本发明涉及锚，其包括锚爪、锚杆以及将锚杆附接到锚索或锚链上的耦接件，锚杆具有连接至锚爪的两条锚杆腿。
这些类型的锚用于重型海上或离岸对象，例如钻井平台。存在对于用于重型海上应用的锚的持续需求，这些锚稳定地贯入锚定地表，并且在使用期间提供不间断的保持能力。
本发明的目的在于提供一种上述类型的用于重型海上或离岸对象的锚，其既具有良好的贯入性能，又具有在锚定地表上的保持能力。
技术实现要素：
本发明提供了一种锚，包括锚爪、连接到锚爪的锚杆以及用于将锚杆附接到锚索或锚链的耦接件；其中，所述锚杆包括两条锚杆腿，每条锚杆腿均具有直的锚杆板，直的锚杆板具有外表面，所述外表面在锚的对称平面的相对侧延伸并且从耦接件朝着锚爪叉开；其中，所述锚爪包括两个直的贯入板，贯入板具有在锚的对称平面的相对侧的上表面，其中，两个贯入板相对于彼此成一定角度，所述贯入板从锚杆腿向外并且相对于从耦接件到锚爪的方向向下偏斜地延伸；其中，所述上表面或其理论延伸部沿着在对称平面中延伸的理论直基准线彼此相交，所述理论基准平面被定义成垂直于对称平面延伸并且沿着基准线与锚的对称平面相交的平面；其中，为锚杆板限定了理论第一相交平面和理论第二相交平面，所述第一相交平面平行于基准平面并且垂直于对称平面，所述第二相交平面垂直于基准平面并且垂直于对称平面，所述第一相交平面沿着第一相交线与锚杆板的外表面相交，并且所述第二相交平面沿着第二相交线与锚杆板的外表面相交，其中，第一相交线与对称平面成6°~8°的第一角度，第二相交线与基准平面成66°~67°的第二角度，并且贯入板的上表面与基准平面成10°~20°的第三角度。
已经发现，具有限定在组合的三个小范围内第一角度、第二角度和第三角度的几何形状的锚提供了优异的贯入性能。限定的锚稳定地贯入锚定地表，而不会在其贯入轨迹上中途崩裂，由此在使用期间形成了优异的保持能力。
在一种实施方式中，锚爪板在距其最近的锚杆腿的两侧上延伸，使得该锚杆腿的两侧上的上表面位于同一平面中。锚杆腿之间的处于同一限定的第三角度下的这些上表面在锚的使用期间提供了额外的贯入能力和保持能力。
在一种实施方式中，锚爪板均包括内部贯入边缘和外部贯入边缘，其中贯入边缘朝着锚爪的两个贯入尖端汇聚，以使得锚爪初始能够快速地贯入锚定地表。
在其一种实施方式中，在垂直于基准平面的投影中，耦接件延伸超出锚爪的贯入尖端。
在一种实施方式中，锚爪包括两个构梁，构梁在贯入板之下延伸并连接到贯入板，其中锚杆腿与构梁连接。构梁将施加给锚杆的高贯入力转移到贯入板。
在一种实施方式中，其中，贯入尖端位于构梁的远端。
在一种实施方式中，构梁平行于对称平面延伸，从而它们在贯入到锚定地表期间能够有助于将锚维持在其稳定轨道上。
在一种实施方式中，锚杆腿均包括直的中间段和基段，直的中间段在耦接件和锚爪之间具有直的锚杆板，而基段具有经由偏转线相对于锚杆板成角度的基板，其中，基板和构梁的主平面相对于彼此平行延伸或者彼此一致地延伸。
在一种实施方式中，锚杆腿在耦接件处包括端孔，其中，端孔包括经由偏转线相对于锚杆板成一定角度的孔板，其中，孔板彼此平行延伸。
在一种实施方式中，锚爪包括位于贯入板之下的加强板，该加强板沿着其边缘彼此连接以形成坚固的中空箱。
本发明还涉及一种具有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令适于使得3d打印机打印根据本发明的锚。
