CN1005475B

CN1005475B - 锚装置和使用该锚装置的锚泊系统

Info

Publication number: CN1005475B
Application number: CN85103227.3A
Authority: CN
Inventors: 克劳斯·约翰·李纳多
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-23
Filing date: 1985-04-23
Publication date: 1989-10-18
Also published as: CN85103227A

Abstract

本发明涉及一种用于海上或陆上的锚装置和使用该锚装置的锚泊系统。该锚装置包括一个靠压在海底或地面上的板片（１５），和多个延伸穿过该板片而进入海底或地层并形成一个管状封套的圆柱形元件（１６）。该锚泊系统由两个或多个锚装置组成，其中的锚装置用支绳牢固地互相连接在一起，再用一条主缆绳连接到要锚定的物体上，其特征为至少两个上述锚装置被各支绳连接在一起，各支绳被连接到各自的板片上，锚固定力的作用线大致上穿过管状封套的反作用中心（ｃ），因而保证力通过接合点（１２）分配到所有的支绳上。

Description

锚装置和使用该锚装置的锚泊系统

本发明涉及一种用于海上或陆上的锚装置和使用该锚装置的的锚泊系统。

这种锚装置主要用于固定海上的构造物，例如浮动的装备或船只，以便相当容易并且灵活地将其停泊。而且，由于具有较持久性的结构，本发明的这种锚装置可以被使用来系泊平台、浮标、利用风力、波浪或热能的设备、和不同类型的连结于海底的、如刚性或者铰链连接的构造物，例如钻井钢套以及荷重之圆柱状物。并且，这种锚装置亦可以用于陆地上支撑一些构造物，例如楼塔、桅杆、或者脚手架。

在传统的锚泊方法中，在涉及浮动的装备或者类似的构造物时，是将许多锚，如数量为8到12，配布于该装备的四周。这些锚借助特殊的起锚船从该装备上放出去，然后被朝向该装置拉动，直到它们与海底部咬合为止。这些锚类似于传统之船锚的型态，并且大致上仅可以借助水平的力被支持，其锚缆因此必须具有一定的长度，以便使其由于重力而具有一曲线的形状，该缆绳在咬合的位置正切于一水平缆绳。不管如何，如果邻接于锚的缆绳借助重锤而被压住的话，该缆绳的长度可以稍微缩短些，在用锚固定的时候很难预料固定的最终位置，亦即该锚能提供充分支持能力的位置，再者，该锚会受到拉动之方向偏差的影响，此拉动会致使锚翻覆并且丧失功能。因此，必须将数个锚配布在该装备的四周。

总之，配备重绞车和长缆绳的许多锚单元会使整个锚泊系统具有相当大的总重量，这将降低在一预定之浮力状况时该装备的载重能力。

FR2，383，825描述了一种先有技术的锚装置，包含有一个板片与一个延伸穿过上述板片的桩，以便连结一条锚链。不管如何，因为该桩延伸穿过该板片的中央，仅在该桩相对于其长度具有一较大的直径时，才可能使锚固定力之作用线经过该桩的反作用中心，这意味着将很难将该柱打入海底或者地面。

本发明的目的在于提供一种具有与由较大直径的桩所提供的力相似的力的特征，因而能够承担较大垂直分力的锚装置和使用该锚装置的锚泊系统。

本发明的锚装置包括一个靠在海底或地面上的板片，以及延伸穿过该板片进入海底或者地层里的圆柱状元件，其特征为有数个这样的元件（16）配置在一起，形成一个管状的封套。

这种锚装置可以用一相当容易的方法在较大的深度里借助简单的操作以及较小的动力而使其咬合与拆解。因此，这种锚装置的大部分均可被再度使用。

因为这种锚装置能承受垂直分力，所以可以使用较短的锚缆绳。因为这种锚装置可依据预定位置的地质状况来决定尺寸，所以每一个锚单元将更为可靠实用，因而只需要较少量的锚单元。因此较短的缆绳与较少量的锚单元就构成了一种具有较小重量的锚泊系统。

本发明的锚泊系统，其特征为至少有两个锚装置被各支绳（13）连接在一起，各支绳（13）被连接到各自的板片（15）上，锚固定力的作用线大致上穿过管状封套的反作用中心（c），因而保证力通过接合点（12）分配到所有的支绳上。

为了更详细地说明本发明，请参阅附图，其中：

图1为一个被四个本发明之锚装置所固定的装备之概要的立体外观图;

图2为这种锚装置的一个立体外观图;

图3为沿图2之a-a线的一个横截面图;

图4为这种锚装置上的一个附助装置的一个局部横截面图;

图5为被由四组，每一组具有三个本发明的锚装置所构成的本发明的锚泊系统所固定的一个装备之概要的立体外观图;

