CN115675741A - 用于将浮动结构锚定到海床的锚定装置及其安装方法 - Google Patents

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CN115675741A CN202210867125.9A CN202210867125A CN115675741A CN 115675741 A CN115675741 A CN 115675741A CN 202210867125 A CN202210867125 A CN 202210867125A CN 115675741 A CN115675741 A CN 115675741A
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Abstract

本发明涉及用于将浮动结构锚定到海床的锚定装置及其安装方法。一种用于利用锚链(200)将浮动结构锚定到海床的锚定装置(100)，该锚链在链(200)的一个端部处具有钩环(210)，锚定装置(100)包括支撑板(120)和用于插入到在海床中钻出的钻孔中的系泊螺栓(110)，该支撑板具有用于搁置在海床上的下表面(121)和具有通孔(123)的上表面(122)，穿过支撑板(120)以被插入到海床的孔中的系泊螺栓(110)被布置在该通孔中，其中，支撑板(120)的上表面(122)具有用于联接链(200)的端部的钩环(210)的连接点(124)，使得当浮动结构被锚定到海床时，链(200)经受拉伸应力。

Description

用于将浮动结构锚定到海床的锚定装置及其安装方法
技术领域
本发明涉及用于借助于锚链将浮动结构锚定到海床的锚定装置。
背景技术
浮动结构必须锚定到海床以防止海流或大气条件将它们从它们的位置移开。为此目的，使用将浮动结构附接到布置在海床中的锚定装置的锚链。
在沙质海床中，锚或桩可以用作锚定装置，但是在岩石海床中，必须使用插入到事先在海床中钻出的钻孔中的系泊螺栓。
例如，NO20170963A1示出了一种锚定装置，该锚定装置使用锚链将水产养殖浮动结构锚定到海床，该锚链在其一个端部处具有钩环。该锚定装置包括用于被插入到在海床中钻出的钻孔中的T形系泊螺栓和支撑板，该支撑板具有用于搁置在海床上的下表面和带有通孔的上表面，穿过支撑板以被插入到在海床中钻出的钻孔中的系泊螺栓被布置在该通孔中。
锚链在一个端部处附接到浮动结构，并且在另一个端部处借助于钩环附接到锚定装置。钩环是D形的，并且直接联接到系泊螺栓，其中钩环被保持在支撑板和系泊螺栓在其上部中具有的横杆之间。在这种布置中，当利用锚定装置将浮动结构锚定到海床时，锚链经受拉伸应力，并且在钩环和系泊螺栓之间的附接部中直接产生力，该力倾向于将系泊螺栓从海床的该系泊螺栓被插入其中的钻孔中带出。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将浮动结构锚定到海床的锚定装置和锚定装置的安装方法。
本发明的一个方面涉及一种用于利用锚链将浮动结构锚定到海床的锚定装置，该锚链在其一个端部具有钩环。锚定装置包括用于被插入到在海床中钻出的钻孔中的系泊螺栓和支撑板，该支撑板具有用于搁置在海床上的下表面和具有通孔的上表面，穿过支撑板以被插入到在海床中钻出的钻孔中的系泊螺栓被布置在该通孔中，其中，支撑板的上表面具有用于联接锚链的端部的钩环的连接点。
当浮动结构利用锚定装置被锚定到海床时，锚链经受拉伸应力，并且在支撑板的连接点中产生力，锚链的钩环联接在该连接点中，而系泊螺栓不直接经受所述力，从而防止系泊螺栓从海床的该系泊螺栓被插入其中的钻孔中被带出。
在现有技术的锚定装置中，例如NO20170963A1中所示的锚定装置，由于链的钩环连接到系泊螺栓，因此力直接产生在系泊螺栓上，使得所述力倾向于将系泊螺栓从在海床中钻出的钻孔中被带出。在本发明的锚定装置中，链的拉伸应力被直接传递到支撑板的连接点，而不是传递到布置在支撑板的不同部分中的系泊螺栓。此外，支撑板本身允许该力被传递到海床，由此显著地减小了系泊螺栓上的应力，并且因此减小了系泊螺栓从钻孔出来的风险。
本发明的另一方面涉及一种锚定装置的安装方法，该方法包括以下步骤：
在海床中钻出钻孔，
将固定材料引入钻孔中，
将锚定装置带到海床，以及
