一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚制造技术

本发明专利技术公开了一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，包括锚身，所述锚身前端具有锥状锚头、尾部设置有平衡翼板，还包括位于所述锚头和平衡翼板之间的抗拔翼板，所述抗拔翼板前端通过铰接机构与所述锚身铰接、内侧通过张弛机构与所述锚身固定，所述抗拔翼板与锚身之间形成前窄后宽的扩口状间隙。本发明专利技术的优点是：通过收起抗拔翼板、设置推进机构等方式，在贯入过程中，有效提升动力锚的下坠动能，增加贯入深度；通过打开抗拔翼板、设置注浆机构等方式，在上拔过程中，有效增大动力锚的受力面并固结土体，提升抗拔性能。

【技术实现步骤摘要】
一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚
本专利技术涉及一种动力锚，尤其是一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，属于海洋工程的

技术介绍
近年来，海洋漂浮式结构物被广泛应用于海洋工程领域，如远海漂浮式油气平台、新能源发电装置等。浮式结构物具有适应复杂的海洋地质条件、可在水深比较大的情况下使用、施工快捷简单等优点。漂浮式海上平台的建设涉及众多的方面，其中锚泊系统是固定漂浮式结构物、充分发挥其功能的关键所在。锚泊系统由锚固基础和锚链组成，常用的锚固基础有拖拉锚、平板锚、吸力锚和动力锚等。其中，动力锚具有安装工程简单高效，费用经济，锚泊性能较佳的优点，运用前景最为广泛。现有技术中，动力锚所提供的承载力主要依赖于锚体自重和锚身与土体之间的摩擦力，而结合工程实践，海床的软硬程度以及动力锚下坠所获得的动能会影响其贯入深度、动力锚的外部构造特点会影响其抗拔承载性能，这些都会对动力锚的承载能力造成影响。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，可在贯入过程中，有效提升动力锚的下坠动能，并在上拔过程中，有效增大动力锚的受力面。技术方案：一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，包括锚身，所述锚身前端具有锥状锚头、尾部设置有平衡翼板，还包括位于所述锚头和平衡翼板之间的抗拔翼板，所述抗拔翼板前端通过铰接机构与所述锚身铰接、内侧通过张弛机构与所述锚身固定，所述抗拔翼板与锚身之间形成前窄后宽的扩口状间隙；贯入过程中，所述抗拔翼板受其外侧土体压力，使所述张弛机构处于压缩状态，所述抗拔翼板收缩以减少受力面，增加贯入深度；上拔过程中，土体进入扩口状间隙内，所述抗拔翼板受内侧土体压力，使所述张弛机构处于扩张状态，所述抗拔翼板以所述铰接机构为圆心向外打开以增大受力面，提升抗拔性能。本专利技术的原理是：抗拔翼板在动力锚贯入过程和上拔过程中分别呈收缩状态和打开状态，以在贯入时，减少土体受力面，增加贯入深度；在上拔时，增加受力面，提升抗拔性能。进一步，所述张弛机构包括转动臂组件、弹簧，所述转动臂组件分别与所述锚身和抗拔翼板转动连接以使所述抗拔翼板在其限位下向内收缩或向外扩张，所述弹簧拉紧连接所述锚身和抗拔翼板。本结构中，转动臂组件用于限位抗拔翼板的收缩和扩张角度，弹簧用于保证抗拔翼板在贯入土体之前不会因为外界因素而误张，弹簧的刚度应适当选取，不要因为刚度过大使抗拔翼板在贯入土体后难以张开。优选的，所述转动臂组件包括连接圆环、内转动臂、外转动臂、转轴，所述内转动臂与外转动臂之间通过所述转轴形成转动连接，所述内转动臂与所述锚身之间、所述外转动臂与所述抗拔翼板之间分别通过所述连接圆环形成转动连接，所述弹簧连接在两侧的所述连接圆环上。进一步，所述抗拔翼板尾部设置有向内凸出的受力体，所述受力体的受力面A呈向内倾斜的坡状。