本發(fā)明涉及大抓力型深海錨，屬于船舶與海洋工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代海洋開發(fā)事業(yè)的日益發(fā)展，在星羅棋布的海港內(nèi)，各式各樣的海洋工程結(jié)構(gòu)物的數(shù)量和規(guī)模與日俱增，并且其作業(yè)范圍和研究方向也逐漸向深海海域發(fā)展。錨設(shè)備是船舶及海洋工程結(jié)構(gòu)物在海上拋錨停泊時所使用的裝置和機(jī)械的總和。盡管錨的種類很多，但它們的用途是相同的，主要是利用錨抓力，使錨緊緊地抓在海床上，進(jìn)而使船舶和海洋工程結(jié)構(gòu)物不受風(fēng)力、流力、波浪沖擊力的影響而在某一位置固定。但是，海洋上波浪翻騰起伏，颶風(fēng)狂暴肆虐，潮水洶涌澎湃，在如此惡劣的作業(yè)環(huán)境下，錨的準(zhǔn)確定位、嵌入深度評估和運動軌跡描述、復(fù)雜環(huán)境中工作狀態(tài)承載力分析，想要在較長一段時問內(nèi)比較精確地保持海洋工程結(jié)構(gòu)物在海面上的位置，這無疑對安裝結(jié)構(gòu)物上的深水錨泊裝置提出了更高、更嚴(yán)格的要求，普通錨難以達(dá)到要求。

由此可見，研究出一種在不同的海域海底底質(zhì)下都有良好抓力，能夠簡單地拋入深海中，迅速抓入海床，便于收藏和運送，穩(wěn)定性和錨泊有效性高、機(jī)動性和抗拔能力強(qiáng)的深海錨已成為當(dāng)務(wù)之急。但是，目前針對大抓力型深海錨的研究十分有限，現(xiàn)有的技術(shù)和裝置更多的是針對內(nèi)河船用錨和港口錨進(jìn)行研制和開發(fā)的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種大抓力型深海錨，通過降低錨的重心，錨柄設(shè)置為平板結(jié)構(gòu)，錨爪臂上設(shè)有螺柱及錨葉等結(jié)構(gòu)而增大錨的嚙入深度，提高錨的極限承載力，平衡系泊纜索傳遞的動載荷，保證深海錨在各種土質(zhì)下有較高的抓重比，充分發(fā)揮大抓力深海錨的作用。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種大抓力型深海錨，包含錨鏈、旋轉(zhuǎn)環(huán)和錨柄，所述錨鏈的一端為錨端鏈，錨端鏈通過螺栓與旋轉(zhuǎn)環(huán)連接，旋轉(zhuǎn)環(huán)通過錨卸扣與錨柄連接，所述旋轉(zhuǎn)環(huán)末端為圓柱形，在末端上設(shè)有外螺紋，在錨卸扣上安裝有螺母，旋轉(zhuǎn)環(huán)旋進(jìn)螺母中，在旋轉(zhuǎn)端的尾部設(shè)有銷孔，在銷孔內(nèi)安裝有插銷，在插銷的兩端均安裝有鎖銷，所述錨柄通過小軸與錨頭連接，錨頭與錨爪通過橫銷連接。

作為優(yōu)選，所述錨爪包含對稱分布的錨爪臂，錨爪臂上等間距的設(shè)有若干個凸出螺柱，錨爪臂的端部很尖，錨爪重心略低于轉(zhuǎn)軸(小軸)，收錨時其錨爪自然向上，且一接觸船舶與海洋結(jié)構(gòu)物外板即翻轉(zhuǎn)，不會損傷船外板。同時，錨頭的特殊線性更容易入土，嚙入深度大。

作為優(yōu)選，所述凸出螺柱包含螺柱、錨葉和位于螺柱端部的螺柱接頭，所述錨葉為螺旋狀，錨葉位于螺柱上，螺柱接頭為等腰梯形結(jié)構(gòu)，可以使螺柱入土容易，可以增加錨的埋置深度，增大的拖曳深度，提高錨的極限載荷能力，以提高其工作的穩(wěn)定性；錨葉為螺旋狀，安裝時通過旋轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)變?yōu)橄螺S力，使整個螺柱向下運動，依靠土體承擔(dān)主要荷載，深海錨的螺柱可以提供較高的升力和超大的拉力。錨爪從船體上放入水中，隨著系泊纜索的逐漸增長，錨頭接觸海底，隨著系泊纜索的進(jìn)一步增長，錨桿的軸線與水平方向的夾角逐漸減小，至0°為止，錨平躺在海底，螺旋螺柱與海床接觸，錨葉的螺旋結(jié)構(gòu)可以加強(qiáng)錨的入土深度，此時，安裝船舶逆向行駛，落到錨鏈，帶動錨爪運動，錨頭與海床接觸，螺柱入土深度加大，錨抓底過程結(jié)束。

作為優(yōu)選，所述錨爪臂的兩個表面均設(shè)有滑槽，凸出螺柱通過焊接固定在滑槽中，錨爪臂的端部截面類似傘狀結(jié)構(gòu)，且錨爪臂中軸線處較尖、曲率較小，錨爪臂的端部更容易入土，增大錨的埋置深度。

