CN115520326B - 一种可快速布放和脱离的三体式锚及使用方法 - Google Patents

一种可快速布放和脱离的三体式锚及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可快速布放和脱离的三体式锚及使用方法，包括主锚链，所述主锚链一端通过第一连接销扣与主锚体连接，所述主锚链的另一端与需要锚泊的浮式结构物相连，主锚链上沿主锚体到浮式结构物方向依次间隔设置有第一卸扣、第二卸扣和爆炸连接组件；还包括第一副锚和第二副锚，第一副锚的连接端设置第二连接销扣，第二副锚的连接端设置第三连接销扣，第二连接销扣通过一号副锚链与第一卸扣连接，第三连接销扣通过二号副锚链与第一卸扣连接；第二卸扣通过钢丝绳连接有浮箱组件，爆炸连接组件通过水密电缆与浮箱组件中的控制模块连接，从而在提升锚布放安全性同时保证快速布放和脱离，以满足在一定海况下浮式结构物快速固定和撤离的要求。

Description

一种可快速布放和脱离的三体式锚及使用方法
技术领域
本发明涉及海洋工程锚泊定位技术领域，尤其是一种可快速布放和脱离的三体式锚及使用方法。
背景技术
海洋工程中浮式结构物的应用广泛，浮式结构物方便移动且能够漂浮在水面上也常作为作业平台使用，当浮式结构物的位置需要固定时，通常都是将与浮式结构物连接的锚链抛入水中着地，并使其啮入土中，锚产生的抓力与水底固结起来，把浮式结构物牢固地系留在预定的位置。
近年来，在船舶与海洋工程领域形成了适用于不同需求的多种锚型，各类锚的关注点均在于锚泊抓力、重量等指标，然而布放脱离的流程相对复杂，用时较长；随着不同类型的浮式结构物相继出现，在高海况下一些浮式结构物对快速性布放脱离的锚需求增加，例如一些近岸的风力发电浮式平台既要保证在一定海况下的安全性要求，又要保证快速固定和撤离，因此需针对锚泊系统的快速布放和脱离的锚型以及布放和脱离方式进行研究。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种可快速布放和脱离的三体式锚及使用方法，从而在提升锚布放安全性同时保证快速布放和脱离，以满足在一定海况下浮式结构物快速固定和撤离的要求。
本发明所采用的技术方案如下：
一种可快速布放和脱离的三体式锚，包括主锚链，所述主锚链一端通过第一连接销扣与主锚体连接，所述主锚链的另一端与需要锚泊的浮式结构物相连，主锚链上沿主锚体到浮式结构物方向依次间隔设置有第一卸扣、第二卸扣和爆炸连接组件；
还包括第一副锚和第二副锚，第一副锚的连接端设置第二连接销扣，第二副锚的连接端设置第三连接销扣，第二连接销扣通过一号副锚链与第一卸扣连接，第三连接销扣通过二号副锚链与第一卸扣连接；
第二卸扣通过钢丝绳连接有浮箱组件，爆炸连接组件通过水密电缆与浮箱组件中的控制模块连接。
其进一步技术方案在于：
所述一号副锚链上设置第三卸扣，所述二号副锚链上设置第四卸扣，第三卸扣和第四卸扣通过限位杆连接。
所述爆炸连接组件的结构为：包括设置于主锚链上相邻两个链环之间的卸扣本体，卸扣本体为C型结构，卸扣本体两端的销孔中安装有爆炸螺栓，卸扣本体与爆炸螺栓形成的环形结构同时与主锚链上相邻两个链环配合，爆炸螺栓与水密电缆连接。
所述浮箱组件的结构为：包括浮箱本体，所述浮箱本体下部为空心浮力材料，所述浮箱本体上部设置控制模块以及与控制模块连接的电池模块。
还包括太阳能发电模块，太阳能发电模块用于为电池模块充电。
还包括与控制模块相连的GPS频闪灯模块。
所述主锚体采用史蒂芙帕瑞斯锚，主锚体在淤泥底质下抓力系数为33～55。
第一副锚和第二副锚为规格相同的史蒂芙帕瑞斯锚，第一副锚和第二副锚规格尺寸为主锚体的三分之一至三分之二之间。
一种可快速布放和脱离的三体式锚的使用方法，包括以下步骤：
第一步、承载有三体式锚的浮式结构物到达抛锚海域，将三体式锚的主锚链与设置于浮式结构物上的锚机相连；
第二步、启动锚机将主锚链伸长并将位于主锚链端部的主锚体抛入海中，浮式结构物向与抛锚放向相反的方向航行；
