CN107600326A - 一种用于深海浮标的可释放式重力锚系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于深海浮标的可释放式重力锚系统，包括锚链存储箱和重力锚，锚链存储箱由顶板、四块外围平板和顶板构成，顶板上对称设置吊装主吊耳，一块外围平板外部设置重力锚吊耳，内部设置锚链吊耳，另一块外围平板外部对称设置释放吊耳，重力锚吊耳和释放吊耳设置于相对侧两块外围平板上；两个释放吊耳之间设置供上部锚链通过的导缆孔。本发明为一种锚链存储箱与重力锚形成的串锚形式，依靠重力锚与存储箱的水下自重产生拉力打开固定锚链的破断螺栓，使得存储在箱体内部的锚链释放。锚体抵达海底后，锚重和与锚底土的相互作用来提供水平和竖直承载力，具有适用性强，可重复利用，实用性较强，造价适宜等优点。

Description

一种用于深海浮标的可释放式重力锚系统

技术领域

本发明涉及一种用于深海系泊的重力锚系统，特别是用在深海浮标系泊系统中的重力锚系统。

背景技术

海洋浮标技术是伴随着海洋科学的发展，在传统技术的基础上发展起来的海洋监测新技术，是一种现代化的海洋观测设施。浮标由于工作的需要，它必须满足即使在最恶劣的海洋环境条件下也不能发生跑标、断链或走铺。因此，系泊系统设计在整个浮标系统设计中占有重要的地位。

浮标系统具有多种类型，其中的海气界面观测浮标，需对水下一定范围内的剖面进行测量。要达到一定的定深要求，需要系泊系统构型合理，同时在布放时能够保持此设计构型。要达到这一要求，锚位点的实际水深与设计水深不能有太大的偏差。由于在设计计算时，设计水深一般依据海图上的数值，而该值与实际布放水深往往存在一定的偏差，增加了浮标的布放作业工作量，提高了作业难度。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种用于深海可自动释放锚链的重力锚系统。其为一种锚链存储箱与重力锚形成的串锚形式，依靠重力锚与存储箱的水下自重产生拉力打开固定锚链的破断螺栓，使得存储在箱体内部的锚链释放。锚体抵达海底后，锚重和与锚底土的相互作用来提供水平和竖直承载力，具有适用性强，可重复利用，实用性较强，造价适宜等优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种用于深海浮标的可释放式重力锚系统，包括锚链存储箱和重力锚，所述锚链存储箱由顶板、四块外围平板和顶板焊接构成，所述顶板上沿其中轴线对称设置有吊装主吊耳，其中一块外围平板的外部设置有重力锚吊耳，内部设置有锚链吊耳，另一块外围平板的外部对称设置有释放吊耳，且所述重力锚吊耳和释放吊耳设置于相对侧的两块外围平板上；

两个释放吊耳之间设置有供上部锚链通过的导缆孔，所述上部锚链包括一段主锚链和两段副锚链，所述主锚链一端穿过导缆孔与锚链吊耳相连接，另一端用于与浮标相连接，每段所述副锚链一端均通过卸扣与释放吊耳相连接，另一端均与主锚链相连接。

所述吊装主吊耳、重力锚吊耳、锚链吊耳和释放吊耳均设置为梯形，中间有局部加厚部分作为加强区，在加强区中心设置贯穿板厚的吊孔。

所述重力锚吊耳沿其所在外围平板的纵向中轴线设置；所述锚链吊耳沿其所在外围平板的水平中轴线设置；所述释放吊耳沿其所在外围平板的水平中轴线设置。

所述卸扣设置为U型，一端与副锚链相连接，另一端通过螺栓与释放吊耳的吊孔相连接，所述螺栓采用可破断式螺栓，在受到超过自身极限抗剪强度的荷载后断开。

所述顶板和底板设置为正方形，所述外围平板设置为矩形。

所述重力锚的外部结构由钢铁板焊接拼装而成，内部由铁矿砂或碎钢填装而成。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明提供的重力锚系统能够在实际工程中需要释放锚链时释放出需要的锚链，使得锚体结构能够到达海底，使与其相连的整个锚泊系统保持平稳，为上部海洋工程结构物的正常工作奠定基础；

