随着陆地矿产资源的日益开采,陆地矿产资源越来越少,开采深海矿产资源变得尤为重要。大力发展深海技术,才能维护我国开采深海矿产资源的应有权益。深海采矿装置波浪升沉补偿系统是保证深海采矿作业安全进行必不可少的装备之一。在深海采矿过程中,海浪引起采矿船升沉运动,如果在采矿船和扬矿管之间没有设置升沉补偿系统,扬矿管将受到很大的轴向应力,造成扬矿管疲劳损坏、变形甚至断裂,因此有必要在采矿船和扬矿管之间设置一套波浪补偿系统,本文称之为下波浪升沉补偿系统。在采矿设备的布放或回收过程中,为了配合下波浪升沉补偿系统的工作,必须增加一套波浪升沉补偿系统来保证即将布放或回收的采矿设备和已经布放的采矿设备的同步对接,本文称之为上波浪升沉补偿系统。由于深海矿产资源的开采受制于海洋复杂多变的环境,因此波浪补偿系统的研究,不可能像陆地上那样方便地进行一系列实物试验。基于虚拟样机技术的仿真研究可为波浪升沉补偿系统的研制和试验提供理论依据和技术参考。升沉补偿系统控制方法的研究可为系统工作时选择控制策略提供理论参考。这些研究能有效地缩短研究周期、降低开发风险、提高设计质量。本课题研究内容可分为以下几个部分:1)分析1000m海试采矿装置升沉补偿装置系统方案及海试环境,提出双波浪升沉补偿系统(上波浪升沉补偿系统和下波浪升沉补偿系统),并合理简化系统的工作条件,确定系统参数。2)选择试验船,设计双波浪升沉补偿系统的物理结构,分析船体在海浪中的受力情况,建立双波浪升沉补偿系统的数学模型。3)探讨双波浪升沉补偿系统控制方法和控制策略,建立控制系统模型。4)建立双波浪升沉补偿系统虚拟样机,对布放或回收采矿设备时的双波浪升沉补偿系统同步对接及采矿作业时的下波浪补偿进行过程模拟和动力学仿真分析。