深海采矿船作为深海采矿作业的水面中枢支持与控制系统,其自主设计研发是实现深海多金属硫化物商业开采的关键环节,为了提高深海采矿船在西南印度洋多金属硫化物开采合同区采矿和转驳作业环境适应能力,值得对采矿船全寿命周期海上采矿与转驳外输作业过程中的安全与环境适应性进行评估。研究深海采矿船海上作业环境适应性问题本质上就是分析在海洋环境载荷作用下采矿船所表现出的运动性能与船体本身以及船上设备正常工作要求的匹配性问题。深海采矿船环境适应性的研究包含两个层面的问题:①深海采矿船运动性能求解,此项问题包含两个子项,采矿船在风浪流混合作用下的运动特性求解的单浮体问题和采矿船/运输船柔性链接系统在风浪流混合作用下的运动特性求解的双浮体问题。②深海采矿船海上作业环境适应性评估体系的建立和评估方法的确定。依照“环境-响应-评估”的思路,本文主要做了以下四个方面的研究:基于零航速三维势流理论,对深海采矿船海上作业重点是转驳作业时并靠系统的运动分析基本理论进行介绍,并通过分析并靠系统的速度势和两船柔性链接系缆的受力关系来说明两船并靠系统中存在的耦合作用;通过对深海采矿船目标矿区海洋环境特点的调研确立了两种不同作业模式下的设计工况,并分析了风浪流环境条件的描述方法和环境载荷计算方法;通过模拟采矿船两种作业模式下在环境力作用下的六自由度摇荡运动,数值预报采矿船的摇荡运动响应,统计分析采矿船摇荡运动规律,为后续进行环境适应性分析提供数据支撑;从运动学的角度建立起一套工程船海上作业环境适应性评价体系,采用主客观结合的评价方法,将层次分析法和熵值法相结合对指标进行赋权,运用多级模糊综合评价模型对深海采矿船海上作业环境适应性做出最终评价。在本文确立的评估指标体系下,对于采矿作业模式,采矿船的最佳作业姿态是正迎浪状态,此时最利于采矿船船体与船上设备的正常作业;对于转运作业模式,采矿船的最佳作业姿态是正迎浪和正随浪状态,此时最利于采矿船进行货物输送工作;对于转运作业模式,仅从作业环境适应性能力分析,并靠间距越大,采矿船的环境适应性能力越好,结合实际工程背景,本研究中的采矿船转运作业最佳并靠间距为15m。