通过轻量化、标准化、智能化的研究方式,研发新一代智能顶升模架,主要由支承系统、框架系统、吊挂架系统、模板系统、防护系统、附属系统组成。其中系统组成的核心是支承动力系统,支承动力系统采用低位支承的方式,有效保证了下部混凝土强度。动力系统采用小行程液压油缸,将控制系统智能集成,大大提高安全性并降低操作难度,减少人工成本。对墙体承载力进行试验研究,论证轻型支承系统的可实行性。

基于传统抗侧倾液压互联悬架构型,通过在液压缸上设计行程敏感槽,利用活塞位置在槽内的往复运动,实现阻尼可调的特性。采用MATLAB/Simulink搭建了此结构液压互联悬架的整车模型,最后利用仿真模型进行蛇形运动、双移线运动和随机路面激励试验的仿真分析。结果表明:与传统抗侧倾液压互联悬架对比,行程敏感式液压互联悬架能有效改善汽车行驶时的平顺性。

为实现海洋钻井用升沉补偿装置的国产化,采用相似原理设计了海洋钻井平台钻柱升沉补偿试验台控制系统。该系统采用电液比例换向阀控制不对称液压缸模拟海浪升沉,可对升沉运动进行钻柱补偿控制;由于控制部件采用的电液比例换向阀存在死区,系统采用PID和死区补偿控制算法,较好地实现了海浪模拟和补偿控制。为保证升沉给定和跟踪控制精度,软件采用VB调用API函数,可对采样时间间隔进行精确控制。试验数据表明,该控制试验台可满足浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统控制要求。

针对海浪升沉运动对钻柱和钻压的影响,设计了一种海洋浮式钻井平台主动式钻柱升沉补偿装置,其以电液比例方向阀和变量泵为控制对象,实现了对液压缸活塞运动的实时控制,进而对海浪升沉造成的钻柱运动进行补偿。建立了主动式钻柱升沉补偿装置系统的数学模型,设计、搭建升沉补偿实验台实现了升沉运动和动态负载的实验模拟,并进行了阀控和泵控加阀控的主动升沉补偿实验。结果表明主动阀控方案具有较好的补偿效果,但消耗能量较大;泵控加阀控方案能耗较低,但控制策略要求较高,补偿效果稍差。

针对目前在迷宫密封中最有代表性的空腔形状一矩形,分别从两方面分析了其宽度和深度对密封性的影响.结果 表明：不能惯性地认为方形空腔密封性最好;在一定尺寸下,深宽成一定比例下的空腔密封性最好;得出了深度和宽度相互 配合下对泄漏量的影响规律.并且在尺寸为3mm下的最佳深宽比例为0.5.

针对凹槽数量对往复式迷宫压缩机密封性能的影响,运用Fluent软件和经验公式对不同凹槽数量下的迷宫密封结 构进行了压力和湍流黏度的对比分析.结果显示：确定迷宫凹槽下,随着凹槽个数的递增,密封性先表现出越来越好,而后泄 漏量又开始变大,最后缓慢减小并接近于一个稳定值.证实凹槽数量对密封性是一个关键的因素,实际生产加工中不能盲目 地增加其数量.

针对迷宫压缩机活塞速度变化对泄漏量的影响,本文采用动网格分析技术,以4HS-MG迷宫压缩机的气缸和活塞尺寸为模型,对活塞运动过程进行动态仿真模拟。研究分析表明：在一定的条件下（相同的齿形、齿数、密封间隙、压比等）,随着活塞速度的增加,瞬时的泄漏量是逐渐增加,而整体泄漏量是减少的。所以该动态模拟为高速迷宫压缩机设计时速度的选取具有一定的指导意义。

针对影响往复迷宫压缩机密封性能因素，探究迷宫密封泄漏量与影响因素之间的关系。本文结合FLUENT软件中的动网格技术和正交试验法，对影响迷宫密封泄漏量的关键参数进行对比分析［1，2］，从而获得该模型的最优方案，通过模拟仿真和理论计算验证其正确性。结果表明：迷宫密封参数对泄漏量的影响程度的大小顺序为：密封间隙、进出口压比、空腔深度、活塞速度，该模型的最优方案为间隙0.3mm、进出口压比3、空腔深度1.0mm、活塞速度5m/s。

针对海洋浮式钻井平台，设计了被动、主动、半主动三种升沉补偿方案，通过搭建试验台，实验研究了不同补偿方式的能耗，分析了能耗产生原因。实验数据表明：被动补偿方式不消耗能量，主动补偿能耗最大；在相同补偿效果前提下，半主动补偿方式能耗较低，值得推广。

设计了浮式钻井平台被动式升沉补偿装置，进行了系统的受力分析，建立了AMESim仿真模型，研究了负载和蓄能器体积变化对补偿效果的影响。仿真结果表明被动式升沉补偿装置具有一定的补偿效果，但系统蓄能器体积较大，补偿存在滞后现象。采用相似原理建立了实验装置，进行了不同升沉幅值的实验研究，实验数据和仿真曲线符合较好，表明该模拟实验台设计合理，建立的仿真模型准确。