CN109823477A - 一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，包括相连接的锚爪和锚柄，所述锚爪和锚柄与海床土体的接触面上涂有可固化海床土体的扩散涂层。本发明的优点是：通过扩散涂层、注浆机构使拖拽锚周边海床土体固结硬化，提高周边海床土体强度，从而提升抗拔承载性能；同时，通过可弹出的外伸板，在拖拽过程中增加拖拽锚与海床土体的接触面积，以增加海床土体与拖拽锚的摩擦力，进一步提升了抗拔承载性能。

Description

一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚

技术领域

本发明涉及一种拖曳锚，尤其是一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，属于海洋工程的技术领域。

背景技术

近年来，随着海上油气田开发水深的不断增加，锚泊系统已成为浮式平台设计、建造中的重要环节。锚泊系统由锚固基础和锚链系统组成，锚固基础种类繁多，常用的锚固基础有拖曳锚、平板锚、吸力锚和动力锚等。其中，拖曳锚不仅具有较高的抗拔承载力和高效的锚固性能，而且具备重量轻、材料省、易操作等优点，是目前使用较为广泛的一种锚固基础形式。

如专利名称为“具有锚柄的锚”(国别：中国、公开号:CN100377966C、公开日：2008.4.2)的发明专利所示，拖曳锚的基本结构一般包括底部的锚爪和安装在锚爪上的锚柄。其中锚爪用于锚入海底的泥土或者砂石中以提供抗拔承载；锚柄用于连接锚链系统以形成拖曳结构。

然而，现有技术中的拖曳锚在设计、施工和应用等方面还存在诸多问题，如锚体承载力受锚板面积限制、贯入深度达不到指定要求、软土地基不利于拖曳锚承载力发挥等问题，有待深入研究和提出改进措施。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚。

技术方案：一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，包括相连接的锚爪和锚柄，所述锚爪和锚柄与海床土体的接触面上涂有可固化海床土体的扩散涂层。

本发明的原理是：通过扩散涂层在拉动拖曳锚的过程中与海床土体反应，对海床土体进行固结硬化，从而提升拖曳锚的抗拔承载性能。

优选的，所述锚柄包括：一对由外向内且由后向前倾斜设置的拉杆、架设在该对拉杆之间的多块拉杆挡板、穿设在该对拉杆顶端的插销，所述插销连接锚链系统；所述锚爪包括：沿所述拉杆底部向下延伸的一对竖向底板、架设在该对竖向底板之间的主面板、连接在该对竖向底板的外侧面上并向下倾斜的一对侧面板、固定在所述侧面板与竖向底板之间的底座，所述竖向底板前端制有锥状锚尖；所述主面板、侧面板、拉杆挡板的上表面涂有所述扩散涂层。本结构优选了对于海床土体的实际承载面集中涂覆扩散涂层，优化固结效果。

进一步，还包括注浆机构，所述注浆机构包括设置在所述底座内部的空腔、注浆管、熔断机构；所述空腔通过活塞分隔为后方的弹簧室和前方的压缩室，所述弹簧室内安装有连接所述空腔后壁和活塞的压缩弹簧，所述侧面板上开设有与所述压缩室连通的加浆孔，所述压缩室内储存有固结液；所述熔断机构可断裂的拉紧连接所述空腔后壁和活塞；所述注浆管一端连通至所述压缩室内、另一端伸出所述底座的前壁外，所述注浆管通过橡胶塞堵塞。本结构的注浆机构使用前，先通过加浆孔将固结液灌入压缩室内；使用时，熔断机构断裂，压缩弹簧回弹，推动活塞向前挤压压缩室内的固结液，使固结液沿注浆管向底座的前壁外部挤压，在将橡胶塞挤出注浆管后，固结液从注浆管内流出，与底座前端的海床土体发生固化反应，以提升拖拽锚的抗拔承载性能。

优选的，所述熔断机构包括熔断器、熔断线，所述熔断器设置在所述空腔后壁上，所述熔断线一端连接在所述活塞上、另一端穿过所述熔断器与所述空腔后壁连接。本结构熔断器发热使熔断线断裂，以断开活塞与空腔后壁的连接。

优选的，所述熔断线采用尼龙绳。

进一步，所述注浆机构还包括计时装置，所述计时装置包括计时开关、导线，所述计时开关设置在所述主面板上，所述导线电连接所述计时开关和熔断机构，以形成对于熔断机构的计时熔断控制。

进一步，所述导线安装在密封的导线槽内，以起到保护作用。

进一步，所述锚爪还包括外伸板，所述主面板内部设置有纵向的T型轨道槽和弹簧凹槽、底面上安装有主面板拉环，所述弹簧凹槽内设置有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧后端与所述弹簧凹槽的后壁固定、前端安装有挂钩，所述外伸板上制有与所述T型轨道槽匹配的T型滑片、与所述主面板拉环对应的外伸板拉环、与所述挂钩匹配的挂钩孔，所述T型滑片安装于所述T型轨道槽内，所述挂钩钩设在所述挂钩孔上，所述外伸板拉环和主面板拉环之间通过可被海水腐蚀断裂的固定拉杆穿设连接。本结构使用时，拖拽锚在拖拽过程中，固定拉杆逐渐被海水腐蚀断裂，拉伸弹簧回弹，带动挂钩向后拉动外伸板，外伸板在T型滑片和T型轨道槽的定位作用下向后滑出，并在挂钩与挂钩孔的连接作用下不从主面板上脱落，从而增加拖拽锚与海床土体的接触面积，提高其抗拔承载性能。

