CN102905967B - 近海海锚 - Google Patents

Abstract

一种海锚(1、40、40A、40B、40C)，用于深埋在海底泥土(2)中，包括：锚爪构件(4、41)、锚杆构件(7、49)以及用于限制其上的载荷施加点(13、15、63、63A、65)，以使所述载荷施加点(13、15、63、63A、65)在通过所述锚爪构件(4、41)的重心(9、46)的第一和第二方向上的装置(12、62、62A)，所述第一和第二方向相对于所述锚爪构件(4、41)的向前和向后方向(10、47)分别形成向前张开的锐角(A)和向后张开的锐角(C)，由此，在被向前拉动以在向前方向(F)上深埋之后，所述海锚(1、40、40A、40B、40C)能够被向后拉动以在向后方向(R)上深埋。

Description

近海海锚

技术领域

本发明涉及海锚，并且尤其涉及用于在飓风中由近海行业使用的拖动埋设式和直接埋设式海锚。拖动埋设式海锚被初始地水平拉动以实现穿透进入海底表面。直接埋设式海锚通过通常已知为从动件的长形的重型工具推动进入海底表面，或者通过从海底表面上方的距离自由落下所产生的动量引起的撞击被强迫进入海底表面。

背景技术

通常，近海钻探或生产平台通过多个锚索和锚保持就位，这些锚索和锚通常沿着以平台为中心的圆的圆周等距离地间隔开。飓风会将较大的力施加到该平台。如果锚已被选择成提供超过锚索的断裂载荷的保持能力，则这些力可能足够大，以至于使平台的上风舷处的锚索断开。如果在平台的上风舷上的一个或更多个锚索断开，则邻近的锚索会开始过载并且也可能断开。平台则可能脱离站台，随着张力在锚索中增大，在站台上的下风舷的锚将会遭受在载荷的方位角方向上的改变。这些锚将在增加的载荷作用下沿拉动方向以方位角转动进入海底泥土中并且被深埋直到剩余的锚索断开以使平台能够漂移为止。然而，如果平台沿直接通过下风舷锚的路径被驱动，则最后完好的锚索将使锚在竖直平面内以相反的方式向后转动，由此增加的载荷将使锚的埋设深度减小、使锚断裂并使锚在海底表面上被拖动。当平台在风暴中漂移时，拖动的锚将对于任何附近的管道造成严重的危害。当半浸入水中的漂移平台使锚索断开并且将锚拖动到附近的管道上时，在2005年8月发生的HurricaneKatrina(卡特里娜飓风)期间这种危害变成了高代价的事实。

发明内容

本发明的第一目的是通过提供改进的海锚来避免上述危险，在已被深埋到海底表面下方并在一个方位角方向上加载时，该改进的海锚能够转动并深埋，以在向后拖动锚索并在相反的方位角方向上加载时提供逐渐增大的能力。下文中，当将锚的锚爪的支承表面(支承表面在锚承受其中的载荷时支承在泥土上)的区域中心埋设在海底表面下方超过支承表面的面积的平方根的二倍时，锚被认为深埋到海底表面下方的泥土中，其中，当锚在泥土中承受载荷时支承表面支承在泥土上。

本发明的第二目的是提供一种改进的海锚，其具有在此处描述的锚爪重心处测量的至少两个操作的锚爪重心角，每个锚爪重心角都能够使锚沿轨迹埋设在海底泥土中。

根据本发明的第一实施方式，一种海锚，所述海锚用于埋设在海底表面下方的泥土中，包括：锚爪构件，所述锚爪构件具有支承表面，在所述锚在所述泥土中承受载荷时所述支承表面支承在所述泥土上；锚杆构件；至少两个载荷施加点，所述至少两个载荷施加点用于附接连接构件，连接构件用于将所述锚连接到锚索；以及通道，所述通道用于使所述连接构件能够在所述载荷施加点之间转换，使得所述载荷施加点位于包含所述支承表面的重心并与所述锚的基准直线形成倾斜角的直线上，所述基准直线包括所述重心并且限定所述锚的向前方向和向后方向，在向前方向上，所述支承表面具有最小的突出区域，并且所述基准直线位于所述锚的对称平面中，使得所述通道相对于所述基准直线成角度地固定，其中，所述倾斜角是关于第一载荷施加点的向前张开的锐角和关于第二载荷施加点的向后张开的锐角，由此，在载荷施加点处通过所述锚索经由所述连接构件施加到所述锚的载荷使所述锚沿关于所述第一载荷施加点的向前方向和关于所述第二载荷施加点的向后方向深埋在所述海底表面下方。

优选地，所述向前张开的锐角具有在68°至82°范围内，更优选是75°的值，并且所述向后张开的锐角具有在68°至82°范围内，更优选是75°的值。

优选地，所述通道适于接受所述连接构件，使得所述连接构件能够通过在所述通道中运动从第一载荷施加点转换到第二载荷施加点，并且能够通过在所述通道中运动从第二载荷施加点转换到第一载荷施加点。

优选地，所述通道包括槽，所述槽包括所述第一载荷施加点和所述第二载荷施加点，其中，所述第一载荷施加点和所述第二载荷施加点中的每个载荷施加点靠近所述槽的端部定位。

优选地，所述第一载荷施加点和所述第二载荷施加点与所述重心间隔开的距离均在所述支承表面的平面面积的平方根的0.12倍至0.4倍的范围内。

优选地，所述锚杆构件包括平坦构件。

优选地，所述第一载荷施加点与所述第二载荷施加点间隔开的距离在所述支承表面的平面面积的平方根的0.03倍至0.3倍的范围内。

优选地，所述锚杆构件刚性地附接到所述锚爪构件。

优选地，所述锚杆构件附接到所述锚爪构件以致于能够绕平行于所述基准直线的轴线转动。

优选地，包含所述第一载荷施加点和所述第二载荷施加点的直线相对于所述基准直线倾斜，以形成在向前张开0°至15°的范围和向后张开0°至5°的范围中的一个范围内的角。

优选地，所述连接构件包括长形的辅助锚杆构件，所述长形的辅助锚杆构件包括：在下端处的连接夹，其用于通过载荷销附接到所述锚杆构件；以及在上端处的初始第一载荷施加点，其用于附接锚索。

优选地，在所述锚杆构件与所述辅助锚杆构件之间设置有临时保持装置，以将所述初始载荷施加点临时地保持在包含所述重心的直线上，所述直线相对于所述基准直线倾斜，以形成在52°至68°的范围内，更优选是60°的向前张开的角。

优选地，所述临时保持装置包括剪切销。

优选地，在所述锚爪构件的后部处设置有偏转装置，所述偏转装置包括向后面对的表面，所述向后面对的表面位于所述锚的所述对称平面的每一侧，并且均定位在相对于所述基准直线形成倾斜角的直线与所述对称平面相交的平面内，由此所述向后面对的表面从与其上的泥土相互作用中产生偏转力，以在力的向后指向的分量施加到第二载荷施加点时，便于所述锚在所述泥土中转动。

优选地，所述倾斜角在10°至40°的范围内、较优选是30°。

优选地，所述向后面对的表面的面积与所述支承表面的总面积的比值在0.02至0.2的范围内，较优选是0.09。

根据本发明的第二实施方式，一种海锚，所述海锚用于埋设在海底表面下方的泥土中，包括：锚爪构件，所述锚爪构件具有支承表面，在所述锚在所述泥土中承受载荷时支承表面支承在所述泥土上；锚杆构件，所述锚杆构件包括至少两个可枢转的长形构件以及用于联接远离所述锚爪构件的所述长形构件的联接构件；以及载荷施加点，所述载荷施加点用于附接用于将所述锚连接到锚索的连接构件，使得所述载荷施加点位于直线上，所述直线包括所述支承表面的重心并与所述锚的基准直线形成倾斜重心角，所述基准直线包括所述重心并且限定所述锚的向前方向和向后方向，在向前方向上，所述支承表面具有最小的突出区域，并且所述基准直线位于所述锚的对称平面中，所述长形构件的长度使得所述联接构件在所述锚承受通过所述锚索施加的载荷时与所述锚爪构件间隔开，所述长形构件在附接点处附接到所述锚爪构件，使得所述附接点在所述对称平面上的突起间隔开，所述长形构件在所述联接构件上间隔开的附接点处附接到联接构件，其中，所述联接构件包括至少两个载荷施加点以及用于使所述连接构件在被附接到所述联接构件时能够在所述载荷施加点之间转换的转换装置，使得所述锚包括由所述锚索操作的多重稳定机构，由此所述连接构件能够在载荷施加点的位置的至少两个稳定位置之间可逆地运动。