第三步、将分别通过一号副锚链、二号副锚链连接在主锚链同一位置上的第一副锚和第二副锚抛入海中，主锚链受到第一副锚和第二副锚的拉力后将连接在主锚链上的浮箱组件也进入海中然后漂浮于海面；
然后拉紧主锚链，主锚体在海底拖行，在第一副锚和第二副锚的作用下一号副锚链和二号副锚链张紧，此时主锚体、第一副锚和第二副锚处于受力状态，即完成了快速布放；
第四步：浮式结构物要撤离时，浮式结构物上的控制系统向浮箱组件中的GPS频闪灯模块发出GPS信号并传递给浮箱组件中的控制模块，控制模块通过水密电缆引爆设置于浮箱组件和锚机之间主锚链上的爆炸连接组件，从而断开锚机与主锚体、第一副锚、第二副锚的连接，完成快速脱离。
其进一步技术方案在于：
第三步中：第一副锚和第二副锚之间通过限位杆连接，一号副锚链和二号副锚链张紧时第一副锚和第二副锚位于主锚链的下方两侧。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在主锚体后方的主锚链上设置第一副锚和第二副锚组成三体式锚，在抛锚过程中不仅补充了锚抓力，还降低了主锚体后端的锚链角度，有利于提升主锚体的锚抓力，提高单点系泊的总体锚抓力，提升锚布放的效率和安全性；通过三体式锚结构和浮式结构物之间的主锚链上设置爆炸连接组件，用于浮式结构物快速撤离时迅速与三体式锚脱离，满足一定海况下的安全性要求的同时保证锚的快速布放和脱离。
同时，本发明还存在如下优势：
(1)限位杆用于限制第一副锚和第二副锚的相对位移，避免第一副锚和第二副锚之间碰撞，提高抛锚时的操作便利性，同时使抛锚后一号副锚链和二号副锚链张紧时第一副锚和第二副锚位于主锚链的下方两侧，使主锚体、第一副锚和第二副锚形成三角形分布，进一步提高系泊点的总体锚抓力以及锚布放后的安全性。
(2)GPS频闪灯模块可以发出信号和浮式结构物上的控制系统进行通信，接收到控制系统信号后传输给控制模块，进而控制爆炸连接组件的爆炸，也便于浮式结构物需要再次连接三体式锚时，可通GPS频闪灯模块快速定位浮箱组件后将主锚链与三体式锚重新连接，提升了布放效率和经济性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A处放大图。
图3为本发明的俯视图。
图4为本发明布放和脱离的状态图一(布放时)。
图5为图4中B处放大图。
图6为本发明布放和脱离的状态图二(布放时)。
图7为本发明布放和脱离的状态图三(布放时)。
图8为本发明布放和脱离的状态图四(脱离时)。
其中：1、主锚体；11、第一连接销扣；2、主锚链；3、第一卸扣；4、一号副锚链；41、第三卸扣；45、限位杆；5、二号副锚链；51、第四卸扣；6、第一副锚；61、第二连接销扣；7、第二副锚；71、第三连接销扣；8、浮箱组件；9、爆炸连接组件；10、锚机；100、浮式结构物。
81、第二卸扣；82、钢丝绳；83、眼环；
801、浮箱本体；802、电池模块；803、控制模块；804、GPS频闪灯模块；805、太阳能发电模块；
901、水密电缆；902、卸扣本体；903、爆炸螺栓。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图3所示，实施例一的可快速布放和脱离的三体式锚，包括主锚链2，主锚链2一端通过第一连接销扣11与主锚体1连接，主锚链2的另一端与需要锚泊的浮式结构物100相连，主锚链2上沿主锚体1到浮式结构物100方向依次间隔设置有第一卸扣3、第二卸扣81和爆炸连接组件9；
还包括第一副锚6和第二副锚7，第一副锚6的连接端设置第二连接销扣61，第二副锚7的连接端设置第三连接销扣71，第二连接销扣61通过一号副锚链4与第一卸扣3连接，第三连接销扣71通过二号副锚链5与第一卸扣3连接；
第二卸扣81通过钢丝绳82连接有浮箱组件8，爆炸连接组件9通过水密电缆901与浮箱组件8中的控制模块803连接。