图6为描述一组如图5所示的三个锚装置的相对位置关系的示意图;

图7为配置六条支绳时这些支绳与锚装置的一个平面图;

图8为类似于图7所示的一个平面图，这些锚装置与支绳互相连结而形成一个网状的结构;

图9为配置五条支绳时类似于图7所示的一个平面图。

在图1里，一个浮在水面上的装备（10）被四个相同的本发明的锚装置（14）所固定住，这些锚装置的每一个均具有一条锚缆绳（11）。这种装置（14）在图2里被描述的更为详细，并且包括一个靠在底部的板片（15），上述的板片最好是圆形，以及许多圆柱状的元件（16），这些元件被撞击穿过板片进入底部的物质中，形成一个管状的封套，在此实例里是如图2之点划线所示的圆柱状封套，其中仅有少数元件被描绘出来。板片（15）在元件（16）所形成之管状封套的上端形成一个凸缘。借助这种配置可以获得相同于借助使用传统的方法所构成的具有均匀弧状壁面的单一桩所获得的力的特征，而不需要大量的工作就可将这样的管状封套置入底部地层里。这些元件被板片所支持。该板片提供了一个坚固的连结，使这些元件整体被该坚固的板片保持在一起。

由于这种锚装置（14）被做成如图所示的形状，为了将锚装置咬合于一个预定的位置并且为了将锚装置从上述的位置拆解下来，必须要有相对于支持力为很小的动力源。

板片（15）的尺寸、元件（16）的数目、以及上述元件的尺寸必须配合地质的状况，使得所需之撞击力相对于所获得之锚装置的支持能力被定得最适当。为了增加这些元件的侧向抗力，这些圆柱状的元件可被配置成为如图3所示的一种所谓Z字形。为了进一步的增加锚装置的能力，凝结的物质或者这种物质的混合物。例如一种水泥与水的混合物，可以被注入这些元件四周的底部里，以便使该底部更为坚固。在决定尺寸和布设这种锚装置时，必须使锚固定力的作用线穿过锚装置的反作用中心，并且该锚装置之侧向及轴向的抗力必须同时足以承受各个方向的分力。

反作用中心的位置不仅由这些元件的尺寸与配置来确定，还由板片的面积以及底部地层的性质来决定。

当锚固定力的作用线穿过反作用中心（c）时，该力可以容易地被分解成一个横向的分力与一个轴向的分力，并且没有力矩作用在该锚装置上，这可以借助将缆绳附助装置配置在该锚装置的边缘而实现。然后当该锚装置被支持住时，这些元件将由于从该板片传送至这些元件的力矩而自动地锁固于该底部里。

如果该锚装置被制成对称于一个轴的四周，其支持力在所有朝向的方向里将全部相同。如果这种附助装置被制成可以替换的，且其可以沿着该板片之圆形边缘的周围自由移动，则当锚固定力的作用线与经过该板片之中心（对称轴）的垂线相交时不管该锚缆绳的方向如何，该锚装置不会遭受到扭矩的作用。

在板片（15）上有一个缆绳附助装置（17）供锚缆绳（13）连结于锚装置，该附助装置是装设在板片的边缘并且可以沿着上述的边缘自由地移动。

这种缆绳附助装置如图4所示，以一个凹处（21）抱住两个借助熔焊而连结于板片的导轨（19）及（20），导轨（19）为环状，并且沿着板片（15）的外缘延伸，而导轨（20）沿着板片圆柱表面的上部延伸。因此，该附助装置经该导轨的引导而移动。

在图5里，所描述的是一种使用本发明锚装置的锚铂系统，其中锚装置（14）被适当地用来固定一个浮在水面上的装备（10）。该锚泊系统有四组相同的锚装置，每一组具有三个本发明的锚装置，并且其每一组均包括一条锚缆绳或一条主缆绳（11），其一端连接该装备，另一端连接于一个块状物（12）。有三条支绳（13）从该块状物（12）延伸出来，其每一条连接一个与海底咬合在一起的锚装置（14）。这种缆绳不仅可为钢索亦可为合成纤维制成品以及链条和其之组合。这些锚装置被配布在该块状物（12）的四周，并且为了充分地使锚装置起作用，必须至少具有两个锚装置，但是，为了对称，最好是使用至少三个锚装置。其数量当然亦可以大于3。不过，在那种情况下，为了获得静态负荷分布，则需要特殊的布置，这在下面还要讲到。

