復合輸油軟管應具備哪些特性

復合輸油軟管可以采用壓送或吸送的方式輸送結核礦漿。采用壓送方式，輸送泵安裝在集礦機上。輸送時管內壓力高于管外海水靜壓，管壁承受向外的張力，受力狀態比較合理。軟管容易被制得，柔性好。采用吸送方式，輸送泵安裝在洋底中間倉上。輸送時管內壓力低于管外海水靜壓，管壁承受壓力，軟管須具有抗外壓能力。在這樣的條件，要使軟管、柔性好，就采用方式進行制造。就輸送而論，吸送和壓送較根本的區別就在于對軟管的要求不同。單純從輸送的角度出發，宜采用壓送方式。但是，從采礦系統整體布局考慮，采用壓送方式，輸送泵組安裝在集礦機上，必然會增加集礦機的重量，而整個集礦機系統重量增加，迎水阻力就會增大，運行作業的難度增加，這對總體布局大為不利。而采用吸送方式，雖然軟管的加工成本大，制造工藝復雜，可是因為輸送泵安裝在中間倉上而不是在集礦機上，可減少集礦機的設計難度和制造費用，并且泵安裝在中間倉上還能起到的配重作用，泵的選型也不受限制。因此，從采礦系統全局考慮，應采用吸送式軟管輸送方式。

針對抽吸輸送方式，確定復合軟管的結構。輸送軟管應具備有以下特性：

(1)軟管徑向有良好的抗壓彎強度和剛度，以采礦作業時管道橫截面形態不變；

(2)軟管軸向具有良好的柔度，以滿足集礦機運動的機動性要求；

(3)具有足夠的起重能力，以便下放和回收集礦機。

軟管長度是采礦系統中一個重要的參數。軟管的長短除與輸送參數關聯外，還與集礦機的采礦運動相關。在集礦過程中，軟管長度在很大程度上決定著集礦機的機動性，軟管應允許集礦機在海底相對自由運動，緩沖和隔離采礦船的擾動和有利于采礦船修正航跡，以集礦機正常作業。軟管越長，集礦機相對中間艙的自由活動范圍就越大，緩沖和隔離擾動的性能越好，對操縱船舶跟隨集礦機航行越有利。然而，軟管越長輸送阻力越大，軟管的空間形態也越不容易控制，輸送的不利因素就越多。同時，系統運動時，軟管會受到流體動力作用，并且這種作用力將傳遞到集礦機上，妨礙集礦機作業。由此看來，軟管又不宜過長。

根據上述分析，軟管設計長度確定為300m，中間倉離地高度為150m。

水中運動的復合輸油軟管受到的水力動力主要表現為阻力形式，它的大小與軟管各部分相對水的運動速率和迎水角有關，速率越大、迎水角越大，則水阻力越大。因此，要盡量減小相對運動速率和軟管的迎水角，同時要根據回采方式和繞障、避障的要求進行軟管形態的布局，使需要集礦機克服的軟管水阻力盡可能的小。

目前所的多金屬結核回采方式有兩種基本形式，一是縱向回采，即集礦機運行方向和船舶一致，平均速率相同的開采方式；二是橫采，即集礦機運行方向與船舶、中間艙運行方向垂直，以較大速率采礦和小速率航行。采取橫向回采方式，集礦機牽引軟管行進，顯然需要采礦時軟管水阻力控制問題。采取縱向回采方式，正常采礦時，具有大動力帶動的中間艙可以牽引軟管行進，需要集礦機克服的軟管水阻力不會太大，似乎沒有考慮減少水阻力的問題。可是在做避障、繞障運動時，集礦機不得不牽引軟管行進，而這種避障、繞障是集礦機不可避免的運動，這就存在著減少水阻力問題。綜上所述，不論是取縱向還是橫向回采方式，都有軟管水阻力控制問題。

通過定性分析，將軟管的空間構形定位在較為伸展的雙拱結構的馬鞍形形態。這種形態是通過在軟管兩處分布浮力元構成的，靠近中間倉的為第1浮力元，靠近集礦機的為第2浮力元。

在這種形態下，無論是橫向開采或是縱向開采過程中集礦機作避障繞障的橫向運動，均可第2浮力元到中間艙管段不動或小速率運動，集礦機只需牽引由集礦機到第2浮力元之間的軟管行進。需要集礦機克服的水阻力便得以減小。第2浮力元布置在軟管的何處，則需視橫向開采的寬度或繞障的寬度而定。

軟管輸送參數是針對中試系統結核開采工藝要求，分析管內水與結核兩相流在不同工況下沿管線流向的壓力損失，歸納出合理的輸送參數。