海洋油气资源的大力开采促使能够完成海上重型起重作业的半潜式起重平台一直处于供不应求的状态。随着钻采海域向深海的拓展,半潜式起重平台在深海恶劣海况下的生存能力受到严峻挑战,迫切需要安全可靠的系泊系统,并且,由于该类型平台作业海域极为广泛,系泊系统还需要保证平台对不同作业海域具有良好的适应能力,同时,系泊缆作用于锚端的垂向提升力又会对拖曳嵌入锚产生不利影响,须严格控制,因此,系泊系统的设计与优化一直被视为半潜式起重平台开发中的焦点问题和关键技术。本文围绕半潜式起重平台系泊系统设计与优化这一课题展开工作,充分考虑平台与系泊系统之间的耦合作用,研究系泊系统的响应特性,对系泊系统进行方案设计与优化选型,主要包括以下几方面内容:1.半潜式起重平台水动力性能分析与波浪载荷计算研究。采用水动力分析软件AQWA,研究半潜式起重平台的水动力性能,并与规则波试验结果和白噪声试验结果进行比对,验证数值计算的准确性。分别采用数值方法和模型试验对作用于半潜式起重平台的环境载荷进行预报。2.系泊系统方案设计与优化研究。以系泊系统的初步设计、系泊系统的优化设计、设计方案的安全性与经济性评估的实际工程设计流程逐步展开研究工作,根据半潜式起重平台的特点,对其系泊系统进行初步设计,并基于初步设计方案,进行时域耦合动力分析,研究系泊系统主要参数对平台运动响应特性及系泊系统动力响应特性的影响规律,以能够满足安全校核且系泊性能较优的方案为目标,对初步设计方案进行优化,并进行安全性和经济性评估。3.系泊系统极限承载能力研究。基于系泊系统的初步设计方案,逐步提升海况条件,研究系泊系统的极限承载能力,确定释放全部预留系泊缆时系泊系统能够安全生存的极限海况,并在完整工况和破损工况下进行全浪向的安全校核。4.恒张力控制系泊系统性能研究。模拟半潜式起重平台的自动控制系统,对系泊缆进行恒定张力控制,研究恒张力对系泊系统的动力响应特性以及半潜式起重平台的运动响应特性的影响,并对系泊系统的恒定张力进行优化设置。