[發(fā)明專利]一種基于仿生學(xué)的復(fù)合式魚雷錨及其安裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010960155.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN112092979B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 瑜璐;孔綱強(qiáng);牛景琳;楊慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B21/26
• 分類號(hào): B63B21/26;B63B21/36
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 戴風(fēng)友;陳玲玉

1.一種基于仿生學(xué)的復(fù)合式魚雷錨，包括工作錨鏈(1)、主鋼絞線(2)、錨桿(3)、尾翼(4)、錨尖(5)、橫向錨盤(6)；其特征在于，所述的橫向錨盤(6)包括扇形弧板、轉(zhuǎn)軸(12)、扭簧(11)、分鋼絞線(10)和錨點(diǎn)(9)；橫向錨盤(6)為1～3層，每層橫向錨盤(6)由6～8塊扇形弧板通過轉(zhuǎn)軸(12)、扭簧(11)及分鋼絞線(10)與錨桿(3)相連，扇形弧板中間厚為0.1m～0.2m，兩側(cè)邊緣厚為0.05m～0.10m，橫向錨盤(6)閉合時(shí)相鄰扇形弧板兩側(cè)邊緣出現(xiàn)搭接；

所述的轉(zhuǎn)軸(12)設(shè)有扭簧(11)，轉(zhuǎn)軸(12)的最大轉(zhuǎn)動(dòng)限制角度為75°～90°；主鋼絞線(2)在錨桿(3)外壁開槽內(nèi)埋嵌，上端繞過導(dǎo)向滑輪(13)連接工作錨鏈(1)，向下依次連接各層限制套環(huán)(7)，其分鋼絞線(10)繞過轉(zhuǎn)軸(12)連接橫向錨盤(6)外側(cè)錨點(diǎn)(9)；各層限制套環(huán)(7)上方設(shè)有安全彈簧(8)，確保在非工作狀態(tài)橫向錨盤不會(huì)張開；每層橫向錨盤(6)可單獨(dú)安裝拆卸運(yùn)輸，保證模塊化生產(chǎn)和分裝運(yùn)輸從而降低成本；

所述的錨尖(5)的形狀如式(1)：

式中，x為錨尖半徑尺寸，y為錨尖長(zhǎng)度尺寸，x和y的單位為dm；

所述的錨桿(3)增設(shè)負(fù)泊松比材料，利用其受拉膨脹增加受力面積的特性、提高抗拔承載力，安裝貫入過程中負(fù)泊松比材料受壓收縮減少錨體貫入阻力；

所述的尾翼(4)，由2～4個(gè)梯形、矩形或三角形鋼板組成，鋼板之間的夾角為90°～180°，翼長(zhǎng)是1/3～2/3的錨長(zhǎng)，尾翼(4)外部增設(shè)整體負(fù)泊松比材料，或者隔斷增設(shè)2～5塊負(fù)泊松比材料、兩塊負(fù)泊松比材料之間的間隔為0～0.5m。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于仿生學(xué)的復(fù)合式魚雷錨，其特征在于，所述的錨桿(3)長(zhǎng)為12.5m～15.0m，錨桿(3)直徑為0.75m～1.20m；尾翼(4)翼寬為0.5～1.5m、翼厚為0.07～0.08m。

3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于仿生學(xué)的復(fù)合式魚雷錨，其特征在于，所述的負(fù)泊松比材料為內(nèi)凹多邊形結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)多邊形結(jié)構(gòu)、手性結(jié)構(gòu)、穿孔板結(jié)構(gòu)或褶皺結(jié)構(gòu)的金屬材料、FCC晶體、多重泊松比材料、聚氨脂泡沫、聚四氟乙烯復(fù)合負(fù)泊松比材料的一種或幾種的組合，厚度為0.02m～0.03m。

4.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于仿生學(xué)的復(fù)合式魚雷錨，其特征在于，所述的錨桿(3)內(nèi)部以混凝土或碎石為填充物增加配重。

5.如權(quán)利要求3所述的一種基于仿生學(xué)的復(fù)合式魚雷錨，其特征在于，所述的錨桿(3)內(nèi)部以混凝土或碎石為填充物增加配重。

6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或5所述的一種基于仿生學(xué)的復(fù)合式魚雷錨的安裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：結(jié)合海床土體性質(zhì)，基于翠鳥鳥啄的仿生學(xué)原理優(yōu)化設(shè)計(jì)錨尖形式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在錨身裝配1～3個(gè)橫向錨盤(6)；

第二步：在尾翼(4)或錨桿(3)上增設(shè)1～5塊負(fù)泊松比材料，兩塊負(fù)泊松比材料之間的間隔為0～0.5m，負(fù)泊松比材料厚度為0.02m～0.03m；

第三步：將魚雷錨吊至設(shè)計(jì)高度后，釋放工作錨鏈，依靠魚雷錨自重自由下落貫入至海床設(shè)計(jì)深度，貫入過程中，橫向錨盤(6)處于收縮狀態(tài)；

第四步：當(dāng)魚雷錨安裝至設(shè)計(jì)深度后，利用工作錨鏈(1)受拉帶動(dòng)繞過導(dǎo)向滑輪(13)的主鋼絞線(2)向上移動(dòng)，壓縮安全彈簧(8)，打開橫向錨盤(6)的限制套環(huán)(7)；

第五步：限制套環(huán)(7)移除后，每層橫向錨盤(6)分別通過橫向錨盤(6)與錨桿(3)間的扭簧(11)和分鋼絞線(10)作用張開，與此同時(shí)周圍土體不斷擁入橫向錨盤(6)和錨桿(3)間，隨著工作錨鏈(1)不斷受力繃緊，橫向錨盤(6)在拉力、彈力和張力共同作用下完全打開，轉(zhuǎn)軸(12)的最大轉(zhuǎn)動(dòng)限制角度為75°～90°；

第六步：上層、下層對(duì)應(yīng)位置的橫向錨盤(6)由1根主鋼絞線(2)相連，實(shí)現(xiàn)兩層或多層的橫向錨盤(6)聯(lián)動(dòng)打開；

第七步：當(dāng)工作錨鏈(1)拉緊時(shí)，魚雷錨尾翼(4)或錨桿(3)側(cè)面的負(fù)泊松比材料受拉膨脹、增大受力面積；內(nèi)凹結(jié)構(gòu)增加界面摩擦力，進(jìn)而進(jìn)一步提高抗拔承載力。