现阶段,以水下生产系统为主体的深海油气田开发模式由于其经济优势被广泛研究。水下安装作为此开发模式的基础技术,被国外少数几家公司所垄断,国内无任何自主产权技术成果,严重制约我国水下生产系统的应用和发展。结合我国国情设计一套完整有效的深水水下安装技术,对于填补我国水下生产系统技术空白,开发深海油气资源具有重要意义。吊放结构、ROV脐带缆作为水下安装技术中关键承载部件,在环境载荷、重力、母船运动等影响下,受力形式复杂且动力响应明显,极易发生强度及疲劳失效,然而国内外并未就以上力学问题进行深入分析,从而无法有效保障水下安装作业的安全、稳定及精确性。因此针对吊放结构及脐带缆等关键部件存在的力学问题进行研究,可为形成水下安装安全保障技术提供基础和依据。基于以上出发点,本文主要工作如下:1、浮式设备辅助安装技术设计。系统总结了各主流安装技术的特点和局限性,重点讨论了安装技术设计的一般原则。结合一般原则,设计了一种浮式设备辅助安装技术,对浮式设备结构形式、功能特点以及具体的安装方案进行了详细地说明。2、波流载荷下吊放结构动态响应分析。基于结构动力学、材料力学和波浪理论,建立水下安装吊放结构力学分析模型,推导其轴向张力及横向偏移动态响应理论公式,对特定工况下吊放结构动态响应进行理论求解,并通过有限元模拟验证了理论公式的准确性。对比各技术吊放结构动态响应理论值,证明浮式设备辅助安装技术的优势。在此基础上,基于AQWA建立船-缆-体水动力分析模型,采用非线性时域分析法讨论海况、安装水深等参数对设计技术动力及运动响应影响,为水下安装安全保障技术提供了依据。3、脐带缆截面力学性能分析。首先基于ANSYS建立脐带缆螺旋缠绕三维有限元模型,考虑结构内部挤压接触、摩擦等非线性因素,对脐带缆的截面力学性能进行数值模拟,同现有理论解对比证明模型和有限元方法的准确性和优势性。进而基于有限元模型研究了钢丝缠绕角度、钢丝直径、摩擦系数等参数对脐带缆截面力学性能的影响,为脐带缆力学性能优化和动力响应分析奠定基础。4、波流载荷下脐带缆动力响应分析。基于截面力学性能分析,建立脐带缆等效简化模型,基于AQWA分析了不同海况、水深下简化模型动态响应,为脐带缆整体动力响应及疲劳寿命分析提供一种简单有效分析方法,也为水下安装安全保障技术提供了指导。