作為優(yōu)選，小軸的橫截面為六邊形，可有效緩解縱橫交叉尖點處存在拉應(yīng)力集中，同時，小軸也可以設(shè)置成可調(diào)節(jié)形式，保持在不同底質(zhì)下較高的抓重比。

作為優(yōu)選，所述錨柄的橫截面為矩形，錨柄整體為平板式結(jié)構(gòu)，其特殊的結(jié)構(gòu)形式可以有效的吸收系泊纜索傳遞的動載荷，以平衡作用在船體和海洋工程結(jié)構(gòu)物上的外力，以緩和外力對它們的沖擊，使船體不致發(fā)生位移，因為錨柄為平板結(jié)構(gòu)，錨柄的橫截面積較大，更有利于載荷的傳遞。

在本發(fā)明中，錨爪與錨柄的最大角度為42度，即錨爪自由轉(zhuǎn)動角度為42°，錨頭與錨柄通過小軸相連接，可自由活動。所述大抓力型深海錨在不增加錨自重的前提下，增大抓力，該錨受力后的位移很小，可提供全方位錨抓持能力，并可以承受較大的抗拔力，有效縮短系泊纜索的長度，減小浮體的運動響應(yīng)幅值。同時，本文公開的大抓力型深海錨體積小、節(jié)省材料、抗拔性能更強(qiáng)、安裝回收也更為方便。旋轉(zhuǎn)環(huán)可以螺母轉(zhuǎn)動，當(dāng)外載荷從導(dǎo)纜孔傳遞到錨端鏈時，載荷的作用線與旋轉(zhuǎn)環(huán)的中軸線之間有夾角，旋轉(zhuǎn)環(huán)會轉(zhuǎn)動，使載荷作用線與中軸線在一條直線上，進(jìn)一步提高錨的作用效果。

鉆井平臺、艦船等海洋結(jié)構(gòu)物經(jīng)常需要將其定位于海上某一點以進(jìn)行鉆井、打撈、海上救助、鋪管、海洋調(diào)查、潛水等各種作業(yè)，船舶和海洋工程結(jié)構(gòu)物所受的載荷有風(fēng)力、流力、波浪沖擊力和船體運動的慣性力等。周期性的風(fēng)力、波浪沖擊力和船體運動的慣性力(還包括瞬時突加風(fēng)力)都是影響錨泊設(shè)備能否有效發(fā)揮作用的重要因素。船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物在交變的外載荷作用下，會產(chǎn)生六個自由度的運動，錨泊設(shè)備依靠錨產(chǎn)生的錨抓力，通過系泊纜索傳遞，來克服船舶上的外載荷，進(jìn)而使海洋工程結(jié)構(gòu)物安全作業(yè)。船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物在抵抗惡劣的海況過程中，當(dāng)非線性載荷從導(dǎo)纜孔逐級傳遞到錨端鏈，旋轉(zhuǎn)環(huán)的設(shè)置可以更好抵抗各個方向的載荷，以至于載荷全部通過錨卸扣作用在錨柄上，減少載荷的豎直方向分力，提高錨泊的穩(wěn)定性。當(dāng)外載荷依次傳遞到錨螺柱，多個螺柱的設(shè)置可以增加錨的抓地力及錨的埋置深度，提高錨的抗拔性。同時，螺柱具有截面小、重量輕、剛度大、抗裂性和耐久性好的特點，螺柱的設(shè)置可以使錨的一部分事先施加壓力，促其產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，以抵消外力作用所產(chǎn)生的拉應(yīng)力。當(dāng)載荷傳遞至錨頭，由于錨頭的特殊形狀，導(dǎo)致錨頭的埋置角度對承載力的影響較小。載荷在傳遞過程中，如遇到滑槽結(jié)構(gòu)，會改變錨周圍土體的流動方向，增加錨所能承載的抗拔能力。本發(fā)明的一種大抓力型深海錨面對惡劣的水文地質(zhì)條件，通過上述過程逐級緩解外載荷的作用，具有較好的效果，也可以較好的保持錨工作的穩(wěn)定性及系泊主體的安全性。

有益效果：本發(fā)明的大抓力型深海錨，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、深海錨上設(shè)置螺柱，可以增加載荷傳遞的方向，改變錨周圍載荷傳遞形式，增加錨的埋置深度和抗拔特性；

2、在深海錨表面加設(shè)滑槽后，使載荷傳遞過程中，能量進(jìn)行耗散，提高深海錨工作的穩(wěn)定性；

3、錨頭的設(shè)置，可以改變土體的破壞線從錨周圍延伸到了土體上表面，減少海底土表面隆起，減小錨失效的概率；

4、深海錨具有安裝回收方便、速安裝撤離、占地面積小、可重復(fù)利用、高承載力的優(yōu)點，隨著深水開發(fā)的力度越來越大，深海錨的使用效果也越來越好。

