海底吸力式重力锚及其施工方法

1.本发明涉及重力锚技术领域，尤其涉及一种海底吸力式重力锚及其施工方法。


背景技术：

2.在海洋工程各类锚固基础中，重力锚结构简单，建造方便，成本较低廉。在一些流速较大，海况较差的水域中，难以提供足够的侧向承载力，从而需要不断提高重力锚质量。但质量过大的重力锚在制造，运输方面十分不方便。
3.目前，一般的重力锚沉入海底后仅能与海底表面沙砾或松软土体相接触，无法深入土体内部保证足够的侧向承载力。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种海底吸力式重力锚及其施工方法，解决一般的重力锚沉入海底后仅能与海底表面沙砾或松软土体相接触，无法深入土体内部保证足够的侧向承载力的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种海底吸力式重力锚，包括一锚体、一配重舱、四负压连接舱和四底部吸力舱；所述锚体中部形成所述配重舱；所述锚体的所述配重舱的外侧形成所述负压连接舱；所述负压连接舱的顶端延伸至所述锚体的顶面并分别密封连接一负压抽水装置连接口；所述负压连接舱的底端延伸至所述锚体的底面并分别密封连接一所述底部吸力舱；所述配重舱的顶部开口并设置有一顶部盖板；所述顶部盖板与所述锚体可拆卸连接并遮盖所述配重舱；所述顶部盖板的顶面中心位置设置有一锚链连接孔。
6.优选地，所述锚体的侧面设置有侧向连接结构。
7.优选地，所述配重舱内设置有若干配重块。
8.优选地，所述锚体呈长方体；所述负压连接舱均匀分布于所述锚体的四角。
9.优选地，所述底部吸力舱两两相对于所述锚体底面中心线对称设置且形状大小相同。
10.优选地，所述底部吸力舱呈上小下大的喇叭状结构。
11.本发明的一种基于本发明所述的海底吸力式重力锚的海底吸力式重力锚施工方法，包括步骤：
12.s1：打开所述顶部盖板，选用所需材质和所需质量的多个所述配重块装入所述配重舱；
13.s2：关闭所述顶部盖板，选取四个负压抽水装置分布与所述负压抽水装置连接口密封连接；
14.s3：选取锚链与所述锚链连接孔连接；
15.s4：进行抛锚；
16.s5：当所述锚体到达海底表面并陷入海底土体一定深度后，启动所述负压抽水装置使所述底部吸力舱产生吸力；
17.s6：完成工作后，反向启动所述负压抽水装置消除所述底部吸力舱的吸力；
18.s7：回收所述海底吸力式重力锚。
19.优选地，当包括多个所述海底吸力式重力锚时，所述s3步骤后还包括步骤；
20.将多个所述海底吸力式重力锚的所述锚体通过所述侧向连接结构进行连接。
21.优选地，所述s7步骤后还包括步骤：
22.s8：取下所述锚链解除连接，打开所述顶部盖板，取出所述配重块，取下所述负压抽水装置；
23.s9：清理所述锚体表面和内部。
24.本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
25.通过调整更换不同材质，质量的配重块适应多种浮式结构物承载需要；通过设置配重块，抛锚后锚体会快速到达海底表面，所述底部吸力舱底端也会由于锚体自身重力陷入海底土体一定深度，与海底强度较好土体相接触，吸力效果更显著，进而增强了锚体的竖向和侧向承载力；通过侧向连接结构实现多锚体组合应用需求，适用于浮式风机和光伏等采用重力式锚固基础的近岸及中深水浮式结构。
附图说明
26.图1为本发明实施例的海底吸力式重力锚的垂直剖面图；
27.图2为本发明实施例的海底吸力式重力锚的俯视图；
28.图3为本发明实施例的海底吸力式重力锚的仰视图；
29.图4为本发明实施例的底部吸力舱的结构示意图。
具体实施方式