优选的，所述固定拉杆采用铁制薄壁空心拉杆。

优选的，所述扩散涂层采用粉体土壤固化剂。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：通过扩散涂层、注浆机构使拖拽锚周边海床土体固结硬化，提高周边海床土体强度，从而提升抗拔承载性能；同时，通过可弹出的外伸板，在拖拽过程中增加拖拽锚与海床土体的接触面积，以增加海床土体与拖拽锚的摩擦力，进一步提升了抗拔承载性能。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的仰视图；

图4为注浆机构结构示意图；

图5为主面板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，如附图1-3所示，包括相连接的锚爪1和锚柄2，锚爪1和锚柄2与海床土体的接触面上涂有可固化海床土体的扩散涂层3，以在拉动拖曳锚的过程中，使扩散涂层与周边海床土体形成固结硬化反应，提升拖曳锚的抗拔承载性能，本实施例中，扩散涂层3采用粉体土壤固化剂。

本实施例中，锚柄2具体包括：一对由外向内且由后向前倾斜设置的拉杆21、架设在该对拉杆21之间的多块拉杆挡板22、穿设在该对拉杆21顶端的插销23，插销23连接锚链系统。锚爪1具体包括：沿拉杆21底部向下延伸的一对竖向底板11、架设在该对竖向底板11之间的主面板12、连接在该对竖向底板11的外侧面上并向下倾斜的一对侧面板13、固定在侧面板13与竖向底板11之间的底座14，竖向底板11前端制有锥状锚尖111。扩散涂层3优选为涂在主面板12、侧面板13、拉杆挡板22的上表面。

如附图2、4所示，本实施例中，为进一步提升拖曳锚的抗拔承载性能，还设计有注浆机构4，其具体包括设置在底座14内部的空腔41、注浆管42、熔断机构43、计时装置47。空腔41通过活塞44分隔为后方的弹簧室411和前方的压缩室412，弹簧室411内安装有连接空腔41后壁和活塞44的压缩弹簧45，侧面板13上开设有与压缩室412连通的加浆孔131，压缩室412内储存有固结液。熔断机构43可断裂的拉紧连接空腔41后壁和活塞44，其具体包括熔断器431、熔断线432，熔断器431设置在空腔41后壁上，熔断线432一端连接在活塞44上、另一端穿过熔断器431与空腔41后壁连接，熔断线432具体采用尼龙绳。注浆管42一端连通至压缩室412内、另一端伸出底座14的前壁外，注浆管42通过橡胶塞46堵塞。计时装置47具体包括计时开关471、导线472，计时开关434设置在主面板12上，导线433电连接计时开关434和熔断器431，导线472安装在密封的导线槽473内。本实施例中，活塞44上固定有块体441，块体441上设置有凸出的边缘，以便于缠绕固定熔断线；活塞44上套设有活塞橡胶套442，以防止活塞与空腔内壁之间出现缝隙影响密封效果；加浆孔131上盖设有加浆孔盖132，该加浆孔盖132通过铰链133和铰链螺栓134固定在侧面板13上。本结构的注浆机构使用前，先打开两侧加浆孔盖，通过加浆孔注入配置好的固结浆液，然后关闭加浆孔盖并进行封口工作。使用时，在计时开关的控制下，熔断器熔断熔断线，压缩弹簧回弹，推动活塞向前挤压压缩室内的固结液，使固结液沿注浆管向底座的前壁外部挤压，在将橡胶塞挤出注浆管后，固结液从注浆管内流出，与底座前端的海床土体发生固化反应，以提升拖拽锚的抗拔承载性能。

如附图1、3、5所示，本实施例中，为了增大拖曳锚与周边土体的接触面积，还设计有外伸板16。主面板12内部设置有纵向的T型轨道槽121和弹簧凹槽122、底面上安装有主面板拉环123，弹簧凹槽122内设置有拉伸弹簧124，拉伸弹簧124后端与弹簧凹槽122的后壁固定、前端安装有挂钩125，外伸板16上制有与T型轨道槽121匹配的T型滑片161、与主面板拉环123对应的外伸板拉环162、与挂钩125匹配的挂钩孔163，T型滑片161安装于T型轨道槽121内，挂钩125钩设在挂钩孔163上，外伸板拉环162和主面板拉环123之间通过可被海水腐蚀断裂的固定拉杆17穿设连接，固定拉杆17采用铁制薄壁空心拉杆。本实施例中，T型轨道槽121优选为制有两条，其宽度约为主面板宽度的四分之一、长度与外伸板的长度相同；弹簧凹槽122位于两条T型轨道槽121之间；拉伸弹簧124由高碳合金钢制成，优选采用椭圆弹簧管；挂钩125优选采用半圆筒形结构以增大接触面积；T型滑片161的厚度略小于T型轨道槽121。本结构的外伸板使用时，拖拽锚在拖拽过程中，固定拉杆逐渐被海水腐蚀断裂，拉伸弹簧回弹，带动挂钩向后拉动外伸板，外伸板在T型滑片和T型轨道槽的定位作用下向后滑出，并在挂钩与挂钩孔的连接作用下不从主面板上脱落，从而增加拖拽锚与海床土体的接触面积，提高其抗拔承载性能。