主锚体1、第一副锚6和第二副锚7组成三体式锚。主锚链2具体与设置于浮式结构物100上的锚机10相连。第一连接销扣11、第二连接销扣61、第三连接销扣71可提供360°的转向。浮箱组件8下部设置眼环83，眼环83与钢丝绳82端部连接，钢丝绳82长度足够使浮箱组件8浮于海面。水密电缆901可以和钢丝绳82设置在一起。爆炸连接组件9设置于浮箱组件8和锚机10之间的主锚链2上，爆炸连接组件9引爆后主锚链2断开，便于三体式锚的脱离。浮箱组件8表面涂成橙色便于识别。控制模块803可以和浮式结构物100上的控制系统通信用于控制爆炸连接组件9爆炸。
通过在主锚体1后方的主锚链2上设置第一副锚6和第二副锚7组成三体式锚，在抛锚过程中不仅补充了锚抓力，还降低了主锚体1后端的锚链角度，有利于提升主锚体1的锚抓力，提高单点系泊的总体锚抓力，提升锚布放的效率和安全性；通过三体式锚结构和浮式结构物100之间的主锚链2上设置爆炸连接组件9，用于浮式结构物100快速撤离时迅速与三体式锚脱离，满足一定海况下的安全性要求的同时保证锚的快速布放和脱离。
一号副锚链4上设置第三卸扣41，二号副锚链5上设置第四卸扣51，第三卸扣41和第四卸扣51通过限位杆45连接。
限位杆45采用高强度钢材质，用于限制第一副锚6和第二副锚7的相对位移，具有足够的长度避免第一副锚6和第二副锚7之间碰撞，提高抛锚时的操作便利性，同时使抛锚后一号副锚链4和二号副锚链5张紧时第一副锚6和第二副锚7位于主锚链2的下方两侧，使主锚体1、第一副锚6和第二副锚7形成三角形分布，进一步提高系泊点的总体锚抓力以及锚布放后的安全性。
如图1-图2所示，爆炸连接组件9的结构为：包括设置于主锚链2上相邻两个链环之间的卸扣本体902，卸扣本体902为C型结构，卸扣本体902两端的销孔中安装有爆炸螺栓903，卸扣本体902与爆炸螺栓903形成的环形结构同时与主锚链2上相邻两个链环配合，爆炸螺栓903与水密电缆901连接。
爆炸螺栓903和卸扣本体902的组合结构满足主锚链2的连接强度要求。爆炸螺栓903本身具有水密性或者爆炸螺栓903外表面涂有环氧树脂胶使其防水同时也能被引爆。
如图1-图3所示，浮箱组件8的结构为：包括浮箱本体801，浮箱本体801下部为空心浮力材料，浮箱本体801上部设置控制模块803以及与控制模块803连接的电池模块802。
浮箱本体801提供充足的浮力以确保浮箱组件8可以漂浮于海面。电池模块802为控制模块803提供电能。
浮箱组件8还包括太阳能发电模块805和GPS频闪灯模块804，太阳能发电模块805用于为电池模块802充电。GPS频闪灯模块804与控制模块803相连。
太阳能发电模块805面积足够大，既可以为电池模块802充电，又可以为电池模块802、控制模块803、GPS频闪灯模块804提供防晒保护。
GPS频闪灯模块804是集成GPS通信功能和频闪灯的功能为一体的部件，可以通过过频闪灯显示GPS通信的工作状态，也便于夜间快速浮箱组件8的位置。
GPS频闪灯模块804可以发出GPS信号和浮式结构物100上的控制系统进行通信，接收到控制系统信号后传输给控制模块803，进而控制爆炸连接组件9的爆炸，也便于浮式结构物100需要再次连接三体式锚时，可通GPS频闪灯模块804快速定位浮箱组件8后将主锚链2与三体式锚重新连接，提升了布放效率和经济性。
主锚体1采用史蒂芙帕瑞斯锚，主锚体1在淤泥底质下抓力系数为33～55。
第一副锚6和第二副锚7为规格相同的史蒂芙帕瑞斯锚，第一副锚6和第二副锚7规格尺寸为主锚体1的三分之一至三分之二之间。
由于第一副锚6和第二副锚7起辅助作用，采用规格尺寸较小的锚，一方面节省甲板布置空间，一方面避免影响主锚的作用，保证主锚体1、第一副锚6和第二副锚7更好的发挥协同作用。
如图1-图8所示，实施例二的可快速布放和脱离的三体式锚的使用方法，包括以下步骤：
第一步、承载有三体式锚的浮式结构物100到达抛锚海域，将三体式锚的主锚链2与设置于浮式结构物100上的锚机10相连；
