CN108674585B - 一种底部设旋转板的平板锚 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种底部设旋转板的平板锚,包括锚板与旋转板;锚板的一侧通过锚柄连接有锚眼,锚板的两侧底部设有旋转轴;旋转板的两侧上部设有可套住旋转轴的套座,旋转板的下部呈三角形尖状,旋转板的下部与锚眼同一侧的板面上设置有系泊环;旋转板的套座套住锚板的旋转轴后,旋转板可绕旋转轴发生旋转;锚链上设置阻挡棒,锚链穿过锚眼后连接在系泊环上;锚链上的拉力使旋转板旋转一定角度后,锚链上的阻挡棒将被锚眼挡住使锚链无法继续从锚眼中移动。锚链拉力迫使旋转板发生旋转,从而使平板锚能兜住一定的海床土体,平板锚兜住海床土体后,一方面可提高基础的锚泊力,另一方面可大大降低锚板旋转过程中的埋深损失。
Description
技术领域
本发明涉及深海浮式平台或深水网箱的锚固装置领域,具体是一种底部设旋转板的平板锚。
背景技术
近年来,吸力贯入式平板锚(Suction embedded plate anchor)一种新型基础形式在墨西哥湾和非洲海域得到了较为广泛的应用,其主要优点是造价低、定位准确和施工简单。平板锚平面形状为矩形,安装时竖直固定在吸力式中,沉箱在自重和抽水造成的负压作用下贯入至预定深度。沉箱与平板锚分离后被拔出,以备将来重复使用。留在黏土海床中的平板锚在锚链牵引下旋转,直至板面与锚链接近垂直或者施加的拉力达到设计值。
在张拉锚链使锚板旋转的过程中,锚板会向上运动而产生埋深损失。锚板中心在旋转前后的高度差被定义为最终丢失埋深。在强度通常随深度成正比例增加的海床条件下,旋转调节过程中的埋深损失会带来承载力的下降,这一减小量可高达20%。
为了减小埋深损失,通常在锚板上部设置了一个可绕锚板旋转的翼板(Keyingflap)。该设计意图为,当锚板向上运动时翼板相对于锚板向外旋转一定角度,从而增大锚板向上运动时移动方向的承载面积,从而降低锚板向上的位移(即埋深损失),并以此增大锚板最终的承载力。然而已有实验研究及数值计算对翼板的实际作用提出了异议,有学者甚至认为翼板对减小平板锚的埋深损失无帮助。可见,有必要对传统平板锚的构型进行改进,设计一种能明显减小埋深损失的新型结构的平板锚。
发明内容 本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种底部设旋转板的平板锚,其由锚板与旋转板组装而成而成,旋转板位于锚板的下部,贯入海床后旋转板在锚链的牵引下能发生一定的旋转,从而能兜住一定的海床土体,以解决现有技术平板锚存在的埋深损失的问题。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:
一种底部设旋转板的平板锚,其特征在于:包括锚板和旋转板,锚板一侧板面通过锚柄连接有锚眼,锚板一个侧边设有平行于该侧边的旋转轴,所述旋转板一个侧边设有套座,旋转板的套座转动连接于锚板的旋转轴,旋转板板面上设有系泊环,且该系泊环在旋转板转动至与锚板处于同一平面时位于锚眼同侧。
所述的一种底部设旋转板的平板锚,其特征在于:所述旋转轴分为两段,两段旋转轴分列于所在锚板侧边两端,套座分列于所在旋转板侧边两端,旋转板的套座一一对应转动连接于锚板的两段旋转轴。
所述的一种底部设旋转板的平板锚,其特征在于:所述旋转板与套座所在侧边相对的另一侧边设有三角形尖。