本实施例的拖曳锚使用时，将锚链系统连接在插销上，通过母船拖动锚链系统，下放拖曳锚至海底，开动船只进行拖拉工作。当锚体进入海水环境时固定拉杆开始腐蚀，并在拖动至工作位置后腐蚀断裂，拉伸弹簧拉动外伸板滑出，以增加锚板面积，提升拖拽锚的承载能力。计时开关到达指定时间后启动熔断器，烧断熔断线，压缩弹簧推动活塞将固结液排出，到达一定时间后便可以达到固化锚前方土体的作用，以此进一步提高锚的承载力。

Claims (10)

1.一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，包括相连接的锚爪(1)和锚柄(2)，其特征在于：所述锚爪(1)和锚柄(2)与海床土体的接触面上涂有可固化海床土体的扩散涂层(3)。

2.根据权利要求1所述的一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，其特征在于：所述锚柄(2)包括：一对由外向内且由后向前倾斜设置的拉杆(21)、架设在该对拉杆(21)之间的多块拉杆挡板(22)、穿设在该对拉杆(21)顶端的插销(23)，所述插销(23)连接锚链系统；

所述锚爪(1)包括：沿所述拉杆(21)底部向下延伸的一对竖向底板(11)、架设在该对竖向底板(11)之间的主面板(12)、连接在该对竖向底板(11)的外侧面上并向下倾斜的一对侧面板(13)、固定在所述侧面板(13)与竖向底板(11)之间的底座(14)，所述竖向底板(11)前端制有锥状锚尖(111)；

所述主面板(12)、侧面板(13)、拉杆挡板(22)的上表面涂有所述扩散涂层(3)。

3.根据权利要求2所述的一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，其特征在于：还包括注浆机构(4)，所述注浆机构(4)包括设置在所述底座(14)内部的空腔(41)、注浆管(42)、熔断机构(43)；所述空腔(41)通过活塞(44)分隔为后方的弹簧室(411)和前方的压缩室(412)，所述弹簧室(411)内安装有连接所述空腔(41)后壁和活塞(44)的压缩弹簧(45)，所述侧面板(13)上开设有与所述压缩室(412)连通的加浆孔(131)，所述压缩室(412)内储存有固结液；所述熔断机构(43)可断裂的拉紧连接所述空腔(41)后壁和活塞(44)；所述注浆管(42)一端连通至所述压缩室(412)内、另一端伸出所述底座(14)的前壁外，所述注浆管(42)通过橡胶塞(46)堵塞。

4.根据权利要求3所述的一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，其特征在于：所述熔断机构(43)包括熔断器(431)、熔断线(432)，所述熔断器(431)设置在所述空腔(41)后壁上，所述熔断线(432)一端连接在所述活塞(44)上、另一端穿过所述熔断器(431)与所述空腔(41)后壁连接。

5.根据权利要求4所述的一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，其特征在于：所述熔断线(432)采用尼龙绳。

6.根据权利要求3所述的一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，其特征在于：所述注浆机构(4)还包括计时装置(47)，所述计时装置(47)包括计时开关(471)、导线(472)，所述计时开关(434)设置在所述主面板(12)上，所述导线(433)电连接所述计时开关(434)和熔断机构(43)。

7.根据权利要求6所述的一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，其特征在于：所述导线(472)安装在密封的导线槽(473)内。

8.根据权利要求2所述的一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，其特征在于：所述锚爪(1)还包括外伸板(16)，所述主面板(12)内部设置有纵向的T型轨道槽(121)和弹簧凹槽(122)、底面上安装有主面板拉环(123)，所述弹簧凹槽(122)内设置有拉伸弹簧(124)，所述拉伸弹簧(124)后端与所述弹簧凹槽(122)的后壁固定、前端安装有挂钩(125)，所述外伸板(16)上制有与所述T型轨道槽(121)匹配的T型滑片(161)、与所述主面板拉环(123)对应的外伸板拉环(162)、与所述挂钩(125)匹配的挂钩孔(163)，所述T型滑片(161)安装于所述T型轨道槽(121)内，所述挂钩(125)钩设在所述挂钩孔(163)上，所述外伸板拉环(162)和主面板拉环(123)之间通过可被海水腐蚀断裂的固定拉杆(17)穿设连接。

9.根据权利要求8所述的一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，其特征在于：所述固定拉杆(17)采用铁制薄壁空心拉杆。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种可提升抗拔承载性能的海洋工程拖曳锚，其特征在于：所述扩散涂层(3)采用粉体土壤固化剂。