[發明專利]一種基于海洋碳封存的魚雷錨及其安裝方法

有效

• 申請號: 202210555007.4
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114954785B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 瑜璐;張建偉;楊慶
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: B63B21/26
• 分類號: B63B21/26;B63B21/20;B01D53/14;B01D53/77
• 代理公司: 北京京華知聯專利代理事務所(普通合伙) 11991
• 代理人: 耿浩

1.一種基于海洋碳封存的魚雷錨，其特征在于，包括錨尖(1)、下部錨桿(2)、上部錨管(3)、圓孔(4)、錨翼(5)、錨板眼(6)、工作錨管鏈(7)、錨管節(8)、柔性導管(9)、錨管孔(10)和錨鏈連接環(11)；

所述的錨尖(1)、下部錨桿(2)和上部錨管(3)依次相連；所述的工作錨管鏈(7)由不少于2節錨管節(8)和柔性導管(9)組成；所述的錨管節(8)兩端設有錨鏈連接環(11)，錨管節(8)之間通過錨鏈連接環(11)相連；柔性導管(9)內置在錨管節(8)中；魚雷錨在安裝前，工作錨管鏈(7)可像傳統柔性錨鏈一樣懸停在錨一側或下放至某一位置，不影響魚雷錨的安裝；

所述的上部錨管(3)是中空鋼管，側壁梅花形布設圓孔(4)；偶數個所述的錨翼(5)垂直等間距設置于上部錨管(3)末端；

所述的上部錨管(3)的上頂面設有錨管孔(10)，錨板眼(6)垂直固定在上頂面，與錨管節(8)的錨鏈連接環(11)相連；柔性導管(9)的一端與錨管孔(10)相連；

所述的錨翼(5)的長度L_f是上部錨管(3)的1/3，長度L_f滿足式(1)，單位：m：

L_f＝8.345w³-9.248w²+4.831w+0.004???(1)

式中，w為錨翼寬度尺寸，L_f為錨翼長度尺寸；

所述的下部錨桿(2)內填充廢混凝土塊、廢鋼鐵增加配重，使魚雷錨重心G_z低于形心O_z，在水中垂直下落，根據公式(2)和(3)計算，單位：m；

式中，L_f為錨翼長度尺寸，L_up為上部錨管長度尺寸，L_un為上部錨管長度尺寸,L_tip為上部錨管長度尺寸,V_fin為錨翼體積尺寸，V_up為上部錨管體積尺寸，V_un為下部錨管體積尺寸,V_tip為錨尖體積尺寸，ρ_fill為填充的密度，ρ_wall為鋼的密度。

2.如權利要求1所述的一種基于海洋碳封存的魚雷錨，其特征在于，所述的錨翼(5)下緣弧形根據劍魚頭部形狀設計，弧線上任意兩點間梯度與水平方向夾角大于45°。

3.如權利要求1或2所述的一種基于海洋碳封存的魚雷錨，其特征在于，所述的上部錨管(3)是中空鋼管，管壁厚0.015m～0.030m，直徑為0.7m～1.5m，圓孔(4)之間的間距大于1.5倍孔徑。

4.如權利要求1或2所述的一種基于海洋碳封存的魚雷錨，其特征在于，所述的錨管節(8)是鋼材薄管，壁厚為0.01m～0.02m。

5.如權利要求1或2所述的一種基于海洋碳封存的魚雷錨，其特征在于，所述的柔性導管(9)為2～4根，是PA、PE或PVC的鋼絲軟管，壁厚為0.005m～0.015m。

6.如權利要求3所述的一種基于海洋碳封存的魚雷錨，其特征在于，所述的柔性導管(9)為2～4根，是PA、PE或PVC的鋼絲軟管，壁厚為0.005m～0.015m。

7.如權利要求4所述的一種基于海洋碳封存的魚雷錨，其特征在于，所述的柔性導管(9)為2～4根，是PA、PE或PVC的鋼絲軟管，壁厚為0.005m～0.015m。

8.如權利要求1或2或6或7所述的一種基于海洋碳封存的魚雷錨，其特征在于，所述的錨翼(5)厚度為0.1～0.2m。

9.根據權利要求1～8任一所述的一種基于海洋碳封存的魚雷錨的安裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：在安裝船上，將分裝運輸的上部錨管(3)和下部錨桿(2)組裝,完成錨體裝配；連接安裝錨鏈和工作錨管鏈(7)；

第二步：將錨體和工作錨管鏈(7)下放至預設下落高度；釋放安裝錨鏈，錨體僅依靠自身重力貫入土體預定深度；

第三步：錨體貫入到海床后，工作錨管鏈(7)與CO₂排放平臺(12)連接，柔性導管(9)與CO₂排放平臺(12)的排氣或排液管對接；

第四步：首先將CO₂氣體通過工作錨管鏈(7)中的1～2根柔性導管(9)送到上部錨管(3)中；然后在壓力作用下，CO₂通過側壁圓孔(4)擴散到錨體周圍的土體中，與土中水形成二氧化碳水合物封存；

第五步：如果僅進行碳封存，可將工作錨管鏈(7)中1～4根柔性導管(9)均用于輸送CO₂；魚雷錨即能錨固CO₂排放平臺(12)，又能傳輸CO₂進行碳封存，節約成本；

第六步：CO₂氣體運輸完，再通過另外的1～2根柔性導管(9)，將堿性溶液壓送到上部錨管(3)中，堿性溶液繼續在壓力作用下通過側壁圓孔(4)進入到土體；CO₂與CaOH₂和MgOH₂反應生成碳酸鹽沉淀；

第七步：當上部CO₂排放平臺(12)需要移動并重復利用魚雷錨時，可以通入過量CO₂氣體，CO₂氣體將與水和碳酸鹽反應生成溶于水的碳酸氫鹽，降低土體強度和界面摩擦，易于拔出錨體。