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一种多锚点系泊动力安装锚及其安装方法与流程

2021-02-09 15:02:44|297|起点商标网
一种多锚点系泊动力安装锚及其安装方法与流程

本发明属于海洋工程技术领域,涉及一种多锚点系泊动力安装锚及其安装方法。



背景技术:

海洋资源和空间的开发均需要一系列浮式结构,这些浮式结构通过锚链与锚固基础连接。目前海洋工程中所用的锚固基础主要包括桩锚、吸力锚、拖曳锚、板锚以及动力安装锚。相比前几种锚固基础,动力安装锚依靠锚自身重力势能在海水中高速下落并贯入海床中,具有安装效率高、成本低的优势。目前海洋工程中所用的动力安装锚主要包括鱼雷形动力锚(美国专利,专利号us7878137b2)和板形动力锚(美国专利,专利号us7059263b1)两种类型。鱼雷形动力安装锚法向受荷面积较小,主要依靠侧壁摩擦阻力和自身重量提供抗拔承载力,因此,锚体容易在超设计负荷下被拔出海床。板形动力安装锚形状复杂,在海水中和海床中受到的阻力较大,导致其在海床中的沉贯深度较浅。

现有的锚固基础一般仅有一个锚眼,即在倾斜上拔荷载作用下,锚固基础既要承受竖向荷载,又要承受水平荷载。对于传统浮式系泊系统,一般浮式结构位于中间,依靠多根工作锚链与布置在浮式结构周围的锚固基础相连。近年来,海上浮式风机、海上牧场、海上太阳能、潮汐能发电、波浪能发电等得到了快速发展,在某个场地经常需要成群或成片布置多个浮式结构。因此,若还按照传统系泊系统来固定浮式结构,就会导致锚固基础及锚链成本迅速增加,从而影响工程实用性和经济性。

综上,在现有技术的基础上,还需要对锚固基础做出如下改进:(1)锚固基础需要结合动力锚安装效率高及板锚承载效率高的优点,在节约安装成本的前提下提高承载效率;(2)锚固基础的受荷模式需由单锚点受荷向多锚点受荷改进,在多锚点受荷模式下,锚固基础承受来自不同方向的上拔荷载,这些上拔荷载的水平分量可大致抵消,因此锚固基础主要受到竖直向上的法向荷载,这有助于优化锚固基础的受荷模式;(3)增加锚固基础的法向受荷面积是提高承载能力的前提,在不影响锚固基础安装的前提下应尽量增加锚固基础法向受荷面积。

本发明提出一种多锚点系泊动力安装锚,它既具有较大的法向受荷面积以提高承载效率,又具有多个锚眼来连接多条工作锚链,从而承受不同方向的上拔荷载。该多锚点系泊动力安装锚需依靠助推器来进行安装。在已公开专利(专利号zl201610648708.7)中涉及一种分离助推器和动力锚的方法。在助推器和动力锚之间安装剪切销,当助推器拔出海床时,剪切销被剪断从而允许助推器和动力锚分离。若剪切销的抗剪力过大,则助推器和动力锚不容易分离;若剪切销的抗剪力过小,则动力锚可能会在安装过程中脱离助推器。因此,本发明还涉及一种更简洁、更安全的分离助推器和多锚点系泊动力安装锚的方法。



技术实现要素:

针对海洋工程中成群或成片布置的浮式结构,本发明提出一种多锚点系泊的动力安装锚及其安装方法,它具有多个锚眼来连接多条工作锚链,从而承受不同方向的上拔荷载,同时为多个浮式结构提供锚固力,在倾斜上拔荷载作用下,作用在多锚点系泊动力安装锚上的水平荷载可相互抵消,从而使锚的受荷模式主要为法向受荷;它还是动力安装式锚固基础,具有安装成本低、效率高的特点;它还可以在动力安装结束后增加法向受荷面积,从而提高承载能力;它依靠助推器来进行安装,助推器连接在多锚点系泊动力安装锚的尾部,可显著增加多锚点系泊动力安装锚在海床中的沉贯深度,安装结束后助推器还可以回收,并用于其他锚的安装。另外,本发明还涉及一种分离助推器和多锚点系泊动力安装锚的方法。

