随着海洋工程的蓬勃发展,海洋大型结构物的运输及装卸工作的需求量越来越大,而半潜船正是能够满足其迫切需求的高附加值工程船舶。因此对半潜船运载及装卸大型海洋结构物的过程进行分析研究十分必要。本课题针对上述问题,运用三维势流理论建立半潜船运输海洋结构物的力学模型,确定针对船体及货物联合体的浮态,稳性,总纵强度以及运动响应进行计算分析。在运动分析中综合考虑吃水及迎浪角的变化,判断联合体航行过程中的最危险时刻并寻求最佳的吃水深度。此外,针对下潜过程中的水舱压载方案这一重要问题,运用响应面法进行优化设计。选取各水舱的压载水量作为自变量,以船体梁的最大应力作为目标函数,以联合体的横稳性高、面积比、力臂比及纵倾角度为约束条件,采用正交法设计试验,并运用最小二乘法,利用二次函数曲线对目标函数及约束条件进行拟合。最后以目标函数达到最小值为最优解,建立数学模型并对其进行优化设计。在上述研究的基础上运用专业权威软件MOSES编写程序,针对具体工程实例进行了联合体航行过程中的相关计算分析以及下潜过程中的压载方案的优化设计。编写了可随着半潜船运行状态的改变进行时时运动分析的接口软件,成果具有很强的普遍适用性。数据分析表明接口软件及联合体下潜卸载优化方法和程序满足实际工程分析要求。本课题的研究成果为此类半潜船联合体航行过程中的最佳吃水深度确定、具有复杂自浮状态的结构物下潜卸载过程最优压载方案的确定提供了理论及使用方法,具有很强的工程实用价值。