优选地，所述长形构件包括线材、绳、柱、索、链和刚性梁中的至少一个。

优选地，两个向前的所述长形构件对以及两个向后的所述长形构件对被设置并且具有的长度使得所述稳定位置在与所述锚爪构件的支承表面的重心相隔一定距离处，当所述锚在所述泥土中承受载荷时支承表面支承在所述泥土上，所述距离在所述支承表面的平面面积的平方根的0.5倍至1.65倍，较优选是0.8倍至1.2倍的范围内。

优选地，相对于两个相邻稳定位置中的每个稳定位置的倾斜的所述重心角被选择成在下列五个范围中的不同的一个范围中：包括36°至52°，更优选是47°、52°至68°，更优选是60°以及68°至82°，更优选是75°的三个向前张开的范围；85°至95°，更优选是90°的一个中间范围；以及68°至82°，更优选是75°的一个向后张开的范围。

优选地，所述转换装置包括通道，所述通道适于接受所述连接构件使得所述连接构件能够通过在所述通道中运动从一个载荷施加点转换到其他的载荷施加点，并且能够通过在所述通道中运动从其他的载荷施加点转换到一个载荷施加点。

优选地，所述通道包括槽。

优选地，所述联接构件包括平坦构件，所述平坦构件包括所述槽、用于附接所述长形构件的两个间隔开的附接点、以及均位于所述槽的端部并靠近所述槽的端部的所述第一载荷施加点和所述第二载荷施加点。

优选地，所述第一和第二载荷施加点间隔开距离L，所述距离L小于所述两个间隔开的附接点间隔的距离M。

优选地，所述距离M与所述距离L的比值在1至3，更优选是1.5至2.5的范围内。

优选地，包括所述第一和第二载荷施加点的第一直线平行于包括所述两个间隔开的附接点的第二直线，所述第一和第二直线间隔开的距离在所述距离M的0倍至0.5倍的范围内。

优选地，所述多重稳定机构包括双重稳定机构，其中，所述联接构件包括直槽，所述直槽包含能够位于对应的第一和第二稳定位置处的第一和第二载荷施加点，所述第一和第二稳定位置分别限定均在68°至82°的范围内，优选是75°的向前张开的锐角重心角和向后张开的锐角重心角。

优选地，所述多重稳定机构包括双重稳定机构，其中，所述联接构件包括直槽，所述直槽包含能够位于对应的第一和第二稳定位置处的第一和第二载荷施加点，所述第一和第二稳定位置分别限定在52°至68°的范围内，更优选是60°的第一向前张开的锐角重心角以及在68°至82°的范围内，更优选是75°的第二向前张开的锐角重心角。

优选地，所述联接构件中的所述槽在其中具有弯曲部，弯曲部用于提供在所述第一和第二载荷施加点之间的中间载荷施加点，其中，所述槽的在所述弯曲部的每一侧处的轴线形成包括在140°至160°的范围内，更优选是150°的向下张开的钝角。

优选地，所述多重稳定机构包括三重稳定机构，其中，所述联接构件包括弯曲槽，所述弯曲槽包括能够位于对应的第一和第二稳定位置处的第一和第二载荷施加点，所述第一和第二稳定位置分别限定了均在68°至82°的范围内、优选是75°的向前张开的锐角重心角和向后张开的锐角重心角，并且所述弯曲槽包括能够位于中间稳定位置处的中间载荷施加点，所述中间稳定位置限定均在85°至90°的范围内，更优选是90°的向前张开的锐角重心角和向后张开的锐角重心角中的一个。

优选地，所述多重稳定机构包括三重稳定机构，其中，所述联接构件包括弯曲槽，所述弯曲槽包括能够位于对应的第一和第二稳定位置处的第一和第二载荷施加点，所述第一稳定位置限定在36°至52°的范围内，优选是46°的第一向前张开的锐角重心角，所述第二稳定位置限定在68°至82°的范围内，优选是75°的第二向前张开的锐角重心角，并且所述弯曲槽包括能够位于中间稳定位置处的中间载荷施加点，所述中间稳定位置限定在52°至68°的范围内，优选是60°的中间的向前张开的重心角。

优选地，所述多重稳定机构包括三重稳定机构，其中，所述联接构件包括弯曲槽，所述弯曲槽包括能够位于对应的第一和第二稳定位置处的第一和第二载荷施加点，所述第一稳定位置限定在52°至68°的范围内，优选是60°的向前张开的锐角重心角，所述第二稳定位置限定在68°至82°的范围内，优选是75°的向后张开的锐角重心角，并且所述弯曲槽包括能够位于中间稳定位置处的中间载荷施加点，所述中间稳定位置限定在68°至82°的范围内，更优选是75°的中间的向前张开的重心角。

优选地，在所述锚杆构件中设置有调节装置，所述调节装置用于临时地改变用于所述长形构件中的至少一个长形构件的所述联接构件上的附接点与所述锚爪构件上的相应附接点之间的距离，以对所述第一载荷施加点提供初始的稳定位置，由此，包括所述第一载荷施加点和所述重心的直线与所述基准直线在所述锚索被张紧时形成在36°至52°范围内，优选是46°的和52°至68°范围内，优选是60°中的一个范围的初始的向前张开的锐角。

优选地，所述调节装置包括通过铰接接头连接的两个长形元件，在远离铰接接头的长形元件上具有附接点，用于在所述联接构件上的所述向前附接点与所述锚爪构件之间附接，由此所述元件分别在被关闭或打开时提供附接点的最小或最大的间隔。

优选地，在所述元件之间设置有临时保持装置，以将所述元件与所述附接点以最小的间隔临时地保持在一起。

优选地，所述临时保持装置包括剪切销。

优选地，在所述锚爪构件的后部处设置有包括向后面对的上表面的偏转装置，所述向后面对的上表面位于所述锚的所述对称平面的每一侧，并且在相对于所述基准直线形成倾斜角的直线与所述对称平面相交的平面内，由此所述向后面对的上表面从与其上的泥土相互作用中产生偏转力，以在力的向后指向的分量施加到所述第二载荷施加点时，便于所述锚在所述泥土中转动。

优选地，所述倾斜角在10°至40°的范围内，更优选是30°。

优选地，所述向后面对的上表面的面积与所述支承表面的总面积的比值在0.02至0.2的范围内，较优选是0.09。

附图说明

现在将参照附图，通过举例方式来描述本发明的实施方式，其中：

图1示出了根据本发明的第一实施方式的海锚的侧视图；

图2示出了图1的锚的俯视图；

图3示出了图1的锚的主视图；

图4示出了图1的锚的后视图；

图5示出了根据本发明的第二实施方式的、处于第一稳定构造中的海锚的侧视图；

图6示出了根据本发明的第二实施方式的、处于第二稳定构造的海锚的侧视图；

图7示出了图5的锚的主视图；

图8示出了图6的锚的主视图；

图9示出了图5的锚的俯视图；

图10以较大比例示出了如图5中所示的具有两个载荷施加点的联接板；

图11示出了包括处于闭合构造的距离调节器以及初始的向前张开的锐角β的图5的锚的侧视图；

图12示出了包括处于打开构造的距离调节器以及向前张开的第一锐角A的图5的锚的侧视图；

图13示出了包括处于打开构造的距离调节器以及向后张开的第二锐角C的图5的锚的侧视图；

图14示出了具有向前张开的初始锐角β的图5的锚的侧视图；

图15示出了具有向前张开的第一锐角A的图5的锚的侧视图；

图16以较大比例示出了具有三个载荷施加点的替代性联接板；

图17示出了安装有图16的联接板并处于限定了角A的第一稳定构造中的图5的锚；

图18示出了处于限定了角B的中间稳定构造中的图17的锚；

图19示出了处于限定了角C的第二稳定构造中的图17的锚；

图20示出了P小于Q并且处于限定了角α的第一初始稳定构造中的图18的锚；

图21示出了处于限定了角β的第二初始稳定构造中的图20的锚；

图22示出了处于限定了角A的第一稳定构造中的图20的锚。

具体实施方式

参照图1至图4，在本发明的第一实施方式中，用于在操作中深埋入海底表面3以下的泥土2中的海锚1包括在锚1的对称平面6中的接头5处连接在一起并且沿接头5一起刚性地附接到位于对称平面6中的板状锚杆7的两个锚爪4。对称平面6在图3和图4中示出为竖直虚线并且在图2中示出为水平虚线。每个锚爪4具有平坦的上表面8。上表面8相对于彼此倾斜，以包括位于120°至180°范围内的，优选为140°的上反角E(图3)。组合表面8的重心9(图1)位于对称平面6中。包含重心9并与平坦的上表面8平行的基准直线10限定了锚1的向前方向F和向后方向R。每个锚爪4在俯视图(图2)中具有大致五边形形状，该五边形形状具有与对称平面6间隔开的前点11。板状锚杆7包括长形槽12，长形槽12在槽12的前端14处具有第一载荷施加点13以及在槽12的后端16处具有第二载荷施加点15。第一载荷施加点13和第二载荷施加点15中的每个距重心9的距离在0.12√A至0.4√A的范围内，优选是0.15√A至0.25√A的范围内，其中，A表示如图2中所示的锚爪4的组合俯视面积。第一载荷施加点13与第二载荷施加点15间隔开的距离在0.03√A至0.3√A的范围内。包含重心9和第一载荷施加点13的直线17与基准直线10形成向前张开的锐角重心角A。类似地，包含重心9和第二载荷施加点15的直线18与基准直线10形成向后张开的锐角重心角C。重心角A和重心角C中的每个角的大小在68°至82°的范围内，更优选是75°。重心角C等于重心角A是优选的但不是必须的。槽12的轴线19包括第一载荷施加点13和第二载荷施加点15，并且位于相对于基准直线10的向前张开的角G处。向前张开的角G的大小选定为在-5°至+15°的范围内，优选是0°，其中，当角G是负值时，第一载荷施加点13比第二载荷施加点15更靠近基准直线10。

