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。     

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.     

基于直接计算的2000m~3 LPG船船体结构分析

本文按设计要求,用有限元方法对一艘2 000 m~3LPG的船体结构进行直接计算并进行相应分析,其中,结构强度计算包括储液罐、液罐鞍座的结构强度,以及船体结构的总纵强度。计算结果表明该船体结构强度满足设计要求。     

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。     

三维设计在船体结构中的应用

在三维空间里设计水面舰艇的船体结构是军船结构设计的发展趋势。介绍船体结构三维设计的构思;三维设计方法与传统二维设计方法的比较;目前三维设计可达到的设计深度。详细论述结构三维设计的研究内容和具体实施方法,揭示三维设计中的关键技术,最后提出舰艇船体结构三维设计的发展构想。     

超大型半潜船船体结构直接计算设计研究

借助直接计算设计技术,结合依托半潜船型自身特有的结构布置、特殊的不确定性重载以及较高的压载舱设计附加压力,由现行规范规则出发,从船体总纵强度、横向强度、最大变形和振动共计四个方面详细阐述超大型半潜船船体结构设计,为超大型半潜船的设计研发提供基础。     

船体结构直接计算所需的设计波

分析在船体结构有限元直接计算时用设计波作为直接计算所需的波浪载荷，先计算一定波长范围内规则波的频率响应函数，确定波浪载荷的主要载荷参数，由主要载荷参数达到的最大瞬时确定出对应的设计波，并编制了相应的计算程序。     

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。     

船体局部曲面结构造型的三维设计

二维设计广泛适用于船舶整体结构设计中,但针对船体局部曲面结构造型设计,只能显示二维图像,造成工作人员识图难度大,设计周期长。为此提出船体局部曲面结构造型的三维设计。依托Parasolid三维设计软件,使用Parasolid图形内核函数库,完成三维基础模型建立;通过三维静态力学条件分析,优化基础模型结构;采用三维动态力学分析,检验模拟环境下曲面结构的安全性能,实现三维设计;实验数据表明,本文提出方法,减低设计周期,造型设计显示直观,减轻识图难度。     

深海采矿水下中继站结构强度分析和校核

为满足深海采矿系统输送子系统的中继需求,提出一种悬浮式水下中继站系统,介绍其设计思路及结构形式的特点,运用有限元法对水下中继站关键结构的强度进行分析计算,根据有限元强度计算结果,在满足设计指标及保证设备性能的基础上进行结构加强,提高了水下中继站结构的安全性和可靠性。     

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。     

LPG船弱结构形式船体下水强度分析

船体货舱段在未安装甲板和顶边水舱的弱结构形式下下水时，保证船体强度是有一定难度的。本文采用有限元方法正确合理地模拟船体下水的实际情况和力学响应，提出了在第３、４压载舱加压载水及在顶部进行适当加强的方案，经济、合理地解决了ＬＰＧ船下水强度不足的难题。     

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。