一种大抓力吸入式重力锚锚抓力增强方法

摘要

本发明公开一种大抓力吸入式重力锚锚抓力增强方法，倒模预制重力锚，重力锚包括锚体和固定在锚体顶部的上吊环，锚体的中心轴线处或靠近中心轴线处开有贯穿锚体上下表面的垂直通孔，通孔密封连接空心管道；锚体底面开设若干条分支水道，分支水道对称均匀布设在锚体的底面，各分支水道与通孔口无缝连接，分支水道以锚体底面通孔口为中心呈辐射状；若干条分支水道的横截面积之和小于通孔横截面积；在空心管道上端口密封接砂泵，砂泵的出砂口位于锚体上方；开启砂泵，抽锚体底部及四周的沙泥，沙泥通过出砂口覆盖重力锚。使用该方法能够迅速把重力锚深埋入泥沙内部，从而大幅增强重力锚锚抓力，适合用于各种浮式设施的锚泊作业，适于广泛推广应用。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程重力锚泊技术领域，更具体地，涉及一种大抓力吸入式 重力锚锚抓力增强方法。

背景技术

对于水面设施、浮式平台等，从经济性、稳定性和安全可靠性方面考虑，选 择合适的锚泊系统是至关重要的，尽量让锚泊系统既能承受最大的海洋环境（风 浪流）作用力并有安全系数，又能让海上浮式设施具有预计的稳定性。在众多的 锚泊系统中，采用重力锚块的平衡重块张力缆锚泊作为一种结构简单、施工容易、 成本也较低、对海底土质无特别要求的一种锚泊形式而较多的被采用。然而，在 一些水深较深及风浪较大的海域，海上设施在长期持续的波浪力及某些极端天气 情况下，会因为重力锚的拉力不够而出现位移、旋转甚至安全问题，这就对重力 锚块的拉力提出了更高的要求。在这种情况下，如果使用更大更重的锚体，又会 造成施工难度加大、成本大幅提高、运输难度和成本增大等问题，这较大地限制 了重力锚泊系统的应用空间。

发明内容

本发明的首要目的是为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提 供一种大抓力吸入式重力锚锚抓力增强方法，在不增加锚块体积和重量的前提 下，大幅增加锚块锚泊拉力，能够有效防止重力锚发生位移或旋转，保证重力锚 在水底的稳定性，从而使与该重力锚连接的船舶或浮式平台等重力锚锚泊系统保 持良好的平稳度和安全性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种大抓力吸入式重力锚锚抓力增强方法，包括：

倒模预制重力锚，重力锚包括锚体和固定在锚体顶部的上吊环，所述锚体的 中心轴线处或靠近中心轴线处开设有一条贯穿锚体上下表面的垂直通孔，所述通 孔密封连接有空心管道；所述锚体的底面开设有若干条分支水道，若干条分支水 道对称均匀布设在锚体的底面，各分支水道与位于锚体底面通孔口无缝连接，若 干条分支水道以位于锚体底面通孔口为中心呈辐射状；所述若干条分支水道的横 截面积之和小于通孔的横截面积；

在空心管道的上端口密封连接砂泵，砂泵的出砂口位于锚体上方；

开启砂泵，抽取锚体底部及四周的沙泥，锚体在重力作用下压入泥沙内部， 抽出的沙泥通过出砂口覆盖重力锚。

砂泵连接空心管道上，且空心管道密封连接在垂直通孔上，保证砂泵的真空 度不会因为管道连接不紧密而出现较大幅度损失，以保证抽砂所需的足够负压。 为了保证沙泥抽走顺畅，需要分支水道的横截面积之和小于通孔的横截面积，根 据质量和体质守恒的原理，保证锚体下部及周边的沙泥或沙水有足够的压力差和 流速，砂泵能迅速地抽走锚体下部及周边的沙泥或沙水，从而形成空隙，在重力 的作用下，锚体自动压入泥土内部。砂泵的出砂口位于锚体上方，使锚体底部周 围被抽出来的沙泥重新回填到锚体上，把重力锚迅速覆盖在沙泥下面。

