吸力锚的制作方法

1.本公开涉及海洋工程锚泊技术领域，具体地，涉及一种吸力锚。


背景技术：

2.吸力锚是通过吸力下沉的一种海洋工程锚泊结构，具有施工简单、安全可靠、可重复利用等优点，自从90年代我国首次在浅海区域应用吸力锚并取得成功后，成为海洋工程领域广泛使用的系泊锚型式之一。
3.在吸力锚贯入过程中，吸力锚内部常常发生土体隆起的土塞现象，导致吸力锚无法完全贯入海床，造成其承载能力减弱。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种吸力锚，该吸力锚可以减轻土塞现象，增加其承载力。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种吸力锚，包括：筒体，其顶部通过顶板密封，底部开口，所述筒体包括第一段、第二段和连接段，所述第一段设置在所述第二段的上方且与所述第二段同心设置，所述第一段的直径大于所述第二段的直径，所述第二段的顶端低于所述第一段的底端且二者之间通过倾斜设置的连接段连接；以及排水阀，设置在所述顶板上用于与吸力泵连接以排出所述筒体内的海水使所述吸力锚负压下沉。
6.可选地，所述筒体包括侧部开口的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体相对设置且二者的开口端通过两组连接板连接以增加所述筒体与土体的接触面积，所述连接板包括用于连接所述第一段的第一连接板、用于连接所述连接段的第二连接板和用于连接所述第二段的第三连接板。
7.可选地，所述第一壳体和所述第二壳体的截面构造为圆弧形。
8.可选地，所述筒体内通过间隔设置的隔板分隔成若干腔室，每个所述腔室的顶部均设有所述排水阀以分别控制多个所述腔室内的压强，所述隔板由所述顶板向下竖直延伸至所述筒体的底端。
9.可选地，所述隔板的顶部间隔设有多个通孔以使若干所述腔室相互连通。
10.可选地，所述吸力锚还包括设置在所述筒体的外侧且与所述筒体的轴线平行的滑轨，用于与船体上倾斜设置的滑道配合以使所述吸力锚入水。
11.可选地，所述滑轨包括两条间隔设置且相互平行的支撑板，所述支撑板的截面构造为v字形，该v字形的开口侧与所述筒体连接，所述支撑板包括与所述第一段连接的第一部分、与所述第二段连接的第二部分和倾斜设置与所述连接段连接的第三部分。
12.可选地，所述吸力锚还包括吊耳和系泊缆，所述吊耳设置在所述第三连接板外侧的竖向中心线上，所述吊耳凸出于所述连接板的长度小于所述第一段与所述第二段的半径之差，所述系泊缆的一端与所述吊耳连接。
13.可选地，所述吸力锚还包括设置在所述顶板上用于缠绕所述系泊缆的缆绳短管轴，所述系泊缆的另一端设有充气浮漂。
14.可选地，所述吸力锚还包括吊环，所述筒体的顶部设有延伸出所述顶板外的外延段，所述吊环设置在所述外延段上。
15.通过上述技术方案，在本公开提供的吸力锚中，筒体的顶部通过顶板密封，底部开口，顶板上设有用于连接吸力泵的排水阀，在贯入时吸力泵排出筒体内的海水使吸力锚负压下沉，筒体包括第一段、第二段和连接段，第一段的直径大于第二段的直径，在吸力锚贯入过程中使得筒体内土体在横截面积增大后上升缓慢，从而减弱了土塞效应，使得最后下沉结束后筒体内外土体高度差减小，且第一段的直径较大可以增加其与土体的接触面积从而增加吸力锚的承载力，连接段倾斜设置可以减小筒体下沉时的阻力，更容易下沉至土体内。
16.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
17.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
18.图1是本公开所述的吸力锚的结构示意图；
