CN109956007A - 一种基于化学反应产生水下吸力的锚 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于化学反应产生水下吸力的锚，主要由上端盖、充气嘴、吊环、卸气阀、入水电阻、锁紧螺钉、密封腔、步进电机、大齿轮、密封轴、小齿轮、氧化钠颗粒包和控制电路组成。本发明的基于化学反应产生水下吸力的锚，内部充满了二氧化碳气体，当锚入水后，入水电阻通电，控制电路开始工作，通过预先设定锚沉底的时间，当到达预定时间后，控制电路将控制步进电机带动密封轴旋转到预定角度。此时，受外部水压力影响，密封轴将向上运动，外部水将进入密封腔体内，密封腔体内的水、二氧化碳气体与氧化钠发生化学反应，密封腔内压力减小，锚被压入水底，钻入水底淤泥中。本发明不需要额外配备抽真空泵及管道，设备精巧、使用方便。

Description

一种基于化学反应产生水下吸力的锚

技术领域

本发明涉及海洋工程中需要使用锚的技术领域，特别是指一种基于化学反应产生水下吸力的锚。

背景技术

在海洋工程领域中，锚是必不可少的工程工具，它是用于固定漂浮在海洋中的设备。传统的锚主要是通过抛锚形式，由锚与海底的摩擦力来固定海洋工程设备。目前，新式的锚多为吸力锚，它是由抽真空设备将锚空腔中的水进行抽取干净，形成真空，将淤泥压入锚中，从而产生了吸力来固定海洋工程设备。

由于抽真空设备较为复杂，且需要设置与锚链相同长度的抽真空管。抽真空管将一直跟随吸力锚来使用，带来了较高的维护成本。尤其是当吸力锚运用于大深度水域作业时，如何将吸力锚的附加设备做到最小，是当前迫切需要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于化学反应产生水下吸力的锚，为了解决现有技术中锚需要抽真空设备，设备复杂、维护成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种基于化学反应产生水下吸力的锚，由上端盖、充气嘴、吊环、卸气阀、入水电阻、锁紧螺钉、密封腔、步进电机、大齿轮、密封轴、小齿轮、氧化钠颗粒包和控制电路组成；所述上端盖与密封腔通过锁紧螺钉连接组成密封腔体，所述密封腔体内放有氧化钠颗粒包，并充有一定压力的二氧化碳气体；所述上端盖上安装有充气嘴、吊环、卸气阀和入水电阻；所述密封腔内安装有控制电路、步进电机、大齿轮和小齿轮，所述密封轴位于密封腔底部中心，大齿轮和小齿轮能够在步进电机的驱动下带动密封轴旋转；所述控制电路与入水电阻连接，当锚入水后，所述入水电阻开始工作，控制电路进行计时，当吸力锚到达水底后，控制电路的计时器达到预先设定的某一时刻，通过所述控制电路控制步进电机开始工作，大齿轮和小齿轮在步进电机的驱动下带动密封轴旋转到指定角度，水会进入锚内；锚内的水、氧化钠颗粒包及二氧化碳气体发生化学反应，压力减小，锚被压入水底。

其中，所述密封腔的下部开设阶梯孔及导向槽。

优选地，所述密封腔的下部设置了多个爪齿，用于锚入水底后的吸附。

进一步地，还包括O形圈和弹簧，所述O形圈用于卸气阀的密封，所述弹簧用于与卸气阀一起，共同控制密封腔体内的二氧化碳气体的压力在一定范围内。

本发明的有益效果为：本发明实施例提供了一种基于化学反应产生水下吸力的锚，由上端盖、充气嘴、吊环、卸气阀、入水电阻、锁紧螺钉、密封腔、步进电机、大齿轮、密封轴、小齿轮、氧化钠颗粒包和控制电路组成；所述上端盖与密封腔通过锁紧螺钉连接组成密封腔体，所述密封腔体内放有氧化钠颗粒包，并充有一定压力的二氧化碳气体；当锚入水后，所述入水电阻开始工作，控制电路进行计时，当吸力锚到达水底后，控制电路的计时器达到预先设定的某一时刻，通过所述控制电路控制步进电机开始工作，大齿轮和小齿轮在步进电机的驱动下带动密封轴旋转到指定角度，水会进入锚内；锚内的水、氧化钠颗粒包及二氧化碳气体发生化学反应，压力减小，锚被压入水底。本发明具有以下优点：(1)不需要额外配备抽真空泵及管道，整体设备精巧、简约，使用方便；(2)可以覆盖全海域的锚泊系统，因为它不需要抽真空泵及管道，因此在海水越深时，其优势将越将明显；(3)整个化学反应过程最终产物为碳酸钠及水，对海水无污染。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于化学反应产生水下吸力的锚结构示意图；

图2是本发明实施例提供的密封腔底部结构示意图；

图3是图2所示的密封腔底部结构A向示图；

图4是本发明实施例提供的密封轴结构示意图。

图中：1-上端盖，2-充气嘴，3-吊环，4-卸气阀，5-O形圈，6-弹簧，7-入水电阻，8-锁紧螺钉，9-密封腔，10-步进电机，11-大齿轮，12-密封轴，13-小齿轮，14-氧化钠颗粒包，15-控制电路。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

参照附图1-图4，本发明实施例提供了一种基于化学反应产生水下吸力的锚，由上端盖1、充气嘴2、吊环3、卸气阀4、入水电阻7、锁紧螺钉8、密封腔9、步进电机10、大齿轮11、密封轴12、小齿轮13、氧化钠颗粒包14和控制电路15组成。