将锚定装置的系泊螺栓引入钻孔中，其中支撑板的下表面搁置在海床上。
本发明的这些和其它优点和特征将通过附图和本发明的详细描述而变得显而易见。
附图说明
图1示出了根据本发明的示例的锚定装置的立体图。
图2示出了图1的锚定装置的平面图。
图3示出了图1的锚定装置的侧视图。
图4示出了图1的具有联接的锚链的钩环的锚定装置的立体图。
图5示出了在根据现有技术的锚定装置中产生的力的分布的示意图，其中锚链的钩环直接联接在系泊螺栓中。
图6示出了图1的锚定装置中产生的力的分布的示意图。
图7至图12示出了用于将图1的锚定装置安装在海床中的步骤的示例。
具体实施方式
本发明涉及一种用于利用锚链200将浮动结构300锚定到海床1的锚定装置100，锚链200在其一个端部处具有钩环210。
锚定装置100适于布置在岩石海床中并锚定水产养殖浮动结构300，例如海产养殖场；然而，它可以用于沙质海床中并且用于锚定另一类型的浮动结构300。
当浮动结构300被锚定时，锚定装置100附接到锚链200的端部的钩环210，并且浮动结构300附接到锚链200的另一个端部。锚链200的另一个端部可直接或借助于附加锚链间接地联接到浮动结构300。
锚定装置100包括用于被插入到在海床1中钻出的钻孔2中的系泊螺栓110和支撑板120，该支撑板具有用于搁置在海床1上的下表面121和带有通孔123的上表面122，穿过支撑板120以被插入到在海床1中钻出的钻孔2中的系泊螺栓110被布置在该通孔中，其中，支撑板120的上表面122具有用于联接锚链200的端部的钩环210的连接点124，使得当浮动结构300利用锚定装置100锚定到海床1时，锚链200经受拉伸应力，并且在支撑板120的连接点124中产生力F，锚链200的钩环210联接在该连接点中，使得系泊螺栓110不直接经受所述力F。
支撑板120是平面部件，优选地由金属制成，与其横截面和纵向截面相比具有较小的厚度。支撑板120的尺寸基于诸如海床类型、深度、浮动结构的尺寸、系泊螺栓的长度等因素来选择。
支撑板120围绕系泊螺栓110布置在其中的通孔123并围绕钩环210联接在其中的连接点124延伸。支撑板120因此在海床1上水平地延伸，并且围绕系泊螺栓110和并围绕连接点124产生支撑区域，由此，由于锚链200的拉动而在所述区域上产生的应力被传递到海床1。如图所示，支撑板120具有基本上矩形的平面形状；然而，在不改变本发明的构思的情况下，它可以具有任何其它类型的平面形状。
连接点124具有用于接收销230的孔125，该销将锚链200的端部的钩环210联接到锚定装置100，使得在锚定装置100和锚链200之间建立可旋转地铰接的连接，由此锚定装置100仅受到链200的拉伸应力影响。
如图中所观察到的，系泊螺栓110垂直于支撑板120。因此，系泊螺栓110被布置在竖直位置以便被插入到海床1的钻孔2中，并且支撑板120被布置在水平位置以便搁置在海床1上。这种布置适于将锚定装置安置在基本上平坦的海床1中并且适于实现在海床上的正确支撑；然而，基于海床的地形，系泊螺栓110可能需要相对于支撑板120倾斜。
优选地，系泊螺栓110具有环形凹口111，该环形凹口允许系泊螺栓110在海床1中钻出的钻孔2中被调节。多个环形凹口111彼此平行并且沿着系泊螺栓110延伸，使得系泊螺栓110在其外周轮廓上具有一组环形突起和凹部。
优选地，如图1的示例所示，支撑板120包括从支撑板120的上表面122竖直突出的突起126，其中突起126具有通孔123布置在其中的第一端部和与第一端部相反且连接点124布置在其中的第二端部。
优选地，突起126具有大致矩形形状，并且借助于焊接、螺钉或类似的附接装置一体地附接到支撑板120的上表面122。替代地，突起126和支撑板120可以是单个部件，例如，通过机加工或铸造制造。优选地，连接点124直接形成在突起126的第二端部处并且是突起126的一部分。
突起126增加锚定装置100的刚度，并加强了锚定装置100的集中了大部分应力的两个点，所述点是钩环210与锚定装置100的连接点124之间的连接区域以及海床1与锚定装置100的系泊螺栓110之间的连接区域。
图4的示例示出了H形钩环210，然而，钩环210可以具有任何其它形状，例如Y形钩环。
