海洋平台是海上生产的重要基础设施。由于长年浸泡在复杂的海水环境中,一般在海水全浸区及潮差区的导管架桩腿位置,硬质海生物附着严重。大量硬质海生物的聚集、附着,将会导致平台负重增加、光滑度下降、腐蚀加剧,进而引起平台承载力下降、使用寿命缩短,对平台安全及其结构稳定性造成极大的负面影响。因此,定期开展导管架硬质附着海生物清理,对于保障海上生产安全具有重要意义。传统作业方式以潜水员水下清理为主,常用的清理装置主要为单嘴高压水射流喷枪和空化射流喷枪。该方法对作业人员要求较高、劳动强度极大、作业效率较低且作业水深有限。清理过程中的碎屑飞溅以及水射流产生的反作用力都有可能对作业人员造成伤害,作业安全性相对较差。因此,本文基于水下高压水射流清理技术,结合材料力学、结构力学、流体力学,采用有限元仿真计算及优化设计方法,开发了一套基于ROV系统的导管架硬质附着海生物高效清理装置。本文的研究内容主要包括以下几个部分:（1）机械系统的结构设计、配件选型与校核该装置的机械系统主要由喷枪主体、柔性夹持机构以及防碰撞机构三部分组成。喷枪主体主要由旋转喷枪和二级传动装置两部分组成;柔性夹持机构主要由缓冲部分和夹持部分组成;防碰撞机构主要由连接圆盘、支撑柱和下端支撑环组成。根据设计机械系统时的初始参数,并且假设在喷嘴完全堵塞的极限工况下,依次对马达、齿轮、连接螺纹、轴承等关键零部件进行了选型与校核。（2）各参数对水下清理效果影响的计算、分析与优化为了使系统的清理效果达到最佳,本文对有可能影响水下清理效果的各参数依次进行了FLUENT仿真分析,分别为喷嘴倾角、入口压力、喷嘴直径和喷嘴个数。通过大量的仿真模拟,结果表明:喷嘴倾角为30°时,水射流的有效射程和清理系统旋转时扫过的面积都能达到一个相对较大的值;入口压力由50MPa增加到70MPa时,水射流的有效射程增加显著,由70MPa增加到90MPa时,有效射程增加幅度较小;随着喷嘴孔径的增大,水射流离开喷嘴后速度和动压衰减的越慢,有效射程越远,但流量也在成倍增加;在泵站总流量一定的情况下,增加喷嘴数会降低水射流的有效射程,但会增加同一被清理区域的扫过次数。综合考虑之后,确定的参数为:喷嘴倾角30°、入口压力70MPa、喷嘴直径1.8mm、喷嘴个数2。（3）高压水密封结构的设计与优化为了提高系统作业效率,本文设计的清理装置在喷射水射流的同时可以进行360°旋转,所以在其连接处形成了高压环境下的旋转动密封。本文对清理装置高压旋转动密封结构进行了设计和仿真分析,包括密封形式、密封材料和密封间隙。通过比较不同密封形式的优缺点,并结合系统作业时的实际工况,最终选择将O型密封做了一定的改进后作为该清理装置的密封形式;利用ANSYS分别对天然橡胶、氢化丁晴橡胶、橡塑胶材质的O型圈进行了模拟计算,观察其在高压环境下的应力和应变,最终选择了橡塑胶材质的O型圈,确保了清理装置在进入稳定工作状态后密封良好且旋转顺畅;通过ANSYS分别对O型圈单边过盈量为0.7mm和0.9mm的密封结构进行了仿真分析,最终选择了O型圈单边过盈量为0.9mm的密封间隙,确保清理系统初始密封良好、进入稳定工作状态后密封良好且旋转顺畅。