固体浮材应用于扬矿子系统

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扬矿是深海矿产资源开采工艺的重要组成部分，可用于不同矿种的开采，属于深海采矿工艺系统中的共性技术。在深海采矿系统中，扬矿系统承受着多种随机因素的影响，工作环境特别恶劣，在采矿过程中，扬矿系统不仅用来输送结核，而且用来牵引集矿机，同时还是电缆的支撑体。因此，可以说扬矿系统是采矿系统中最关键的设备，是采矿系统的动脉。

　　扬矿子系统的作用是将采集的结核矿石经管道提升至海面采矿船上。国内外研究开发成果及深海开采试验表明，矿浆泵水力提升和气举泵提升是现实可行、最具前景的扬矿方法，为各国所重视。同时，矿浆泵提升具有工艺简单、技术成熟、可靠性高、效率高等一系列的优点，且提升效率比气举泵提升高数倍，必将为商业开采所首先采用。深海采矿作业环境复杂多变，其工艺为串联式开采系统，这就要求扬矿技术工艺简单，具有高度的作业可靠性。

　　扬矿子系统的扬矿硬管上端与采矿船铰接，在扬矿泵两端接硬管，硬管最下端接中间仓，中间仓通过软管与集矿机相连。硬管由于长达900m,具有几何非线性大变形特性；软管长约300~400m。整个扬矿系统是一个具有儿何非线性大变形特性的复杂长管线多体系统，对扬矿系统水下空间形态和动力学行为影响较大的主要因素包括：①海浪、海流等环境载荷；②系统各部分的材料特性和结构参数；③系统各部分之间的连接方式与相对空间位置；④软管集中浮力配置方式与大小；⑤采矿船和集矿机的运动状态。

　　固体浮材用于扬矿系统，主要是为扬矿管道进行配重，调节扬矿管道在水下的浮力状态，保证整个系统的正常稳定工作。为了保证集矿机在海底作预定轨迹的行驶，减小软管对集矿机的牵制作用，有较大柔性的软管需要在两个浮体提供的集中浮力作用下形成马鞍形，浮于海水中。软管水下的这种空间形态允许集矿机有较大的运动范围以提高采集率，并且可以补偿集矿机随地形高度变化时扬矿系统的高度。

　　扬矿软管的弯曲刚度较小，空间构形在整个采矿过程中形态变化大，并且是集矿机运动最直接的约束，因此需通过系统静态分析，用于计算确定在给定边界条件下的扬矿管道系统的空间形态及受力状态，可以得到管线各节点坐标和旋转角度，管线各单元中的轴向应力、径向应力、剪切应力等，以及边界处的反作用力和力矩。因此，扬矿系统用固体浮材吊挂的位置也很重要。（摘自《固体浮力材料》）