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龙图腾网获悉湖南科技大学申请的专利深海海底钻机硬着底过程的数值模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116257952B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310135503.9，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权深海海底钻机硬着底过程的数值模拟方法是由刘鹏;金永平;刘德顺;万步炎设计研发完成，并于2023-02-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本深海海底钻机硬着底过程的数值模拟方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种深海海底钻机硬着底过程的数值模拟方法，包括如下步骤：1建立深海海底钻机硬着底动力学模型，包括模型基本假设、坐标系的定义、着底动力学方程与运动学方程、支腿轴向力子模型、脚板‑底质接触力子模型、海水作用力子模型；2设定模型参数；3确定深海海底钻机硬着底动力学模型求解的初始条件；4对深海海底钻机硬着底过程进行数值模拟。本发明可满足不同规格系列深海海底钻机采用不同着底操控参数在不同性质的底质上进行着底的数值模拟分析需求，为海底钻机支撑系统的优化设计和海底钻机的着底操控提供理论依据和指导。

本发明授权深海海底钻机硬着底过程的数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种深海海底钻机硬着底过程的数值模拟方法，其特征在于，包含以下步骤： 步骤1，建立深海海底钻机硬着底动力学模型； 步骤2，对模型中的深海海底钻机参数、着底操控参数、底质力学性质参数进行设定； 步骤3，确定深海海底钻机硬着底动力学模型求解的初始条件； 步骤4，对深海海底钻机硬着底过程进行数值模拟； 步骤1的具体操作如下： 1.1将深海海底钻机简化成一个弹性支撑子系统和N个非弹性支撑子系统，N为深海海底钻机支腿的数量；并对模型做如下假设： 1.1.1弹性支撑子系统的全部质量mu集中于深海海底钻机的机体质心处，着底过程中弹性支撑子系统在深海海底钻机的结构对称面内具有两个平动自由度和一个转动自由度；各个非弹性支撑子系统的质量mf集中于各自脚板与支腿的连接处，着底过程中各个非弹性支撑子系统在各自所属支腿平面内具有两个平动自由度；弹性支撑子系统与非弹性支撑子系统间通过支腿结构的几何约束关系进行位置约束和力的传递； 1.1.2将支腿连杆等效为轴向具有刚度和阻尼，横向能传递横向力但不可弯曲的杆件；将支腿液压油缸视为仅受轴向力的弹性-阻尼元件；除支腿液压油缸和支腿连杆外，不考虑深海海底钻机其余部分的结构弹性； 1.2在模型中引入全局坐标系、机体坐标系以及支腿坐标系； 1.3建立深海海底钻机硬着底的动力学方程与运动学方程，并推导出支腿连杆所传递横向力的表达式； 1.4建立支腿轴向力子模型； 1.5建立脚板-底质接触力子模型； 1.6建立海水作用力子模型； 步骤1.3的具体操作如下： 1.3.1针对模型中深海海底钻机硬着底的n个独立自由度，在合适的坐标系中运用牛顿第二定律、动量矩定理以及加速度的合成定理建立各个自由度的动力学方程；针对动力学方程中所涉及的几何变量，在相应的坐标系下通过坐标和反三角函数运算建立深海海底钻机硬着底的运动学方程； 1.3.2推导各支腿连杆所传递横向力的表达式，具体操作如下： 根据任一非弹性支撑子系统在所选支腿坐标系下的平动动力学方程： 式中，为非弹性支撑子系统的质量，为该非弹性支撑子系统在所选支腿坐标系中的位移[]分别为该非弹性支撑子系统在所选支腿坐标系中的运动速度和加速度，为该非弹性支撑子系统所受合外力，、分别为所选支腿坐标系相对于全局坐标系的旋转角速度和角加速度，为所选支腿坐标系原点相对于全局坐标系原点的运动加速度；然后结合模型假设1.1.2中所述“支腿连杆横向可传递横向力但不可弯曲”，即非弹性支撑子系统沿支腿横向的位移为0，得到，继而推导出该非弹性支撑子系统对应的支腿连杆所传递横向力的表达式。

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