锚1包括长形辅助锚杆20，长形辅助锚杆20具有连接夹21，该连接夹21包括在下端处的销孔22和在上端25处的钩环(shackle)凸耳孔24。销孔22与钩环凸耳孔24之间的距离在0.7√A至√A的范围内，优选是0.85√A。连接夹21跨越锚杆7并且通过位于销孔22中并穿过槽12的载荷销26附接到锚杆7。载荷销26的直径稍微小于槽12的宽度，使得当载荷部件沿方向F在锚索30上反转以致使辅助锚杆20绕载荷销26(图1)逆时针转动并在方向R上向后运动时，载荷销26可从第一载荷施加点13自由地滑到第二载荷施加点15。为了清楚起见，图1示出了局部剖切的连接夹，以示出在锚杆7中的槽12的前端14处的第一载荷施加点13。

钩环28的销27安装在具有中心24A的钩环凸耳孔24中，以将辅助锚杆20经由钩环28和套节29连接到锚索30。连接夹21包括定位成能与锚杆7中的多个剪切销孔32中的一个对齐的剪切销孔31，以便容置剪切销33。当剪切销33位于剪切销孔31和一个剪切销孔32中时，载荷销26位于第一载荷施加点13处并且辅助锚杆20保持成使得包括中心24A和重心9的直线34相对于基准直线10形成初始的向前张开的锐角重心角β。初始的向前张开的重心角β的大小选定为在52°至68°的范围内，优选是60°，以便在软的粘质土中作业。锚杆7中的多个剪切销孔允许通过使剪切销33位于锚杆7中的特定的剪切销孔中来步进式选定角β的大小。因此，当辅助锚杆20通过剪切销33被限制时，钩环凸耳孔24的中心24A保持在初始载荷施加点35处，从而限定初始的相对于锚1的锚爪4的向前张开的重心角β，其利于锚1完全穿透通过海底表面3并且沿由重心角β所限制的倾斜的子表面的轨迹到达在海底表面3下方的大约2√A的重心9穿透深度。该深度足够深，以允许剪切销33能够安全地分离，通过增加张紧状态下的锚索30的倾斜来使辅助锚杆20绕载荷销26自由转动，并因此将施加到锚1的载荷从初始载荷施加点35传递到第一载荷施加点14，以确保沿由较大向前张开的锐角重心角A所限定的更陡的倾斜轨迹的随后掩埋。

偏转器板36(图1、2和4)位于锚爪4的后缘37处并且具有形成锚爪表面8的倾斜延伸部的平坦的上表面38。平行于对称平面6并且位于表面38中的直线39在突出到对称平面6上时与基准线10形成向后张开的角D。角D的大小在10°至40°的范围内，优选是30°。偏转器板的上表面38的总面积与锚爪表面8的总面积的比值在0.02至0.2的范围内，优选是0.09。

在锚1(图1至图4)的改型中，锚爪4通过铰链5A(未示出)铰接地而并非刚性地附接到锚杆7。铰链5A位于接头5与锚杆7之间，其中，铰链5A的轴线5B位于对称平面6内并且平行于基准直线10，以使锚杆7能够转动离开对称平面6，以允许锚1随着锚索30的方位角方向的改变抵抗来自对称平面6的载荷。

参照图5至图10，在本发明的第二实施方式中，用于在作业中深埋入海底表面3下方的泥土2中的海锚40包括锚爪41，锚爪41由具有上表面42A的中央板42以及各自具有上表面43A并在接头44处各自连接到中央板42的两个倾斜侧板43形成。接头44平行于锚40的对称平面45(图7、8、和9)并与其间隔开。板加强肋44A(图5至图9)沿接头44中的每个的接头的长度附接到锚爪41的下侧。侧板43相对于彼此倾斜，以在锚爪41(图7和8)下方包括大小在180°至120°范围内的，优选是140°的下反角E。板42和43的组合上表面42A和43A的重心46(图9)位于对称平面45内。包括重心46并与中央板42的上表面42A平行的基准直线47(图5、6和9)限定锚40的向前方向F和向后方向R。在对称平面45的每一侧处，锚爪41的每个半体在俯视图中具有大致五边形形状，该五边形形状具有与对称平面45间隔开的前点48。偏转器板76(图5、6和9)位于锚爪41的中央板42的后缘77处，并且具有平坦的上表面78(图9)，该平坦的上表面78形成中央板42的上表面42A的倾斜延伸部。平行于对称平面45并且位于表面78中的直线79(图5)与对称平面45内测量的基准线47形成向后张开的角D。角D的大小在10°至40°的范围内，优选是30°。偏转器板的上表面78的面积与表面42A和43A的总平面面积的比在0.02至0.2的范围内，优选是0.09。

锚40的锚杆49(图5和6)包括联接板50(图5和6)以及两个前索缆51F和两个后索缆52R。锚杆49附接到锚爪41的加强肋44A中的每一个加强肋上的前凸耳53F和后凸耳53R。凸耳53F和53R分别具有中心53A和53B并且突出穿过锚爪41的上表面42A和43A。凸耳53F和53R与重心46(图9)等距离地间隔开。索缆51F和52R中的每个索缆在下端处由套节54L终止并且在上端处由套节54U终止。套节54L中的每个套节具有穿过其的钩环55，钩环55作为使每个前索缆51F附接到每个对应的前凸耳53F以及使每个后索缆52R附接到每个对应的后凸耳53R的工具。前索缆对51F在具有中心57A的前凸耳孔57F处通过联接穿过两个套节54U的钩环(56)附接到联接板50(图5、6和7)。类似地，后索缆对51R在具有中心57B的后凸耳孔57R处通过联接穿过两个套节54U的钩环(56)附接到联接板50(图5、6和8)。

现在参照图10，为了包括在锚40中，联接板50在侧视图中为大致的四边形形状，其中，上棱缘58与通过前棱缘60和后棱缘61间隔开的下棱缘59平行。长形槽62在联接板50中位于前凸耳孔57F和后凸耳孔57R的上方，并且在长形槽中，在槽62的前端64处具有第一载荷施加点63且在槽62的后端66处具有第二载荷施加点65。槽62用于接受钩环68的销67(图5)，钩环68被提供用于联接穿过锚索70的终端套节69。槽62在宽度方面略微大于钩环68的销67，由此销67可从槽62的前端64处的第一载荷施加点63滑动到在槽62的后端66处的第二载荷施加点65。联接板50的第一载荷施加点63与第二载荷施加点65之间的距离L(图10)优选小于在联接板50中的凸耳孔57F和57R的各自的中心57A和57B间隔开的距离M。距离L加上销67的直径等于槽62的总长度。比值M/L优选在1至3的范围内、更优选是在1.5至2.5的范围内。凸耳孔57F和57R优选地，但并非必须地关于联接板50的平面内的直线72对称地设置，直线72将包括第一载荷施加点63和第二载荷施加点65的直线73垂直平分。直线73A包括凸耳孔57F和57R的各自的中心57A和57B并且平行于直线73。直线73和直线73A之间的距离N优选在距离M的0倍至0.5倍的范围内、更优选在距离M的0倍至0.3倍的范围内，但是超出该范围的N的值也可以被使用。联接件50使双重稳定机构49B能够在锚40中实现，如下所述。