30.下面根据附图图1～图4，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
31.请参阅图1～图4，本发明实施例的一种海底吸力式重力锚，包括一锚体1、一配重舱2、四负压连接舱4和四底部吸力舱5；锚体1中部形成配重舱2；锚体1的配重舱2的外侧形成负压连接舱4；负压连接舱4的顶端延伸至锚体1的顶面并分别密封连接一负压抽水装置连接口8；负压连接舱4的底端延伸至锚体1的底面并分别密封连接一底部吸力舱5；配重舱2的顶部开口并设置有一顶部盖板7；顶部盖板7与锚体1可拆卸连接并遮盖配重舱2；顶部盖板7的顶面中心位置设置有一锚链连接孔9。
32.配重舱2设于锚体1内部上方。配重舱2自上而下分为四层，每层可根据需要更换调整不同材质，重量的配重块3。
33.锚体1的侧面设置有侧向连接结构6。
34.配重舱2内设置有若干配重块3。可根据需要更换调整不同材质，重量的配重块3。
35.锚体1呈长方体；负压连接舱4均匀分布于锚体1的四角，锚体1上表面四角处设有四个负压抽水装置连接口8分别与对应负压连接舱4密封连接。
36.底部吸力舱5两两相对于锚体1底面中心线对称设置且形状大小相同。底部吸力舱5设计为包括但不限于上小下大喇叭状结构，具体大小，高度等特征可根据需要进行调整。底部吸力舱5上端与负压连接舱4下部密封连接，顶面可以在锚体1内部或锚体1底部。当锚
体1沉入海底土体表面后，底部吸力舱5底端会由于锚体1自重陷入海底土体一定深度。
37.四个负压连接舱4与四个底部吸力舱5均匀分布于锚体1内部四角，保证了锚体1各个方向受力均匀，有利于锚体1自身维持稳定。
38.锚体1上表面四角处设有四个负压抽水装置连接口8，与对应的负压连接舱4顶部密封连接。其外表为圆柱型，截面形状大小与负压连接舱4内部圆形钢管截面相同。其顶部可与包括但不限于抽水泵，砂泵等负压抽水装置密封连接。本发明工作时，可调节负压抽水装置频率，功率等参数，以适应不同环境。
39.侧向连接结构6位于锚体1四周外侧壁，本实施例中采用螺栓连接方式。锚体1四周外侧壁中心留有螺栓连接位置，可以同其它相同锚体1的侧向连接结构6进行连接。
40.顶部盖板7设在锚体1正上方，覆盖配重舱2。其长宽与配重舱2长宽保持一致，厚度约0.2-0.5米。顶部盖板7四周设有四个开关，打开时可更换配重块3，关闭时可使锚体1密闭。顶部盖板7中心设有锚链连接孔9，可与锚链连接。
41.本发明的一种基于本发明的海底吸力式重力锚的海底吸力式重力锚施工方法，包括步骤：
42.s1：打开顶部盖板7，选用所需材质和所需质量的多个配重块3装入配重舱2；
43.s2：关闭顶部盖板7，选取四个负压抽水装置分布与负压抽水装置连接口8密封连接；
44.s3：选取锚链与锚链连接孔9连接；
45.s4：进行抛锚；
46.s5：当锚体1到达海底表面并陷入海底土体一定深度后，启动负压抽水装置使底部吸力舱5产生吸力；锚体1会快速到达海底表面，底部吸力舱5底端也会由于配重块3重量陷入海底土体一定深度，与海底强度较好土体相接触。此时启动负压抽水装置，使得负压连接舱4及底部吸力舱5内部压强减小，产生吸力，提高本发明的竖向和侧向承载力；
47.s6：完成工作后，反向启动负压抽水装置，使得负压连接舱4及底部吸力舱5内部压强增大，消除底部吸力舱5的吸力；
48.s7：回收海底吸力式重力锚。
49.本实施例中，当包括多个海底吸力式重力锚时，s3步骤后还包括步骤；
50.将多个海底吸力式重力锚的锚体1通过侧向连接结构6进行连接。
51.可实现多锚体1组合使用的效果。
52.本实施例中，s7步骤后还包括步骤：
53.s8：取下锚链解除连接，打开顶部盖板7，取出配重块3，取下负压抽水装置；