本发明的技术方案如下:

1.多锚点系泊动力安装锚

一种多锚点系泊动力安装锚,主要由锚体、锚柄、切向翼板和法向翼板组成。

锚体由上下两部分组成,锚体上部分为一段圆筒,锚体下部分呈逐渐收缩的半椭球形,锚体下部分的内部设半椭球形凹槽,凹槽向锚体的底端凹陷。锚体上部分的圆筒内部空间和锚体下部分的凹槽共同形成锚体空腔。锚体下部分的凹槽的最大直径与锚体上部分的圆筒内径相等,锚体下部分的最大直径与锚体上部分的圆筒外径相等。

锚柄个数大于等于2,对称固定在锚体四周且靠近锚体尾部的位置(即锚体上部分的顶端)。每个锚柄上均设有一锚眼,用来连接工作锚链。每个多锚点系泊动力安装锚上可连接多条工作锚链,从而允许其承受来自不同方向的上拔荷载,并为多个浮式结构提供锚固力。不同方向的上拔荷载对应的水平荷载分量可大致相抵消,使得多锚点系泊动力安装锚所受荷载主要为竖直上拔荷载,这有助于优化锚的受荷模式,从而提高承载效率。

锚体周围还可以对称布置2个或2个以上切向翼板,切向翼板位于锚体上部分的圆筒上且所在平面与锚体中轴线平行。在上拔荷载作用下,切向翼板能承担一部分摩擦阻力,从而有助于提高多锚点系泊动力安装锚在海床中的承载能力。

锚体上部分的圆筒上,沿径向布置一圈或多圈环向槽,每圈上的多个环向槽对称布置。法向翼板有多个,为扇形结构,位于锚体上部分的圆筒的内部,与环向槽的位置相对应,法向翼板可从环向槽中伸出,且多个法向翼板的内侧端围成一个圆环。当法向翼板处于收缩状态时,法向翼板位于锚体内部;当法向翼板向外运动推出锚体时,多锚点系泊动力安装锚在垂直于中轴线平面内的法向投影面积不断增加,这会显著提高锚的承载能力。

在多锚点系泊动力安装锚的每个环向槽上沿的锚体中沿轴向安装两个弹簧柱塞,在每个法向翼板的上表面对称设置两条呈半圆形的导向槽,弹簧柱塞位置与导向槽相对应。在每个法向翼板上还对称设有两个定位孔,定位孔位于导向槽的最内侧。当法向翼板处于收缩状态时,弹簧柱塞恰好位于法向翼板导向槽的最外端;当法向翼板向外推出时,弹簧柱塞滑过法向翼板的导向槽;当法向翼板沿锚体径向向外的位移达到最大时,弹簧柱塞恰好卡到导向槽最内侧的定位孔中,进而限制法向翼板的位移。

2.多锚点系泊动力安装锚和助推器之间的连接装置

多锚点系泊动力安装锚的安装需依靠助推器来完成,连接助推器的多锚点系泊动力安装锚称为组合锚。

助推器主要由前端、中轴、尾端和尾翼组成。

助推器前端可插入多锚点系泊动力安装锚的锚体空腔中。助推器前端从上至下分为三段,分别为圆柱体、圆台和半椭球体。当多锚点系泊动力安装锚的法向翼板处于收缩状态时,法向翼板与助推器前端的圆柱体接触,圆柱体的直径与法向翼板处于收缩状态时所围成内切圆直径相等。助推器前端的圆台直径由上至下逐渐增加,圆台的最小直径与助推器前端圆柱体直径相等,圆台的最大直径与多锚点系泊动力安装锚的空腔最大直径相等,圆台所对应圆锥体的锥角不超过60度,以确保助推器拔出海床时多锚点系泊动力锚不会随着一起被拔出海床。助推器前端的半椭球体与多锚点系泊动力安装锚的锚体下部分的内部凹槽尺寸相匹配。