在锚40中，当钩环68的销67容置在第一载荷施加点63处并且索缆51F和52R拉紧时，第一载荷施加点63保持在第一稳定点74处并且包括第一稳定点74和重心46的直线74A与基准直线47形成向前张开的锐角A(图5)。同样地，当销67容置在第二载荷施加点65处并且索缆51F和52R拉紧时，第一载荷施加点65保持在第二稳定点75处并且包括第二稳定点75和重心46的直线75A与基准直线47形成向后张开的锐角C(图6)。联接板50的距离L、M和N的大小可以与锚杆49的距离P和Q(图6)一起选定，以获得对于角A或角C的任何实际的理想值。距离P是在对称平面45(图7、8和9)中测量的、介于连接锚爪41上的前凸耳53F的中心53A的直线和对称平面45的交点与联接板50中的前凸耳孔57F的中心57A之间的距离。距离Q是在对称平面45内测量的、介于连接锚爪41上的后凸耳53R的中心53B的直线和对称平面45的交点与联接板50中的后凸耳孔57R的中心57B之间的距离。距离P和Q使得联接板50在锚40承受锚索70的载荷时与锚爪41保持间隔开。

当埋入泥土2中时，当通过张紧锚索70所产生的力的向前分量施加到锚40时，钩环68的销67容置在第一载荷施加点63处并且因此使索缆51F和索缆52R张紧。因此，包括索缆51F、索缆52R和联接板50的锚杆49转动成使第一载荷施加点63在形成力平衡时进入相对于锚爪41的第一稳定位置74。包括第一稳定位置74和重心46的直线74A(图5)现在与锚索70的轴线70A共线，并且与基准直线47形成在68°至82°范围内的、优选是75°的向前张开的角A。第一稳定位置74与重心46之间的间隔选定成在0.5√A至1.7√A的范围内、优选是在0.8√A至1.2√A的范围内。销67保持在第一稳定位置74时并且同时容置在第一载荷施加点63处的情形下是稳定的，这是由于相对于锚索70的轴线70A的水平面的倾斜度在钩环68处可以从几乎平行于包括索缆51F的平面逐渐地改变到几乎平行于包括索缆52R的平面，而不使钩环68的销67脱离第一载荷施加点63或者不使索缆51F或索缆52R的张紧完全消失。因此，例如，可以通过大约增加或减小15°而不导致钩环68的销67在联接板50的槽62中滑动离开第一载荷施加点63来改变锚索70的轴线70A的倾斜度。

当现在拉动锚索70以在锚40上经由钩环68的容置在第一载荷施加点63处并且当前保持在第一稳定位置74(图5)的销67引入力的向后的分量时，包括索缆51F和索缆52R的锚杆49在张力作用下逆时针转动，而联接板50则顺时针转动，使得钩环68的销67在槽62中从第一载荷施加点63滑动到第二载荷施加点65。当力平衡被重新形成时，第二载荷施加点65保持在相对于锚爪41的第二稳定位置75(图6)，而张力的向后分量被保持。包括第二稳定位置75、锚索70的轴线70A(图6)以及重心46的直线75A与基准直线47形成在68°至82°范围内，优选是75°的向后张开的角C。第二稳定位置75与重心46之间的间隔选定为在0.5√A至1.65√A的范围内，优选是在0.9√A至1.3√A的范围内，其中A表示如图6所示的锚爪41的平面面积。销67在保持在第二稳定位置75同时容置在第二载荷施加点65处时是稳定的，这是由于相对于锚索70的轴线70A的水平面的倾斜度在钩环68处可以从几乎平行于包括索缆52R的平面逐渐地改变到几乎平行于包括索缆51F的平面，而不使销67脱离第二载荷施加点65或者不使索缆52R或索缆51F的张紧完全地消失。例如，可以通过大约增加或减小15°而不导致销67在联接板50的槽62中滑动离开第二载荷施加点65来改变锚索70的轴线70A的倾斜度。

值得注意的是：当索缆51F和52R在张力作用下逆时针转动时，联接板50顺时针转动。其逐渐地改变相对于槽62的水平面的倾斜度，并且因而使钩环68的销67在槽内从联接板50的第一载荷施加点63快速滑动到第二载荷施加点65，并且因此，在力平衡形成时，使钩环68的销67在锚索70中的张力的驱使下从第一稳定位置74快速滑动到第二稳定位置75。包括锚爪41和锚杆49的锚40与钩环68一起构成双重稳定机构49B，锚杆49又包括索缆51F、索缆52R和联接板50，其中，附接到钩环68的锚索70的轴线70A的倾斜度的适当和充分改变能够触发或转换该双重稳定机构49B从包括向前张开的锐角A的第一稳定几何构造至包括向后张开的锐角C的第二稳定几何构造，反之亦然。

参照图11至图13，海锚40安装有距离调节器80(图11和12)，其用于临时地改变距离P，以提供小于向前张开的锐角A的向前张开的锐角β。角β在54°至66°的范围内，优选是60°。提供角β以便于使锚爪41穿透通过海底表面3进入软泥2中。距离调节器80在联接板50上的前凸耳孔57F与联接有套节54U的钩环56之间联接，套节54U适当地终止缩短的前索缆51F。距离调节器80包括两个平行的相同的长形板81，它们固定在一起并通过间隔板82充分地间隔开，以能够跨越联接板50。在板81的前端83处是孔84，孔84具有的直径等于联接板50中的前凸耳孔57F的直径。销85定位穿过孔84和57F，以代替钩环56将距离调节器80附接到联接板50。板81具有凸耳86，凸耳86包括剪切销孔87，该剪切销孔87朝向孔84定位在板81的与间隔板82相对的一侧上。长形板88位于板81之间，并在板88的后端89处以铰接的方式通过销91附接到板81的后端90。带有中心92A的孔92设置在板88的前端93处，以便附接联接有终止索缆51F的套节54U的钩环56。板88可以在板81之间摆动，以使板88中的剪切销孔94与板81中的剪切销孔87对齐，由此可以将剪切销95安装在对齐的孔中。当剪切销95断开时，板81和88自由转动成轴向对齐(图12)并且因此使凸耳孔57F的中心57A与凸耳53F的中心53A之间的间隔距离P-(S-T)(图11)增加S减T的距离。S是在剪切销95被省去或断开时孔57F的中心57A与孔92的中心92A之间的最大可能距离(图12)。距离T(图11)是在剪切销95被安装并未操作时，平行于索缆51F测量的、孔57F的中心57A与孔92的中心92A之间的最小距离。在剪切销95安装在锚40的距离调节器80的板81和86之间时，距离P被缩短距离(S-T)。当力的向前分量施加在第一载荷施加点63处时，第一载荷施加点63现在保持在相对于锚爪41的初始稳定位置96处(图11)。包括初始稳定位置96和重心46的直线96A与基准直线47形成向前张开的锐角β。角β的大小通过为距离S和T(图11和12)选择合适的大小来确定，并且如前所述，在54°至66°的范围内，对于软泥优选为60°。

当锚40放置在海底表面3上并且在其上通过锚索70水平地拉动(其中钩环68的销67位于联接板50的第一载荷施加点63处)时，由处于闭合的距离调节器80(图11)中的剪切销95保持的向前张开的锐角β的存在便于锚爪41穿透通过海底表面3进入泥土2内。当锚爪41的重心46处于海底表面3以下的超过2√A的某一深度时，加载在锚爪41上的泥土使剪切销95断开。因此，距离调节器80打开，以使锚杆49能够转动并因此使销67从初始稳定位置96运动到限定向前张开的锐角A(图12)的第一稳定位置74。与前述一样，角A在68°至82°范围内，优选是75°。如前所述，第一稳定位置74与重心46之间的间隔选定为在0.5√A至1.65√A的范围内，优选是在0.9√A至1.3√A的范围内。当锚索70的方向现在被改变并拉紧以将力的向后分量施加在保持于第一稳定位置74处的第一载荷施加点63时，索缆52R以及与打开的距离调节器80一起的索缆51F在拉力的作用下逆时针向后转动，并且联接板50顺时针转动，使得钩环68的销67在锚索70中的拉力的驱使下在槽62中从第一载荷施加点63滑动至第二载荷施加点65。在力的向后分量被维持的同时，第二载荷施加点65抵达并保持在相对于锚爪41的第二稳定位置75处(图13)。包括第二稳定位置75和重心46的直线75A与锚索70的轴线70A共线，并且与基准直线47形成在68°至82°范围内、优选是75°的向后张开的锐角C。如前所述，第二稳定位置75与重心46之间的间隔选定成在0.5√A至1.65√A的范围内，优选是在0.9√A至1.3√A的范围内。与前述一样，锚杆49的装置(现在包括打开的距离调节器80、索缆51F、索缆52R和联接板50)、钩环68以及锚爪41构成双重稳定机构49B。