本结构在上拔过程中，首先由受力体的受力面A与土体接触，并在坡状受力面A的作用下使土体压力偏离垂直方向，从而在土体压力的作用下使抗拔翼板迅速张开，增大抗拔翼板的受力面积，并增大抗拔翼板在上拔过程中所受到的内侧土压力，提升其抗拔性能。优选的，所述受力体与所述抗拔翼板同宽设置，且所述受力体的受力面A采用凹陷的弧形面，以进一步增大抗拔翼板在上拔过程中所受到的内侧土体压力，提升其抗拔性能。进一步，还包括限位板，所述限位板前端与所述锚身固定、底部向后延伸至所述抗拔翼板外侧，所述抗拔翼板打开后抵靠在所述限位板上以形成限位保护。本结构的限位板与抗拔翼板的打开角度相匹配，当抗拔翼板打开到期望角度时，限位板定点支撑抗拔翼板，阻止抗拔翼板在其内侧土体压力下继续张开而破坏张弛机构，并将抗拔翼板所承受的荷载传递到锚身上。进一步，还包括注浆机构，所述注浆机构包括止流塞、封闭塞以及设置于所述锚身内部的固结液容腔，所述固结液容腔的前后两端分别设置有连通至所述锚身外的固结液流出通道和固结液流入通道，所述封闭塞和止流塞分别堵塞所述固结液流入通道和固结液流出通道，且所述止流塞与所述抗拔翼板固定以在所述抗拔翼板打开时随其拔出以打开所述固结液流出通道。本结构的注浆机构使用前，收起抗拔翼板，以止流塞堵塞固结液流出通道，然后通过抗拔翼板与锚身之间的间隙以固结液灌入装置通过固结液流入通道将固结液灌入固结液容腔内，之后通过封闭塞堵塞固结液流入通道；使用时，抗拔翼板在上拔过程中打开，止流塞随其打开而拔出，固结液流出通道打开，固结液容腔内储存的固结液依靠自身重力，通过固结液流出通道流出，对周边土体进行固结，增强动力锚的抗拔性能。进一步，所述封闭塞内设置有压缩气囊，所述压缩气囊的出口朝向所述固结液容腔内部，所述压缩气囊的释放引线与所述抗拔翼板连接以在所述抗拔翼板打开后拉动所述释放引线以打开所述压缩气囊。本结构的封闭塞在上拔过程中，通过抗拔翼板的打开拉动释放引线，向固结液容腔内释放高压气体，将固结液容腔内的固结液推出，提升固结效率。进一步，还包括推进机构，所述推进机构包括助推螺旋桨、助推气囊，所述助推螺旋桨设置于所述锚身末端，且其中轴线与所述锚身的中轴线重叠，所述锚身尾部设置有空腔，所述助推气囊竖向设置在所述空腔内，所述助推气囊的出气口从所述锚身末端伸出并朝向所述助推螺旋桨，所述出气口上安装有空气阀门。本结构的推进机构使用时，通过空气阀门控制助推气囊充放气，向助推螺旋桨喷射压缩空气，带动其旋转，助推动力锚以增加其贯入速度和贯入深度。进一步，还包括锚尾保护罩，所述锚尾保护罩盖设在所述锚身尾部并包裹保护所述助推螺旋桨，以防止土体卡死助推螺旋桨。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点是：通过收起抗拔翼板、设置推进机构等方式，在贯入过程中，有效提升动力锚的下坠动能，增加贯入深度；通过打开抗拔翼板、设置注浆机构等方式，在上拔过程中，有效增大动力锚的受力面并固结土体，提升抗拔性能。附图说明图1为本专利技术贯入过程的结构示意图；图2为本专利技术上拔过程的结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为铰接机构位置的放大示意图；图5为张弛机构位置的放大示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，如附图1、2所示，包括锚身1、抗拔翼板2、铰接机构3、张弛机构4、受力体5、限位板6、注浆机构7、推进机构8、锚尾保护罩9。锚身1前端具有锥状锚头11、尾部设置有平衡翼板12。本实施例中，锚身1采用空心圆柱结构，内部浇筑混凝土以增加自重；平衡翼板12采用类矩形结构，为竖向设置的四块，且沿周向均布焊接在锚身1上，以保证动力锚平稳下落，平衡翼板的长度优选为1/2锚身长度，宽度优选为1/4锚身长度。