助推器中轴呈圆柱形,主要用来增加组合锚的总重量,确保多锚点系泊动力安装锚贯入海床中足够深度。助推器中轴直径与多锚点系泊动力安装锚的锚体上部分的圆筒外径相同,以减小组合锚在水中自由下落时所受的拖曳阻力和在海床中高速沉贯时所受的土体阻力。中轴中段长度根据实际需要来调整,从而改变组合锚的总重量。

助推器尾端呈逐渐收缩的圆台形,以降低作用在组合锚上的拖曳阻力,从而提高组合锚在水中的下落速度。

所述助推器尾端周围等角度布置多个尾翼,用来维持组合锚在水中自由下落时的方向稳定性,尾翼的个数和尺寸根据实际需求来确定。

助推器尾端设有回收孔,用来连接回收绳。回收绳用来回收助推器。

多锚点系泊动力安装锚和助推器通过连接装置来实现连接和分离。当组合锚在水中自由下落和在海床中高速沉贯时,连接装置有效,多锚点系泊动力安装锚和助推器形成组合锚,一起从水中高速贯入海床中;随后,连接装置失效从而允许助推器和多锚点系泊动力安装锚分离,助推器可回收至安装船并用于其他多锚点系泊动力安装锚的安装,只留多锚点系泊动力安装锚在海床中。

连接装置主要由两个销钉、两个压缩弹簧及一个双轨道滑轮组成。在助推器前端的圆柱体上沿圆周方向对称设有两个圆孔a,在多锚点系泊动力安装锚的锚体对应位置也设有两个圆孔b,圆孔a和圆孔b之间设置一个销钉,销钉上安装有压缩弹簧。当压缩弹簧处于自由状态时,销钉的头部位于圆孔b中,销钉的尾部位于圆孔a中,从而连接助推器和多锚点系泊动力安装锚;当压缩弹簧处于压缩状态时,销钉头部从圆孔b中退出,从而实现助推器和多锚点系泊动力安装锚的分离。两个圆孔a的上半部贯穿,形成轨道,所述双轨道滑轮安装在轨道上,使双轨道滑轮固定在助推器前端的圆柱体内部,且双轨道滑轮的底部与销钉轴线在同一水平线上。每个销钉的尾部连接一根细线,细线从双轨道滑轮中穿出,并从助推器轴心预留的圆孔中穿出。穿出的细线与回收绳连在一起。当细线处于松弛状态时,压缩弹簧处于松弛状态,销钉头部位于多锚点系泊动力安装锚的锚体的圆孔b中,助推器和多锚点系泊动力安装锚连接在一起形成组合锚;当细线处于绷紧状态时,压缩弹簧处于压缩状态,销钉头部从多锚点系泊动力安装锚的锚体的圆孔b中退出,助推器和多锚点系泊动力安装锚处于分离状态。

当组合锚在水中自由下落和在海床中高速沉贯时,所述连接装置有效,多锚点系泊动力安装锚和助推器形成组合锚,一起从水中高速贯入海床中;随后,连接装置失效从而允许助推器和多锚点系泊动力安装锚分离,助推器可回收至安装船并用于其他多锚点系泊动力安装锚的安装,只留多锚点系泊动力安装锚在海床中。

3.多锚点系泊动力安装锚的安装方法

多锚点系泊动力安装锚的安装需依靠助推器来实现,具体安装步骤如下:

(1)拉紧连接装置上的细线,使压缩弹簧处于收缩状态,并将助推器前端插入多锚点系泊动力安装锚的锚体中,确保助推器前端圆柱体上的圆孔a和多锚点系泊动力安装锚的锚体上的圆孔b同心,然后松开细线,使销钉头部伸入多锚点系泊动力安装锚的锚体的圆孔b中,从而连接助推器和多锚点系泊动力安装锚;