参照图14和15，如果接近正常载荷操作模式的向后埋设在例如不会发生飓风的区域不需要，则锚40A包括如在锚40(图5和6)中的联接板50和索缆52R，但具有长度减小的索缆51F，以形成大约是距离Q的0.75倍的、而不是与距离Q相等的距离P。当钩环68的销67加载并容置在联接板50中的第一载荷施加点63时，第一载荷施加点63如先前关于锚40描述的那样稳定在初始稳定点96处(图11)。初始稳定点96限定向前张开的锐角β。与前述一样，向前张开的锐角β在54°至66°的范围内，优选是60°，并且设置成便于通过锚爪41穿透海底表面到软泥中。在联接板50中的距离L、M和N被选定成使得在钩环68的销67加载并容置在联接板50的第二载荷施加点65处时，第二载荷施加点65稳定在第一稳定点74处，前面关于锚40所描述的那样(图12)。第一稳定点74限定了与前述一样的在68°至82°范围内，优选是75°的向前张开的锐角A。锚40A因此包括如前所述的双重稳定机构49B。当锚40A埋入泥土2中，其中，钩环68的销67保持在用于安装的第一稳定位置96、锚索70相对于海底表面3处的水平面倾斜最高达25°并且锚爪重心46在海底表面3下方多于2√A时，可通过在拉力作用下使锚索70相对于海底表面3处的水平面倾斜到40°至60°的范围内来触发双重稳定机构49B。这又增加了钩环68处的锚索70的倾斜度，并且引起包括索缆51F、52R和联接板50的锚杆69在拉力作用下在泥土2中转动。然而，如前所述，联接板50沿与锚杆49的索缆51F和52R的转动方向相反的方向转动。因此，联接板50中的槽62的斜度逐渐地改变到钩环68的销67从第一载荷施加点63滑动至第二载荷施加点65的点，由此向前张开的锐角β增大以成为向前张开的锐角A并且钩环68的销67保持在第二稳定位置74(图15)处。当锚索70现在在海底表面3处被以通常15°至35°范围内减小的操作倾斜角拉动时，锚40A沿着在如前所述的接近正常载荷的锚操作模式中的较陡轨迹埋设，以提供将锚索70中的载荷匹配至锚索70断开的点的保持能力。值得注意的是：在锚40A的该布置中，以向前张开的锐角A的接近正常载荷操作模式(接下来是表面穿透和向前张开较小的锐角β的初始埋设)通过在拉伸作用下的同时简单地增大并进而减小锚索70在海底表面3处的倾斜的角度来实现，而不必如在图11至图13所示的锚40的布置中那样使距离调节器80中的剪切销95断开，也不需要迄今为止必不可少的、能够使已知的替代性机构被远程地致动的辅助索缆。其降低了机械的复杂性并且提高了操作的通用性。

参照图16，用于包括在以下所述的锚40A中的改型后的联接板50A与联接板50不同之处在于：联接板50A具有槽62A，槽62A在其中的弯曲部62B处包括中间载荷施加点63A，并且利用增加材料在槽62A的上方对联接板50A进行加强，以抵抗在钩环68的销67容置在中间载荷施加点63A并将载荷施加在中间载荷施加点63A时出现的扭矩。中间载荷施加点63A优选定位成与第一载荷施加点63和第二载荷施加点65的距离相等。第一载荷施加点63和中间载荷施加点63A位于直线62C上，而第二载荷施加点65和中间载荷施加点63A位于直线62D上。向下张开的钝角F包括在直线62C和62D之间。钝角F在140°至160°的优选范围内，更优选是150°。要注意到：如果角F被选定成超出优选范围并等于180°，则联接板50A有效地变成与联接板50相同。联接板50A能够使三重稳定机构49C包括在锚40A中。

参照图17至图19，锚40B是锚40(图5和6)的改型。锚40B通过由联接板50A(图16)代替联接板50(图5、6和10)可包括三重稳定机构49C。距离P等于距离Q(图18)。联接板50A中的中间载荷施加点63A允许利用第一稳定位置74(对应于第一载荷施加点63)与第二稳定位置75(对应于第二载荷施加点65)之间的、在锚40B中的中间稳定位置74B(图18)，使得包括中间稳定位置74B和重心46的直线74C与基准直线47形成角B。角B在索缆51F和52R具有相同长度(其中距离P等于距离Q)时是直角。当来自钩环68的销67的载荷施加在中间载荷施加点63A处时，点63A稳定在中间稳定位置74B处。其允许锚40B附加起到竖直载荷锚的作用，其能够在抵抗以直角施加到锚爪41的载荷时提供保持能力的极限，(已知其作为锚操作的“竖直载荷模式”或“正常载荷模式”)、以及通过使用在前述范围内的角A或C而具有的“接近正常载荷模式”中起作用，其中，能够实现竖直载荷模式的几乎全部功能，而保留锚40B沿向前或向后方向继续埋设在海底表面3以下的更深处的能力。在与如前所述的双重稳定机构49B的方式类似的方式中，三重稳定机构49C可以通过适当地并充分地改变由安装船所控制的锚索70的轴线70A的倾斜度，来分别从锚40B的包括向前张开的锐角A的第一稳定几何构造触发到锚40B的包括中间角B的第二稳定几何构造、以及到锚40B的包括向后张开的锐角C的第三稳定几何构造，并且反之亦然。

参照图20至图22，锚40C是锚40B的变型，其进一步被改型成包括下述三重稳定机构49C，该三重稳定机构49C具有通过将距离P选择成是距离Q的大约0.75倍而并不是如图18那样与距离Q相等来获得的三个向前张开的锐角α、β和A。在锚40C中，首先，钩环68的销67容置在联接板50A中的稳定在限定向前张开的锐角α的第一初始稳定位置97处的第一载荷施加点63(图20)。销67接下来容置在联接板50A中的稳定在限定向前张开的锐角β的第二初始稳定位置96处的中间载荷施加点63A(图21)。最后，销67容置在联接板50A中的稳定在限定向前张开的锐角A的第一稳定位置74处的第二载荷施加点65(图22)。为了便于穿透通过海底表面3进入硬泥2中，角α在35°至50°的范围内，优选是42°。与前述一样，为了便于穿透通过海底表面3进入软泥2中，角β在54°至66°的范围内，优选是60°；并且角A在68°至82°的范围内，优选是75°，以在锚爪41的重心46埋设在海底表面3下方超过2√A的深度时提供具有接近正常载荷模式能力的锚40C。此外，通过增大并进而减小相对于张力作用下的锚索70在海底表面3处的水平面的倾斜度，可使锚40C的三重稳定机构49C从一个稳定位置触发到另一个稳定位置。布置三重稳定锚40C以具有三个向前张开的锐角的优点包括：成功地部署在硬底泥及软底泥中而不需要对锚40的几何形状进行预先调整的能力；不需要使用剪切销；降低了机械复杂性；并且极大地提高了操作通用性。

距离调节器80(图11至图12)可以结合到锚40B(图17至图19)中或锚40C(图20至图22)中，以通过适当地选择距离P和Q来实现取代三个重心角的四个分开的重心角。因此，由此改型的锚40B和40C可以具有从α、β、A、B和C中选择的任意四个重心角，以适合特定操作需求。

对于根据本发明的如图1至图4中所示的第一实施方式的锚的拖动埋设安装，锚1具有由剪切销33初始地转动地锁定的辅助锚杆20并且锚1进而从安装船下降至海底表面3上，使得锚爪4与基准直线10成水平地停靠在海底表面3上。锚索30布置在海底表面3上足够长，以在安装船将张力施加到锚索30中时与锚40保持大致水平，以使锚1向前倾斜直到锚爪4的点11穿透通过海底表面3并使钩环28与海底表面3接触为止。由于由剪切销33保持的相对较小的角β，所以进一步的拉伸使得锚1穿透通过并进而完全地埋设在海底表面3下方，以遵循泥土2中的弯曲的埋设轨迹。随着锚爪4的重心9的埋设深度的增大，逐渐增大的泥土反作用力施加在锚爪4上。由于在锚索30中的沿包括初始载荷施加点35和锚爪重心9的直线34作用的力的绕载荷销26的力矩，相应增大的诱导力矩施加在剪切销33上。剪切销33在诱导力矩超过剪切销33的强度时断开。辅助锚杆20进而可以绕容置在锚爪4的槽12中的第一载荷施加点13的载荷销26自由地枢转。因此，施加到锚1的载荷从初始载荷施加点35传递到第一载荷施加点13。随着载荷现在以更大的向前张开的锐角A施加，锚1开始沿前述接近正常载荷的锚操作模式中的更陡的轨迹来埋设，其中，在该模式下，可以在海底表面3下产生更深的穿透以获得显著地增大的保持能力。在剪切销33已经断开并且在因此增大的拉动阻力已经能够使预定的锚索拉力保持15至20分钟时，安装完毕。