54.s9：清理锚体1及其他装置表面、内部的泥土海水等杂质，以便下次重新使用。
55.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种海底吸力式重力锚，其特征在于，包括一锚体(1)、一配重舱(2)、四负压连接舱(4)和四底部吸力舱(5)；所述锚体(1)中部形成所述配重舱(2)；所述锚体(1)的所述配重舱(2)的外侧形成所述负压连接舱(4)；所述负压连接舱(4)的顶端延伸至所述锚体(1)的顶面并分别密封连接一负压抽水装置连接口(8)；所述负压连接舱(4)的底端延伸至所述锚体(1)的底面并分别密封连接一所述底部吸力舱(5)；所述配重舱(2)的顶部开口并设置有一顶部盖板(7)；所述顶部盖板(7)与所述锚体(1)可拆卸连接并遮盖所述配重舱(2)；所述顶部盖板(7)的顶面中心位置设置有一锚链连接孔(9)。2.根据权利要求1所述的海底吸力式重力锚，其特征在于，所述锚体(1)的侧面设置有侧向连接结构(6)。3.根据权利要求1所述的海底吸力式重力锚，其特征在于，所述配重舱(2)内设置有若干配重块(3)。4.根据权利要求1所述的海底吸力式重力锚，其特征在于，所述锚体(1)呈长方体；所述负压连接舱(4)均匀分布于所述锚体(1)的四角。5.根据权利要求1所述的海底吸力式重力锚，其特征在于，所述底部吸力舱(5)两两相对于所述锚体(1)底面中心线对称设置且形状大小相同。6.根据权利要求5所述的海底吸力式重力锚，其特征在于，所述底部吸力舱(5)呈上小下大的喇叭状结构。7.一种基于权利要求2所述的海底吸力式重力锚的海底吸力式重力锚施工方法，包括步骤：s1：打开所述顶部盖板(7)，选用所需材质和所需质量的多个所述配重块(3)装入所述配重舱(2)；s2：关闭所述顶部盖板(7)，选取四个负压抽水装置分布与所述负压抽水装置连接口(8)密封连接；s3：选取锚链与所述锚链连接孔(9)连接；s4：进行抛锚；s5：当所述锚体(1)到达海底表面并陷入海底土体一定深度后，启动所述负压抽水装置使所述底部吸力舱(5)产生吸力；s6：完成工作后，反向启动所述负压抽水装置消除所述底部吸力舱(5)的吸力；s7：回收所述海底吸力式重力锚。8.根据权利要求7所述的海底吸力式重力锚施工方法，其特征在于，当包括多个所述海底吸力式重力锚时，所述s3步骤后还包括步骤；将多个所述海底吸力式重力锚的所述锚体(1)通过所述侧向连接结构(6)进行连接。9.根据权利要求7所述的海底吸力式重力锚施工方法，其特征在于，所述s7步骤后还包括步骤：s8：取下所述锚链解除连接，打开所述顶部盖板(7)，取出所述配重块(3)，取下所述负压抽水装置；s9：清理所述锚体(1)表面和内部。

技术总结
本发明提供一种海底吸力式重力锚及其施工方法，包括锚体、配重舱、负压连接舱和底部吸力舱；所述锚体中部形成所述配重舱；所述锚体的所述配重舱的外侧形成所述负压连接舱；所述负压连接舱的顶端延伸至所述锚体的顶面并分别密封连接一负压抽水装置连接口；所述负压连接舱的底端延伸至所述锚体的底面并分别密封连接一所述底部吸力舱；所述配重舱的顶部开口并设置有一顶部盖板；所述顶部盖板与所述锚体可拆卸连接并遮盖所述配重舱；所述顶部盖板的顶面中心位置设置有一锚链连接孔。本发明的一种海底吸力式重力锚及其施工方法，解决一般的重力锚沉入海底后仅能与海底表面沙砾或松软土体相接触，无法深入土体内部保证足够的侧向承载力的问题。承载力的问题。承载力的问题。


技术研发人员：毋晓妮 李谨成 王苑恩 舒健 唐超
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/8/13