5、深海錨的錨柄板面為粗糙結(jié)構(gòu)，有利于錨柄的穩(wěn)定和力載荷傳遞的平衡；

6、大抓力深海錨的錨爪質(zhì)心載荷作用線與錨爪的夾角可以接近于法向；

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中凸出螺柱的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為凸出螺柱的剖視圖。

圖4為旋轉(zhuǎn)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖1的部分剖視示意圖。

具體實施方式

如圖1至圖5所示，本發(fā)明的一種大抓力型深海錨，包含錨鏈1、旋轉(zhuǎn)環(huán)3和錨柄5，所述錨鏈1的一端為錨端鏈2，錨端鏈2通過螺栓15與旋轉(zhuǎn)環(huán)3連接，旋轉(zhuǎn)環(huán)3通過錨卸扣4與錨柄5連接，所述旋轉(zhuǎn)環(huán)3末端為圓柱形，在末端上設(shè)有外螺紋，在錨卸扣4上安裝有螺母16，旋轉(zhuǎn)環(huán)3旋進(jìn)螺母16中，在旋轉(zhuǎn)端的尾部設(shè)有銷孔，在銷孔內(nèi)安裝有插銷19，在插銷19的兩端均安裝有鎖銷，鎖銷起限制插銷19運動的作用，所述錨柄5通過小軸8與錨頭14連接，錨柄5繞小軸8轉(zhuǎn)動，錨頭14與錨爪6通過橫銷9連接，小軸8與橫銷9優(yōu)選為夾角為90°。

在本發(fā)明中，所述錨爪6包含對稱分布的錨爪臂13，錨柄5與錨頭14通過小軸8連接，錨頭14很尖，錨爪6重心略低于轉(zhuǎn)軸(小軸8)，收錨時其錨爪6自然向上，且一接觸船舶與海洋結(jié)構(gòu)物外板即翻轉(zhuǎn)，不會損傷船外板，同時，錨頭14的特殊線性更容易入土，嚙入深度大，錨爪臂13上等間距的設(shè)有若干個凸出螺柱7。所述凸出螺柱7包含螺柱9、錨葉11和位于螺柱9端部的螺柱接頭10，所述錨葉11為螺旋狀，錨葉11位于螺柱9上，螺柱接頭10為等腰梯形結(jié)構(gòu)，可以使螺柱9入土容易，可以增加錨的埋置深度，增大的拖曳深度，提高錨的極限載荷能力，以提高其工作的穩(wěn)定性；錨葉11為螺旋狀，安裝時通過旋轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)變?yōu)橄螺S力，使整個螺柱9向下運動，依靠土體承擔(dān)主要荷載，深海錨的螺柱9可以提供較高的升力和超大的拉力。

在本發(fā)明中，所述錨頭14的特殊線性更容易入土，嚙入深度大。在錨柄5上面設(shè)計有一立面結(jié)構(gòu)滑槽，能較好的考慮不同加載點和不同加載位置對極限承載力的影響。

在本發(fā)明中，小軸8的橫截面為圓形，可有效緩解縱橫交叉尖點處存在拉應(yīng)力集中，同時，小軸8也可以設(shè)置成可調(diào)節(jié)形式，保持在不同底質(zhì)下較高的抓重比。所述錨柄5的橫截面為矩形，錨柄5整體為平板式結(jié)構(gòu)，其特殊的結(jié)構(gòu)形式可以有效的吸收系泊纜索傳遞的動載荷，以平衡作用在船體和海洋工程結(jié)構(gòu)物上的外力，以緩和外力對它們的沖擊，使船體不致發(fā)生位移。

在本發(fā)明中，所述錨為左右對稱結(jié)構(gòu)，工作時兩爪同時抓地，不致使錨翻身破土而出，以提高深海錨抓地的穩(wěn)定性，本發(fā)明中，錨在目的海域的安裝步驟如下：

(1)安裝前的準(zhǔn)備工作。在拖錨安裝船上備好錨和系纜，根據(jù)安裝地點海底土體特性，通過小軸8調(diào)節(jié)好錨柄5和錨頭14之間的角度，并連接好錨與系泊纜索。

(2)將拖錨安裝船駛至指定地點，定位尾纜先行下沉，定位尾纜的作用主要是調(diào)整安裝船的方位，接著錨體入水。

(3)當(dāng)錨整體落入海床表面之后，可根據(jù)有關(guān)探測設(shè)備檢測錨的方位。安裝船朝錨安裝地點行駛，同時放出系泊纜。

(4)在安裝船的拖曳下，錨體逐步嵌入海床土中。

(5)當(dāng)安裝系纜提供的荷載達(dá)到預(yù)設(shè)荷載值或者特定埋深時，設(shè)置于錨體角度調(diào)節(jié)器上的安全銷失效，法向承力錨由安裝狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎９ぷ鳡顟B(tài)。

(6)將安裝好的錨與海上結(jié)構(gòu)物相連接，由此錨進(jìn)入工作狀態(tài)。

(7)錨的回收。只需將系纜與錨后部的尾纜相連，安裝船朝安裝反方向行駛，從海床中拖曳出來即可。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。