上端盖1与密封腔9通过锁紧螺钉8连接组成密封腔体，密封腔体内放有氧化钠颗粒包14，并充有一定压力的二氧化碳气体；上端盖1上安装有充气嘴2、吊环3、卸气阀4和入水电阻7；密封腔9内安装有控制电路15、步进电机10、大齿轮11和小齿轮12，密封轴12位于密封腔9底部中心，大齿轮11和小齿轮13能够在步进电机10的驱动下带动密封轴12旋转；控制电路15与入水电阻7连接。

当锚入水后，入水电阻7开始工作，控制电路15进行计时，当吸力锚到达水底后，控制电路15的计时器达到预先设定的某一时刻，通过控制电路15控制步进电机10开始工作，大齿轮11和小齿轮13在步进电机10的驱动下带动密封轴12旋转到指定角度，密封轴12在水压作用下缩回到指定行程，此时水会自动进入密封腔体内；锚内的水、氧化钠颗粒包14及二氧化碳气体发生化学反应，压力减小至零，锚被压入水底，钻入水底淤泥中。

锚内的化学反应方程式为：

Na₂O+H₂O＝2NaOH

2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O

整个化学反应过程最终产物为碳酸钠及水，对海水无污染。

进一步地，还包括O形圈5和弹簧6，O形圈5用于卸气阀4的密封，弹簧6用于与卸气阀4一起，共同保证密封腔体内的二氧化碳气体的压力在一定范围内

如图1所示，本实施例提供的基于化学反应产生水下吸力的锚，它主要由上端盖1、充气嘴2、吊环3、卸气阀4、O形圈5、弹簧6、入水电阻7、锁紧螺钉8、密封腔9、步进电机10、大齿轮11、密封轴12、小齿轮13、氧化钠颗粒包14和控制电路15组成。

如图1所示，在安装锚前，将所需工作水深设定完毕后，安装好锚，将二氧化碳充入密封腔9内，直至达到设定压力值。本发明实施例中，通过弹簧6与卸气阀4一起，共同保证密封腔体内的二氧化碳气体的压力在一定范围内，二氧化碳气体的压力充气、存储及使用的过程中都要保证在一定范围内。

优选地，密封腔9的下部设置了多个爪齿，用于锚入水底后的吸附，以保证水压将锚压入淤泥中整体的吸附力是足够的。

如图2和图3所示，密封腔9下部设计了阶梯孔及导向槽，以方便密封轴的固定及导向滑动。

如图4所示，密封轴12旋转至指定角度后，本发明实施例中可以设定为90°，密封轴12在外部水压作用下，密封轴12可以沿着密封腔9的导向槽进行滑动。

本发明实施例提供了一种基于化学反应产生水下吸力的锚，由上端盖1、充气嘴2、吊环3、卸气阀4、入水电阻7、锁紧螺钉8、密封腔9、步进电机10、大齿轮11、密封轴12、小齿轮13、氧化钠颗粒包14和控制电路15组成；上端盖1与密封腔9通过锁紧螺钉8连接组成密封腔体，密封腔体内放有氧化钠颗粒包14，并充有一定压力的二氧化碳气体；当锚入水后，入水电阻7开始工作，控制电路15进行计时，当吸力锚到达水底后，控制电路15的计时器达到预先设定的某一时刻，通过控制电路15控制步进电机10开始工作，大齿轮11和小齿轮13在步进电机10的驱动下带动密封轴12旋转到指定角度，水会进入锚内；锚内的水、氧化钠颗粒包14及二氧化碳气体发生化学反应，压力减小，锚被压入水底。本发明具有以下优点：(1)不需要额外配备抽真空泵及管道，整体设备精巧、简约，使用方便；(2)可以覆盖全海域的锚泊系统，因为它不需要抽真空泵及管道，因此在海水越深时，其优势将越将明显；(3)整个化学反应过程最终产物为碳酸钠及水，对海水无污染。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于化学反应产生水下吸力的锚，其特征在于，由上端盖、充气嘴、吊环、卸气阀、入水电阻、锁紧螺钉、密封腔、步进电机、大齿轮、密封轴、小齿轮、氧化钠颗粒包和控制电路组成；所述上端盖与密封腔通过锁紧螺钉连接组成密封腔体，所述密封腔体内放有氧化钠颗粒包，并充有一定压力的二氧化碳气体；所述上端盖上安装有充气嘴、吊环、卸气阀和入水电阻；所述密封腔内安装有控制电路、步进电机、大齿轮和小齿轮，所述密封轴位于密封腔底部中心，大齿轮和小齿轮能够在步进电机的驱动下带动密封轴旋转；所述控制电路与入水电阻连接，当锚入水后，所述入水电阻开始工作，控制电路进行计时，当吸力锚到达水底后，控制电路的计时器达到预先设定的某一时刻，通过所述控制电路控制步进电机开始工作，大齿轮和小齿轮在步进电机的驱动下带动密封轴旋转到指定角度，水会进入锚内；锚内的水、氧化钠颗粒包及二氧化碳气体发生化学反应，压力减小，锚被压入水底。

2.根据权利要求1所述的基于化学反应产生水下吸力的锚，其特征在于，所述密封腔的下部开设阶梯孔及导向槽。

3.根据权利要求2所述的基于化学反应产生水下吸力的锚，其特征在于，所述密封腔的下部设置了多个爪齿，用于锚入水底后的吸附。

4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的基于化学反应产生水下吸力的锚，其特征在于，还包括O形圈和弹簧，所述O形圈用于卸气阀的密封，所述弹簧用于与卸气阀一起，共同控制密封腔体内的二氧化碳气体的压力在一定范围内。