H形钩环210具有第一端部和第二端部，该第一端部具有两个平行的突出部分211，在该突出部分211之间限定有用于布置连接点124的开口，该第二端部具有两个另外的平行的突出部分212，在该突出部分212之间限定有用于布置锚链200的一个端部的最后链环的另一个开口。钩环210的第一端部的突出部分211中的每一个具有与连接点124的孔125对准的孔，以用于接收销230并将钩环210与锚定装置100联接，而钩环210的第二端部的突出部分212中的每一个具有用于接收将钩环210与锚链200的端部的最后链环联接的另一个销220的另一个孔。
在Y形钩环的情况下，钩环的第二端部具有与H形钩环类似的两个突出部分212，但是钩环的第一端部具有单个突出部分211，并且具有两个突出部分以限定Y形钩环的第一端部的突出部分211装配在其中的开口的部分是锚定装置100的连接点124。
当使用H形钩环时，如图1和图2中详细观察到的，突起126的其中布置有连接点124的第二端部的厚度小于突起126的其余部分的厚度。突起126的第二端部具有突出竖直部分127，连接点124的孔125布置在该突出竖直部分中，并且两个凹入部分128布置在突出竖直部分127的每侧，钩环210搁置在该凹入部分中。钩环210的第一端部的两个平行的突出部分211由此搁置在支撑板120的突起126的两个凹入部分128中，并且支撑板120的突起126的突出竖直部分127被布置在限定了钩环210的第一端部的两个平行的突出部分211的开口中。
图5和图6示出了根据现有技术的锚定装置中产生的力的分布(见图5)与本发明的锚定装置(见图6)的比较。相同的附图标记用于表示相似的元件。
图5示出了根据现有技术的锚定装置100，现有技术的锚定装置包括用于被插入到在海床1中钻出的钻孔2中的T形系泊螺栓110和支撑板120，该支撑板具有用于搁置在海床上的下表面和带有通孔的上表面，穿过支撑板120以被插入到在海床1中钻出的钻孔2中的系泊螺栓110被布置在通孔中。浮动结构借助于在一个端部处具有D形钩环210的锚链200锚定到锚定装置100。钩环210直接联接到系泊螺栓110，其中钩环210被保持在支撑板120与系泊螺栓110在其上部中具有的横杆之间。在这种布置中，当利用锚定装置100将浮动结构锚定到海床1时，锚链200经受拉伸应力，并且在钩环210和系泊螺栓110之间的附接中直接产生力F，该力F倾向于将系泊螺栓从海床的插入有系泊螺栓的钻孔中带出。链200通常相对于海床1倾斜，使得力F可以分解成竖直分力Fv和水平分力Fh，竖直分力Fv是使螺栓110被带出的分力。
图6示出了当利用锚定装置100将浮动结构锚定到海床1时，锚链200经受拉伸应力，并且在支撑板120的连接点124处产生力F，锚链200的钩环210联接在该连接点中，而系泊螺栓110不直接经受所述力F，从而防止系泊螺栓从海床1的插入有系泊螺栓的钻孔2中被带出。
力F被分解为竖直分力Fv和水平分力Fh；竖直分力Fv倾向于从海床1提升支撑板120，但是由于支撑板120借助于螺栓110锚定在海床1中，所以支撑板120倾向于围绕螺栓110枢转，从而产生与竖直分力Fv相反的抵靠海床1的推力Fp，并且其倾向于保持螺栓110被插入海床的钻孔2中。影响锚定装置100的竖直分力Fv因此显著减小，并且链200的拉伸应力基本上被减小到水平分力Fh，因此系泊螺栓110仅经受剪切应力。
图7至图12示出了在浮动结构300将要定位在其中的海床1中锚定装置100的安装方法的步骤。
图7所示的第一步骤包括在海床1中钻出钻孔2。在该步骤中，将设有钻孔和挖掘设备的船3带到该位置，该钻孔和挖掘设备用于清理岩石海床1、钻出钻孔2和平整海床1的表面以使得能够布置锚定装置100。
图8所示的第二步骤包括在钻孔2中引入固定材料。在该步骤中，将具有固定材料的铲斗5带到海床1，并借助于ROV(遥控潜水器)4将钻孔2填充有固定材料。
图9所示的第三步骤包括将锚定装置100带到海床1。在该步骤中，借助于船3(船可以是与前述步骤中使用的船相同的船或与前述步骤中使用的船不同的其它船)，借助于线缆6将锚定装置100带到海床，并且借助于ROV 4将系泊螺栓110对准以将系泊螺栓插入钻孔2中。此时或在随后的步骤中，将浮动结构300带到该位置以利用锚定装置100进行锚定。
