【摘 要】
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海洋矿产资源的开发正由浅海向深海发展,水下输送管道作为深海采矿系统中的必备构件,其作业安全尤为重要.本文以6 000 m深海采矿工程为背景,研究了海底集矿机、海底移动输送
【机 构】
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中国科学院力学研究所 流固耦合系统力学重点实验室,北京 100190;中国科学院大学 工程科学学院,北京 100049
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海洋矿产资源的开发正由浅海向深海发展,水下输送管道作为深海采矿系统中的必备构件,其作业安全尤为重要.本文以6 000 m深海采矿工程为背景,研究了海底集矿机、海底移动输送站及连接两者的矿料输送管道的运动协调关系.首先,用悬链线理论得到输送管道的初始构形,基于有限元方法,构建了集矿机-输送管道-移动输送站系统三维动态响应模型,进而讨论了集矿机和移动输送站运动过程中,输送管道形态和应力的变化.结果表明,集矿机与移动输送站靠近时,输送管道的最大应力增长速度变快,威胁采矿系统的作业安全.基于此,提出了集矿机与移动输送站最小安全距离的概念,分析并给出了管道壁厚和材料屈服应力对最小安全距离的影响规律.
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