[發(fā)明專利]一種帶有柔性錨脛和環(huán)翼的重力貫入錨

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310246717.3
• 申請(qǐng)日: 2023-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN116279996B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海笑;孫婧;楊彥騁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B21/26
• 分類號(hào): B63B21/26;B63B21/50
• 代理公司: 北京中睿智恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 16025
• 代理人: 盧嬌嬌

1.一種帶有柔性錨脛和環(huán)翼的重力貫入錨的設(shè)計(jì)、安裝及承載計(jì)算方法，其特征在于：所述重力貫入錨包括尾部環(huán)翼、錨身、可調(diào)節(jié)的柔性錨脛和可調(diào)節(jié)的系纜點(diǎn)，其中：

尾部環(huán)翼(1)，與尾部錨板(2)粘連，用于保證重力貫入錨在水中下落過程中具有良好的方向穩(wěn)定性，并在所述重力貫入錨撞擊海床面的瞬時(shí)受到的沖擊力作用下與所述重力貫入錨分離，并漂浮到海面上；

變直徑錨軸(5)，用于將所述尾部錨板(2)、頭部錨板(4)、中部錨板(3)、兩個(gè)剛性加載裝置(6)貫穿連接，形成所述重力貫入錨的錨身，其中，所述中部錨板(3)與所述尾部錨板(2)、所述頭部錨板(4)之間分別設(shè)置有所述剛性加載裝置(6)；

所述剛性加載裝置(6)包括與所述變直徑錨軸(5)轉(zhuǎn)動(dòng)連接的加載環(huán)、與所述加載環(huán)固定連接的加載臂，其中，所述加載臂用于連接柔性錨脛，兩個(gè)剛性加載裝置(6)沿錨軸上下對(duì)稱分布；

所述柔性錨脛?dòng)傻谝蝗嵝藻^脛(7)、第二柔性錨脛(8)組成，用于分別連接兩個(gè)所述剛性加載裝置(6)的所述加載臂，其中，所述第一柔性錨脛(7)與第二柔性錨脛(8)通過系纜點(diǎn)(9)相連接，所述系纜點(diǎn)(9)為外荷載的作用點(diǎn)，與纜繩(10)直接相連；

所述第一柔性錨脛(7)和第二柔性錨脛(8)的長度可調(diào)節(jié)，所述系纜點(diǎn)(9)的位置可調(diào)節(jié)，并存在不同安裝環(huán)境下相應(yīng)的最佳系纜點(diǎn)；

所述兩個(gè)剛性加載裝置(6)與兩條柔性錨脛、系纜點(diǎn)(9)共同構(gòu)成所述重力貫入錨的加載機(jī)構(gòu)；

所述方法，包括以下步驟：

基于系泊浮體，確定所述重力貫入錨的設(shè)計(jì)承載力，并獲取所述重力貫入錨的錨身尺寸；

基于所述設(shè)計(jì)承載力、所述錨身尺寸和安裝環(huán)境，依據(jù)最佳系纜點(diǎn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)和系纜點(diǎn)效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式，確定最佳系纜點(diǎn)的位置及柔性錨脛的長度；

基于最佳系纜點(diǎn)位置和海床土性質(zhì)，依據(jù)所述重力貫入錨的拖曳效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式，確定所述重力貫入錨在拖曳安裝階段的安裝參數(shù)，包括所述重力貫入錨的土中初始埋深和加載條件，其中，所述加載條件，包括安裝船的拖曳速度、安裝纜繩的加載角度及纜繩綜合參數(shù)；

基于所述土中初始埋深，獲取所述重力貫入錨在重力貫入階段的安裝參數(shù)，包括土中初始貫入深度、水中入土速度以及水中安裝高度；

基于所述重力貫入錨的實(shí)際安裝環(huán)境及水中安裝階段的安裝參數(shù)，包括水中入土速度以及水中安裝高度，依據(jù)環(huán)翼效應(yīng)水動(dòng)力性能經(jīng)驗(yàn)公式，確定滿足安裝要求的最優(yōu)環(huán)翼尺寸；

所述最佳系纜點(diǎn)位置依據(jù)所述重力貫入錨的下嵌性能和最大埋深損失來確定，其中，所述下嵌性能用于表示在超載條件下，錨不被拔出，反而在土中嵌入得更深的特性；所述最大埋深損失用于表示錨在旋轉(zhuǎn)階段產(chǎn)生的最大埋深差；

考慮系纜點(diǎn)效應(yīng)的下嵌性能的經(jīng)驗(yàn)公式為：

θ_d＝21.29-8.96e_n+0.47e_n²-4.96e_h³+0.75e_h³e_n+1.11e_h⁴-0.16e_h⁴e_n；

考慮系纜點(diǎn)效應(yīng)的最大埋深損失的經(jīng)驗(yàn)公式為：

Δz_max＝1.02+0.13e_h-0.03e_ne_h-0.25e_n+0.047e_n²-0.003e_n³+0.00017e_n³e_h；

其中，e_n，e_h為系纜點(diǎn)的位置參數(shù)；θ_d為重力貫入錨的下嵌角；Δz_max為重力貫入錨的最大埋深損失；

所述重力貫入錨的拖曳效應(yīng)，用于表示在安裝或工作狀態(tài)中，錨在外荷載的作用下被拖曳而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)、上拔、下嵌或拔出的運(yùn)動(dòng)；

通過所述重力貫入錨的最大埋深損失表征所述拖曳效應(yīng)，所述重力貫入錨的拖曳效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式為：

Δz_max＝1.19+0.36v_d-11.96h_i^-1+0.04h_ik+0.66C_fθ_e+4.05θ_e²；

其中，Δz_max為重力貫入錨的最大埋深損失；v_d為拖曳速率，θ_e為加載角度，h_i為錨尖的初始埋深，k為土體剪切強(qiáng)度梯度，C_f為纜繩綜合參數(shù)。