[发明专利]法向承力锚拖曳-系泊转换机构

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，用于对深水系泊基础的科学研究及工程应用。

背景技术

在深海油气资源的开发中，随着大型和超大型海上顺应式结构物的逐渐增多，适用于深水和超深水的系泊系统日益受到重视。研发新型深水系泊系统和新型深水系泊技术，是国际海洋油气资源开发和国际海洋工程技术界的重要研究方向。

20世纪80年代中期，人们发现深海蕴藏着丰富的油气资源，深海油气资源开发技术的研究日益突显出其重要性。随着油气开采向深水化推进，新型绷紧式系泊系统的优势逐渐显现，它不仅能节约材料，降低投资，同时也能减小系泊半径，优化系泊方式。而与绷紧式系泊系统相配合的系泊基础——法向承力锚也日益受到青睐，它能同时承受水平和垂直荷载，具有较高的抗拔承载力，同时具备重量轻、材料省、易操作、易存储、可回收和重复使用等优点。

法向承力锚的入土安装过程与传统拖曳锚相似，但由于法向承力锚在工作状态下要求拖缆与锚板平面垂直，使其具有独特的法向受力的特性，从而使得这种锚的承载性能尤为突出。实验表明法向承力锚可以承受自身重量100倍以上的荷载，而这种锚工作时的极限抗拔力可以达到安装荷载的2.5～3.0倍。如何实现法向承力锚从安装状态向工作状态的转换，显然是法向承力锚研发必须解决的核心技术之一。

法向承力锚按锚胫与锚板的连接方式，可以分为刚性锚胫连接和软索锚胫连接。具体有两种款式，一是英国Bruce公司的Denla式，二是荷兰Vryhof公司的Stevmanta式，两种锚板结构形式迥异。锚板结构形式的不同也同时决定了锚板转换方式有着很大的不同。

Denla式法向承力锚由锚板和刚性锚胫两部分组成，在拖曳安装状态时锚板和锚胫由安全销锁定，二者成固定锐角，用于使锚板在拖锚安装船(AHV)的拖曳下嵌入土体。当锚板嵌入土体指定位置后，AHV向后驶回，在到达锚板上方附近后，施加垂直于板面的荷载，当该荷载达到预先设定值时，安全销将会失效脱落，刚性锚胫发生旋转并在垂直于板面时被锁死，此时锚板转入工作状态。

Stevmanta式法向承力锚由锚板、软索锚胫和角度调节器组成。相对于传统拖曳锚而言，刚性锚胫被软索锚胫代替，锚胫与锚板之间的角度随前后锚胫长度比值的变化而变化。四条软索锚胫与角度调节器连在一起，角度调节器上内置有安全销，拖曳安装时锚板前后软索锚胫不等长，锚板与拖缆成一定角度，称拖曳嵌入角。锚板在AHV的拖曳作用下嵌入土体，随着锚板嵌入深度的增加，拖曳力逐渐增大。当锚板在土中行进到某一深度时，AHV所提供的安装荷载达到预定值，角度调节器上的安全销失效，从而使锚从安装状态变为法向受力状态。这种转变对于AHV来说非常明显，突变的承载力会使AHV停止向远离锚的方向移动，此时法向承力锚进入系泊工作状态。

与刚性锚胫相比，软索锚胫在法向承力锚的应用中体现出了更为优越的性能。首先，软索锚胫的长度易于控制，可根据土质等影响因素更为方便地改变拖曳嵌入角等设计参数。其次，软索锚胫受力简单，只受轴向拉力，同时，在安装过程中锚胫迎土面积相对较小，有利于锚板嵌入性能的发挥。再次，软索锚胫使承载力在锚板上的分布更为合理，有利于锚板承载性能的发挥。以上的诸多优点使软索锚胫在法向承力锚的应用上有着更好的发展前景。

综上可知，现今国际上比较成熟的转换方式均围绕安全销进行设计。这种以力的大小作为标准的设计方法为转换的实现增加了不确定因素。由于土质的复杂性，锚板在拖曳过程中的受力大小不易预测，这将导致安全销失效的随机性，进而将从根本上影响锚板安装定位的实现。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种法向承力锚由安装状态向系泊状态进行转换所必需的构件，使法向承力锚的安装更加简便、可靠、稳定。

为此，本发明采用如下的技术方案：

一种法向承力锚拖曳-系泊转换机构，包括一个开设有滑槽的转换主体和三个锁扣，所述的转换主体由滑槽分割为上下杆，在滑槽前、后两端靠向上杆的部位开设有分别用于连接前后锚胫的前系孔和后系孔，在所述的滑槽的后端靠向上杆的方位开设有与滑槽连通的卡槽，在卡槽与滑槽相接的卡槽口处设置有防止滑扣滑入卡槽后再次脱落的弹片，所述转换主体的前系孔、后系孔和滑槽处分别设置有相配合的三个锁扣，在前系孔处设置的锁扣为U形锁扣，在该U形锁扣的两端分别设置有两个环，其中部设置有挡杆。