一种尾翼可旋转的鱼雷锚的制作方法

本发明涉及深海浮式平台或深水网箱的锚泊技术领域，具体是一种尾翼可旋转的鱼雷锚。

背景技术：

鱼雷锚是动力贯入锚的一种，一般长约15m，重达130吨。锚自身的形状类似鱼雷，故得名鱼雷锚。锚身一般有 4个尾鳍。鱼雷锚锚身形如圆柱状，内部中空，可以填充高密度的材料如混凝土、废金属等来增加自重和降低锚重心而维持其稳定性，下端部呈锥形状，便于贯入海床土体中，如图1所示。

鱼雷锚安装快捷方便，安装时不需要借助任何外力，仅需在离海底足够高的位置将其垂直释放，使其靠自身重力下落，并在碰撞海底时，借助高加速度导致的巨大惯性力而贯穿海床至一定深度。通常释放高度在距海底30m时能达到17m/s 的最终碰撞速度，贯入深度约为7m，在150m时能达到30m/s以上，贯入深度约为20m。其承载力约为自身干重的3～5倍。鱼雷锚的适用范围很广，结构简单、可重复使用、制造成本低、安装便捷、并具有很高的竖向抗拔承载力，能很好地满足各类海上平台的系泊需要。

鱼雷锚的锚泊力来自其自重及与土体的摩擦力。传统鱼雷锚的锚链通常系泊在锚身的尾部，在锚链拉力的作用下，鱼雷锚受到的荷载可分解为向上的拉力、剪力及弯矩。若能改变锚链的系泊位置，使鱼雷锚受到的荷载分解为向上的拉力、剪力、弯矩与扭矩(扭矩指使鱼雷锚绕其锚身中心线发生旋转的荷载)，且使扭矩对锚身无影响，则可改善鱼雷锚的受力状态，进一步提高其锚泊力。

技术实现要素：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种尾翼可旋转的鱼雷锚，其尾翼与轴身相互分离，当受到扭矩荷载时，尾翼独自承担扭矩荷载，从而有效维护了锚身的稳定性。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种尾翼可旋转的鱼雷锚，其特征在于：包括锚身，锚身包括锚身轴向下段和锚身轴向上段，锚身轴向下段的外径大于锚身轴向上段的外径，锚身轴向上段顶端连接有限位部，限位部的外径大于锚身轴向上段外径，锚身内设有中心孔，中心孔轴向上端位于限位部内形成孔口，且限位部内的孔口中沿径向设有系泊杆，锚身轴向下段的底端同轴连接有锚头，还包括套筒，套筒内径大于或等于锚身轴向上段外径，套筒外径小于或等于锚身轴向下段外径，套筒同轴套于锚身轴向上段，且套筒被限位在锚身轴向下段顶部与限位部之间，套筒外侧连接有多个尾翼。

所述的一种尾翼可旋转的鱼雷锚，其特征在于：每个尾翼分别平行于套筒轴向，多个尾翼分别在套筒外侧均匀分布，每个尾翼的下部呈倾斜状，其中一个尾翼上设置有系泊孔。

所述的一种尾翼可旋转的鱼雷锚，其特征在于：所述中心孔轴向下端延伸至锚身轴向下段内靠近锚头位置，中心孔内填入有填充物。

本发明设计了一种新型鱼雷锚，改变锚链的系泊位置，使锚链荷载产生扭矩分量，且扭矩分量由土体抗剪强度承担，锚身不承担扭矩荷载，从而使鱼雷锚的锚泊力大大提高。

与现有技术相比，本发明的优点为：

1、传统的鱼雷锚把锚链系泊在锚身的上端，使得鱼雷锚容易被直接拉出，而本技术所提鱼雷锚把锚链系泊在离锚身中心线相对较远的尾翼上的系泊孔上，使鱼雷锚受到偏心荷载，鱼雷锚受到偏心荷载后其与土体发生较为复杂的摩擦与相对运动，不容易被直接拉出，能承受更大的荷载。