如果可能，可以单独地应用说明书中描述和示出的各个方面和特征。这些单独的方面，尤其是从属权利要求中描述的方面和特征，可以成为分案申请的主题。
附图说明
将在附图中所示的示例性实施方式的基础上阐述本发明。
图1是根据本发明的锚的等距侧视图；
图2是图1的锚的等距底视图；
图3是与图1的锚的对称平面垂直的侧视图；
图4和图5是与图1的锚的对称平面平行的俯视图和后视图。
具体实施方式
图1-图5示出了根据本发明的实施方式的锚1。锚1用于锚定重型海上或离岸对象（例如海底锚定地表中的钻井平台）以进行可持续多年的长期使用。锚1的静负载通常为1-50吨。
锚1包括锚爪10和锚杆70，锚杆70相对于锚爪10向前偏斜并且在其端部设置有卸扣90，锚1通过卸扣90连接至锚索或锚链4。锚1大体上相对于其对称平面m对称。锚1被形成在前向贯入方向p上被引入到锚定地表，大体上平行于对称平面m。
锚爪10是由通过焊接而连接到彼此的钢板构件来建造的中空箱。如图1中最佳示出的，锚爪10包括两块相对于对称平面m偏斜的直贯入板11、12。贯入板11、12的朝向锚杆70的直上表面13，或者其在贯入板11、12外部的理论延伸部，沿着在对称平面m中延伸的理论直参考线或基准线q彼此相交。为了便于相对于锚爪10参考锚杆70的几何特征，为锚1限定了理论基准平面n。基准平面n在与锚1的对称平面m垂直的方向上延伸，并且沿着基准线q与对称平面m相交。
如图4中最佳示出的，贯入板11、12均具有直的内部贯入边缘15和直的外部贯入边缘18，它们在贯入方向p上被引向彼此。直的内部贯入边缘15和直的外部贯入边缘18相对于对称平面m以相同的角度延伸。直的内部贯入边缘15通过圆弧贯入边缘16而对称地彼此交汇。在圆弧16的中部，贯入板11、12包括沿着基准线q被焊接到一起的直的上锚爪边缘21。外部贯入边缘18汇入到较短的外部锚爪边缘19，外部锚爪边缘19相对于对称平面m以较小的角度延伸。在平行于基准线q的方向上，外部锚爪边缘19向后延伸超出锚杆70。贯入板11、12均包括直的后锚爪边缘25，其在上锚爪边缘21和外部锚爪边缘19之间延伸。后锚爪边缘25定向成相对于基准线q偏斜，使得交汇点位于贯入方向p的前部。
如图2和图3中最佳示出的，锚爪10包括平行于对称平面m延伸的两个构梁板40。构梁板40穿过贯入板11、12中的槽41，并且具有直的下边缘42，该下边缘42在锚爪10的底侧自由地延伸。下边缘42在前侧汇入到贯入尖端43，贯入尖端可以由硬化钢制成。下边缘42在后侧汇入到吊孔44。
如图2中最佳示出的，锚爪10包括中央加强板50，其垂直于对称平面m延伸。中央加强板50在贯入板11、12之下延伸，并且与之间隔开，除了其被焊接的靠近弯曲贯入边缘16的前边缘51之外，从而使得弯曲贯入边缘16从中央加强板50突出。
如图2最佳示出的，锚爪10包括位于中央加强板50和构梁板40之间的两个直的内部加强板55。内部加强板55焊接到中央加强板55的侧边缘52。内部加强板55在凹陷位置被焊接到贯入板11、12，并且平行于其直的内部贯入边缘15。内部加强板55在凹陷位置被焊接到构梁板40，并且平行于构梁板40的直的下边缘42。
如图2最佳示出的，锚爪10包括从构梁板40向上朝着贯入板11、12延伸的两个直的外部加强板56。外部加强板56在凹陷位置被焊接到贯入板11、12，并且平行于其直的外部贯入边缘18。外部加强板56在凹陷位置被焊接到构梁板40，并且平行于构梁板40的直的下边缘42。
