带有可伸缩锚板的鱼雷锚及其安装方法

1.本发明涉及深海锚固基础技术领域，尤其涉及一种带有可伸缩锚板的鱼雷锚及其安装方法。


背景技术：

2.随着陆地及近海油气资源的枯竭，人类对开发深海油气资源的需求日益迫切，对海洋工程浮式结构物的需求随着增加。海洋工程浮式结构物通过自身浮力支撑其自重，同时通过锚泊系统进行锚泊定位。各类锚固基础是锚泊系统的核心组成部分，其通过自重、与海底底质的相互作用为锚泊系统提供承载力，从而保持海洋工程浮式结构物的稳定。适用于深水的海洋工程锚固基础主要分为拖曳锚、吸力锚、法向承力锚、动力贯入锚等，安装方式和工作方式各不相同。其中，鱼雷锚属于动力安装锚，具有制造成本低、安装方便、承载力随水深增加而增加等特点，在深海海洋工程锚固基础中具有独特优势。
3.现阶段鱼雷锚的承载力主要来自于自重和锚体与土体的摩擦，锚体法向受力面积小，且存在贯入深度不足、极限承载力不足的问题。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种带有可伸缩锚板的鱼雷锚及其安装方法，该鱼雷锚具有电磁纠偏装置，可使贯入角度更接近垂直，同时拥有改进的锚尖，可获得更大贯入深度；该鱼雷锚具有可伸缩的锚板，在不影响锚体贯入的同时增大锚体受力面积，从而提高锚基础的整体承载。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种带有可伸缩锚板的鱼雷锚，包括一锚缆，一锚身、一锚尖、多个锚翼、多组可伸缩锚板结构和若干组电磁纠偏装置；所述锚缆内嵌电缆；
6.所述锚身的中轴线位置设置有一竖直孔，所述锚缆穿设于所述竖直孔内；所述锚身的上部1/3处设置有一电磁纠偏装置安装腔；所述锚身的下部设置有一可伸缩锚板安装腔；所述锚身的其余部分填充有填料，所述填料包括钢筋混凝土或废弃钢材；
7.所述锚尖连接于所述锚身的底部，所述锚尖包括上大下小的一圆锥台和连接于所述圆台底部的一圆柱体；所述锚尖使用高强度钢材料制造；
8.每一所述可伸缩锚板结构包括一直流电动机、一伸缩杆、一转向器和一锚板；所述直流电动机固定于所述可伸缩锚板安装腔内；所述直流电动机驱动所述伸缩杆伸缩；所述伸缩杆的端部通过所述转向器连接所述锚板；所述直流电动机连接所述电缆；
9.每一所述电磁纠偏装置包括垂挂于所述电磁纠偏装置安装腔内的一线框和连接于所述线框下方的一重力摆；所述锚身设置有一磁场；
10.所述锚翼固定于所述锚身上部的外围。
11.优选地，所述高强度钢材料由if钢、cmn钢、cp钢、hsla钢或具有同等或更佳性能钢材料的一种或几种制成。
12.优选地，所述可伸缩锚板安装腔设置于所述锚尖顶部至所述锚身的下部1/3的范
围内；所述可伸缩锚板结构对称分布于所述锚身的中轴线的两侧；且沿竖直方向至少排列三对所述可伸缩锚板结构；当所述伸缩杆收缩至最短时，所述锚板收缩至所述锚身内；所述锚板呈三角形或盾形。
13.本发明的一种基于本发明所述的带有可伸缩锚板的鱼雷锚的安装方法，包括步骤：
14.s1：所述带有可伸缩锚板的鱼雷锚到达指定位置处释放，依靠所述带有可伸缩锚板的鱼雷锚自身重力下落并贯入海底底质中，下落过程中若所述带有可伸缩锚板的鱼雷锚发生偏转，所述线框将切割磁场产生电流进而产生恢复力使鱼雷锚垂直下落；
15.s2：当所述带有可伸缩锚板的鱼雷锚完成重力贯入后，拉紧所述锚缆并给所述电缆通电；
16.s3：所述直流电动机驱动所述伸缩杆运动，使所述锚板伸出嵌入土中直至达到限位处，并通过所述转向器驱动所述锚板旋转至所需位置；
17.s4：所述带有可伸缩锚板的鱼雷锚进入工作状态。
18.本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
