随着科学技术的进步和人类对海洋石油资源认知水平的不断提高,海洋油气勘探开发已从浅海走向深海,深水油气开发己成为世界石油工业的热点和科技创新的前沿。深水油气的开发需要进行海底管道的铺设,而深水法兰连接机具正是海底管道铺设的专用设备,其主要功能是进行海底管道的法兰连接。本文源自国家“863”计划重大专项“深水海底管道铺设技术”,目的在于研制出具有自主知识产权的深水法兰连接机具。针对课题的研究目的,本论文完成了深水法兰连接机具的结构及液压控制系统的设计。论文介绍了深水法兰连接机具的国内外发展概况,明确了深水法兰连接机具的研究内容。详细分析了深水管道的回接过程,并确定了深水法兰连接机具的总体方案,详述了深水法兰连接机具的工作原理。论文对深水法兰连接机具采用了功能模块化设计,利用CATIA软件完成了机具各部分装置的三维结构设计。针对机具的关键机构进行了详细的设计,并利用有限元分析软件ANSYS对其中的重要零部件进行了强度分析。针对深水法兰连接机具所处的深水特殊环境,论文对深水液压系统的静压力作用以及压力补偿等问题进行了研究,并结合机具作业功能建立了深水法兰连接机具的液压系统回路,同时确定了液压系统执行元件的有关参数。论文完成了深水法兰连接机具控制系统的设计,详细分析了深水法兰连接机具的作业流程。确定采用可编程控制器控制系统,并选取了可编程控制器的型号,完成了控制系统硬件电路以及系统程序流程的设计。