2、本技术所提鱼雷锚把锚链系泊在离锚身中心线相对较远的尾翼上的系泊孔上，锚链的拉力可分解为向上的拉力、剪力、弯矩与扭矩，扭矩的作用效果是使尾翼绕锚身中心线发生旋转，而由于尾翼与锚身本质上是相互分离的，尾翼通过套筒可绕锚身旋转，故扭矩无法传递给锚身，扭矩通过尾翼传递给了与尾翼紧密接触的海床土体，从而有效的维护了锚身的稳定性与安全性，进而提高了鱼雷锚的抗拔承载力。

附图说明

图1 为传统鱼雷锚三维结构示意图。

图2 为本发明所提鱼雷锚俯视图。

图3 为本发明所提鱼雷锚主视图。

图4 为本发明所提鱼雷锚三维结构示意图。

图5 为本发明所提鱼雷锚的锚身三维结构示意图。

图6 为本发明所提鱼雷锚的尾翼三维结构示意图。

图7 为本发明所提鱼雷锚剖面图。

图8 为本发明所提鱼雷锚施工前垂吊于海床上方示意图。

图9 为本发明所提鱼雷锚依靠自重贯入海床示意图。

附图标记说明：1、尾翼；2、锚身；2-1锚身轴向下段；2-2锚身轴向上段；2-3限位部；3、系泊杆；4、锚头；5、系泊孔；6、套筒；7、填充物；8、锚链；9、钢索；A、海床面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图2-图9所示，一种尾翼可旋转的鱼雷锚，包括锚身2，锚身2包括锚身轴向下段2-1和锚身轴向上段2-2，锚身轴向下段2-1的外径大于锚身轴向上段2-2的外径，锚身轴向上段2-2顶端连接有限位部2-3，限位部2-3的外径大于锚身轴向上段2-2外径，锚身2内设有中心孔，中心孔轴向上端位于限位部2-3内形成孔口，且限位部2-3内的孔口中沿径向设有系泊杆3，锚身轴向下段2-1的底端同轴连接有锚头4，还包括套筒6，套筒6内径大于或等于锚身轴向上段2-2外径，套筒6外径小于或等于锚身轴向下段2-1外径，套筒6同轴套于锚身轴向上段2-2，且套筒6被限位在锚身轴向下段2-1顶部与限位部2-3之间，套筒6外侧连接有多个尾翼1。

每个尾翼1分别平行于套筒6轴向，多个尾翼1分别在套筒6外侧均匀分布，每个尾翼1的下部呈倾斜状，其中一个尾翼上设置有系泊孔5。

锚头4设计为锥形。

中心孔轴向下端延伸至锚身轴向下段2-1内靠近锚头4位置，中心孔内填入有填充物7。

如图2~图7所示，本发明包括相互分离的尾翼1与锚身2；若干个尾翼1对称的焊接在套筒6的外侧；锚身2上有一段其外径小于套筒6的内径，套筒6套在该段上，锚身2其它部分的外径大于套筒6的外径；锚身2的内部中空，中空处装入填充物7，锚身2的下端设置圆锥形状的锚头4，锚身2的上端设置系泊杆3。

上述提及的“外侧”、“下端”等方位词，是基于所提鱼雷锚施工时的姿态来确定的。施工时所提鱼雷锚悬吊于海床上方，且处于铅锤状态，如图8所示。在此姿态下，来确定各方位词的具体指向，说明书中其它地方所提的方位词也按此姿态推定得到。上述方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者构件必须具有特定的方位、构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图2~图4给出了所提鱼雷锚的构型图。可见，所提鱼雷锚呈对称状态。

