21世纪是海洋油气工业全面崛起的时代,处于大洋深处的国际海底区域,日益成为各国关注的重点。海底油气的开采涉及水下油气管道的回接问题,各海洋大国的水下回接技术迅速发展,而我国还没有针对深水的回接施工技术方法。课题来源于国家863计划项目“深水海底管道水下回接技术及AUT检测设备国产化技术研究”。该课题要求对水下回接技术进行深入研究,研制具有自主知识产权的深水法兰连接机具。论文对国内外水下回接技术进行了研究。分析了目前普遍采用的几种水下连接方式的优缺点和应用前景,目前深海无人潜水作业的管道回接主要采用机械连接的方式,尤其卡爪连接方式以其快捷、经济、应用范围广和性能可靠等优点广泛应用于水下生产系统。论文对卡爪式自动管道连接机具进行了深入研究,设计出一套可以用于立式管道快速对接的法兰连接机具,包括卡爪连接器、导向对准装置及液压控制系统三个部分。并利用SolidWorks三维设计软件完成了机具的结构设计和各部分零部件的三维结构设计。针对机具作业环境和特点,考虑到系统的同步性要求,设计了液压系统,包括液压缸、液压阀组和蓄能器的设计。论文对卡爪式自动法兰连接机具的关键零部件的结构强度进行了分析计算,通过SolidWorks软件对整套机具进行虚拟装配,对卡爪连接器做了运动学仿真,证明了卡爪连接器结构设计的合理性,确保具有正常的运动功能。