19.图2是本公开所述的吸力锚的俯视图；
20.图3是本公开所述的吸力锚的侧视图；
21.图4是本公开所述的支撑板的结构示意图；
22.图5是本公开所述的隔板的结构示意图；
23.图6是本公开所述的吸力锚入水时的示意图。
24.附图标记说明
25.1、筒体；11、第一段；12、连接段；13、第二段；14、外延段；15、第一壳体；16、第二壳体；17、连接板；171、第一连接板；172、第二连接板；173、第三连接板；18、顶板；2、排水阀；3、吊耳；4、系泊缆；5、充气浮漂；6、缆绳短管轴；7、吊环；8、滑轨；81、支撑板；811、第一部分；812、第三部分；813、第二部分；9、隔板；91、通孔；10、船体；101、滑道。
具体实施方式
26.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
27.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是指相应部件在使用状态下在重力方向的上、下、顶、底，“内、外”是指相对于部件或结构本身轮廓的内、外。此外，需要说明的是，所使用的术语如“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。
28.如图1-6所示，本公开提供一种吸力锚，吸力锚是一种重要的深水海洋浮式平台锚固基础，将吸力锚锚固在海底并通过缆绳与海面上的建筑连接以固定海面上的建筑，吸力锚包括：筒体1，其顶部通过顶板18密封，底部开口，筒体1包括第一段11、第二段13和连接段12，第一段11设置在第二段13的上方且与第二段13同心设置，第一段11的直径大于第二段13的直径，第二段13的顶端低于第一段11的底端且二者之间通过倾斜设置的连接段12连
接；以及排水阀2，设置在顶板18上用于与吸力泵连接以排出筒体1内的海水使吸力锚负压下沉。
29.通过上述技术方案，在本公开提供的吸力锚中，筒体1的顶部通过顶板18密封，底部开口，顶板18上设有用于连接吸力泵的排水阀2，在贯入时吸力泵排出筒体1内的海水使吸力锚负压下沉，筒体1包括第一段11、第二段13和连接段12，第一段11的直径大于第二段13的直径，在吸力锚贯入海底土体的过程中使得筒体1内土体在横截面积增大后上升缓慢，从而减弱了土塞效应，使得最后下沉结束后筒体1内外土体高度差减小，且第一段11的直径较大可以增加其与土体的接触面积从而增加吸力锚的承载力，连接段12倾斜设置可以减小筒体1下沉时的阻力，更容易下沉至土体内。
30.作为一种可选地实施方式，如图1-3所示，筒体1包括侧部开口的第一壳体15和第二壳体16，例如第一壳体15和第二壳体16为两个半圆形的壳体，第一壳体15和第二壳体16可以拼接为一个完成的筒形，第一壳体15与第二壳体16相对设置且二者的开口端通过两组连接板17连接以增加筒体1与土体的接触面积，每组连接板17分别连接壳体开口侧的一端，形成的截面为胶囊形，用于增大筒体1的表面积以增加与土体的接触面积，从而增加吸力锚的承载力，连接板17包括用于连接第一段11的第一连接板171、用于连接连接段12的第二连接板172和用于连接第二段13的第三连接板173，以使吸力锚整体的表面积增加，第二连接板172同样为倾斜设置，倾斜的角度与连接段12一致。
31.可选地，第一壳体15和第二壳体16的截面构造为圆弧形，圆弧形更加圆滑，使筒体1更容易下沉至土体内。
32.作为一种可选地实施方式，如图1-3和图5所示，筒体1内通过间隔设置的隔板9分隔成若干腔室，每个腔室的顶部均设有排水阀2以分别控制多个腔室内的压强，隔板9由顶板18向下竖直延伸至筒体1的底端，通过腔室顶部的排水阀2分别控制各个腔室内的压强，避免筒体1在下沉时发生倾斜，且隔板9可以在一定程度上增加结构的承载性能。