(2)将扎带缠在多锚点系泊动力安装锚的环向槽外侧,以防止法向翼板在自重作用下从环向槽中伸出;

(3)在锚眼处连接工作锚链,在回收孔处连接回收绳,在回收绳上距离回收孔一定位置设置一个圆环,圆环至回收孔的距离等于组合锚在水中的下落高度,圆环上连接自动脱钩,自动脱钩的另一端连接安装绳,释放安装绳,使自动脱钩和组合锚从安装船上释放至海水中,直至组合锚至海床表面的距离等于组合锚在水中的下落高度;

(4)将工作锚链从安装船上释放至海水中,确保一部分工作锚链释放至海床表面,然后将回收绳也从安装船上释放至海水中,确保组合锚在安装过程中回收绳处于松弛状态;

(5)打开自动脱钩,组合锚在水中自由下落并高速贯入海床土中;

(6)将安装绳和自动脱钩回收至安装船;

(7)拉紧连接装置上的细线,使销钉头部退出多锚点系泊动力安装锚的圆孔b中,确保多锚点系泊动力安装锚和助推器分离,在拉紧细线的同时张紧回收绳,将助推器从海床中缓慢拔出海床,当助推器前端的圆台接触到多锚点系泊动力安装锚的法向翼板时,缠在环向槽周围的扎带被破坏,法向翼板沿锚体径向向外运动,待助推器拔出海床后,将助推器回收至安装船,只留多锚点系泊动力安装锚在海床中,此时法向翼板都处于张开状态;

(8)将回收至安装船的助推器用于下一个多锚点系泊动力安装锚的安装,待所有多锚点系泊动力安装锚的安装结束后,将工作锚链连接至浮式结构上,从而允许多锚点系泊动力安装锚承受来自不同方向的上拔荷载。

助推器相当于一个安装工具,用来增加组合锚的总重量,从而显著增加组合锚在海床中的沉贯深度。回收后的助推器可重复使用,用于安装其他多锚点系泊动力安装锚。多锚点系泊动力安装锚能同时连接2根或2根以上工作锚链,承受不同方向的上拔荷载,适用于成群或成片布置的海上浮式结构。

本发明的有益效果:

本发明提出的多锚点系泊动力安装锚具有多个锚眼,可同时连接多个浮式结构,非常适用于成群或成片布置的海上风机、海洋牧场、海上太阳能发电等领域。多锚点系泊动力锚的设计有助于降低甚至消除作用在锚体上的水平荷载,致使作用在锚体上的荷载主要为竖向上拔荷载,这优化了锚体的受荷模式,从而有助于提高锚体的承载效率。本发明的另一个有益效果在于法向翼板的设计。当组合锚在水中自由下落及海床中高速沉贯时,法向翼板在锚体内部,有助于减小组合锚所受阻力;在助推器回收过程中法向翼板逐渐伸出锚体,这增加了多锚点系泊动力安装锚的法向受荷面积,进而显著提高锚的承载效率。另外,多锚点系泊动力安装锚依靠助推器来进行动力安装,在海床中的沉贯深度可以通过调整助推器的中轴重量来改变,从而确保多锚点系泊动力安装锚贯入海床中足够深度;安装结束后,助推器可以回收至安装船并用于下一个锚的安装,可回收及可重复使用助推器的设计有助于降低制造成本。这是本发明的第三个有益效果。总之,多锚点系泊动力安装锚的安装效率高、成本低,且承载效率高、受荷模式好,可显著降低锚固基础的安装成本,适用于成群或成片布置的海上浮式结构。

