深海采矿船船体结构设计综述

随着技术的进步,深海采矿活动已经逐渐从科研进入商业开采阶段。深海采矿船是深海采矿作业的主要装备,对我国的海洋矿产资源开发有着重要意义。文章依托工信部深海采矿船课题,进行了采矿船结构设计的相关规范适用性研究,适用的设计载荷研究,结构设计特点研究,特殊采矿作业装备加强设计研究等方面的工作,为深海采矿船系统的国产化进行技术储备。     

深海采矿船脱水装置设计

深海采矿船从深海海底采集到矿、水的混合物,为便于安全存储、转运,满足相关的规范要求,必须进行脱水处理。根据脱水原理和流程,以及采矿船甲板实际的空间和设备装船规范,进行脱水装置的模块设计,为推进船用脱水装置的实船应用创造有利条件,可供以后建造采矿船配备脱水装置时参考。     

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。     

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。     

深海采矿中试系统水面支持船方案设计简介

本文简单介绍了深涨采矿中试系统,根据水面支持船子系统的特殊设计要求,介绍了水面支持船的方案设计。     

深海采矿船船体结构三维直接设计分析

依托大型科研项目深海采矿船,从结构布置及构造、作业功能,载荷工况等方面与常规海船进行对比,确定采矿船船体结构设计适用的规范并采用三维直接设计分析技术对舯剖面特性进行复核、舯部月池和塔架等局部结构进行分析,总结深海采矿船的结构设计兼具常规海船和海工装置的特点;借助直接分析结果,通过采取针对性措施,提出安全性较高的方案,解决局部强度问题,确保结构设计的安全。     

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.     

深海采矿船关键设备加强直接计算与优化设计

依托大型科研项目深海采矿船,通过对采矿作业流程的描述,重点说明了深海采矿船关键设备的特点。以关键设备A架和塔架为例,通过选取合适的规范并对加强结构设计进行分析;提出若干优化方案,对结构设计进行优化并比较,找到降低局部应力的优化措施,为船型结构强度设计提供思路和方法。     

1600m车道客滚船全船电缆布置

本文阐述1600m车道客滚电缆布置设计的思路、方法和特点，归纳了设计要领，值得借鉴。     

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。     

世界首艘深海采矿船面临“搁浅”

福建省一家造船厂正在建造世界首艘深海采矿船船体,该船全长227米,可以在2.5千米深的海底作业,载重4.5万吨,能在海上连续作业5年多时间。该船计划于2018年交付给总部位于加拿大的鹦鹉螺矿业公司,用于在巴布亚新几内亚附近海域的采矿作业,但目前却因资金交付问题,面临搁浅局面。     

基于主尺度的深海采矿船多目标优化

针对深海采矿船早期设计阶段的方案生成问题,结合采矿船的指标要求、船型特点和功能需求,选择船体空船重量最小、货舱利用率最大、船体横摇周期和纵摇周期最大为优化目标,建立适用于深海采矿船主尺度优化的多目标数学模型,采用NSGA-Ⅱ算法进行迭代求解。结果表明,该方法快捷可靠,优化模型合理,短时间内生成大量备选方案,在船舶设计中具有较高可行性,为最终设计方案的确定提供方案选择基础。     

深海采矿船平台与硬管连接点的弯矩计算方法

对一艘由6 500 t甲板船改造成的采矿船平台及硬管结构建立仿真计算分析模型,运用AQWA水动力软件完成RAO预报,使用Orcaflex软件计算出三级海况下采矿平台与硬管连接点的最大弯矩。计算中把复杂的耦合问题用线性波浪理论处理,取得了比较好的效果。