基于集中质量法的采矿车脐带缆布放回收中顶端张力特性研究

摘要

深海集矿系统中的脐带缆具有复杂的外部激励以及边界条件,深海采矿车的布放回收的安全性与脐带缆的顶端轴向张力响应息息相关,以及脐带缆的力学特性事关深海集矿系统的结构安全以及在位作业的可靠性。准确预报脐带缆的顶端轴向张力响应对深海集矿系统具有重要意义。运用三维势流理论对水面支持船和水下重载装备进行分析,获取与布放回收过程相关的参数;运用集中质量法对脐带缆进行简化建模,选择合适的单元长度,输入相关参数。将三者的相关参数输入仿真软件进行模拟仿真。首先,研究布放回收深度与张力的关系,确定布放回收深度的关注点为最大深度。其次,研究在不同组合的海况环境下脐带缆的顶端轴向张力响应。分析结果表明:在采矿车深海布放回收中;随着有义波高的增加,脐带缆张力也会增加,当波高超过某个值时,增加速度也会发生变化;随着谱峰周期的增加,脐带缆张力先增后减;180°浪向角的脐带缆张力小于相同环境条件下其他角度的脐带缆张力。因此,选择合适的作业工况对降低脐带缆张力,加强安全性能有很大帮助。