请参阅图6，这种锚泊系统原则上是以力的大小与方向的转换，以及力的传递为基础的，也即借助将力分成数个分力，例如将具有大升角α的主缆绳（11）上的力转换成具有较小的升角α₁、α₂、α₃的支绳上的数个分力，并且借助将主缆绳上全部锚固定力分成数个在支绳上的几个锚固定力，而使大力减小。该升角一般说来为作用线与力在附着点分别相对于水平面的倾斜角，该角在附着点处，于通过垂线的平面内测量。因为一条缆绳仅可以沿其纵向传递力量，所以其力的方向，即向量的方向，将由缆绳的形状来确定。当锚装置（14）最为有效时，这些支绳（13）的长度因此将被这些力的方向所确定，这些锚装置的尺寸也同时被确定了，即，使支绳的方向适合缆绳配置之其余部分所需的尺寸。如果α＞αn，其中n＝1，2，3，不管锚固定力的大小和方向有任何变动，这些锚装置（14）将不变动。

为限制这种锚装置的负荷，在需要三个以上的锚装置（14）的情况下，可以借助不同的具体实施例以便静态地限定锚固定力。

在图7里，所描述的是一个这类具体的实施例，其中由于这些锚装置被互相连结成为一种含有六个锚装置（14）的分叉的系统，作用在这些锚装置上的力减小了。连结于块状物（12）的支绳（13）的数目减少为3条缆绳。这是由于所有的缆绳总是被拉紧并且这个力被静态地限定而实现的，同时该系统中设有活动的另件。这种系统可以连续地被扩大，以致包含一个不定数目的锚装置。

在如图8所示的具体实施例中，这些支绳的互相连结，亦即网状结构，可被构成更为复杂或更为简单，因而将得到间接的较高或较低程度的力的分布。在图8的具体实施例里，虚线表示可以被除去的缆绳，如果这些缆绳被包含于该网状结构里，它们会被置于该块状物下面的一个平面里，并且与该块状物独立地互相连结在一起。

通过将这些锚装置（14）如图9所示的地互相连结，作用在这些锚装置的力将被相邻的锚装置所减小，例如锚装置（14a）、（14b）、及（14c）、（14d）借助一条共同的缆绳（13′）与（13″）而分别地互相连结成对，每条缆绳穿过该块状物（12）里的一个锚链孔或绕过其中的一个滑轮（18）。则合成力作用在该块状物上，好像一条缆绳的力一样。这种系统工作的先决条件是，在该锚链孔与滑轮里的摩擦力分别地相对于作用在这些锚装置上面的力均为很小。如果没有摩擦力存在（摩擦系数＝0），作用于互相连结成对的两个锚装置上面的力将相等。

除了上述的这些具体实施例之外，亦可以使这些支绳具有弹簧元件，其中这些支绳的数目大于3。那时，所有的缆绳将随时保持拉紧，并且如果在这些缆绳之一里的力由于不平均的负荷分布而增加时，该弹簧将被拉长，因而改变了其他锚装置中力的分布。

Claims

1、一种用于海上或陆上的锚装置，包含一个靠在海底部或地面上的板片（15），以及延伸穿过该板片（15）而进入海底部或地层的圆柱状元件（16），其特征为多个元件（16）配置在一起而形成一个管状的封套。

2、如权利要求1所述的锚装置，其特征为这些元件（16）具有圆形的横截面，并且绕着一个轴对称地配置在圆形的板片（15）里。

3、如权利要求2所述的锚装置，其特征为有一个主缆绳（11）的附助装置（17）在该板片（15）的边缘。

4、如权利要求3所述的锚装置，其特征为该附助装置（17）可沿着该板片的圆形周边自由移动。

5、如权利要求1、2、3或4所述的锚装置，其特征为这些元件（16）配置于该板片（15）里呈Z字形。

6、一种用于海上或陆上的锚泊系统，由两个或多个锚装置组成，其中的锚装置用支绳牢固地互相连接在一起，再用一条主缆绳连接到要锚定的物体上，其特征为至少两个如权利要求1、2、3、4或5中所述的锚装置被各支绳（13）连接在一起，各支绳（13）被连接到各自的板片（15）上，锚固定力的作用线大致上穿过管状封套的反作用中心（c），因而保证力通过接合点（12）分配到所有的支绳上。

7、如权利要求6所述的锚泊系统，其特征为两个相邻的锚装置（14）借助一条共同支绳（13）而被互相连结成对。

8、如权利要求6所述的锚泊系统，包括多个锚装置以及相邻的形成网状结构的绳和中间连接的绳，其特征为锚装置都通过形成这个网状结构的支绳直接连接到接合点（12），因而保证了力由主缆绳（11）通过接合点分配到各锚装置上。

9、如权利要求6所述的锚泊系统，其特征为两个相邻的锚装置（14a、14b;14c、14d）被一条自由地穿过该接合点（12）的共同支绳（13′;13″）连结成对。