(2)本发明提供的重力锚系统在不需要释放锚链时，整体结构可作为串锚结构使用，相比单个重力锚结构，增大了水平承载力和竖直承载力；

(3)本发明提供的重力锚系统的结构简单，易于制作和安装，降低了安装的成本。

附图说明

图1为本发明中锚链存储箱正视图；

图2为图1中A-A剖面图；

图3为本发明中锚链存储箱俯视图；

图4为本发明中锚链存储箱侧视图；

图5为本发明中锚链存储箱整体结构外部示意图；

图6为本发明中卸扣示意图；

图7为本发明中所有吊耳主视图；

图8为本发明中所有吊耳侧视图；

图9为深海浮标系统锚泊示意图。

附图标记:1锚链存储箱；2吊装主吊耳；3重力锚吊耳；4锚链吊耳；5释放吊耳；6导缆孔；7重力锚；8上部锚链；801主锚链；802副锚链；9下部锚链；10螺栓；11卸扣；12聚丙烯缆；13浮球；14尼龙缆；15包塑钢缆；16浮标；17末端锚链。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明的用于深海浮标的可释放式重力锚系统，主要分为锚链存储箱1和重力锚7两个部分，所述重力锚7为传统重力锚，外部结构由钢铁板焊接拼装而成，内部由铁矿砂或碎钢填装而成。

如图1和图2所示，所述锚链存储箱1由顶板、四块外围平板和顶板焊接构成，所述顶板上沿其中轴线对称设置有吊装主吊耳2，其中一块外围平板的外部设置有重力锚吊耳3，内部设置有锚链吊耳4，另一块外围平板的外部对称设置有释放吊耳5。所述重力锚吊耳3和锚链吊耳4设置于同一块外围平板上，相互贴近，所述重力锚吊耳3和释放吊耳5设置于相对侧的两块外围平板上。所述重力锚吊耳3沿其所在外围平板的纵向中轴线焊接设置，所述锚链吊耳4沿其所在外围平板的水平中轴线焊接设置，所述释放吊耳5沿其所在外围平板的水平中轴线焊接设置。

如图3所示，所述顶板设置为正方形，其尺寸根据实际工程地质条件及重力锚7所受的荷载由设计确定。所述底板作为下部结构的底面部分，设置为正方形，其尺寸与顶板相同。所述外围平板设置为矩形，其尺寸根据实际工程地质条件及重力锚7所受的荷载由设计确定。

如图4所示，两个释放吊耳5之间设置有供上部锚链8通过的导缆孔6。如图5所示，所述上部锚链8为无档锚链，其尺寸根据工程中重力锚7承受的荷载确定。所述上部锚链8包括一段主锚链801和两段副锚链802，所述主锚链801一端穿过导缆孔6与锚链吊耳4相连接，另一端用于与浮标16相连接，每段所述副锚链802一端均通过卸扣11与释放吊耳5相连接，另一端均与主锚链801相连接，通过两段副锚链802将主锚链801大部分锁于锚链存储箱1内。

如图6所示，所述卸扣11设置为U型，一端与副锚链802相连接，另一端通过螺栓10与释放吊耳5的吊孔相连接，所述螺栓10采用可破断式螺栓，螺栓10的截面尺寸根据工程实际所需要的破断荷载强度设计，在受到超过自身极限抗剪强度的荷载后将断开。

如图7和图8所示，所述吊装主吊耳2、重力锚吊耳3、锚链吊耳4和释放吊耳5均为垂直厚度方向主体呈梯形的吊耳，中间有局部加厚部分作为加强区，在加强区中心设置贯穿板厚的吊孔。

如图9所示，本发明可释放重力锚系统用于深海浮标时，重力锚7位于最底部，重力锚7上部为锚链存储箱1，锚链存储箱1和重力锚7之间通过下部锚链9相连接，锚链存储箱1通过上部锚链8、聚丙烯缆12、尼龙缆14、包塑钢缆15、末端锚链17等与浮标16相连接，其中尼龙缆14上设置有浮球13。

本发明的工作原理：本发明提供的锚链存储箱1与重力锚7构成主体框架。安装时重力锚7在下方，锚链存储箱1在上方。在海域中吊装投放时两者同时被投入海底。如遇到实际水深大于设计水深，重力锚结构无法触及海底时，重力锚7在下方，锚链存储箱1在重力锚7之上，依靠重力锚7和锚链存储箱1在水下的自重，使得释放吊耳5处的螺栓10受剪破坏，螺栓10破断后，副锚链802与箱体外侧的释放吊耳5连接断开，主锚链801通过导缆孔6从锚链存储箱1导出，通过主锚链801的释放，重力锚7和锚链存储箱1可以往下运动，直至抵达海底，形成串锚结构，与锚底土的相互作用来提供锚固力。当实际水深小于设计水深，锚链存储箱1和重力锚7组成的结构可以抵达海底，此时螺栓10未收到超过自身破断强度的荷载，因此可以保持原状，重力锚7和锚链存储箱1作为串锚结构在海底提供必要的锚固力。

