CN108674585A - 一种底部设旋转板的平板锚 - Google Patents

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

一种底部设旋转板的平板锚

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插入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 (6)

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。

2.根据权利要求1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。

3.根据权利要求1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。

4.根据权利要求3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。

5.根据权利要求1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。

6.根据权利要求5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°。