第二步、启动锚机10将主锚链2伸长并将位于主锚链2端部的主锚体1抛入海中，浮式结构物100向与抛锚放向相反的方向航行；
第三步、将分别通过一号副锚链4、二号副锚链5连接在主锚链2同一位置上的第一副锚6和第二副锚7抛入海中，主锚链2受到第一副锚6和第二副锚7的拉力后将连接在主锚链2上的浮箱组件8也进入海中然后漂浮于海面；
然后拉紧主锚链2，主锚体1在海底拖行，在第一副锚6和第二副锚7的作用下一号副锚链4和二号副锚链5张紧，此时主锚体1、第一副锚6和第二副锚7处于受力状态，即完成了快速布放；
第四步：浮式结构物100要撤离时，浮式结构物100上的控制系统向浮箱组件8中的GPS频闪灯模块804发出GPS信号并传递给浮箱组件8中的控制模块803，控制模块803通过水密电缆901引爆设置于浮箱组件8和锚机10之间主锚链2上的爆炸连接组件9，从而断开锚机10与主锚体1、第一副锚6、第二副锚7的连接，完成快速脱离。
如图1-图8所示，实施例三的可快速布放和脱离的三体式锚的使用方法，包括以下步骤：
第一步、承载有三体式锚的浮式结构物100到达抛锚海域，将三体式锚的主锚链2与设置于浮式结构物100上的锚机10相连；
第二步、启动锚机10将主锚链2伸长并将位于主锚链2端部的主锚体1抛入海中，浮式结构物100向与抛锚放向相反的方向航行；
第三步、将分别通过一号副锚链4、二号副锚链5连接在主锚链2同一位置上的第一副锚6和第二副锚7(第一副锚6和第二副锚7之间通过限位杆45连接，)抛入海中，主锚链2受到第一副锚6和第二副锚7的拉力后将连接在主锚链2上的浮箱组件8也进入海中然后漂浮于海面；
然后拉紧主锚链2，主锚体1在海底拖行，在第一副锚6和第二副锚7的作用下一号副锚链4和二号副锚链5张紧，此时主锚体1、第一副锚6和第二副锚7处于受力状态，一号副锚链4和二号副锚链5张紧时第一副锚6和第二副锚7位于主锚链2的下方两侧，即完成了快速布放；
第四步：浮式结构物100要撤离时，浮式结构物100上的控制系统向浮箱组件8中的GPS频闪灯模块804发出GPS信号并传递给浮箱组件8中的控制模块803，控制模块803通过水密电缆901引爆设置于浮箱组件8和锚机10之间主锚链2上的爆炸连接组件9，从而断开锚机10与主锚体1、第一副锚6、第二副锚7的连接，完成快速脱离；
爆炸连接组件9在被引爆时，控制模块803通过水密电缆901引爆安装于卸扣本体902两端的销孔中的爆炸螺栓903，卸扣本体902与爆炸螺栓903形成的环形结构断开，使主锚链2上相邻两个链环分离。
本发明的可快速布放和脱离的三体式锚的使用方法，在浮式结构物100的固定和撤离应用中，通过主锚体1、副锚体依次布放，在抛锚过程中不仅补充了锚抓力，还降低了主锚体1后端的锚链角度，提升了主锚体1的锚抓力，也提高单点系泊的总体锚抓力以及锚布放过程的效率和安全性；通过设置于控制系统向浮箱组件8中的GPS频闪灯模块804和控制模块803与浮式结构物100的控制系统通信并控制浮箱组件8和锚机10之间主锚链2上的爆炸连接组件9爆炸，从而断开锚机10与主锚体1、第一副锚6、第二副锚7的连接，实现浮式结构物100与锚的快速脱离，提升了浮式结构物100撤离的效率。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (4)

1.一种可快速布放和脱离的三体式锚，其特征在于：包括主锚链(2)，所述主锚链(2)一端通过第一连接销扣(11)与主锚体(1)连接，所述主锚链(2)的另一端与需要锚泊的浮式结构物(100)相连，主锚链(2)上沿主锚体(1)到浮式结构物(100)方向依次间隔设置有第一卸扣(3)、第二卸扣(81)和爆炸连接组件(9)；
还包括第一副锚(6)和第二副锚(7)，第一副锚(6)的连接端设置第二连接销扣(61)，第二副锚(7)的连接端设置第三连接销扣(71)，第二连接销扣(61)通过一号副锚链(4)与第一卸扣(3)连接，第三连接销扣(71)通过二号副锚链(5)与第一卸扣(3)连接；