在深海浮标安装海底系泊系统时，可释放式重力锚系统的使用步骤如下：

第一步：浮标吊放下水

利用作业船的折臂吊机将与起吊钢缆连接好的浮标16缓慢吊装至水面，注意保持浮标16的姿态，同时注意避免浮标16碰撞船只。

第二步：末端锚链和包塑钢缆的投放

在作业船外侧安装防碰垫，用缆绳将浮标16拉至作业船前中部，条件允许的情况下可以利用小型艇协助作业，浮标16拖至指定位置后，将缆绳拉紧。

利用锚机绞盘将浮标16上的末端锚链17拖到作业船上与包塑钢缆15连接，再用锚机绞盘将包塑钢缆15投放入水。

第三步：尼龙缆和聚丙烯缆的投放

包塑钢缆15投放接近完成时，利用止绳结固定包塑钢缆15的船上端，将包塑钢缆15与尼龙缆14对接，尼龙缆14、聚丙烯缆12、浮球13等通过绞盘缓慢下水，最后将聚丙烯缆12一端固定在作业船的系缆桩上。

第四步：重力锚、锚链存储箱及锚端连接链节的投放

在聚丙烯缆12投放完成后，将浮标锚端锚链逐节吊至作业船外侧，同时利用吊机将重力锚7、锚链存储箱1吊至作业船外侧，全部用钢索固定。确认重力锚7与锚链存储箱1之间、锚链存储箱1外侧与快速接头等的连接锚链连接妥当，将卸扣封铅，然后将所有锚系部件吊装至作业船外侧。过渡锚链与聚丙烯缆12连接，连接段放至作业船外侧，用钢缆将该端头固定至作业船系缆桩上。开动作业船，向布放站位行驶，抵达站位后，将固定重力锚7和锚链存储箱1的钢索断开，重力锚7和锚链存储箱1同时入水，同时也带动锚端的锚链逐段下水。在实际水深大于设计水深时，锚链存储箱1内部主锚链801将释放，使得重力锚7抵达海底。至此，浮标16的投放工作完成。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种用于深海浮标的可释放式重力锚系统，包括锚链存储箱(1)和重力锚(7)，其特征在于，所述锚链存储箱(1)由顶板、四块外围平板和顶板焊接构成，所述顶板上沿其中轴线对称设置有吊装主吊耳(2)，其中一块外围平板的外部设置有重力锚吊耳(3)，内部设置有锚链吊耳(4)，另一块外围平板的外部对称设置有释放吊耳(5)，且所述重力锚吊耳(3)和释放吊耳(5)设置于相对侧的两块外围平板上；

两个释放吊耳(5)之间设置有供上部锚链(8)通过的导缆孔(6)，所述上部锚链(8)包括一段主锚链(801)和两段副锚链(802)，所述主锚链(801)一端穿过导缆孔(6)与锚链吊耳(4)相连接，另一端用于与浮标(16)相连接，每段所述副锚链(802)一端均通过卸扣(11)与释放吊耳(5)相连接，另一端均与主锚链(801)相连接。

2.根据权利要求1所述的用于深海浮标的可释放式重力锚系统，其特征在于，所述吊装主吊耳(2)、重力锚吊耳(3)、锚链吊耳(4)和释放吊耳(5)均设置为梯形，中间有局部加厚部分作为加强区，在加强区中心设置贯穿板厚的吊孔。

3.根据权利要求1所述的用于深海浮标的可释放式重力锚系统，其特征在于，所述重力锚吊耳(3)沿其所在外围平板的纵向中轴线设置；所述锚链吊耳(4)沿其所在外围平板的水平中轴线设置；所述释放吊耳(5)沿其所在外围平板的水平中轴线设置。

4.根据权利要求1所述的用于深海浮标的可释放式重力锚系统，其特征在于，所述卸扣(11)设置为U型，一端与副锚链(802)相连接，另一端通过螺栓(10)与释放吊耳(5)的吊孔相连接，所述螺栓(10)采用可破断式螺栓，在受到超过自身极限抗剪强度的荷载后断开。

5.根据权利要求1所述的用于深海浮标的可释放式重力锚系统，其特征在于，所述顶板和底板设置为正方形，所述外围平板设置为矩形。

6.根据权利要求1所述的用于深海浮标的可释放式重力锚系统，其特征在于，所述重力锚(7)的外部结构由钢铁板焊接拼装而成，内部由铁矿砂或碎钢填装而成。