垂直通孔靠近中心轴线是指：在上吊环不会对空心管道有影响的前提下，垂 直通孔离中心轴线最近的位置，从而使重力锚在工作时最大限度的保持平衡。

优选的，所述通孔上密封连接的空心管道为空心钢管，钢管具有良好的抗腐 蚀性。

优选的，所述空心管道的一端口与锚体的下表面位于同一平面上，空心管道 的另一端口位于锚体外，空心管道的另一端口密封连接砂泵。空心管道贯穿锚体 上的通孔，更能保证其密封性。

优选的，所述分支水道为6～8条。

优选的，所述砂泵的出砂口位于锚体的正上方。

更进一步的，所述砂泵的出砂口位于锚体的正上方1～2m处，锚体底部及周 围被抽出来的沙土将重新回填到锚体上，把重力锚迅速覆盖在沙土下面。

本发明还提出一种大抓力吸入式重力锚锚抓力增强方法，包括：

倒模预制重力锚，重力锚包括锚体和固定在锚体顶部的上吊环，所述锚体上 开设有M条贯穿锚体上下表面的孔径相同的垂直通孔，所述垂直通孔均匀布设 在半径相同的同心圆弧上，所述各垂直通孔密封连接有空心管道，所述空心管道 的上端口连接砂泵；所述锚体的底面开设有N条分支水道，N条分支水道对称 均匀布设在锚体的底面，位于锚体底面的各个垂直通孔口分别无缝连接相同数量 的分支水道，垂直通孔的横截面积大于与其连接的分支水道的横截面积之和；砂 泵的出砂口位于锚体上方；

在空心管道的上端口密封连接砂泵，砂泵的出砂口位于锚体上方；

开启砂泵，抽取锚体底部及四周的沙泥，锚体在重力作用下压入泥沙内部， 抽出的沙泥通过出砂口覆盖重力锚。

优选的，所述各分支水道的横面积相同。

其中M条贯穿锚体上下表面的垂直通孔可以位于同一同心圆环上，也可以 位于不同的同心圆环上，但需要保证位于每个同心圆环上的通孔都是均匀布设 的。每条垂直通孔的通孔口都接相同数量的分支水道，用以保证工作时各垂直通 孔内的沙泥量相同，即需要保证重力锚在下落过程中保持平衡。分支水道对称均 匀布设在锚体的底面，位于锚体底面的各个垂直通孔口分别无缝连接相同数量的 分支水道，使重力锚在工作抽沙泥时既可以抽锚体四周的沙泥也同时抽取锚体底 部的沙泥，使重力锚自动压入泥土内部。分支水道从通孔口延伸至锚体底面的四 周外边界，保证平衡地抽取锚体底部四周的沙泥，保持重力锚平衡。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：采用砂泵迅速地抽走锚体 下部及周边的沙泥或沙水，从而形成空隙，在重力的作用下，锚体自动压入泥土 内部，从而保证在不增加锚体重量的情况下大幅增强重力锚抓力，使其能够有效 防止重力锚发生位移或旋转，保证重力锚在水底的稳定性，从而使与该重力锚连 接的船舶或大型水面浮式平台等重力锚锚泊系统达到足够的平稳度和安全性。空 心管道密封连接在垂直通孔上，空心管道无缝接砂泵，使得砂泵的真空度将不会 因为管道不紧密而出现较大幅度损失，以保证抽砂所需的足够负压。使用该方法 能够大幅增强重力锚锚泊拉力，适合用于各种浮式设施的锚泊作业，因此更适于 推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例一的负压式重力锚的垂直剖面图。

图2为本发明实施例一的负压式重力锚的仰视图。

图3为本发明实施例二的负压式重力锚的垂直剖面图。

图4为本发明实施例三的负压式重力锚的垂直剖面图。

图5为本发明实施例三的负压式重力锚的仰视图。

图6为本发明实施例四的负压式重力锚的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。为了更好说明 本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对 于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 实施例一

