本发明涉及一种适用于深海采矿中矿石运输的矿石混输软管系统，特别涉及螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统。
背景技术：
深海中蕴藏丰富的品位极高的矿藏资源。但深海矿藏一般分布在水深极深的海域，扬矿系统是深海采矿系统中至为重要的一个子系统。扬矿系统由提升泵以及运输立管组成，其中运输立管可采用柔性软管。由于柔性软管的自重较小，以及对船舶运动要求较低，所以柔性软管可适应矿区当地较大的水深及减小对采矿船只的设备要求。
但柔性软管的弯曲刚度比较小，易导致柔性立管在海洋环境动荷载激励下，产生较大的变形以及动力响应，影响立管内矿浆的流动，同时影响柔性立管的使用寿命。
因此需要发明一种螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，抑制软管的变形与动力响应，提高运输的适用性。
技术实现要素：
为了实现以上技术目的，本发明提供螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，包括矿石运输软管、系泊缆、系泊缆张紧系统以及运输软管与系泊缆的固定装置；系泊缆张紧系统由采矿船上的张紧器、系泊缆与锚泊装置组成，通过张紧器调节系泊缆张力大小；系泊缆以螺旋形式缠绕于运输软管外表面，且系泊缆与运输软管间能够相对移动，运输软管连接海底矿石提升泵与水面采矿船，系泊缆下端通过锚泊装置锚固定于海底，另一端连接水面采矿船的张紧器。
进一步的，运输软管为金属材料软管、非金属材料软管或者金属材料与非金属材料混合的软管。运输软管为一根软管或为多根软管管束。
进一步的，系泊缆的材料为金属材料、非金属材料或者金属材料与非金属材料混合。系泊缆为悬链线形式、张紧式或半张紧式。系泊缆为一根或多根。系泊缆采用锚链形式、钢缆或非金属缆绳。系泊缆的锚泊装置为重力锚，桩基，吸力锚，法向承力锚，吸力式贯入锚或动力贯入锚。
进一步的，系泊缆与运输软管间的固定装置为导向槽、导向管或固定环。
本发明的优点：通过系泊缆的自重及张力大幅减小了软管在海中的变形，保持运输软管在海中的形态，起到定位及定形的效果；通过系泊缆的自重及张力可减小运输软管在海中的动力响应，增加矿石运输可靠性及操作性；显著提高运输软管使用寿命；系泊缆与运输软管之间可相对移动，可根据海况条件，灵活便利调节系泊缆张力，调整运输软管系统形式，提高运输软管在海水中的适用性；由于系泊缆以螺旋缠绕于运输软管外表面，便于海上安装，缩短海上安装操作时长；采用软管形式，避免水面作业船/平台采用昂贵的垂荡补偿装置、中心井等设计，大幅降低开发成本，经济性好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的图1中a处截面放大图。
图中，1、运输软管系统；2、矿石运输软管；3、系泊缆；4、锚泊装置；5、水面采矿船；6、海底矿石提升泵；7、张紧器；8、固定装置。
具体实施方式
如图1-2所示，螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，包括矿石运输软管2、系泊缆3、系泊缆张紧系统以及矿石运输软管2与系泊缆3的固定装置8。固定装置8为导向槽、导向管或固定环。系泊缆3通过固定装置8以螺旋缠绕的形式固定于矿石运输软管2外表面，便于海上安装。矿石运输软管2与系泊缆3之间能够相对移动。当系泊缆3的张力通过张紧器7调整时，系泊缆3在水中长度随之改变，并沿矿石运输软管2外表面相对移动，改变矿石运输软管2在水中之形态。随着系泊缆3的张力改变，系泊缆3的轴向刚度也随之改变，系泊缆3刚度增大时，可帮助矿石运输软管2抵抗海浪与海流的扰动，减小其动力响应，起到定形效果。由于系泊缆3自身重量较大，且轴向刚度也较大且通过张紧器7调整，因此在水中抗扰动性能好，使与系泊缆3并行连接的矿石运输软管2在水中的位置相对固定，起到定位效果。矿石运输软管2连接海底矿石提升泵6与水面采矿船5。