附图说明

图1a是多锚点系泊动力安装锚示意图(法向翼板处于收缩状态)。

图1b是多锚点系泊动力安装锚示意图(法向翼板处于张开状态)。

图2是法向翼板示意图。

图3是法向翼板与锚体连接方式的局部示意图。

图4a是法向翼板处于收缩状态示意图。

图4b是法向翼板处于张开状态示意图。

图5a是多锚点系泊动力安装锚受不同方向上拔荷载示意图。

图5b是多锚点系泊动力安装锚所受上拔荷载的合力示意图。

图6是助推器示意图。

图7是组合锚示意图。

图8a是助推器前端插入锚体空腔示意图。

图8b是助推器前端从锚体空腔中拔出过程示意图。

图9是助推器前端和锚体空腔剖面图。

图10a是助推器和多锚点系泊动力安装锚连接示意图。

图10b是连接装置示意图。

图11a为组合锚静止悬挂在海水中示意图。

图11b为组合锚贯入海床后示意图。

图11c为助推器从多锚点系泊动力安装锚的锚体空腔中拔出过程示意图。

图12为单个多锚点系泊动力安装锚锚定单个浮式结构示意图。

图13为多个多锚点系泊动力安装锚锚定单个浮式结构示意图。

图14a为多个多锚点系泊动力安装锚锚定多个浮式结构主视图。

图14b为多个多锚点系泊动力安装锚锚定多个浮式结构俯视图。

图中:1多锚点系泊动力安装锚;2助推器;3连接装置;4组合锚;5工作锚链;6回收绳;6a圆环;7安装绳;8自动脱钩;9安装船;10浮式结构;101锚体;101a锚体上部分;101b锚体下部分;102锚柄;103锚眼;104切向翼板;105环向槽;106法向翼板;107扎带;108圆孔b;109弹簧柱塞;110导向槽;111定位孔;201助推器前端;201a圆柱体;201b圆台;201c半椭球体;202助推器中轴;203助推器尾端;204尾翼;205回收孔;206圆孔a;207助推器轴心预留圆孔;301销钉;302压缩弹簧;303双轨道滑轮;304细线。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案,进一步说明本发明的具体实施方式。

1.多锚点系泊的动力安装锚

图1a和图1b为一种多锚点系泊动力安装锚1,主要由锚体101、锚柄102、切向翼板104和法向翼板106组成。

锚体101由上下两部分组成,锚体上部分101a为一段圆筒,锚体下部分101b呈逐渐收缩的半椭球形。锚体下部分101b的内部设半椭球形凹槽,这有助于减小锚在水中下落及在海床中贯入时所受的阻力。锚体上部分101a的圆筒内部空间和锚体下部分101b的凹槽形成锚体空腔,用于容纳助推器前端201。锚体下部分101b的凹槽的最大直径与锚体上部分101a的圆筒内径相等,锚体下部分101b的最大直径与锚体上部分101a的圆筒外径相等。锚体下部分101b的半椭球形长短轴之比可根据实际需求来调整。另外,锚体下部分101b也可以设计成锥形或纺锤形,这也有助于减小锚在水中下落及在海床中贯入时所受的阻力。

锚柄102固定在锚体101四周且靠近锚体尾部的位置(即锚体上部分101a的顶端)。锚柄102个数大于等于2,每个锚柄102上均设有一锚眼103,用来连接工作锚链5。每个多锚点系泊动力安装锚1上可连接多条工作锚链5,从而允许其承受来自不同方向的上拔荷载,并为多个浮式结构提供抗拔承载力。

锚体101周围还可以对称布置2个或2个以上切向翼板104,切向翼板104位于锚体上部分101a的圆筒上且所在平面与锚体中轴线平行。在上拔荷载作用下,切向翼板104能承担一部分土体阻力,从而有助于提高多锚点系泊动力安装锚1在海床中的承载能力。