所述的一种底部设旋转板的平板锚,其特征在于:所述旋转板的三角形尖至少有一个。
所述的一种底部设旋转板的平板锚,其特征在于:所述锚眼供锚链穿越,锚链上设置阻挡棒,锚链穿过锚眼后连接在系泊环上;锚链上的拉力使旋转板旋转一定角度后,锚链上的阻挡棒被锚眼挡住使锚链无法继续从锚眼中移动。
所述的一种底部设旋转板的平板锚,其特征在于:所述阻挡棒在锚链上位置的设置使旋转板的旋转角度不大于45°。
与已有技术相比,本发明的有益效果体现在:
1、旋转板设置在锚板的底部,施工时旋转板与锚板一起卡在桶形基础的卡口中,旋转板底部呈三角形形状,土体对其产生的阻力非常小,可见增加旋转板后对整个装置的沉贯阻力影响非常小,与传统平板锚的施工基本无区别。
2、锚链穿过锚眼与旋转板上的系泊环相连,故张拉锚链的过程中,锚链拉力迫使旋转板发生旋转,且阻挡棒的设置可控制该旋转的幅度,从而使平板锚能兜住一定的海床土体。平板锚兜住海床土体后,一方面可提高基础的锚泊力,另一方面可大大降低锚板旋转过程中的埋深损失。
3、传统平板锚在锚板上部设置一个可绕锚板旋转的翼板,拟用于降低锚板向上的位移,但翼板是否能发生旋转存在争议。本技术改变该设计思路,把翼板设置在下部,且通过锚链拉力迫使其发生旋转,确保旋转板能发生设定的旋转幅度。所提平板锚结构简单,制作方便,成本较低,能为海上浮动平台、海水养殖网箱等提供较大的锚泊力。
附图说明
图1 为本发明所提平板锚主视图。
图2 为本发明所提平板锚俯视图。
图3 为本发明所提平板锚右视图。
图4 为本发明所提平板锚三维结构示意图。
图5 为本发明所提平板锚构件组装前三维结构示意图。
图6 为本发明所提平板锚的旋转板发生旋转主视图。
图7 为本发明所提平板锚的旋转板发生旋转三维结构示意图。
图8 为本发明所提平板锚施工时桶形基础依靠自重下沉接触海床示意图。
图9 为本发明所提平板锚施工时基于桶形基础贯入海床结构示意图。
图10 为本发明所提平板锚施工时桶形基础移除后的位置示意图。
图11 为本发明所提平板锚工作状态示意图。
图12 为本发明所提平板锚的旋转板构型变化示意图。
图13 为本发明所提平板锚的旋转板构型变化后工作状态示意图。
附图标记说明:1、锚板;2、锚柄;3、锚眼;4、旋转板;5、系泊环;6、旋转轴;7、套座;8、锚链;9、桶形基础;10、阻挡棒;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1-图13所示,一种底部设旋转板的平板锚,包括锚板1和旋转板4,锚板1一侧板面通过锚柄2连接有锚眼3,锚板1一个侧边设有平行于该侧边的旋转轴6,旋转板4一个侧边设有套座7,旋转板4的套座7转动连接于锚板1的旋转轴6,旋转板4板面上设有系泊环5,且该系泊环5在旋转板4转动至与锚板1处于同一平面时位于锚眼3同侧。
旋转轴6分为两段,两段旋转轴分列于所在锚板1侧边两端,套座7分列于所在旋转板4侧边两端,旋转板4的套座7一一对应转动连接于锚板1的两段旋转轴6。
旋转板4与套座7所在侧边相对的另一侧边设有三角形尖。且旋转板4的三角形尖至少有一个。
锚眼3供锚链8穿越,锚链8上设置阻挡棒10,锚链8穿过锚眼3后连接在系泊环5上;锚链8上的拉力使旋转板4旋转一定角度后,锚链8上的阻挡棒10被锚眼3挡住使锚链8无法继续从锚眼3中移动。阻挡棒10在锚链8上位置的设置使旋转板4的旋转角度不大于45°。