锚爪10包括直的后加强板57，其具有遵循贯入板11、12，中央加强板50、内部加强板55和外部加强板56的后边缘的外部轮廓。后加强板57沿着其外部轮廓被焊接到其上。后加强板57在其向上的方向上定向成相对于基准平面n向前偏斜。锚爪10包括两个直的稳定板58，其沿着贯入板11、12的外边缘19封闭中空的锚爪10。
锚杆70是由通过焊接而连接到彼此的钢板构件来建造。锚杆70包括相对于对称平面m对称的两条锚杆腿71、72。锚杆腿71、72均包括直的基部73，其连接到或焊接到直的构梁板40，或与之一体成型。基段73的主平面平行于构梁板40的主平面延伸，或者与构梁板40的主平面一致地延伸。锚杆腿71、72包括直的中间段74，其经由偏转线75定向成相对于基段72成一角度。中间段具有渐细和弯曲的轮廓。具体地，其在锚爪10和卸扣90之间具有凹形弯曲的前边缘79，其最小的半径位于锚杆70的侧部。锚杆腿71、72均包括端孔76，其具有孔以与卸扣90耦接。中间段74利用多个平行杆77刚性地连接到彼此。成对的平行杆77形成具有中央孔洞79的框架78的一部分。由此，平行杆77能够通过焊接一个框架78而成对焊接到中间段74上。在垂直于基准平面n的投影中，用于卸扣90的端孔76在贯入方向p上延伸超出贯入尖端43。
利用基准平面n，相对于贯入板11、12的上表面13很好地限定了锚杆70的中间段74的外表面80的几何朝向。参考图3，其中示出了穿过锚杆腿71、72中间段的理论第一相交平面x和理论第二相交平面y。第一相交平面x平行于基准平面n且垂直于对称平面m延伸。第二相交平面y垂直于基准平面n且垂直于对称平面m延伸。第一相交平面x限定了穿过各个中间段74的第一相交线l1。第二相交平面y限定了穿过各个中间段74的第二相交线l2。如图4所示，第一相交线l1在从锚爪10到端孔76的方向上汇聚，并且相对于对称平面m成第一角度a。如图5所示，第二相交线l2在从锚爪10到端孔76的方向上汇聚，并且相对于基准平面n成第二角度b。贯入板11、12的直的上表面13相对于基准平面n成第三角度c。当锚1定位到锚定地表时，其初始在贯入尖端43和端孔76处稳定地接触锚定地表。在图3中，示意性地示出了锚定地表平面g。在基准平面n和地表平面g之间限定了初始贯入角度d。
已经发现，当应用特定几何值的锚爪10和锚杆70时，根据本发明的锚1既具有优异的贯入性质，又具有良好的保持能力。第一角度a为6°~8°，优选地大约为7°。第二角度b为66°~76°，优选地大约为75.7°。第三角度c为10°~20°，优选地大约为15°。第四角度d为40°~60°，优选地大约为50°。平行于基准平面n，在贯入方向p上，贯入尖端43和卸扣90的轴之间的距离是锚爪10在该方向上的端到端长度的50-60%。当锚1贯入锚定地表时，中间段74的弯曲的前边缘79是第一相交或挖掘触点，随后是中间段74的限定的、略呈楔形的外表面80，以及贯入板11、12的限定的、高度类似楔形的上表面13。已经发现，由于中间段74相对于贯入板11、12的这种典型朝向，由在在相邻的锚定地表内引发的局部剪切张力保持在崩裂阈值之下。由此，锚1得以继续在方向p上稳定地贯入在锚定地表中，直到其获得上述的保持能力。
应该理解，上述说明书旨在示出优选实施方式的操作，并不意图限制本发明的范围。根据上述阐述，众多变型对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且这些变型依然被涵盖在本发明的范围内。