为研究5000 m扬矿管在海洋波流联合作用下几何非线性稳态响应,建立扬矿系统物理模型和三维数学模型,将扬矿管简化为三维梁单元,运用有限元法求解,利用MATLAB编程计算得出扬矿管稳态响应变化规律。研究结果表明:在六级风况下,扬矿管纵向净伸长量由上到下逐渐增大,矿仓质量增加,扬矿管总的净伸长量增大;而最大弯矩和弯曲应力变小,最大弯矩和弯曲应力出现在扬矿管的顶端;弯矩和弯曲应力在扬矿管0~200 m急剧减小,200 m后数值很小且保持稳定。

提出了一种采用蓄能器适用于深海采矿扬矿管升沉补偿的重载被动型升沉补偿系统，并进行了参数设计和仿真。系统具有负载大、功率消耗小的优点，仿真结果表明它能显著减小扬矿管升沉的加速度和位移。