33.可选地，如图5所示，隔板9的顶部间隔设有多个通孔91以使若干腔室相互连通，以平衡各个腔室内的压强，更容易控制筒体1内的压强，防止筒体1在下沉时发生倾斜。
34.作为一种可选地实施方式，如图1-4和图6所示，吸力锚还包括设置在筒体1的外侧且与筒体1的轴线平行的滑轨8，例如滑轨8可以相对设有两个，两个滑轨8设置在筒体1较窄的两侧上，用于与船体10上倾斜设置的滑道101配合以使吸力锚入水，将吸力锚运输至海上安装地点，打开船体10侧面遮挡，通过吊机将吸力锚吊起，使吸力锚开口斜向下，在滑道101的帮助下滑下船，减小起吊难度。以往的实施方式中，需把吸力锚吊起至规定高度以使吸力锚完全脱离船体10，小型的吊机可能无法将吸力锚吊起至规定高度，影响施工进度，而使用大型的吊机会增加成本。
35.可选地，如图4所示，滑轨8包括两条间隔设置且相互平行的支撑板81，支撑板81的截面构造为v字形，支撑板81的上下两端及侧部均开口，该v字形侧部的开口侧与筒体1连接，增加支撑板81的支撑能力，在筒体1贯入土体时，土体可由支撑板81底部进入，顶部排出，不会增加筒体1贯入时的阻力，支撑板81包括与第一段11连接的第一部分811、与第二段13连接的第二部分813和倾斜设置与连接段12连接的第三部分812，以保证支撑板81与筒体1的轴线平行。
36.作为一种可选地实施方式，如图1-3所示，吸力锚还包括吊耳3和系泊缆4，吊耳3设
置在第三连接板173外侧的竖向中心线上，例如吊耳3可相对设有两个，吊耳3设置在第三连接板173上，也就是设置在筒体1的长度方向上，系泊缆4的拉力是斜向上的，筒体1设有连接板17的一侧与土体的接触面积较大，可增加筒体1的承载能力；吊耳3凸出于连接板17的长度小于第一段11与第二段13的半径之差，下沉时凸出于筒体1的吊耳3会对周围土体造成破坏，影响吸力锚承载力，吸力锚直径较大的第一段11下沉时可以对造成破坏的部分进行修复，系泊缆4的一端与吊耳3连接，另一端与海面上的建筑连接以固定海面上的建筑。
37.可选地，吸力锚还包括设置在顶板18上用于缠绕系泊缆4的缆绳短管轴6，系泊缆4的另一端设有充气浮漂5，在吸力锚使用之前将系泊缆4缠绕在缆绳短管轴6上，充气浮漂5充气后系泊缆4在充气浮漂5浮力下脱离缆绳短管轴6，下放完成后充气浮漂5仍在水面，方便寻找系泊缆4。
38.作为一种可选地实施方式，如图1-3所示，吸力锚还包括吊环7，筒体1的顶部设有延伸出顶板18外的外延段14，吊环7设置在外延段14上，例如吊环7可沿周向间隔设有多个，吊环7用于连接吊机的吊绳以将吸力锚吊起，并在吸力锚下沉的过程中调整吸力锚的角度及下沉的速度。
39.在实际使用时，使用方法包括以下步骤：
40.(1)在岸边工厂组装完毕，并将系泊缆4固定在吊耳3上并装船；
41.(2)运输至海上安装地点，打开船体10侧面遮挡，通过吊机将吸力锚吊起，使吸力锚开口斜向下，在滑道101的帮助下滑下船，减小起吊难度；
42.(3)吸力锚完全下船后，调整吸力锚位置，使吸力锚保持开口向下的竖直状态，打开全部排水阀2，并在阀门管口连接吸力泵，吊装下沉；
43.(4)当吸力锚底部距海床一定距离时，继续调整吸力锚位置，精确定位，使吸力锚在自重作用下开始下沉；
44.(5)当吸力锚入泥，且无法继续下沉时启动安装在吸力锚顶部的吸力泵向外排水，采用吸力下沉的方式使吸力锚继续下沉，直到吸力锚的顶板18与内部泥面接触，关闭排水阀2，回收吸力泵，例如吸力泵可以由水下机器人或者潜水员进行拆除；
45.(6)向与系泊缆4相连的充气浮漂5充气，使缠绕在缆绳短管轴6上的系泊缆4上浮至海面，与海上结构物相连。
46.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
