履帶式集礦車軟底質(zhì)行走行為及模擬試驗系統(tǒng)研究.pdf

1、深海底采礦機器車的復雜性以及作業(yè)環(huán)境的特殊性決定了在實際開采之前必須進行多個階段不同程度的各種模擬試驗研究，通過試驗對仿真結(jié)果進行驗證，為實際的工程應用積累經(jīng)驗和提供指導作用。為此，本文以國務院大洋專項:國際海底區(qū)域研究開發(fā)“十一五”項[DYXM-115-04-02-01]和湖南省自然科學基金項目[11JJ3059]為依托，對履帶式集礦車軟底質(zhì)行走行為模擬試驗系統(tǒng)進行研究，論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)提出了包括集礦車履帶與

2、軟底質(zhì)海底沉積物“壓力-下陷”、最佳滑轉(zhuǎn)率、行走動力學性能、障礙物模式識別和行走系統(tǒng)控制等在內(nèi)的整體試驗方案，為深海采礦作業(yè)中履帶式集礦車軟底質(zhì)海底行走行為問題解決提供了必要的前提條件和技術(shù)基礎(chǔ)。
　　(2)設計了既可反映集礦車履帶與軟底質(zhì)海底沉積物相互作用實際狀態(tài)又便于操作的模擬試驗方案，并依據(jù)我國大洋多金屬結(jié)核合同礦區(qū)海底表層實際情況開展了模擬履帶板與模擬沉積物的壓力-沉陷特性試驗研究，得到了集礦車履帶與軟底質(zhì)海底特定層位沉積

3、物之間相互作用的壓力-沉陷力學特性關(guān)系曲線及其相關(guān)參數(shù)值，為深海沉積物承載力的計算方法奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)結(jié)合模擬沉積物與模擬履帶板之間相互作用的剪切特性試驗結(jié)果，得到了表征海底沉積物剪切應力—剪切位移關(guān)系的數(shù)學模型和相應參數(shù)，揭示了沉積物可提供給海底行走作業(yè)時集礦車的牽引力與打滑率間的耦合規(guī)律，為集礦車軟底質(zhì)海底作業(yè)行走性能分析提供重要參考。
　　(4)結(jié)合構(gòu)建的履帶式集礦車軟底質(zhì)海底行走虛擬機構(gòu)和典型的海低虛擬地形建

4、立了履帶式集礦車軟底質(zhì)海底行走行為模擬試驗系統(tǒng)仿真模型，對履帶式集礦車軟底質(zhì)海底直線行駛、轉(zhuǎn)向行駛和爬坡行駛過程進行了動力學性能仿真研究，試驗結(jié)果較好地驗證了仿真結(jié)果的有效性和合理性。
　　(5)利用車載超聲波對障礙物進行探測，進而根據(jù)去噪后超聲波回波信號確定深海障礙物的確定位置，針對障礙物復雜的深海環(huán)境，采用勢流理論模擬出復雜的深海海流環(huán)境，進行混沌粒子群算法在復雜深海環(huán)境避障控制的應用研究，利用混沌粒子群的方法得到有利于降低路