伴随着海洋里石油开采需求量的持续增加,海底管道的需求越来越多。如何对今后大量的海底管道进行高效率的铺设则成为了急需处理的关键问题。目前,柔性管道铺设系统的铺管效率、铺设深度都是最佳的。作为全球石油进口的大国,有必要对海洋中石油的高效开发模式进行深入研究。本文从柔性管道铺设系统的技术要求出发介绍了铺设系统的总体方案。在此基础上利用自然悬链法分析了柔性管道铺设时的管线形态及所受张力。将搭载铺设系统的船舶选为了中海油的某铺管船,分析了在南海四级海况下该船舶铺管时会遭受的海流、波浪以及海风等方面的环境载荷;通过ANSYS中的AQWA子模块分析了铺管船的水动力学特性,包括船舶的附加质量、阻尼系数以及船体在六个自由度上的运动响应频幅函数。本文使用OrcaFlex对柔性管道铺设时的动态特性进行了分析,通过仿真得到了铺管系统在四级海况下所铺设管道的形态、张力、弯矩、应力以及铺管船的运动情况。分析了波高和波浪周期、浪向角和铺设角、铺设水深和铺设角以及不同管道参数对管道顶端最大有效张力以及触底点最大等效应力的影响情况。本文进行了铺设系统塔架的缩比模型设计,并使用了ADAMS和ANSYS从缩比模型的动力学特性和基于有限元数值仿真的结构强度方面验证了塔架原型与缩比模型之间的相似性。分析结果表明,在推导的缩比规律下,缩比模型与原型满足给定的相似规则。最后通过结构混合的模型实验对塔架在管道铺设时的危险区域进行了室内模型实验。实验分析了塔架危险区域应力随海况的变化规律,验证了铺设塔架的安全性。