抗拔翼板2位于锚头11和平衡翼板12之间，其前端通过铰接机构3与锚身1铰接、内侧通过张弛机构4与锚身1固定，抗拔翼板2与锚身1之间形成前窄后宽的扩口状间隙1-1；贯入过程中，抗拔翼板2受其外侧土体压力，使张弛机构4处于压缩状态，抗拔翼板2收缩以减少受力面，增加贯入深度；上拔过程中，土体进入扩口状间隙1-1内，抗拔翼板2受内侧土体压力，使张弛机构4处于扩张状态，抗拔翼板2以铰接机构3为圆心向外打开以增大受力面，提升抗拔性能。如附图4所示，铰接机构3包括分别固定在锚身1和抗拔翼板2上的耳座31，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，包括锚身(1)，所述锚身(1)前端具有锥状锚头(11)、尾部设置有平衡翼板(12)，其特征在于：还包括位于所述锚头(11)和平衡翼板(12)之间的抗拔翼板(2)，所述抗拔翼板(2)前端通过铰接机构(3)与所述锚身(1)铰接、内侧通过张弛机构(4)与所述锚身(1)固定，所述抗拔翼板(2)与锚身(1)之间形成前窄后宽的扩口状间隙(1‑1)；贯入过程中，所述抗拔翼板(2)受其外侧土体压力，使所述张弛机构(4)处于压缩状态，所述抗拔翼板(2)收缩以减少受力面，增加贯入深度；上拔过程中，土体进入扩口状间隙(1‑1)内，所述抗拔翼板(2)受内侧土体压力，使所述张弛机构(4)处于扩张状态，所述抗拔翼板(2)以所述铰接机构(3)为圆心向外打开以增大受力面，提升抗拔性能。

【技术特征摘要】
1.一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，包括锚身(1)，所述锚身(1)前端具有锥状锚头(11)、尾部设置有平衡翼板(12)，其特征在于：还包括位于所述锚头(11)和平衡翼板(12)之间的抗拔翼板(2)，所述抗拔翼板(2)前端通过铰接机构(3)与所述锚身(1)铰接、内侧通过张弛机构(4)与所述锚身(1)固定，所述抗拔翼板(2)与锚身(1)之间形成前窄后宽的扩口状间隙(1-1)；贯入过程中，所述抗拔翼板(2)受其外侧土体压力，使所述张弛机构(4)处于压缩状态，所述抗拔翼板(2)收缩以减少受力面，增加贯入深度；上拔过程中，土体进入扩口状间隙(1-1)内，所述抗拔翼板(2)受内侧土体压力，使所述张弛机构(4)处于扩张状态，所述抗拔翼板(2)以所述铰接机构(3)为圆心向外打开以增大受力面，提升抗拔性能。2.根据权利要求1所述的一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，其特征在于：所述张弛机构(4)包括转动臂组件(41)、弹簧(42)，所述转动臂组件(41)分别与所述锚身(1)和抗拔翼板(2)转动连接以使所述抗拔翼板(2)在其限位下向内收缩或向外扩张，所述弹簧(42)拉紧连接所述锚身(1)和抗拔翼板(2)。3.根据权利要求2所述的一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，其特征在于：所述转动臂组件(41)包括连接圆环(411)、内转动臂(412)、外转动臂(413)、转轴(414)，所述内转动臂(412)与外转动臂(413)之间通过所述转轴(414)形成转动连接，所述内转动臂(412)与所述锚身(1)之间、所述外转动臂(413)与所述抗拔翼板(2)之间分别通过所述连接圆环(411)形成转动连接，所述弹簧(42)连接在两侧的所述连接圆环(411)上。4.根据权利要求1所述的一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，其特征在于：所述抗拔翼板(2)尾部设置有向内凸出的受力体(5)，所述受力体(5)的受力面A呈向内倾斜的坡状。5.根据权利要求4所述的一种增加贯入深度和抗拔性能的动力锚，其特征在于：所述受力体(5)与所述抗拔翼板(2)同宽设置，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄挺，赵旭，张璟泓，侯利军，李聪山，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32