锚体上部分101a的圆筒上,沿径向布置一圈或多圈环向槽105,每圈上的多个环向槽105对称布置;法向翼板106有多个,位于锚体上部分101a的圆筒的内部,与环向槽105的位置相对应。法向翼板106可从环向槽105中伸出,以增加多锚点系泊动力安装锚1在垂直于轴线方向平面内的法向投影面积,从而显著提高锚的承载能力。当法向翼板106处于收缩状态时(如图1a所示),法向翼板106位于锚体内部;当法向翼板106向外运动推出锚体时(如图1b所示),多锚点系泊动力安装锚1在垂直于中轴线平面内的法向投影面积不断增加,可显著提高锚在海床中的承载效率。

如图2所示,法向翼板106呈扇形。在每个法向翼板106的上表面设置两条呈半圆形的导向槽110,在每个法向翼板上还设有两个定位孔111,定位孔111位于导向槽110的最内侧。

法向翼板106与锚体101的连接方式如图3所示。在多锚点系泊动力安装锚1的每个环向槽105的上边缘设置两个弹簧柱塞109。图4a和图4b所示分别为法向翼板106处于收缩状态和张开状态示意图。当法向翼板106处于收缩状态时,弹簧柱塞109恰好位于法向翼板上106的导向槽110的最外端;当法向翼板106向外推出时,弹簧柱塞109滑过法向翼板106上的导向槽110;当法向翼板106沿锚体径向向外的位移达到最大时,弹簧柱塞109恰好卡到导向槽110最内侧的定位孔111中,进而限制法向翼板106相对锚体的运动。

如图5a和图5b所示,多锚点系泊动力锚1的多个锚眼103可承受来自不同方向的上拔荷载。以图5a为例,3个锚眼处所受上拔荷载分别f1、f2和f3,每一个上拔荷载又可以分解为一水平分量和一竖向分量。以荷载f3为例,其对应的水平分量和竖向分量分别为f3h和f3v。其中,3个水平分量可相互抵消,3个竖向分量叠加形成上拔荷载总量fv,如图5b所示。总之,多锚点系泊动力安装锚1的受荷模式主要为法向受荷,而基本不会受到水平荷载,这有助于优化锚的受荷模式,从而提高承载效率。另外,法向翼板106的设计有助于增加多锚点系泊动力安装锚1在垂直于锚体轴线平面内的投影面积,从而极大提高了锚的承载效率,有助于抵抗上拔荷载总量fv。

2.多锚点系泊动力安装锚和助推器之间的连接装置

多锚点系泊动力安装锚1的安装需依靠助推器2来完成。图6所示为助推器2示意图。连接助推器的多锚点系泊动力安装锚称为组合锚4,如图7所示。

如图6所示,助推器2主要由助推器前端201、助推器中轴202、助推器尾端203和尾翼204组成。

助推器前端201可插入多锚点系泊动力安装锚的锚体空腔中。助推器前端201从上至下分为三部分,分别为圆柱体201a、圆台201b和半椭球体201c。当多锚点系泊动力安装锚的法向翼板106处于收缩状态时,法向翼板106的内侧与助推器前端的圆柱体201a接触,如图8a所示。助推器前端的圆台201b的直径由上至下逐渐增加,圆台201b的最小直径与助推器前端的圆柱体201a直径相等,圆台201b的最大直径与多锚点系泊动力安装锚的空腔最大直径相等。当助推器前端201从多锚点系泊动力安装锚的锚体空腔中拔出时,法向翼板106在圆台201b的推动下沿锚体径向向外运动,如图8b所示。

图9为助推器前端201插入多锚点系泊动力安装锚的锚体空腔示意图,助推器前端的半椭球体201c与多锚点系泊动力安装锚的锚体下部分101b的内部凹槽尺寸相匹配。助推器前端的圆台201b所对应圆锥体的锥角不超过60度,即图9中角度θ的数值不超过30度。在这个前提下,当助推器前端201从锚体空腔中拔出时,法向翼板106在圆台201b的推动下沿锚体径向向外运动,而锚体101不会随着助推器2一并被拔出。若角度θ过大,则多锚点系泊动力安装锚1会随着助推器2一起被拔出海床,这是工程中不期望的。