19.通过在鱼雷锚身内置电磁纠偏装置，使鱼雷锚贯入海底土层的角度接近垂直，通过较长的锚尖增加鱼雷锚长径比，同时在顶部设计小圆柱体防止接触时锚体倾斜，从而显著增加鱼雷锚的贯入深度；同时在锚身内设计可伸缩锚板结构，显著增大鱼雷锚工作时与海底土层的接触面积和法向受力面积，从而显著增大鱼雷锚的极限承载力。
附图说明
20.图1为本发明实施例的带有可伸缩锚板的鱼雷锚的正视剖视图；
21.图2为本发明实施例的带有可伸缩锚板的鱼雷锚的锚板上倾工作状态的正视剖视图；
22.图3为本发明实施例的带有可伸缩锚板的鱼雷锚的锚板收缩状态的立体图；
23.图4为本发明实施例的带有可伸缩锚板的鱼雷锚的锚板伸出状态的立体图。
具体实施方式
24.下面根据附图图1～图4，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
25.请参阅图1～图4，本发明实施例的一种带有可伸缩锚板的鱼雷锚，包括一锚缆1，一锚身4、一锚尖6、多个锚翼2、多组可伸缩锚板结构5和若干组电磁纠偏装置3；锚缆1内嵌电缆；
26.锚身4直径为1.5～2.0m，长度为10～12m，锚身4的中轴线位置设置有一竖直孔，锚缆1穿设于竖直孔内；锚身4的上部1/3处设置有一电磁纠偏装置安装腔10；锚身4的下部设置有一可伸缩锚板安装腔；锚身4的其余部分填充有填料，填料包括钢筋混凝土或废弃钢材；
27.锚尖6连接于锚身4的底部，锚尖6包括高度为2～3m上大下小的一圆锥台和连接于圆台底部高度为0.5～1m且直径为0.2～0.3m的一圆柱体；锚尖6使用高强度钢材料制造；
28.每一可伸缩锚板结构5包括一直流电动机7、一伸缩杆8、一转向器和一锚板9；直流
电动机7固定于可伸缩锚板安装腔内；直流电动机7驱动伸缩杆8伸缩；伸缩杆8的端部通过转向器连接锚板9；直流电动机7连接电缆；
29.每一电磁纠偏装置3包括垂挂于电磁纠偏装置安装腔10内的一线框11和连接于线框11下方的一重力摆12；锚身4设置有一磁场；
30.锚翼2固定于锚身4上部的外围。
31.直流电动机7通过电缆供电驱动伸缩杆8运动，同时设置有转向器，必要时可改变锚板9倾角以获得更大承载力。
32.高强度钢材料由if钢、cmn钢、cp钢、hsla钢或具有同等或更佳性能钢材料的一种或几种制成。
33.可伸缩锚板安装腔设置于锚尖6顶部至锚身4的下部1/3的范围内；可伸缩锚板结构5对称分布于锚身4的中轴线的两侧；且沿竖直方向至少排列三对可伸缩锚板结构5；相邻可伸缩锚板结构5沿竖直方向的间隔为0.5～0.8m；当伸缩杆8收缩至最短时，锚板9收缩至锚身4内；锚板9呈三角形或盾形。
34.例如，本实施例中，选用锚身4直径为2m，长度为10m，锚尖6部分圆锥台高2m，圆柱体长0.5m，具有三对锚板9，间距0.6m，锚板9采用盾型。
35.本发明实施例的一种基于本实施例的带有可伸缩锚板的鱼雷锚的安装方法，包括步骤：
36.s1：带有可伸缩锚板的鱼雷锚到达指定位置，距静水面一定距离处释放，依靠带有可伸缩锚板的鱼雷锚自身重力下落并贯入海底底质中，下落过程中若带有可伸缩锚板的鱼雷锚发生偏转，线框11将切割磁场产生电流进而产生恢复力使鱼雷锚垂直下落；
37.s2：当带有可伸缩锚板的鱼雷锚完成重力贯入后，拉紧锚缆1并给电缆通电；
38.s3：直流电动机7驱动伸缩杆8运动，使锚板9伸出嵌入土中直至达到限位处，并通过转向器驱动锚板9旋转至所需位置；
39.s4：带有可伸缩锚板的鱼雷锚进入工作状态。可伸缩的锚板9显著增大了鱼雷锚体与海底土层接触面积和法向受力面积，提高了极限承载力。
40.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。