深海海底钻机是海底地质科学研究、海洋矿产资源勘探和工程地质勘察的关键技术装备。为了向更深的海底开展进一步研究,我国正在研制钻进深度更深、岩芯直径更大、自动化程度、稳定性及可靠性更高的深海海底超深孔钻机。而支撑调平系统作为深海海底超深孔钻机的重要组成部分,对深海海底超深孔钻机的起着至关重要的作用,直接关系着深海海底超深孔钻机的钻探取芯工作能否顺利进行、能否安全回收等。本文根据深海海底超深孔钻机的技术要求,设计了一种可以在海底斜面20°以内进行支撑调平的支撑系统并开展了相关研究。论文主要研究内容包括:分析了国内外深海海底钻机调平系统的研究现状,并根据项目组所研制的作业水深2000米以上、钻进深度200米以上的深海海底超深孔钻机,需在凸凹不平的海底表明稳定支撑以开展深海海底钻进取芯作业的现实需求,开展了深海海底超深孔钻机支撑系统的整体设计研究;提出了一种便于海底稳定支撑和钻机收放的深海海底超深孔钻机支撑系统,该支撑系统采用了油缸驱动向外展开式的三条调平支撑支腿的支撑调平形式。根据深海海底超深孔钻机支撑系统整体设计方案,确定了深海海底超深孔钻机支撑系统和关键部件设计方案,对诸如支撑支腿、支腿油缸、支腿连杆、铰接点等一些关键部件进行了计算分析。通过对支撑系统支撑支腿的运动学分析,建立了一系列支腿油缸的运动方程。通过对支撑系统进行受力分析,建立了支腿油缸推力随油缸伸缩长度的变化方程与钻机支腿的支撑力在倾斜海底条件下的支撑力方程。通过对支腿油缸的主要参数进行设计计算,得到了深海海底超深孔钻机支腿液压油缸的主要参数值。对支腿连杆、支撑板以及支撑系统铰接点等支撑系统关键零部件结构形式进行了设计分析。针对深海海底超深孔钻机在倾斜海底的调平过程可能发生倾覆的问题,对海底钻机进行支撑稳定性分析。通过对钻机本体支撑、支撑系统支撑以及因误操出现的单支腿支撑三种情况的分析,提出了海底钻机稳定性系数S,定义S大于则钻机稳定,S小于1则钻机不稳定,并推导出了稳定性系数计算公式,并提出各个参数的设计域。经过验证,深海海底超深孔钻机支撑系统在本体支撑时稳定性系数为1.42;在支撑系统支撑时稳定性系数为2.41;在因误操出现的单腿支撑情况下稳定性系数为1.02。验证了所设计的钻机支撑系统的稳定性,提出在钻机下放至海底之前提前打开支撑系统,使支腿与框架底面平行,以此增加支撑面积达到稳定系数最高的情况。应用有限元方法分析了不同海底倾角下支撑调平时支撑系统整体和支撑系统关键零部件的应力应变情况,分析结果表明:支撑系统满足支撑调平的强度及刚度要求;并建议海底倾斜角度最优选择范围在15°之内;在保证支撑连杆强度以及刚度性能且安全系数大于3的前提下,通过workbench对支撑连杆进行结构优化,优化后的支腿连杆质量为66.884kg,比优化前减少了81.044kg。研制深海海底超深孔钻机支撑系统,并对支撑系统进行支撑调平试验,试验结果表明所研制的深海海底超深孔钻机支撑系统达到了预期的技术性能指标要求,各支腿调平和支撑效果良好,这将为深海海底超深孔钻机的海上试验奠定基础。