如图6所示,助推器中轴202呈圆柱形,主要用来增加组合锚4的总重量,确保多锚点系泊动力安装锚1贯入海床中足够深度。助推器中轴202的直径与多锚点系泊动力安装锚的锚体上部分101a的圆筒外径相同,以减小组合锚4在水中自由下落时所受的拖曳阻力和在海床中高速沉贯时所受的土体阻力。助推器中轴202的长度可根据实际需要来调整,从而改变组合锚4的总重量。组合锚4的重量越大,其在水中的下落速度越大,且在海床中的沉贯深度越深,这有助于提高多锚点系泊动力安装锚1在海床中的承载力。

助推器尾端203呈逐渐收缩的圆台形,这有助于降低作用在组合锚上4的拖曳阻力,从而提高组合锚4在水中的下落速度。

助推器尾端203周围等角度布置多个尾翼204,用来保持组合锚4在水中自由下落时的方向稳定性。尾翼的个数和尺寸根据实际需求来确定。尾翼204可选择铝合金、工程塑料等强度高且密度小的材料,以尽量降低组合锚4的重心从而进一步提高组合锚4在水中自由下落时的方向稳定性。

助推器尾端203设有回收孔205,用来连接回收绳6。回收绳6用来回收助推器2。

多锚点系泊动力安装锚1和助推器2通过连接装置3来实现连接和分离,如图10a所示。当组合锚4在水中自由下落和在海床中高速沉贯时,连接装置3有效,多锚点系泊动力安装锚1和助推器2形成组合锚4,一起从水中高速贯入海床中;随后,连接装置3失效从而允许助推器2和多锚点系泊动力安装锚1分离,助推器2可以回收至安装船10并用于其他多锚点系泊动力安装锚1的安装。

图10b所示为连接装置3的示意图。连接装置3主要由两个销钉301、两个压缩弹簧302和一个双轨道滑轮303组成。在助推器前端的圆柱体201a上设有两个圆孔a206,在多锚点系泊动力安装锚的锚体101对应位置也设有两个圆孔b108,相对的圆孔a206和圆孔b108之间设置一个销钉301,销钉301上安装有压缩弹簧302。当压缩弹簧302处于自由状态时,销钉301的头部位于圆孔b108中,销钉的尾部位于圆孔a206中,从而连接多锚点系泊动力安装锚1和助推器2;当压缩弹簧302处于压缩状态时,销钉的头部从圆孔b108中退出,从而实现助推器2和多锚点系泊动力安装锚1的分离。双轨道滑轮303固定在助推器前端的圆柱体201a内部,且双轨道滑轮303的底部与销钉301轴线在同一水平线上。每个销钉301的尾部连接一根细线304,细线304从双轨道滑轮303中穿出,并从助推器轴心预留的圆孔207中穿出。此后,细线304与回收绳6连在一起。当细线304处于松弛状态时,压缩弹簧302处于松弛状态,销钉301头部位于多锚点系泊动力安装锚的锚体的圆孔b108中,助推器2和多锚点系泊动力安装锚1处于连接状态;当细线304处于绷紧状态时,压缩弹簧302处于压缩状态,销钉301的头部从多锚点系泊动力安装锚的锚体的圆孔b108中退出,助推器2和多锚点系泊动力安装锚1处于分离状态。

3.多锚点系泊动力安装锚的安装方法

多锚点系泊动力安装锚1的安装需依靠助推器2来实现,具体安装步骤如下:

(1)如图10a和图10b所示,拉紧连接装置3上的细线304,使销钉301和压缩弹簧302处于收缩状态,并将助推器前端201插入多锚点系泊动力安装锚的锚体101中,确保助推器前端的圆柱体201a上的圆孔a206和多锚点系泊动力安装锚的锚体上的圆孔b108同心,然后松开细线304,使销钉301的头部伸入多锚点系泊动力安装锚的锚体101的圆孔b108中,从而连接助推器2和多锚点系泊动力安装锚1;

