[發明專利]海底雙筒吸力錨

有效

• 申請號: 201610306765.7
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN105951873B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 陳旭光;姜育科;許建朋
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: E02D27/52
• 分類號: E02D27/52;E02D27/24;E02D15/08;B63B21/27
• 代理公司: 濟南領升專利代理事務所(普通合伙)37246
• 代理人: 王吉勇,李鵬

技術領域

本發明涉及一種土木技術，尤其是一種海底雙筒吸力錨。

背景技術

吸力錨可以用來為船只提供系泊力，也可以作為海洋平臺等結構物的基礎結構，其結構一般為頂端封閉、下端敞開的倒置筒狀,錨筒側壁材料為鋼材，頂蓋一般為鋼材和鋼筋混凝土材料，錨筒頂蓋留有抽水孔以連接抽水管路和潛水泵。起初借助重力沉入海底一定深度，然后利用水下潛水泵抽出筒內水體，形成內外壓差，使錨筒緩慢下沉。當錨筒頂部與海底接觸時，錨筒下沉停止，此時卸去潛水泵，吸力錨安裝完成。吸力錨安裝完成后，負壓消失，這時的吸力錨實際上就如同常規的埋入式短樁，承載力主要依靠筒體內外壁與土的摩擦力。

目前的張力腿平臺或利用張力腿原理形成的垂直系泊系統，大多使用樁式錨，主要因為樁錨可以增大直徑或長度來滿足承載力設計要求。隨著技術的不斷提高，海洋工程逐漸向深海發展，由于深海的打樁技術問題難以解決，導致樁式錨的深海安裝難度大，當水深超過1000m 時，樁式錨已不適用。

吸力錨在深海施工簡便、使用安全可靠且可以重復利用，是深海工程中有較好發展前景的基礎形式。然而，由于吸力錨為垂直貫入土體，其垂向抗拔承載力遠遠小于其側向承載力，導致吸力錨的垂直極限承載能力有限。而提高吸力錨垂直承載力的現有方法主要是增大錨的直徑或長度，而增大吸力錨的直徑和長度將增加安裝阻力，使吸力錨失去原有的安裝簡便的優勢。因此, 如何設計一種結構簡單并極大提高垂直極限承載能力的吸力錨是目前有待解決的問題。

相關模具研究現狀如下所示：

（1）申請號為200710177337.X的中國專利申請介紹了一種海底用吸力式基礎。該吸力錨包括錨桶和錨頂上端的穩定盤，降低了吸力錨周圍土體的軟化程度，消除了土體液化，提高了吸力錨的穩定性和可靠性，但該吸力式基礎不能提高其垂直極限承載能力。

（2）申請號為200920239914.8的中國專利介紹了一種海底裙式吸力錨。該吸力錨包括錨桶和連接有裙邊的加強盤，解決了吸力式基礎施工成本高、水平承載力小和桶體上部周圍的海床土體沖蝕問題，但該吸力錨不能提高其垂直極限承載能力。

（3）申請號為200910225767.3的中國專利申請介紹了一種脹緊式深海吸力錨及其安裝方法，該吸力錨能夠增加深海錨的豎向承載力和抗拔力，但該吸力錨及安裝方法過程復雜且無法極大的提高垂直極限承載力。

（4）申請號為201310091856.X的中國專利申請介紹了一種海底吸力錨。該吸力錨包括主桶、筒裙和錨枝等，整個縱斷面呈“傘”狀，提高吸力錨的整體穩定性，增加抗拔力和水平承載力，增強抗波浪沖蝕性能，但該吸力錨無法極大的提高垂直極限承載力。

（5）申請號為201310566730.3的中國專利申請介紹了一種帶附著裙邊的吸力錨。該吸力錨包括錨筒、附著裙邊、多根拉力鏈和導向環，有良好的垂直極限承載能力，但該吸力錨及安裝方法過程復雜且無法極大的提高垂直極限承載力。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種海底雙筒吸力錨，該吸力錨能夠極大提高吸力錨極限抗拔承載力和水平承載力。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種海底雙筒吸力錨，包括底部敞開、頂端封閉的內錨筒，底部敞開、頂蓋呈圓環狀的外錨筒，外錨筒套裝于內錨筒外部的中部以下位置，內錨筒頂端設有與其內部連通的第一排水孔，外錨筒頂蓋上設有與其內部相通的第二排水孔和若干導管，每根導管下端通過均軸承連通設置于外錨筒內部的可旋轉噴頭，軸承的外圈與噴頭連成一體，軸承的內圈與外錨筒頂蓋連成一體，軸承中空構成可旋轉噴頭的通道并與導管相連，使高壓水進入可旋轉噴頭；

所述可旋轉噴頭上半部分為與軸承外圈直徑相等的空心短管，空心短管的上端與軸承外圈固定連接為一體；可旋轉噴頭下半部分為內部空心的半圓盤體，且半圓盤體的平面斷面處與空心短管的下端面密封連接，空心短管的空腔與半圓盤體的空心連通，半圓盤體的弧形邊緣上設置有與半圓盤體斷面夾角分別為0°、30°、45°、60°和90°的引水導管，引水導管與半圓盤體的空心連通，當高壓水沿引水導管噴出時，在豎直面會形成扇形沖擊水柱；

所述0°引水導管沿水平方向延伸，且末端部分水平折彎，折彎部分的中心延長線與軸承外圈相切，隨著高壓水的噴出會產生沿圓周切向的反作用力，實現噴頭自旋轉，進而水柱會對外錨筒橫截面所有土塞進行沖刷，不僅實現對錨筒側壁泥土的沖刷，且擴大其余引水導管的沖刷范圍。

所述導管的外壁通過連接桿與內錨筒外壁固定連接。