对于锚1的直接埋设安装，辅助锚杆20首先被移除并且联接通过锚索30的套节29的钩环28的销28A代替锚杆20的载荷销26安装在锚杆7的槽12中。使用已知为枢转地并可释放地附接到锚1的从动件的重型长形桩将锚1竖直地推动进入泥土2中，如在美国专利6598555中所描述的。随着安装船反复地吊起和抛下锚索30大约五次，当抵抗从动件的重力的反作用力使锚1已经转动大约45°时，将长形从动件从锚1移除。通过安装船在锚索30上水平地拉动以保持预定的测试拉力15至30分钟来完成安装。随后锚索30的过载使得锚1沿着向前方向F运动并遵循如前所述的更陡的接近正常载荷的轨迹，由此锚1可以提供保持能力，以匹配锚索30中的载荷最高达锚索30的断开的载荷的点。

在飓风情况下，当拖动埋设锚1或直接埋设锚1承受超出对称平面6的载荷的基本分量的过载时，锚1将通过锚爪4的上反角E的帮助在泥土2中转方向，以使对称平面6进入载荷方向，同时深埋以产生保持能力，以匹配在锚索30中的飓风载荷最高达锚索30断开的点。然而，当锚索30保持在对称平面6中并在锚1上被向后拉动时，辅助锚杆20的载荷销26或钩环28的销28A都被向后拉动并在槽12中滑动，以容置在第二载荷施加点15并且因此向后拉动锚1。由于存在包括将第二载荷施加点15与锚爪4的重心9间隔开的距离H的力矩臂，所以锚1在泥土2中与在对称平面6中同时转动。在偏转器板36上的泥土的力有助于转动。连续的拉动使锚1开始沿向后方向R以接近正常载荷的操作模式深埋，以产生保持能力，以匹配锚索30中的飓风载荷最高达锚索30断开的点。因此，当被部署在近海勘探或生产平台周围的多个位置时，锚1能够在足以使附接的锚索30断开的载荷的任意方位角方向上提供保持能力，从而不会发生将锚1拖动进入附近的管道内的情形。

当锚1在飓风情况下还未被向后拉动时，锚1可在已安装的锚索30的方位角方向上通过以下方式被容易地回收：在海底表面3处以在60°至80°范围内的倾斜度吊起锚索30，并且通过使用回收船只在其上水平地拉动来保持锚索30中的张力，直到锚1沿向上倾斜路径运动返回到海底表面3为止。当锚1已被向后拉动时，在相反的方位角方向上执行此回收过程。

对于根据本发明的如在图5至图9以及图11至图13中示出的第二实施方式的锚的拖动埋设安装，锚40装配有距离调节器80，在距离调节器80中安装有剪切销95(图11)。锚40通过锚索70从安装船下降到海底表面3上，使得锚爪41与基准直线47成水平地停靠在海底表面3上。安装船然后以大约1哩/小时的速度向前缓慢地运动，同时以相同的速度放出锚索70。其布置锚索70在海底表面3上但没有张力。当计算出锚索70突出甲板外的长度可以在海底表面处在最终安装张力下提供相对于水平面成15°至25°的锚索70的倾斜角度时，安装船则停止向前运动并放出锚索70。这使得在深水中的安装时间最少。在开始安装拉动时，邻近锚40的锚索70水平地位于海底表面3上。锚索70中的拉力使得钩环68的销67在联接板50的槽62中滑动，以在其中容置在第一载荷施加点63处。这又将向前指向的力经由后索缆52R施加到锚爪41的后凸耳53B上，而前索缆51F保持松弛。在后索缆52R中的施加到直立凸耳53B的力的作用线具有绕重心46的小的力矩，该小的力矩与锚爪点48处的泥土阻力一起使锚爪41以相对于水平面的小角度向上倾斜并穿透通过海底表面3。随着穿透的进行，锚爪41进一步向上倾斜直到索缆51F变得拉紧以及索缆52R变得拉紧，且第一载荷施加点63保持在初始稳定位置96处为止，该初始稳定位置96限定了比向前张开的锐角重心角A小的初始的向前张开的锐角重心角β(图11)。相对小的角β防止了锚40在锚爪41由于未能在锚爪41上方楔入泥土而使锚爪41紧邻海底表面3的同时，从泥土2中拉出。锚索70上的进一步拉动使锚40在海底表面3下方沿倾斜路径穿透得更深。在锚爪重心46在海底表面3下方的某一穿透深度处，作用于锚爪41上的泥土的反作用载荷在索缆51F中产生足够大的张力，以使距离调节器80中的剪切销95断开，以容许长形板81和88摆动成彼此对齐、并使距离P-(S-T)增大至P、且使锚杆49相对于锚爪41转动成使第一载荷施加点63从初始稳定位置96运动至第一稳定位置74，该第一稳定位置74限定向前张开的较大锐角重心角A(图11和12)。剪切销95的断开强度选择成使锚爪41的重心46能够在剪切销95断开前到达海底表面3下方超过2√A的深度，其中，A是在俯视图(图9)中看到的偏转器板76的面积加上板42和43的总面积。进一步的拉动使锚40遵循如前所述的更陡的接近正常载荷的轨迹。当达到预定的安装张力时，锚索70的范围被调节成使锚索70相对于海底表面3处的水平面的操作倾斜角通常在15°至35°之间。然后，通过在连接到待系泊的结构之前进行最后的安装测试来使预定的安装张力保持15至30分钟。

在飓风情况下，当拖动埋设锚40以接近正常载荷的模式被深埋并且承受超出对称平面45的载荷的基本分量的过载时，锚40将在锚爪板43的上反角E的协助下在泥土2中转方向，以使对称平面45进入载荷方向，同时深埋以提供保持能力，以匹配在锚索70中的飓风载荷最高达锚索70断开的点。

然而，当锚索70保持在对称平面45中并在锚40上被向后拉动时，在钩环68处相对于载荷方向的水平面的倾斜度增大并且触发锚40的双重稳定机构系统，如前所述，由此锚杆49在几何形状上自动地重构使得钩环68的销67在联接板50的槽62中运动，以容置在第二载荷施加点65处，其又运动到第二稳定位置75(图13)，以形成向后张开的锐角重心角C。连续的拉动使锚40转动并且开始沿向后方向R以接近正常载荷的操作模式深埋，以形成保持能力，以使锚索70中的飓风载荷最高达锚索70断开的点。因此，对于锚1，当被部署在近海勘探或生产平台周围的多个位置时，锚40能够在足以使锚索70断开的载荷的任意方位角方向上提供保持能力，使得不会发生锚40拖动进入管道内的情形。

如果锚40在飓风情况下尚未被向后拉动，则锚40可在安装的方位角方向上通过以下方式来简易地回收：以相对于海底表面3处的水平面、在60°至80°范围内的倾斜度起吊锚索70，并且利用回收船在其上水平地拉动来保持锚索70中的张力，直到锚70沿向上倾斜路径运动返回到海底表面3为止。如果锚70已经被向后拉动，在相反的方位角方向上执行所述后一回收过程。

对于根据本发明的在图14和15中示出的第二实施方式的第一改型的锚的拖动埋设安装，锚40A部署在海底表面3上并且以与锚40相同的方式埋设到泥土2中，如前所述，最高达锚40的距离调节器80中的剪切销95即将断开的点。在该点处，在安装船上测量的锚索70中的张力达到预定值。张力进而减小，以允许锚索70的范围缩小，使得在张力恢复时，锚索70相对于海底表面3处的水平面的倾斜角已增大约20°至30°。这使在附接到埋设的锚40A的钩环68处的锚索70的轴线70A的倾斜度增大到足以触发锚40A的双重稳定机构49B，，以使得锚杆49相对于锚爪41转动成使第一载荷施加点63从初始稳定位置96运动到限定向后张开的更大锐角重心角A的第一稳定位置74(图15)。锚索70中的张力进而再次减小并且锚索70的范围增大至下述范围：该范围被计算成在最终安装张力下提供相对于海底表面3的水平面的锚索70的15°至25°之间的倾斜度。进一步的拉动使得锚40A遵循接近正常载荷的更陡的轨迹，如前所述。当达到最终的安装张力时，锚索70的范围被重新计算并且调节成在预定测试张力下使锚索70相对于海底表面3的水平面的操作倾斜角在15°至35°之间。通过在连接到待系泊的结构之前提供最后的安装来使预定测试张力保持15至30分钟。锚40A的回收通过利用关于锚40的相同过程来完成。

