[发明专利]一种海底吸力锚

说明书

技术领域

 本发明属于海上风电工程和海洋工程技术领域，涉及离岸风机基础、海洋平台系泊、浮桶定位、灯塔、导管架结构基础,具体说是一种海底吸力锚。

背景技术

随着海洋油气资源开采的加速发展和海上风能发电的日益崛起，海洋钻井平台和海上风电场的基础设计成为该领域的一项重要课题。吸力锚作为一种新型海上结构设施, 已经被广泛应用于船只系泊、浮桶定位、存储设施、灯塔、导管架和海洋平台等领域。吸力锚基础类似于刚性短桩，实际工程中应用最多的吸力锚是一种顶端封闭、下端开口的桶型结构，锚筒侧壁材料为钢材,锚筒顶盖留有抽水孔以连接抽水管路。它的下沉依次包括两个阶段：首先是在自重和负载作用下的压力沉贯阶段；其次是依靠潜水泵持续抽水在吸力锚上产生的内、外压差而引起的吸力沉贯阶段。

目前国内外使用的吸力锚主要有：重力式吸力锚、双筒型吸力锚、自安装式吸力锚等。

重力型吸力锚是将传统的锚顶薄板钢结构改为钢筋混凝土结构或者加压重的钢结构,从而增大沉锚力和沉锚深度，但因为其自重大，使用中存在安装和回收操作复杂、成本高的弊端，再者，其配重结构位于海底泥面以上，旋流冲刷土体，降低吸力锚锚固力的现象不可避免。

双筒型吸力锚属于水上浮体系泊装置桶形吸力锚的改型，即在传统的单筒式吸力锚基础上加一个直径大而高度小的外筒, 再以共同的顶板封顶而形成双筒锚。这种结构虽然能够提高锚体的竖向承载力但不能有效提高水平承载力和整体稳定性，对改善海床土的冲蚀也没有太大的效果。

自安装式吸力锚的特点是通过向密闭顶舱内有控注水实现平稳沉放，借助对舱内排水、排气减压, 形成锚顶上下压差, 实现吸力贯入，它的优点是“自浮拖航、平稳沉放”，但其重复利用率低，在承载力和整体稳定性方面也没有太大改善。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的上述问题，提供一种海底吸力锚，提高吸力锚的整体稳定性，增加抗拔力、水平承载力和防波浪冲蚀能力，且安装简便，重复利用率高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种海底吸力锚，包括顶面封闭、下端开口的主筒，主筒顶面设置主筒排水孔，其特征在于，所述的主筒外活套一筒裙，所述筒裙包括水平顶面和筒状侧壁，所述筒裙水平顶面上设置筒裙排水孔，所述主筒上部的筒状侧壁上设置将所述筒裙定位在所述主筒上部的伸缩钩，在主筒上端设置一与主筒同圆心的锚环，锚环上均匀设置锚枝, 所述锚枝的一端与锚环铰接，另一端通过斜撑杆与筒裙铰接。

对上述技术方案的改进：所述的锚环直径与所述筒裙筒状侧壁直径一致，所述的锚环通过承载杆与主筒上端固定连接在一起。

对上述技术方案的进一步改进：所述的锚枝是均布有小孔的金属薄板。

对上述技术方案的进一步改进：所述锚枝向上最多伸展至水平状态，所述锚枝向下最多收缩至垂直状态。

对上述技术方案的进一步改进：所述的斜撑杆长度为锚枝长度的1/2，所述斜撑杆的一端铰接在筒裙顶面的外沿，斜撑杆的另一端与所述锚枝的中间铰接。

对上述技术方案的进一步改进：所述锚枝的长度为主筒直径的1-1.5倍，所述筒裙的筒状侧壁直径为所述主筒的筒状侧壁直径的1.5-2倍。 

本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

本发明所提供的海底伞式吸力锚通过筒裙和锚枝的设计增加了吸力锚的整体稳定性，防止了主筒周围海床土遭受波浪冲蚀的危害。筒裙的添加增大了整个锚体与土体的接触面积，从而增加了摩阻力，使吸力锚的抗拔力和水平承载力显著增加。筒裙又是独立设计的，可根据不同工程进行更换调配，避免了以往筒裙与主筒一体连接，不能更换的弊端。吸力锚在初始下沉阶段，筒裙自由垂放位于主筒的下端，克服了传统吸力锚头重脚轻的缺陷，下放平稳，易于定位。锚枝在锚体到达目标深度前的持续动态响应很好的保证了主筒的下沉速度，能避免“土塞”现象的出现。吸力锚下沉结束后，锚枝与海床泥面相贴，在防治海床冲蚀的同时，与主筒构成了整体，增加了主筒抗倾覆的能力，同时对风、浪、流等动力荷载也有消能作用。伸缩钩的设计保证了锚枝在上拔回收过程中始终处于张开状态，锚枝的浮力作用减轻了回收难度，降低了成本。

附图说明

图1为本发明一种海底伞式吸力锚的立体图；

图2为沿图1中主筒轴线的剖面图；

图3为一种海底伞式吸力锚的锚枝完全伸展状态俯视图；

图4为一种海底伞式吸力锚的锚枝尚未展开状态示意图；

图5为一种海底伞式吸力锚的锚枝伸展过程中的示意图；