随着全球经济的快速发展,世界各国对能源的需求量越来越大,面对日益枯竭的陆地石油资源,人们逐渐将眼光转向海洋领域。但是我国在海底输油管道铺设领域的相关技术跟国外发达国家还有较大的差距,柔性软管铺设系统关键技术的研究还比较落后。因此课题组依托中国海洋石油工程股份有限公司的科研项目“深水软管铺设系统关键技术研究及实验样机研制”对实验样机进行较为深入的研究。本论文重点对柔性软管铺设系统实验样机进行研制及实验研究,目的在于设计并研制出具有自主知识产权的、用于深水软管铺设的专用设备。论文介绍了软管铺设系统的国内外发展现状,通过对国内外相关产品的调研分析,确定软管铺设系统实验样机的工作原理,并结合实验样机设计指标及软管性能参数,提出实验样机总体设计方案,同时对各组成部分机械本体方案进行设计。论文对软管铺设系统铺设过程中管道预弯-矫直过程进行研究,在深入分析管道弯曲弯矩、曲率及挠度参数变化的基础上,依据实验用管参数,确定矫直器履带有效长度、预弯及矫直行程,为设计预弯器和矫直器提供理论依据。论文对软管铺设系统实验样机结构进行研究及设计,重点对预弯器、矫直器、止动器、滚筒结构进行力学分析及理论校核。通过三维软件Pro/E建立软管铺设系统实验样机三维结构模型,并应用有限元分析软件对实验样机的关键零部件进行强度及刚度校核,确定结构设计的正确性和可靠性。论文对软管铺设系统实验样机陆上管道铺设进行实验研究,实验主要包括三个部分:利用陆上实验样机模拟软管铺设过程,验证张紧器的恒张力铺设;通过矫直软管的实验研究,验证预弯器和矫直器设计方案的可行性,并针对实验中出现的问题提出解决方案;通过止动器夹持软管实验,验证止动器设计方案的可靠性,并对实验中产生的问题进行改进。软管铺设系统实验样机可以验证工程样机的关键技术,因此,论文对软管铺设系统实验样机的研究具有重要的现实意义,为后续软管铺设系统工程样机的研制提供参考及借鉴经验。