对于根据本发明的在图17至图19中示出的第二实施方式的第二改型的锚的拖动埋设安装，锚40B安装有距离调节器80，如用于在图11至图13中示出的双重稳定锚40的一样。因此在安装后，锚40B以与关于锚40描述的相同的方式安装，并且同样以与关于锚40描述的在飓风情况下起作用。然而，锚40B的三重稳定机构49C中的中间稳定位置63A的存在提供了如下选择：即，通过以适当地操纵锚索70相对于海底表面3处的水平面的倾斜度来将钩环68的销67定位在联接板50B中的中间载荷施加点63A，使锚40B作为正常载荷锚操作，如前所述。锚40B因而可使用在需要锚索70以在竖直地拉动时抵抗较高载荷的应用中。除了以下情形外，用于锚40B的回收过程与用于锚40的回收过程相类似：即，当锚40B已经在以竖直载荷模式操作时，首先必须放出锚索70，以形成较长范围并且进而拉动锚索70以使钩环68的销67在开始回收过程之前从中间载荷施加点63A运动到第一载荷施加点63。

对于根据本发明的在图20至图22中示出的第二实施方式的第三改型的锚的拖动埋设安装，使用的过程与先前参照图14和15描述用于锚40A的方法相同。除了以下情形，用于锚40C的回收过程类似于锚40的回收过程：，即首先必须放出锚索70以形成较长范围，并且进而拉动锚索70以使钩环68的销67在开始回收过程之前从联接板50A中的第二载荷施加点65或中间载荷施加点63A运动到第一载荷施加点63。

当然，在此描述的锚的其他改型也可落入本发明的范围之内。例如，锚1、40、40A、40B和40C中的角α和β的大小对于特定应用可以选择成在上述指出的范围之外，并且长形构件51F和52R可以为刚性梁。

Claims (36)

1.一种锚(1)，所述锚(1)用于埋设在海底表面(3)下方的泥土(2)中，所述锚(1)包括：锚爪构件(4)，所述锚爪构件(4)具有支承表面(8)，当所述锚(1)承受所述泥土中的载荷时所述支承表面(8)支承在所述泥土上；锚杆构件(7)；至少两个载荷施加点(13、15)，所述至少两个载荷施加点(13、15)用于附接连接构件(20、28)，所述连接构件(20、28)用于将所述锚(1)连接到锚索(30)；以及通道，所述通道用于使所述连接构件(20、28)能够在所述载荷施加点(13、15)之间转换，使得所述载荷施加点(13、15)位于直线(17、18)上，所述直线(17，18)包括所述支承表面(8)的重心(9)并且与所述锚(1)的基准直线(10)形成倾斜角(A、C)，所述基准直线(10)包括所述重心(9)并且限定所述锚(1)的向前方向和向后方向(F，R)，在所述向前方向(F)上，所述支承表面(8)具有最小的突出区域，并且所述基准直线(10)位于所述锚(1)的对称平面(6)中，使得所述通道相对于所述基准直线(10)成角度地固定，其特征在于，所述倾斜角(A、C)是关于第一载荷施加点(13)的向前张开的锐角(A)和关于第二载荷施加点(15)的向后张开的锐角(C)，由此在载荷施加点处通过所述锚索(30)经由所述连接构件(20、28)施加到所述锚(1)的载荷使所述锚关于所述第一载荷施加点(13)沿向前方向(F)并且关于所述第二载荷施加点(15)沿向后方向(R)更深地埋在所述海底表面下方。

2.根据权利要求1所述的锚(1)，其中，所述向前张开的锐角(A)具有在68°至82°范围内的值，以及所述向后张开的锐角(C)具有在68°至82°范围内的值。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的锚(1)，其中，所述通道适于接收所述连接构件(20、28)，使得所述连接构件(20、28)能够通过在所述通道中运动从所述第一载荷施加点(13)转换到所述第二载荷施加点(15)，以及能够通过在所述通道中运动从所述第二载荷施加点(15)转换到所述第一载荷施加点(13)。

4.根据权利要求3所述的锚(1)，其中，所述通道包括槽(12)，所述槽(12)包含所述第一载荷施加点(13)和所述第二载荷施加点(15)，所述第一载荷施加点(13)和所述第二载荷施加点(15)中的每一个载荷施加点靠近所述槽(12)的端部定位。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的锚(1)，其中，所述第一载荷施加点(13)和所述第二载荷施加点(15)中的每一个与所述重心(9)间隔开的距离是在所述支承表面(8)的平面面积的平方根的0.12倍至0.4倍的范围内。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的锚(1)，其中，所述锚杆构件(7)包括平坦构件(7)。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的锚(1)，其中，所述第一载荷施加点(13)与所述第二载荷施加点(15)间隔开的距离是在所述支承表面(8)的平面面积的平方根的0.03倍至0.3倍的范围内。

8.根据权利要求1至2中任一项所述的锚(1)，其中，所述锚杆构件(7)刚性地附接到所述锚爪构件(4)。

9.根据权利要求1至2中任一项所述的锚(1)，其中，所述锚杆构件(7)附接到所述锚爪构件(4)以致使所述锚杆构件(7)能够围绕平行于所述基准直线(10)的轴线(5B)转动。

10.根据权利要求1至2中任一项所述的锚(1)，其中，包含所述第一载荷施加点(13)和所述第二载荷施加点(15)的直线(19)相对于所述基准直线(10)倾斜，以形成在向前张开0°至15°的范围和向后张开0°至5°的范围中的一个范围内的角(G)。

11.根据权利要求1至2中任一项所述的锚(1)，其中，所述连接构件(20、28)包括长形辅助锚杆构件(20)，所述长形辅助锚杆构件(20)包括：在下端(23)处的用于通过载荷销(26)附接到所述长形辅助锚杆构件(20)的连接夹(21)；以及在上端(25)处的用于附接锚索(30)的初始载荷施加点(35)。

12.根据权利要求11所述的锚(1)，其中，在所述锚杆构件(7)与所述长形辅助锚杆构件(20)之间设置有临时保持装置(31、33)，以将所述初始载荷施加点(35)临时地保持在直线(34)上，所述直线(34)包括所述重心(9)，并且所述直线(34)相对于所述基准直线(10)倾斜，以形成在52°至68°范围内的向前张开角(β)。

13.一种锚(40、40A、40B、40C)，所述锚(40、40A、40B、40C)用于埋设在海底表面(3)下方的泥土(2)中，所述锚(40、40A、40B、40C)包括：锚爪构件(41)，所述锚爪构件(41)具有支承表面(42A、43A)，当所述锚(40、40A、40B、40C)在所述泥土中承受载荷时所述支承表面(42A、43A)支承在所述泥土(2)上；锚杆构件(49)，所述锚杆构件(49)包括至少两个可枢转的长形构件(51F、52R)以及用于联接远离所述锚爪构件(41)的所述长形构件(51F、52R)的联接构件(50、50A)；以及载荷施加点(63、63A、65)，所述载荷施加点(63、63A、65)用于附接连接构件(68)，所述连接构件(68)用于将所述锚(40、40A、40B、40C)连接到锚索(70)，使得所述载荷施加点(63、63A、65)位于直线(74A、74C、75A、96A、97A)上，所述直线(74A、74C、75A、96A、97A)包含所述支承表面(42A、43A)的重心(46)并与所述锚(40、40A、40B、40C)的基准直线(47)形成倾斜重心角(α、β、A、B、C)，所述基准直线(47)包含所述重心(46)并且限定所述锚(40、40A、40B、40C)的向前方向和向后方向(F、R)，在所述向前方向(F)上，所述支承表面(42A、43A)具有最小的突出区域，并且所述基准直线位于所述锚(40、40A、40B、40C)的对称平面中，所述长形构件(51F、52R)的长度使得在所述锚(40、40A、40B、40C)承受由所述锚索(70)施加的载荷时将所述联接构件(50、50A)保持为离开所述锚爪构件(41)，所述长形构件(51F、52R)在附接点(53A、53B)处附接到所述锚爪构件(41)，使得所述附接点(53A、53B)在所述对称平面(45)上的突起间隔开，所述长形构件(51F、52R)在所述联接构件(50、50A)上间隔开的附接点(53A、53B)处附接到所述联接构件(50、50A)，其特征在于，所述联接构件(50、50A)包括所述至少两个载荷施加点(63、63A、65)以及用于使所述连接构件(68)在被附接到所述联接构件(50、50A)时能够在所述载荷施加点(63、63A、65)之间转换的转换装置，使得所述锚(40、40A、40B、40C)包括由所述锚索(70)操作的多重稳定机构(49A)，由此所述连接构件(68)能够在载荷施加点(63、63A、65)的位置的至少两个稳定位置(74、74B、75、96、97)之间可逆地运动。

