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二十一世纪是海洋的世纪,随着海洋油气田被不断的发现和开采,具有适应水深范围广、抗外部环境载荷能力强等诸多优点的浮式生产储油平台(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)得到了快速的发展,然而如何将开采到FPSO上的原油安全地卸载到穿梭油轮上,一直是一个研究的热点。与旁靠式卸载方式不同,串靠外输方式可适用于两个不同吨位和尺寸的船型、且能适应较为复杂的海况,为目前主流外输方式。在实际外输过程中,FPSO和穿梭油轮不仅遭受风、浪、流及连接大缆等外力的影响,二者之间的水动力干扰情况也会影响着两船的运动响应情况,若FPSO和穿梭油轮发生过度纵荡或鱼尾运动,那么两船将很有可能发生碰撞,导致灾难性后果,这就需在穿梭油轮尾部施加一定位拖轮使穿梭油轮与FPSO保持安全间距和合理角度,所以如何快速求得所需的拖轮拖力的大小是十分必要的。以AQWA软件为工具,对FPSO串靠外输作业系统进行水动力性能分析,建立了动态耦合模型与全耦合模型,分别计算了不同模型下所需拖轮拖力并进行比较。本文主要对以下几方面进行了研究:(1)以某海域作业的FPSO和穿梭油轮为研究对象,研究了不同水深吃水比时,通过数值计算方法、OCIMF规范方法与实验方法对风、流载荷进行计算,并将计算结果进行比较,得出三种方法的特点及适用范围;(2)建立了FPSO-穿梭油轮-拖轮的动态耦合模型,对FPSO与穿梭油轮之间的水动力干扰进行研究,并充分考虑了两船间的串靠大缆与之耦合作用,求得了不同海域不同环境参数下所需的拖轮拖力,并与静态模型及准动态模型的结果进行比较;(3)建立软刚臂-FPSO-穿梭油轮-拖轮的动态全耦合模型,考虑了软刚臂对串靠外输系统的影响,计算了不同海域下穿梭油轮不同载况(满载、压载)所需的拖轮拖力,并与静态模型、准动态模型、动态耦合模型的计算结果进行比较;(4)对全耦合模型进行可靠性分析,首先研究了两船间距、不同载况及不同水深对所需拖轮拖力的影响。然后以极值理论为基础,研究了FPSO及穿梭油轮发生碰撞的几率及触底的可能性。论文研究结果及结论可为FPSO串靠外输作业拖轮的选型提供理论依据,也可为拖轮操作人员提供现场指导作用。