[發明專利]一種基于仿生學的復合式魚雷錨及其安裝方法

有效

• 申請號: 202010960155.5
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112092979B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 瑜璐;孔綱強;牛景琳;楊慶
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B63B21/26
• 分類號: B63B21/26;B63B21/36
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 戴風友;陳玲玉

本發明一種基于仿生學的復合式魚雷錨及其安裝方法，包括錨尖、錨桿、尾翼、橫向錨盤、安全彈簧、限制套環、主鋼絞線、工作錨鏈和分鋼絞線；本發明運用仿生學設計錨尖形狀，減少安裝貫入過程中的阻力；利用負泊松比材料受壓收縮、受拉膨脹的特性，提高錨翼承載力；通過張開橫向錨盤將錨盤層間土體和錨體形成整體，提高錨體抗拔承載力。本發明多層橫向錨盤張開裝置易于制作、張拉過程無額外動力源、操作簡易，提高了魚雷錨安裝貫入深度、抗拔承載力和穩定性。

技術領域

本發明屬于深海錨泊技術領域，尤其涉及一種基于仿生學的復合式魚雷錨及其安裝方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展，近海岸的能源儲備已無法滿足人們日益增長的能源需求。因此，海上能源開采已逐漸向深海推進。據不完全統計，全球70％油氣蘊藏于水深超過500m的深海。我國南?？胺Q中國的“小波斯灣”，其石油儲備豐富并且75％的面積處于深海。由此可見，深海將成為未來油氣能源的主要來源地。然而深海能源開采存在施工困難、風險大、成本高等諸多問題，急需研發更加安全、高效、經濟的新型深海錨泊系統適用于深海能源開采。

仿生學是一門人類將生物體的結構或功能原理應用于科學技術的學科。1960年，Steele在第一屆仿生學大會上率先提出“仿生學”的概念，從此標著仿生學科的誕生。人類最早仿生學行為可追溯到遠古時代，模仿鳥類筑巢建房。我國標志性建筑物“鳥巢”體育館就在造型和結構上仿照鳥類筑巢的巧妙。日本工程師中津英治改進的新型列車車頭就是根據翠鳥鳥喙形狀在水中或空氣中流線型最好而設計；觀察發現翠鳥俯沖向水面捕食時幾乎不會濺起水花，因為翠鳥鳥喙呈長長流線型，且直徑逐漸增加，以便水流順著鳥喙向后流動。

負泊松比材料是一種典型力學超材料。早在100多年前經典彈性理論提出了負泊松比材料的可能性，20世紀初科學家證明了自然界中存在具有負泊松比特性的金屬和生物組織；由此可見負泊松比材料亦是一種仿生學材料。直到80年代人工負泊松比材料問世，開啟了負泊松比材料研究和應用的大門。目前，負泊松比材料在巖土工程、航海技術和海洋工程領域已經開展應用并解決了一些技術難題。

傳統魚雷錨主要包括錨桿、錨尖和錨板三部分，因其安裝簡單、便于操作、成本低的優點受到海洋工業界的青睞。在本發明之前，中國發明專利“一種帶環刺魚雷錨”(專利號：ZL201610533751.9)和“裝配式環刺魚雷錨”(專利號：ZL201610531458.9)，通過提出了一種在錨身的四周對稱設置4條尾翼、錨身內部設置穿刺機構，在錨鏈拉力作用下促使錨身內的穿刺帶動其上的穿刺刺入土體，新增穿刺體上部土壓力，提高錨體的抗拔承載力。中國發明專利“一種分段連接而成的魚雷錨”(專利號：ZL201810699908.4)，提出了一種通過改變尾翼分段形態以提高錨體與海床土的摩擦力、提高魚雷錨的抗拔承載力。中國發明專利“一種錨頭可張開的新型魚雷錨及其安裝方法”(專利號：ZL201710937047.4)，提出了一種通過張開魚雷錨錨頭的錐形板，提高錨體的受力面積，進而提高錨體的抗拔承載力。中國發明專利“一種尾翼可伸長的魚雷錨”(專利號：ZL201810699755.3)和“一種尾翼可局部展開的魚雷錨”(專利號：ZL201810706192.6)，提出了一種通過伸長尾翼或多個尾翼形式，提高錨體與土體的接觸面積，進而提高錨體的抗拔承載力。既有方法主要是從提高錨體與海床土的接觸面積方面展開的，而針對錨體材料、錨體材料與海床土的界面摩擦系數方面的技術創新仍相對不足；因此，基于仿生學原理，研發一種復合式魚雷錨及其安裝方法的技術方案，顯得尤為重要。

發明內容

為了進一步提高傳統魚雷錨的初始安裝速度、抗拔承載力和穩定性，本發明提出一種基于仿生學的復合式魚雷錨及其安裝方法。

本發明的技術方案如下：