本发明包括锚板1与旋转板4;所述的锚板1的一侧通过锚柄2连接有锚眼3,锚板1的两侧底部设有旋转轴6;所述的旋转板4的两侧上部设有可套住旋转轴6的套座7,旋转板4的下部呈三角形尖状,旋转板4的下部与锚眼3同一侧的板面上设置有系泊环5;旋转板4的套座7套住锚板1的旋转轴6后,旋转板4可绕旋转轴6发生旋转。
上述提及的“两侧”、“底部”、“上部”、“下部”等方位词,是基于所提平板锚施工时的姿态来确定的。施工时所提平板锚基于桶形基础处于铅锤状态贯入海床,如图8与图9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。
锚眼3供锚链8穿越,锚链8上设置阻挡棒10,锚链8穿过锚眼3后连接在系泊环5上;锚链8上的拉力使旋转板4旋转一定角度后,锚链8上的阻挡棒10将被锚眼3挡住使锚链8无法继续从锚眼3中移动;阻挡棒10在锚链8上位置的设置应使旋转板4的旋转角度不大于45°。
系泊环5与锚眼3位于平板锚的同一侧,方便锚链8的连接。锚链8的一端穿过锚眼3后固定在系泊环5,锚链8可在锚眼3进行一定距离的滑动,即锚链8并不与锚眼3固定连接。在系泊环5与锚眼3之间的锚链8上设置一个阻挡棒10,阻挡棒10的长度应足够大使其无法穿越、透过锚眼3。
由于锚链8的端点系泊在旋转板4上的系泊环5上,张拉锚链8时,锚链拉力使旋转板4被迫发生旋转并向锚眼3靠近。当张拉锚链8使位于锚链8上的阻挡棒10与锚眼3发生接触后,阻挡棒10被锚眼3卡住,从而使锚链8无法继续从锚眼3中移动。此时,旋转板4的位置也相对固定,不再发生旋转。故旋转板4的旋转幅度由阻挡棒10在锚链8上的位置决定,阻挡棒10在锚链8上位置的设置应使旋转板4的旋转角度不大于45°。
旋转轴6、套座7、系泊环5、阻挡棒10的强度与刚度应满足要求,在恶劣工况下不发生屈曲与失效,并具有足够的安全储备。
所提平板锚使用桶形基础9进行施工。桶形基础9为底端开口、顶端封闭的倒扣大直径钢制圆桶,安装时,首先在预定海域依靠桶体自重使其部分***土中以形成密闭空间,然后抽出桶内和土体之间的气体或液体,从而使桶体内外形成压力差,逐步压入至海床内预定深度完成安装。平板锚依靠吸力式桶形基础的沉贯作用压入海床至设计深度。依靠桶形基础安装平板锚时,需对桶形基础的底部设置槽口,使桶形基础能夹持与固定平板锚。桶形基础9的底部沿一直径方向设置一对锚板槽口,与该直径方向垂直的一侧设置一个锚眼槽口。平板锚卡入桶形基础9底部相应槽口并进行固定后的结构示意图如图8与图9所示。锚板槽口与锚眼槽口的深度,应使平板锚卡入相应槽口后,锚板与锚眼同时接触各相应槽口的顶部。
所提的一种底部设旋转板的平板锚的施工方法,详细描述如下:
1、组装平板锚;
锚链8的一端穿过锚眼3后固定在系泊环5,且阻挡棒10位于系泊环5与锚眼3之间的锚链8上。把平板锚卡入桶形基础9底部相应槽口并进行固定,同时使用辅助措施使系泊环5与锚眼3之间的锚链8紧贴在旋转板4、锚板1、锚柄2上,以减小锚链8在沉贯时的阻力。
2、桶形基础依靠自重下沉接触海床;
起吊桶形基础9,使其进入海水中并处于铅锤状态,逐渐下放桶形基础9,使其在自重作用下下沉接触海床并压入海床一定深度,如图8所示。
通常,桶形基础9在自重作用下压入海床的深度应大于锚板槽口的长度,使桶形基础9的底部被海床土体封住,其内部形成封闭的空间,为后续的抽取空气形成负压提供必要的条件。
