复合输油软管的工作特点

复合输油软管在5000m水下作业，可以采用压送或吸送的方式输送结核矿浆。采用压送方式，输送泵安装在集矿机上。输送时管内压力高于管外海水静压，管壁承受向外的张力，受力状态比较合理。软管容易被制得，柔性好。采用吸送方式，输送泵安装在洋底中间仓上。输送时管内压力低于管外海水静压，管壁承受压力，软管须具有抗外压能力。在这样的条件，要使软管、柔性好，就采用方式进行制造。就输送而论，吸送和压送较根本的区别就在于对软管的要求不同。单纯从输送的角度出发，宜采用压送方式。但是，从采矿系统整体布局考虑，采用压送方式，输送泵组安装在集矿机上，必然会增加集矿机的重量，而整个集矿机系统重量增加，迎水阻力就会增大，运行作业的难度增加，这对总体布局大为不利。而采用吸送方式，虽然软管的加工成本大，制造工艺复杂，可是因为输送泵安装在中间仓上而不是在集矿机上，可减少集矿机的设计难度和制造费用，并且泵安装在中间仓上还能起到的配重作用，泵的选型也不受限制。因此，从采矿系统全局考虑，应采用吸送式软管输送方式。

软管输送的特点是：

(1)开采过程中软管的空间形态是变化的；

(2)随着结核丰度和集矿机产量的变化，软管输送浓度是变化的。

以上特点带来的后果是输送参数不稳定，当软管变形或是引起输送阻力加大时，泵的流量，亦即管内流速就会下降，导致输送困难甚至堵管。为解决这一问题，输油软管输送泵应具有硬工作特性，也就是管网阻力(输送压力)变化时，流量保持不变或变化很小。容积泵是具有硬特性的输送泵，离心式矿浆泵也具有较好的硬特性。容积泵的特点是体积大，输送速度有脉动，间歇输送，需要加稳压稳速装置，离心泵的特点是体积小，输送速度稳定。综合考虑，软管输送泵宜选用离心泵。

针对抽吸输送方式，确定复合软管的结构。输送软管应具备有以下特性：

(1)软管径向有良好的抗压弯强度和刚度，以采矿作业时管道横截面形态不变；

(2)软管轴向具有良好的柔度，以满足集矿机运动的机动性要求；

(3)具有足够的起重能力，以便下放和回收集矿机。

软管长度是采矿系统中一个重要的参数。软管的长短除与输送参数关联外，还与集矿机的采矿运动相关。在集矿过程中，软管长度在很大程度上决定着集矿机的机动性，软管应允许集矿机在海底相对自由运动，缓冲和隔离采矿船的扰动和有利于采矿船修正航迹，以集矿机正常作业。软管越长，集矿机相对中间舱的自由活动范围就越大，缓冲和隔离扰动的性能越好，对操纵船舶跟随集矿机航行越有利。然而，软管越长输送阻力越大，软管的空间形态也越不容易控制，输送的不利因素就越多。同时，系统运动时，软管会受到流体动力作用，并且这种作用力将传递到集矿机上，妨碍集矿机作业。由此看来，软管又不宜过长。

根据上述分析，软管设计长度确定为300m，中间仓离地高度为150m。

水中运动的复合输油软管受到的水力动力主要表现为阻力形式，它的大小与软管各部分相对水的运动速率和迎水角有关，速率越大、迎水角越大，则水阻力越大。因此，要尽量减小相对运动速率和软管的迎水角，同时要根据回采方式和绕障、避障的要求进行软管形态的布局，使需要集矿机克服的软管水阻力尽可能的小。

目前所的多金属结核回采方式有两种基本形式，一是纵向回采，即集矿机运行方向和船舶一致，平均速率相同的开采方式；二是横采，即集矿机运行方向与船舶、中间舱运行方向垂直，以较大速率采矿和小速率航行。采取横向回采方式，集矿机牵引软管行进，显然需要采矿时软管水阻力控制问题。采取纵向回采方式，正常采矿时，具有大动力带动的中间舱可以牵引软管行进，需要集矿机克服的软管水阻力不会太大，似乎没有考虑减少水阻力的问题。可是在做避障、绕障运动时，集矿机不得不牵引软管行进，而这种避障、绕障是集矿机不可避免的运动，这就存在着减少水阻力问题。综上所述，不论是取纵向还是横向回采方式，都有软管水阻力控制问题。