(2)如图1所示,将扎带107缠在多锚点系泊动力安装锚的环向槽105外侧,以防止法向翼板106在自重作用下从环向槽105中伸出;

(3)如图11a所示,在锚眼103处连接工作锚链5,在回收孔205处连接回收绳6,在回收绳上距离回收孔一定位置设置一个圆环6a,圆环6a至回收孔的距离等于组合锚4在水中的下落高度,圆环6a上连接自动脱钩8,自动脱钩8的另一端连接安装绳7,释放安装绳7,使自动脱钩8和组合锚4从安装船9上释放至海水中,直至组合锚至海床表面的距离等于组合锚4在水中的下落高度;

(4)如图11a所示,将工作锚链5从安装船9上释放至海水中,确保一部分工作锚链5释放至海床表面,然后将回收绳6也从安装船9上释放至海水中,确保组合锚4在水中自由下落及在海床中高速贯入过程中回收绳6始终处于松弛状态;

(5)打开自动脱钩8,组合锚4在水中自由下落并高速贯入海床土中;

(6)将安装绳7和自动脱钩8回收至安装船9;

(7)拉紧连接装置3上的细线304,使销钉301的头部退出多锚点系泊动力安装锚的圆孔b108中,确保多锚点系泊动力安装锚1和助推器2分离,在拉紧细线304的同时张紧回收绳6,将助推器2从海床中缓慢拔出海床,当助推器前端的圆台201b接触到多锚点系泊动力安装锚的法向翼板106时,缠在环向槽105周围的扎带107被破坏,法向翼板106沿锚体径向向外运动,待助推器2拔出海床后,将助推器2回收至安装船9,只留多锚点系泊动力安装锚1在海床中,此时所有法向翼板106处于张开状态,这显著增加了多锚点系泊动力安装锚1在垂直于锚体轴线平面内的投影面积;

(8)将回收至安装船的助推器2用于下一个多锚点系泊动力安装锚1的安装,待所有多锚点系泊动力安装锚1的安装结束后,将工作锚链5连接至浮式结构10上,从而允许多锚点系泊动力安装锚1承受来自不同方向的上拔荷载。

4.多锚点系泊动力安装锚的应用实施例

图12、图13、图14a和图14b为多锚点系泊动力安装锚1的一些实施例。需要说明的是,多锚点系泊动力安装锚1不仅仅适用于连接多条工作锚链5的情况,也适用于连接一条工作锚链5的情况。若多锚点系泊动力安装锚1仅连接一条工作锚链5,其发挥作用与传统锚固基础(例如桩锚、吸力锚、拖曳锚)类似。

图12所示为一个多锚点系泊动力安装锚1固定一个浮式结构10的实施例。此时,工作锚链5处于竖直状态。在海洋工程应用中,一个多锚点系泊动力安装锚1可用来锚固浮标、浮式监测站点、浮筒等。

图13所示为多个多锚点系泊动力安装锚1固定一个浮式结构10的实施例。此时,工作锚链5处于竖直状态或倾斜状态。多锚点系泊动力安装锚1所发挥的作用与传统锚固基础一致。

图14a和图14b所示为多个多锚点系泊动力安装锚1固定多个浮式结构10的实施例。此时,多锚点系泊动力安装锚1上所受的水平荷载大多数被抵消,作用在多锚点系泊动力安装锚1上的上拔荷载主要为竖向荷载,如图5a和图5b所示。这有助于提高锚固基础的承载效率,并优化上部荷载传递方式,从而降低锚固基础的总造价。在海洋工程应用中,多锚点系泊动力安装锚1适用于成群或成片分布的海上浮式风机、海洋牧场、海上太阳能板发电等。

以上所述具体实施方式仅作为本申请发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本申请发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的要求涵盖范围以内。

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