所述一号副锚链(4)上设置第三卸扣(41)，所述二号副锚链(5)上设置第四卸扣(51)，第三卸扣(41)和第四卸扣(51)通过限位杆(45)连接，限位杆(45)用于限制第一副锚(6)和第二副锚(7)的相对位移，抛锚后一号副锚链(4)和二号副锚链(5)张紧时第一副锚(6)和第二副锚(7)位于主锚链(2)的下方两侧，使主锚体(1)以及在主锚体(1)后方的第一副锚(6)和第二副锚(7)形成三角形分布，降低了主锚体(1)后端的锚链角度，提高单点系泊的总体锚抓力；
第二卸扣(81)通过钢丝绳(82)连接有浮箱组件(8)，所述爆炸连接组件(9)的结构为：包括设置于主锚链(2)上相邻两个链环之间的卸扣本体(902)，卸扣本体(902)为C型结构，卸扣本体(902)两端的销孔中安装有爆炸螺栓(903)，卸扣本体(902)与爆炸螺栓(903)形成的环形结构同时与主锚链(2)上相邻两个链环配合，爆炸螺栓(903)通过水密电缆(901)与浮箱组件(8)中的控制模块(803)连接；
所述浮箱组件(8)的结构为：包括浮箱本体(801)，所述浮箱本体(801)下部为空心浮力材料，所述浮箱本体(801)上部设置控制模块(803)以及与控制模块(803)连接的电池模块(802)；
还包括太阳能发电模块(805)，太阳能发电模块(805)用于为电池模块(802)充电；
还包括与控制模块(803)相连的GPS频闪灯模块(804)；浮箱组件(8)下部设置眼环(83)，眼环(83)与钢丝绳(82)端部连接，钢丝绳(82)长度足够使浮箱组件(8)浮于海面。
2.如权利要求1所述的一种可快速布放和脱离的三体式锚，其特征在于：所述主锚体(1)采用史蒂芙帕瑞斯锚，主锚体(1)在淤泥底质下抓力系数为33～55。
3.如权利要求1所述的一种可快速布放和脱离的三体式锚，其特征在于：第一副锚(6)和第二副锚(7)为规格相同的史蒂芙帕瑞斯锚，第一副锚(6)和第二副锚(7)规格尺寸为主锚体(1)的三分之一至三分之二之间。
4.一种利用权利要求1所述的可快速布放和脱离的三体式锚的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步、承载有三体式锚的浮式结构物(100)到达抛锚海域，将三体式锚的主锚链(2)与设置于浮式结构物(100)上的锚机(10)相连；
第二步、启动锚机(10)将主锚链(2)伸长并将位于主锚链(2)端部的主锚体(1)抛入海中，浮式结构物(100)向与抛锚放向相反的方向航行；
第三步、将分别通过一号副锚链(4)、二号副锚链(5)连接在主锚链(2)同一位置上的第一副锚(6)和第二副锚(7)抛入海中，第一副锚(6)和第二副锚(7)之间通过限位杆(45)连接，主锚链(2)受到第一副锚(6)和第二副锚(7)的拉力后将连接在主锚链(2)上的浮箱组件(8)也进入海中然后漂浮于海面；
然后拉紧主锚链(2)，主锚体(1)在海底拖行，在第一副锚(6)和第二副锚(7)的作用下一号副锚链(4)和二号副锚链(5)张紧，此时主锚体(1)、第一副锚(6)和第二副锚(7)处于受力状态，限位杆(45)限制第一副锚(6)和第二副锚(7)的相对位移，一号副锚链(4)和二号副锚链(5)张紧时第一副锚(6)和第二副锚(7)位于主锚链(2)的下方两侧，使主锚体(1)、第一副锚(6)和第二副锚(7)形成三角形分布，降低了主锚体(1)后端的锚链角度，即完成了快速布放；
第四步：浮式结构物(100)要撤离时，浮式结构物(100)上的控制系统向浮箱组件(8)中的GPS频闪灯模块(804)发出GPS信号并传递给浮箱组件(8)中的控制模块(803)，控制模块(803)通过水密电缆(901)引爆设置于浮箱组件(8)和锚机(10)之间主锚链(2)上的爆炸连接组件(9)，从而断开锚机(10)与主锚体(1)、第一副锚(6)、第二副锚(7)的连接，完成快速脱离。
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