3、抽取负压使桶形基础贯入海床至设计深度;
桶形基础9的顶部设置有进出水(气)阀,把连接管与进出水(气)阀固定相连,通过连接管抽出桶形基础内部的空气,形成内外压力差,把桶形基础贯入至海床土体中,最终桶形基础底部的平板锚被压入海床土体至设计深度,如图9所示。
4、移除桶形基础;
待平板锚压入海床至设计深度后,通过连接管对桶形基础9内部充气,使桶形基础9逐渐上浮,最终起吊、移除桶形基础。桶形基础移除后,仅剩平板锚在海床土体中,如图10所示。
5、张拉锚链使锚板旋转达到设计要求。
张拉锚链8,锚链拉力使旋转板4被迫发生旋转并向锚眼3靠近,当阻挡棒10与锚眼3发生接触后,旋转板4不再发生旋转。此后继续张拉锚链8,锚板1与旋转板4组成的整体发生移动,直至施加的拉力达到设计值时,施工结束。所提平板锚的可能工作状态如图11所示。
附图1~图7中给出了旋转板4底部设置一个三角形尖状的情况,事实上,还可以改变旋转板4的形状,可在旋转板4底部设置两个三角形尖状,如图12与图13所示。
旋转板设置在锚板的底部,施工时旋转板与锚板一起卡在桶形基础的卡口中,旋转板底部呈三角形形状,土体对其产生的阻力非常小,可见增加旋转板后对整个装置的沉贯阻力影响非常小,与传统平板锚的施工基本无区别;锚链穿过锚眼与旋转板上的系泊环相连,故张拉锚链的过程中,锚链拉力迫使旋转板发生旋转,且阻挡棒的设置可控制该旋转的幅度,从而使平板锚能兜住一定的海床土体。平板锚兜住海床土体后,一方面可提高基础的锚泊力,另一方面可大大降低锚板旋转过程中的埋深损失;传统平板锚在锚板上部设置一个可绕锚板旋转的翼板,拟用于降低锚板向上的位移,但翼板是否能发生旋转存在争议。本技术改变该设计思路,把翼板设置在下部,且通过锚链拉力迫使其发生旋转,确保旋转板能发生设定的旋转幅度。所提平板锚结构简单,制作方便,成本较低,能为海上浮动平台、海水养殖网箱等提供较大的锚泊力。
附图中仅展示了平板锚的部分形状及部分连接方式的情况,按照所提思路,可以改变旋转板的形状与连接方式,形成其他相关类型的底部设旋转板的平板锚,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。
Claims (1)
1.一种底部设旋转板的平板锚,其特征在于:包括锚板和旋转板,锚板一侧板面通过锚柄连接有锚眼,锚板一个侧边设有平行于该侧边的旋转轴,所述旋转板一个侧边设有套座,旋转板的套座转动连接于锚板的旋转轴,旋转板板面上设有系泊环,且该系泊环在旋转板转动至与锚板处于同一平面时位于锚眼同侧;所述锚眼供锚链穿越,锚链上设置阻挡棒,锚链穿过锚眼后连接在系泊环上;锚链上的拉力使旋转板旋转一定角度后,锚链上的阻挡棒被锚眼挡住使锚链无法继续从锚眼中移动;所述阻挡棒在锚链上位置的设置使旋转板的旋转角度不大于45°;
所述旋转轴分为两段,两段旋转轴分列于所在锚板侧边两端,套座分列于所在旋转板侧边两端,旋转板的套座一一对应转动连接于锚板的两段旋转轴;
所述旋转板与套座所在侧边相对的另一侧边设有三角形尖;
所述旋转板的三角形尖至少有一个。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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