系泊缆3的材料为金属材料、非金属材料或者金属材料与非金属材料混合。系泊缆3具有张力可调节、防磨损的特点，能够对矿石运输软管2起到定位及定形的作用，抑制矿石运输软管2在海中的动力响应。系泊缆3采用悬链线形式、半张紧式或张紧式，系泊缆3数量为单根系泊缆或多根，系泊缆3为锚链、钢缆或非金属缆绳。系泊缆3一端通过锚泊装置4锚定于海底，另一端连接在采矿船5的张紧器7上，组成系泊缆张紧系统，通过张紧器7调整系泊缆3上的张力状态。
矿石运输软管2为金属材料软管、非金属材料软管或者金属材料与非金属材料混合软管。
矿石运输软管2为一根软管或多根软管管束，用于深海矿石的运输，具有耐磨，防冲击，重量轻，柔性好的特点。
锚泊装置4可布放、可回收，起到固定系泊缆3的作用。
技术特征：
1.螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，其特征在于：包括矿石运输软管、系泊缆、系泊缆张紧系统，以及运输软管与系泊缆的固定装置；所述系泊缆张紧系统由采矿船上的张紧器、系泊缆与锚泊装置组成，通过张紧器调节系泊缆张力大小；所述系泊缆以螺旋形式缠绕于运输软管外表面，且系泊缆与运输软管间能够相对移动，所述运输软管连接海底矿石提升泵与水面采矿船，所述系泊缆下端通过锚泊装置锚固定于海底，另一端连接水面采矿船的张紧器。
2.根据权利要求1所述的螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，其特征在于：所述运输软管为金属材料软管、非金属材料软管或者金属材料与非金属材料混合的软管。
3.根据权利要求1所述的螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，其特征在于：所述运输软管为一根软管或多根软管管束。
4.根据权利要求1所述的螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，其特征在于：所述系泊缆的材料为金属材料、非金属材料或者金属材料与非金属材料混合。
5.根据权利要求1所述的螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，其特征在于：所述系泊缆为悬链线形式、张紧式或半张紧式。
6.根据权利要求1所述的螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，其特征在于：所述系泊缆为一根或多根。
7.根据权利要求1所述的螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，其特征在于：所述系泊缆采用锚链形式、钢缆或非金属缆绳。
8.根据权利要求1所述的螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，其特征在于：所述系泊缆的锚泊装置为重力锚，桩基，吸力锚，法向承力锚，吸力式贯入锚或动力贯入锚。
9.根据权利要求1所述的螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，其特征在于：所述固定装置为导向槽、导向管或固定环。
技术总结
本发明公开了一种螺旋辅助缆定位及定形的矿石混输软管系统，包括矿石运输软管、系泊缆、系泊缆张紧系统，以及运输软管与系泊缆的固定装置，系泊缆以螺旋形式固定于运输软管外表面，运输软管一端连接海底矿石提升泵，一端连接水面采矿船，系泊张紧系统由系泊缆，锚泊装置与张紧器组成，系泊缆一端通过锚泊装置连接固定于海底，另一端连接采矿船的张紧器。通过系泊缆的自重，及系泊缆的轴向刚度，可抑制运输软管在海浪作用下的动力响应，提高矿石运输的可靠性与效率，有效降低了运输软管疲劳损失，提高其使用寿命。采用运输软管形式，避免水面作业船/平台采用昂贵的垂荡补偿装置、中心井等设计，大幅降低开发成本，经济性好。
技术研发人员：徐立新;张帆;孙铭远;祝传钰;罗文臣;刘建成
受保护的技术使用者：招商局海洋装备研究院有限公司
技术研发日：.11.12
技术公布日：.02.18
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