图10所示的第四步骤包括将锚定装置100的系泊螺栓110引入钻孔2中，其中支撑板120的下表面121搁置在海床1上。
随后，如图11所示，将具有钩环210的锚链200带到海床1，并且随后如图12所示，将锚链200的钩环210与锚定装置100联接，并且将链200拉紧，其中浮动结构300被锚定到海床1。借助于ROV，钩环210被布置在锚定装置100的连接点124中，并且销230被引入连接点124的孔125中，从而将钩环210锁定在锚定装置100的连接点124中。
如图11所示，锚链200具有附接到浮动结构300的一个端部和附接到钩环210的另一个端部；然而，锚链200可以不附接到浮动结构300并且具有自由端，使得所述自由端被布置在海床1中，直到浮动结构300需要被锚定，并且此时所述自由端可以与附接到浮动结构300的另一锚链连接。
在图9中，锚定装置100被单独地带到海床1；然而，并且替代地，锚定装置100与锚链200一起被带到海床1，其中锚链200的钩环210联接到支撑板120的连接点124。通常，在这种情况下，锚链200具有自由端，该自由端用于随后与附接到浮动结构300的另一锚链联接。

Claims (9)

1.一种用于利用锚链(200)将浮动结构(300)锚定到海床(1)的锚定装置(100)，所述锚链在该锚链(200)的一个端部处具有钩环(210)，所述锚定装置(100)包括支撑板(120)和用于插入到在所述海床(1)中钻出的钻孔(2)中的系泊螺栓(110)，所述支撑板具有用于搁置在所述海床(1)上的下表面(121)和具有通孔(123)的上表面(122)，穿过所述支撑板(120)以被插入到在所述海床(1)中钻出的所述钻孔(2)中的所述系泊螺栓(110)被布置在所述通孔中，其特征在于，所述支撑板(120)的所述上表面(122)具有用于联接所述锚链(200)的所述端部的所述钩环(210)的连接点(124)。
2.根据权利要求1所述的锚定装置，其中，所述支撑板(120)围绕其中布置有所述系泊螺栓(110)的所述通孔(123)并且围绕其中联接有所述钩环(210)的所述连接点(124)延伸。
3.根据权利要求1或2所述的锚定装置，其中，所述连接点(124)具有孔(125)，所述孔用于接收将所述锚链(200)的所述端部的所述钩环(210)与所述锚定装置(100)的所述连接点(124)联接的销(230)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的锚定装置，其中，所述系泊螺栓(110)垂直于所述支撑板(120)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的锚定装置，其中，所述系泊螺栓(110)具有环形凹口(111)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的锚定装置，其中，所述支撑板(120)包括从所述支撑板(120)的所述上表面(122)竖直突出的突起(126)，所述突起(126)具有第一端部和与所述第一端部相反的第二端部，所述通孔(123)被布置在所述第一端部中，所述连接点(124)被布置在所述第二端部中。
7.根据权利要求6所述的锚定装置，其中，所述突起(126)的所述第二端部具有突出竖直部分(127)和布置在所述突出竖直部分(127)的每一侧的两个凹入部分(128)，所述连接点(124)的所述孔(125)被布置在所述突出竖直部分中，所述钩环(210)搁置在所述凹入部分中。
8.一种用于安装根据前述权利要求中任一项所述的锚定装置(100)的安装方法，所述方法包括以下步骤：
在所述海床(1)中钻出钻孔(2)，
将固定材料引入所述钻孔(2)中，
将所述锚定装置(100)带到所述海床(1)，以及
将所述锚定装置(100)的所述系泊螺栓(110)引入所述钻孔(2)中，使得所述支撑板(120)的所述下表面(121)被搁置在所述海床(1)上。
9.根据权利要求8所述的安装方法，其中，所述锚定装置(100)与所述锚链(200)一起被带到所述海床(1)，所述锚链(200)的所述钩环(210)联接到所述支撑板(120)的所述连接点(124)。
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