锚身2上有一段其外径小于套筒6的内径，其长度大于套筒6的长度，套筒6套在该段上，锚身2其它部分的外径大于套筒6的外径，套筒6被限制在该段范围内且可绕锚身2旋转。

锚身2的结构示意图如图5所示，尾翼1焊接在套筒6上的结构示意图如图6所示，所提鱼雷锚的剖面图如图7所示。可见，套筒6套在锚身2上，套筒6与锚身2本质上是相互分离的，套筒6可绕锚身2旋转。套筒6与锚身2之间仅能传递拉力(压力)，而无法传递扭矩。本说明书所提扭矩指使鱼雷锚绕其锚身中心线发生旋转的荷载，即沿锚身切向的荷载分量。

尾翼1的下部呈倾斜状，其中一个尾翼1上设置系泊孔5，锚链8的一端与系泊孔5相连。

锚身2的内部中空，中空处装入填充物7，填充物7可选用高密度的材料如混凝土、废金属等，用以增加鱼雷锚自重和降低鱼雷锚重心，维持鱼雷锚贯入海床过程中的稳定性与铅垂度。

图7所示的剖面图较为直接的展示了所提鱼雷锚的本质特征：尾翼1焊接在套筒6上，而套筒6套在锚身2上，套筒6与锚身2本质上相互分离，套筒6的两端被直径更大的锚身段限制，故套筒6只能绕锚身2旋转而无法上下游动。

所提鱼雷锚的施工方法如下：把锚链8的一端系泊在尾翼1上的系泊孔5上，施工用的后续可解脱的钢索9绑在锚身2尾部的系泊杆3上；通过钢索9起吊鱼雷锚使其垂直悬吊于海床上方预定高度处，下放锚链8一定的长度使其处松弛状态且对鱼雷锚的快速下沉影响降到最低，如图8所示；然后释放钢索9，使鱼雷锚在自重作用下快速下沉并贯入海床，然后抽走、撤除钢索9，即完成所提鱼雷锚的施工作业，如图9所示。

本发明的优点介绍如下：传统的鱼雷锚把锚链系泊在锚身2的上端，使得鱼雷锚容易被直接从海床土体中拉出，而本技术所提鱼雷锚把锚链系泊在离锚身2中心线相对较远的尾翼1上的系泊孔5上，使鱼雷锚受到偏心荷载，鱼雷锚受到偏心荷载后其与土体发生较为复杂的摩擦与相对运动，不容易被直接拉出，所能提供的锚泊力更大；本技术所提鱼雷锚把锚链系泊在离锚身2中心线相对较远的尾翼1上的系泊孔5上，锚链的拉力可分解为向上的拉力、剪力、弯矩与扭矩，扭矩的作用效果是使尾翼1绕锚身2中心线发生旋转，而由于尾翼1与锚身2本质上是相互分离的，尾翼1通过套筒6可绕锚身2旋转，故扭矩无法直接传递给锚身2，扭矩通过尾翼1传递给了与尾翼紧密接触的海床土体，从而大大提高了锚身的稳定性。

扭矩的作用效果是使尾翼1绕锚身2中心线发生旋转，海床土体的抗剪强度将阻止尾翼1的旋转，即扭矩最终由尾翼1周边土体的抗剪强度承担。若扭矩过大，超过海床土体的抗剪强度时，尾翼1将绕锚身中心线发生旋转。

为了确保套筒6与锚身2之间的自由旋转，可在套筒6与锚身2之间涂抹带防锈功能的润滑剂、润滑油。

如果仅改变锚链系泊位置，使鱼雷锚受到偏心荷载而提高其锚泊力，这一改进可视为所属领域的常规技术手段。本技术的关键特征在于：使偏心荷载的扭矩分量由土体直接承担，通过尾翼与锚身之间的相互旋转使扭矩无法直径作用于锚身，锚身的稳定性与安全性大大提高，进而提高了鱼雷锚的抗拔承载力。

附图中仅展示了尾翼及锚身的部分形状及部分连接方式的情况，按照所提思路，可以改变尾翼的形状、数量、套筒与锚身相互连接方式，形成其他相关类型的尾翼可旋转的鱼雷锚，其均属于本技术的等效修改与变更，此处不再赘述。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。