[發明專利]法向承力錨拖曳-系泊轉換機構

有效

• 申請號: 200910070044.0
• 申請日: 2009-08-04
• 公開（公告）號: CN101624086A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 劉海笑;柳成林;盛志剛;張煒
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B63B21/04
• 分類號: B63B21/04;B63B21/22
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于海洋工程技術領域，用于對深水系泊基礎的科學研究及工程應用。

背景技術

在深海油氣資源的開發中，隨著大型和超大型海上順應式結構物的逐漸增多，適用于深水和超深水的系泊系統日益受到重視。研發新型深水系泊系統和新型深水系泊技術，是國際海洋油氣資源開發和國際海洋工程技術界的重要研究方向。

20世紀80年代中期，人們發現深海蘊藏著豐富的油氣資源，深海油氣資源開發技術的研究日益突顯出其重要性。隨著油氣開采向深水化推進，新型繃緊式系泊系統的優勢逐漸顯現，它不僅能節約材料，降低投資，同時也能減小系泊半徑，優化系泊方式。而與繃緊式系泊系統相配合的系泊基礎——法向承力錨也日益受到青睞，它能同時承受水平和垂直荷載，具有較高的抗拔承載力，同時具備重量輕、材料省、易操作、易存儲、可回收和重復使用等優點。

法向承力錨的入土安裝過程與傳統拖曳錨相似，但由于法向承力錨在工作狀態下要求拖纜與錨板平面垂直，使其具有獨特的法向受力的特性，從而使得這種錨的承載性能尤為突出。實驗表明法向承力錨可以承受自身重量100倍以上的荷載，而這種錨工作時的極限抗拔力可以達到安裝荷載的2.5～3.0倍。如何實現法向承力錨從安裝狀態向工作狀態的轉換，顯然是法向承力錨研發必須解決的核心技術之一。

法向承力錨按錨脛與錨板的連接方式，可以分為剛性錨脛連接和軟索錨脛連接。具體有兩種款式，一是英國Bruce公司的Denla式，二是荷蘭Vryhof公司的Stevmanta式，兩種錨板結構形式迥異。錨板結構形式的不同也同時決定了錨板轉換方式有著很大的不同。

Denla式法向承力錨由錨板和剛性錨脛兩部分組成，在拖曳安裝狀態時錨板和錨脛由安全銷鎖定，二者成固定銳角，用于使錨板在拖錨安裝船(AHV)的拖曳下嵌入土體。當錨板嵌入土體指定位置后，AHV向后駛回，在到達錨板上方附近后，施加垂直于板面的荷載，當該荷載達到預先設定值時，安全銷將會失效脫落，剛性錨脛發生旋轉并在垂直于板面時被鎖死，此時錨板轉入工作狀態。

Stevmanta式法向承力錨由錨板、軟索錨脛和角度調節器組成。相對于傳統拖曳錨而言，剛性錨脛被軟索錨脛代替，錨脛與錨板之間的角度隨前后錨脛長度比值的變化而變化。四條軟索錨脛與角度調節器連在一起，角度調節器上內置有安全銷，拖曳安裝時錨板前后軟索錨脛不等長，錨板與拖纜成一定角度，稱拖曳嵌入角。錨板在AHV的拖曳作用下嵌入土體，隨著錨板嵌入深度的增加，拖曳力逐漸增大。當錨板在土中行進到某一深度時，AHV所提供的安裝荷載達到預定值，角度調節器上的安全銷失效，從而使錨從安裝狀態變為法向受力狀態。這種轉變對于AHV來說非常明顯，突變的承載力會使AHV停止向遠離錨的方向移動，此時法向承力錨進入系泊工作狀態。

與剛性錨脛相比，軟索錨脛在法向承力錨的應用中體現出了更為優越的性能。首先，軟索錨脛的長度易于控制，可根據土質等影響因素更為方便地改變拖曳嵌入角等設計參數。其次，軟索錨脛受力簡單，只受軸向拉力，同時，在安裝過程中錨脛迎土面積相對較小，有利于錨板嵌入性能的發揮。再次，軟索錨脛使承載力在錨板上的分布更為合理，有利于錨板承載性能的發揮。以上的諸多優點使軟索錨脛在法向承力錨的應用上有著更好的發展前景。

綜上可知，現今國際上比較成熟的轉換方式均圍繞安全銷進行設計。這種以力的大小作為標準的設計方法為轉換的實現增加了不確定因素。由于土質的復雜性，錨板在拖曳過程中的受力大小不易預測，這將導致安全銷失效的隨機性，進而將從根本上影響錨板安裝定位的實現。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種法向承力錨由安裝狀態向系泊狀態進行轉換所必需的構件，使法向承力錨的安裝更加簡便、可靠、穩定。

為此，本發明采用如下的技術方案：

一種法向承力錨拖曳-系泊轉換機構，包括一個開設有滑槽的轉換主體和三個鎖扣，所述的轉換主體由滑槽分割為上下桿，在滑槽前、后兩端靠向上桿的部位開設有分別用于連接前后錨脛的前系孔和后系孔，在所述的滑槽的后端靠向上桿的方位開設有與滑槽連通的卡槽，在卡槽與滑槽相接的卡槽口處設置有防止滑扣滑入卡槽后再次脫落的彈片，所述轉換主體的前系孔、后系孔和滑槽處分別設置有相配合的三個鎖扣，在前系孔處設置的鎖扣為U形鎖扣，在該U形鎖扣的兩端分別設置有兩個環，其中部設置有擋桿。