如图1、2所示，一种大抓力吸入式重力锚锚抓力增强方法，包括：

倒模预制重力锚，重力锚包括锚体1和固定在锚体1顶部中心位置的上吊环 2，锚体1的靠近中心轴线处开设有一条贯穿锚体上下表面的垂直通孔3，垂直 通孔3密封连接有空心管道4；垂直通孔3靠近中心轴线是指：在上吊环2不会 对空心管道4有影响的前提下，垂直通孔3离中心轴线最近的位置，从而使重力 锚在工作时最大限度的保持平衡；锚体1的底面开设有八条分支水道6，分支水 道6的横截面为矩形或弧形状，各分支水道6与锚体1上的垂直通孔3口无缝连 接，八条分支水道6以垂直通孔口为中心呈均匀辐射状，分支水道6由垂直通孔 口延伸至；锚体1底面的四周外边界，八条分支水道6的横截面积之和小于垂直 通孔3的横截面积；

在空心管道4的上端口密封连接砂泵5，砂泵5的出砂口位于锚体1上方， 砂泵5的出砂口位于锚体1上方；

开启砂泵5，抽取锚体1底部及四周的沙泥，沙泥通过出砂口覆盖重力锚。

砂泵5连接空心管道4上，且空心管道4密封连接在垂直通孔3上，保证砂 泵5的真空度不会因为管道连接不紧密而出现较大幅度损失，以保证抽沙泥所需 的足够负压。为了保证沙泥抽走顺畅，需要分支水道6的横截面积之和小于垂直 通孔3的横截面积，根据质量和体质守恒的原理，保证锚体1下部及周边的沙泥 或沙水有足够的压力差和流速，砂泵5能迅速地抽走锚体1下部及周边的沙泥或 沙水，从而形成空隙，在重力的作用下，锚体1自动压入泥土内部。砂泵5的出 砂口位于锚体1的正上方约1～2m处，使锚体1底部周围被抽出来的沙泥重新回 填到锚体上，把重力锚迅速覆盖在沙泥下面。在本实施例中，空心管道4采用空 心钢管。

该重力锚能大幅增加例如浮式防波堤、浮式人工岛礁、大型海面平台的重力 式锚泊系统的锚泊力。研究表明，锚块埋入泥沙的深度与锚块的锚抓力呈现一种 近似线性的关系，锚块埋入泥沙的深度越深，锚爪力越大，具体数据见表一。

表一锚抓力系数η与锚体埋深倍数n的关系表

本发明的负压式重力锚适用于增强锚泊力的浮式设施重力锚块锚泊系统，具 体在生产该重力锚时，垂直通孔3、空心管道4及锚体1底面的分支水道6是在 锚体1倒模预制时及已设计好，锚体1预制后便已成型，不影响重力锚的结构强 度及重力属性。

实施例二

如图3，上述垂直通孔3还可以开设在锚体1的中心轴线处，此时锚体1顶 部的上吊环2为两个，在锚体1顶部以中心轴线对称设置，在本实施例中，空心 管道4贯穿锚体1上的垂直通孔3。

实施例三

如图4，一种大抓力吸入式重力锚锚抓力增强方法，包括：

倒模预制重力锚，重力锚包括锚体1和固定在锚体1顶部的上吊环2，锚体 1上开设有两条贯穿锚体上下表面的孔径相同的垂直通孔3，垂直通孔3均匀布 设在同心圆弧上，各垂直通孔3密封连接有空心管道；锚体1的底面开设有十一 条分支水道6，如图5所示，位于锚体1底面的各个垂直通孔口分别无缝连接六 条分支水道6，垂直通孔的横截面积大于与其连接的六条分支水道6的横截面积 之和；上述十一条分支水道6中有十条分支水道连通锚体1底面边界与垂直通孔 口，该十条分支水道6对称均匀布设在锚体1底面，一条连通两个垂直通孔口； 上述十一条分支水道6的横面积相等；

在空心管道4的上端口密封连接砂泵5，砂泵5的出砂口位于锚体1上方， 砂泵5的出砂口位于锚体1上方；

开启砂泵5，抽取锚体1底部及四周的沙泥，沙泥通过出砂口覆盖重力锚。 实施例四

如图6，锚体1的底面开设有十条分支水道6，位于锚体1底面的各个垂直 通孔口分别无缝连接三条分支水道6，垂直通孔的横截面积大于与其连接的三条 分支水道6的横截面积之和；上述十条分支水道6中有八条分支水道贯通至锚体 1底面边界，该八条分支水道6对称均匀布设在锚体1底面，两条连通两个垂直 通孔口；砂泵的出砂口位于锚体1上方。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述的位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非 是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明 的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施 方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进 等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。