾角45°、转速45 r/min和横移速度0.2 m/s时,有利于降低铰刀作业对水域的扰动,能够在一定程度上减少对水域的二次污染。

关键词：清淤铰刀数值模拟倾角扰动

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