海洋石油资源日渐成为世界各国关注的焦点,而海洋石油的开采需要一套完整的海底管道铺设技术,水下螺栓法兰连接器是海底管道对接的重要设备。本文针对6吋海底管道的法兰连接,设计出一套具有自主知识产权的小直径海底管道法兰自动连接机具。论文介绍了水下法兰连接器的国内外发展概况,在明确法兰连接技术要求的基础上,根据API标准确定法兰及管道的相关参数,计算出密封圈实现密封所需的螺栓预紧力,并提出小直径海底管道法兰自动连接机具的研究内容和总体方案。对小直径海底管道法兰自动连接机具的作业流程和工作原理进行阐述,将总体结构划分为定位机构、运动支撑机构、螺栓库、螺母库和螺栓张紧机构5部分进行设计。根据小直径海底管道法兰自动连接机具的总体结构方案,对关键机构进行详细设计与分析,包括对夹紧卡爪和运动支撑机构的设计,详细阐述了各机构的主要功能和工作过程,并对管道法兰的对中精度进行分析。运用UG8.0软件完成连接器的三维结构设计,并利用有限元分析软件对关键部件进行力学强度分析和刚度校核,验证了结构的合理性和可靠性。在机械结构的基础上,对小直径海底管道法兰自动连接机具的液压系统与控制系统进行了设计。按相应模块的执行动作设计出重要机构的液压回路,并对液压执行元件和关键液压件进行设计选型,为液压系统仿真提供液压模型和理论依据。确定了控制系统的总体方案和各功能模块,并以Control Logix系统为核心对控制系统进行设计,对控制系统重要元器件进行合理选型。论文运用液压仿真软件AMESim对小直径海底管道法兰自动连接机具的库体开合机构和库体推进机构的液压系统进行了建模及仿真,得出相应的系统压力、流量曲线和负载的速度、位移曲线。分析仿真结果可以得出,库体开合液压系统通过液压双向锁能够满足保压的要求,库体推进液压系统通过单向阀和调速阀配合使用可以达到双向调速并且低速稳定运行的要求,验证了液压系统的稳定性,为库体开合机构和库体推进机构的液压系统提供理论依据。