14.根据权利要求13所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，所述长形构件(51F、52R)包括线材、绳、柱、索、链和刚性梁中的至少一个。

15.根据权利要求13所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，两个向前的所述长形构件(51F)对以及两个向后的所述长形构件(52R)对被设置并且具有的长度能够使得所述稳定位置(74、74B、75、96、97)定位在与所述锚爪构件(41)的支承表面(42A、43A)的所述重心(46)相隔一定距离处，所述支承表面(42A、43A)在所述锚(40、40A、40B、40C)在所述泥土(2)中承受载荷时支承在所述泥土(2)上，所述距离是在所述支承表面(42A、43A)的平面面积的平方根的0.5倍至1.65倍的范围内。

16.根据权利要求15所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，所述距离是在所述支承表面(42A、43A)的平面面积的平方根的0.8倍至1.2倍的范围内。

17.根据权利要求13所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，相对于两个相邻稳定位置(74、74B、75、96、97)中的每个稳定位置的所述倾斜重心角(α、β、А、В、С)被选择成在下述五个范围中的不同的一个范围内：包括36°至52°，52°至68°以及68°至82°的三个向前张开的范围；85°至95°的一个中间范围；以及68°至82°的一个向后张开的范围。

18.根据权利要求13所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，所述转换装置包括通道，所述通道适于接收所述连接构件(68)使得所述连接构件(68)能够通过在所述通道中运动从一个载荷施加点(63、63A、65)转换到另一个载荷施加点，并且能够通过在所述通道中运动从所述另一个载荷施加点转换到所述一个载荷施加点(63、63A、65)。

19.根据权利要求18所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，所述通道包括槽(62、62A)。

20.根据权利要求19所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，所述联接构件(50、50A)包括平坦构件(50、50A)，所述平坦构件(50、50A)包括所述槽(62、62A)、用于附接所述长形构件(51F、52R)的两个间隔开的附接点(57A、57B)、以及均定位在所述槽(62、62A)的端部并靠近所述槽(62、62A)的端部的第一载荷施加点(63)和第二载荷施加点(65)。

21.根据权利要求20所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，所述第一和第二载荷施加点(63、65)间隔开距离L，所述距离L小于所述两个间隔开的附接点(57A、57B)间隔的距离M。

22.根据权利要求21所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，所述距离M与所述距离L的比值在1至3的范围内。

23.根据权利要求22所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，所述距离M与所述距离L的比值在1.5至2.5的范围内。

24.根据权利要求21或22所述的锚(40、40A、40B、40C)，其中，包含所述第一载荷施加点和所述第二载荷施加点(63、65)的第一直线(73)平行于包含所述两个间隔开的附接点(57A、57B)的第二直线(73A)，所述第一直线和所述第二直线(73、73A)间隔开的距离是在所述距离M的0倍至0.5倍范围内。

25.根据权利要求20至23中任一项所述的锚(40、40A)，其中，所述多重稳定机构(49A)包括双重稳定机构(49B)，其中，所述联接构件(50)包括直槽(62)，所述直槽(62)包括能够定位在对应的第一稳定位置和第二稳定位置(74、75)处的第一载荷施加点和第二载荷施加点(63、65)，所述第一稳定位置和所述第二稳定位置(74、75)分别限定均在68°至82°的范围内的向前张开的锐角重心角(A)和向后张开的锐角重心角(C)。

26.根据权利要求20至23中任一项所述的锚(40、40A)，其中，所述多重稳定机构(49A)包括双重稳定机构(49B)，其中，所述联接构件(50)包括直槽(62)，所述直槽(62)包括能够定位在对应的第一稳定位置和第二稳定位置(96、74)处的第一载荷施加点和第二载荷施加点(63、65)，所述第一稳定位置和所述第二稳定位置(96、74)分别限定在52°至68°的范围内的第一向前张开的锐角重心角(β)以及在68°至82°的范围内的第二向前张开的锐角重心角(A)。

27.根据权利要求20至23中任一项所述的锚(40B、40C)，其中，所述联接构件(50A)中的所述槽(62A)在其中具有弯曲部(62B)，所述弯曲部(62B)用于提供在所述第一载荷施加点和所述第二载荷施加点(63、65)之间的中间载荷施加点(63A)，其中，所述槽(62A)的在所述弯曲部(62B)的每一侧处的轴线(62C、62D)形成在140°至160°的范围内的向下张开的钝角夹角(F)。

28.根据权利要求27所述的锚(40B)，其中，所述多重稳定机构(49A)包括三重稳定机构(49C)，其中，所述联接构件(50A)包括弯曲槽(62A)，所述弯曲槽(62A)包括能够定位在对应的第一稳定位置和第二稳定位置(74、75)处的第一载荷施加点和第二载荷施加点(63、65)，所述第一稳定位置和所述第二稳定位置(74、75)分别限定均在68°至82°的范围内的向前张开的锐角重心角(A)和向后张开的锐角重心角(C)，并且所述弯曲槽(62A)包括能够定位在中间稳定位置(74B)处的中间载荷施加点(63A)，所述中间稳定位置(74B)限定均在85°至90°的范围内的向前张开的锐角重心角(B)和向后张开的锐角重心角(B1)中的一个。

29.根据权利要求27所述的锚(40C)，其中，所述多重稳定机构(49A)包括三重稳定机构(49C)，其中，所述联接构件(50A)包括弯曲槽(62A)，所述弯曲槽(62A)包括能够定位在对应的第一稳定位置和第二稳定位置(97、74)处的第一载荷施加点和第二载荷施加点(63、65)，所述第一稳定位置(97)限定在36°至52°的范围内的第一向前张开的锐角重心角(α)，所述第二稳定位置(74)限定在68°至82°的范围内的第二向前张开的锐角重心角(A)，并且所述弯曲槽(62A)包括能够定位在中间稳定位置(96)处的中间载荷施加点(63A)，所述中间稳定位置(96)限定在52°至68°的范围内的中间的向前张开的锐角重心角。

30.根据权利要求20至23中任一项所述的锚(40)，其中，在所述锚杆构件(49)中设置有调节装置(80)，所述调节装置(80)用于临时地改变用于所述长形构件(51F、52R)中的至少一个的所述联接构件(50、50A)上的附接点(57A)与所述锚爪构件(41)上的对应的附接点(53A)之间的距离，以提供用于所述第一载荷施加点(63)的初始稳定位置(96、97)，由此，在所述锚索(70)被张紧时，包括所述第一载荷施加点(63)和所述重心(46)的直线(96A、97A)与所述基准直线(47)形成在36°至52°的范围内和在52°至68°的范围内中的一个范围内的初始的向前张开的锐角重心角(α、β)。

31.根据权利要求30所述的锚(40)，其中，所述调节装置(80)包括两个铰接地连接的长形元件(81、88)，在所述长形元件(81、88)上具有用于在所述联接构件(50)上的向前附接点(57A)与所述锚爪构件(41)之间附接的附接点(84、92)，由此所述元件(80、81)分别在被关闭或打开时提供附接点(84、92)的最小的或最大的间隔。

32.根据权利要求31所述的锚(40)，其中，在所述元件(80、81)之间设置有临时保持装置(87、94、95)，以将所述元件(80、81)与所述附接点(84、92)以最小的间隔临时地保持在一起。

33.根据权利要求12或32所述的锚(1、40)，其中，所述临时保持装置(87、94、95)包括剪切销(95)。

34.根据权利要求1至2和13至17中任一项所述的锚(1、40、40A、40B、40C)，其中，在所述锚爪构件(4、41)的后部处设置有偏转装置(36；76)，所述偏转装置(36；76)包括向后面对的上表面(38、78)，所述向后面对的上表面(38、78)位于所述锚(1、40、40A、40B、40C)的所述对称平面(6、45)的每一侧，并且位于沿着相对于所述基准直线(10、47)形成倾斜角(D)的直线(39、79)方向与所述对称平面(6、45)相交的平面内，由此所述向后面对的上表面(38、78)从在与其上的所述泥土(2)相互作用中产生偏转力，以在所述力的向后指向的分量施加到所述第二载荷施加点(15、65)时，便于所述锚(1、40、40A、40B、40C)在所述泥土(2)中转动。

35.根据权利要求34所述的锚，其中，所述倾斜角(D)在10°至40°的范围内。

36.根据权利要求35所述的锚(1、40、40A、40B、40C)，其中，所述向后面对的上表面(38、78)的面积与所述支承表面(8、42A、43A)的总面积的比值在0.02至0.2的范围内。