邓斌,刘德顺,*,郭勇,金永平,王周洋

(1. 湖南科技大学 海洋矿产资源探采装备与安全技术国家地方联合工程实验室,湖南 湘潭 411201;2. 湖南科技大学 先进矿山装备教育部工程研究中心,湖南 湘潭 411201)

深海海底钻机是开展海洋地质及环境科学研究、进行海洋资源勘探和海底工程地质勘察所必备的关键技术装备[1,2].开展海深1 km以上的深海海底钻进时,通过大型自带动力定位的母船搭载深海海底钻机,在指定的钻探点海面利用配套的铠装脐带缆绞车系统将深海海底钻机下放至海底,在钻机临近着底时支撑腿展开,然后钻机下落着底.目前国内对深海海底钻机着底碰撞的相关研究仍处于起步阶段,但哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等几家单位针对火箭运载器[3-5]及月球探测器[6-8]着陆过程进行了较丰富的研究,而深海海底钻机与火箭运载器和月球探测器在着陆形式及动力学过程具有较大的相似性,因此火箭运载器和月球探测器着陆动力学相关文献对深海海底钻机着底有一定参考价值.

不同于月球探测器和火箭运载器采用软着陆方式,可以通过缓冲装置减速后安全着陆,深海海底钻机没有配备缓冲装置[9],直接以硬着底方式与海底表面发生碰撞.深海海底钻机与海底表面碰撞过程中,要承受巨大的冲击载荷或碰撞振动,由于冲击加速度过大可能造成钻机框架、传感器和通讯设备等发生结构破坏.凹凸不平的海底底……