47.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
48.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

技术特征：
1.一种吸力锚，其特征在于，包括：筒体，其顶部通过顶板密封，底部开口，所述筒体包括第一段、第二段和连接段，所述第一段设置在所述第二段的上方且与所述第二段同心设置，所述第一段的直径大于所述第二段的直径，所述第二段的顶端低于所述第一段的底端且二者之间通过倾斜设置的连接段连接；排水阀，设置在所述顶板上用于与吸力泵连接以排出所述筒体内的海水使所述吸力锚负压下沉。2.根据权利要求1所述的吸力锚，其特征在于，所述筒体包括侧部开口的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体相对设置且二者的开口端通过两组连接板连接以增加所述筒体与土体的接触面积，所述连接板包括用于连接所述第一段的第一连接板、用于连接所述连接段的第二连接板和用于连接所述第二段的第三连接板。3.根据权利要求2所述的吸力锚，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体的截面构造为圆弧形。4.根据权利要求1所述的吸力锚，其特征在于，所述筒体内通过间隔设置的隔板分隔成若干腔室，每个所述腔室的顶部均设有所述排水阀以分别控制多个所述腔室内的压强，所述隔板由所述顶板向下竖直延伸至所述筒体的底端。5.根据权利要求4所述的吸力锚，其特征在于，所述隔板的顶部间隔设有多个通孔以使若干所述腔室相互连通。6.根据权利要求1所述的吸力锚，其特征在于，所述吸力锚还包括设置在所述筒体的外侧且与所述筒体的轴线平行的滑轨，用于与船体上倾斜设置的滑道配合以使所述吸力锚入水。7.根据权利要求6所述的吸力锚，其特征在于，所述滑轨包括两条间隔设置且相互平行的支撑板，所述支撑板的截面构造为v字形，该v字形的开口侧与所述筒体连接，所述支撑板包括与所述第一段连接的第一部分、与所述第二段连接的第二部分和倾斜设置与所述连接段连接的第三部分。8.根据权利要求2所述的吸力锚，其特征在于，所述吸力锚还包括吊耳和系泊缆，所述吊耳设置在所述第三连接板外侧的竖向中心线上，所述吊耳凸出于所述连接板的长度小于所述第一段与所述第二段的半径之差，所述系泊缆的一端与所述吊耳连接。9.根据权利要求8所述的吸力锚，其特征在于，所述吸力锚还包括设置在所述顶板上用于缠绕所述系泊缆的缆绳短管轴，所述系泊缆的另一端设有充气浮漂。10.根据权利要求1所述的吸力锚，其特征在于，所述吸力锚还包括吊环，所述筒体的顶部设有延伸出所述顶板外的外延段，所述吊环设置在所述外延段上。

技术总结
本公开涉及一种吸力锚，包括：筒体，其顶部通过顶板密封，底部开口，筒体包括第一段、第二段和连接段，第一段设置在第二段的上方且与第二段同心设置，第一段的直径大于第二段的直径，第二段的顶端低于第一段的底端且二者之间通过倾斜设置的连接段连接；以及排水阀，设置在顶板上用于与吸力泵连接以排出筒体内的海水使吸力锚负压下沉。本公开筒体的顶部通过顶板密封，底部开口，顶板上设有用于连接吸力泵的排水阀，在贯入时吸力泵排出筒体内的海水使吸力锚负压下沉，筒体的第一段的直径大于第二段的直径，在吸力锚贯入过程中使得筒体内土体在横截面积增大后上升缓慢，从而减弱了土塞效应，使得最后下沉结束后筒体内外土体高度差减小。小。小。


技术研发人员：李爱武 周全智 闫琛 王雨 乐从欢 罗翔
受保护的技术使用者：龙源（北京）风电工程设计咨询有限公司
技术研发日：2022.11.17
技术公布日：2023/3/21