一种轻型锚

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1.本发明涉及一种锚，尤其涉及一种基于原理的轻型锚。

背景技术：

2.随着远海油气资源和海洋矿产的不断开发，远海资源的战略地位越发重要。我国是一个油气需求大国，2021年向外国进口石油约35亿桶。而在我国南海却有着早已探明的至少230亿吨石油，堪称第二个波斯湾，天然气和矿产储量也极其丰富。近年来海洋油气资源的开发逐渐从浅海转向深海。固定式平台由于成本随深度上升一般只适用于浅海，而在深海区域多数采用适用性更强的浮式平台。浮式平台依靠自身的浮力来支撑其上部的重量，并通过系泊系统对平台进行锚固定位；系泊系统作为深海浮式结构的组成部分对其作业安全起到至关重要的作用。锚是近年来出现的一种动力安装锚，与其他锚型相比具有不需要各种辅助装置，安装简单周期短，经济成本低，且安装费用随水深增加影响较小的优势，被广泛认为是一种具有应用前景的深海锚固基础之一。
3.又称达姆弹，是一种杀伤力得益于弹头独特设计的特殊弹。当高速飞行的达姆弹击中有生目标时，由于肌体组织比空气密度大得多，弹头会受到极大的阻力。由于铅比较软而且有一定流动性，弹尖部外露的铅会首先变形，进而撑开并撕裂弹尖周围的被甲，如同花瓣般张开的被甲会由于人体组织的阻力，不断向后变形和翻卷，弹头直径会变得更大，对软组织造成巨大杀伤。木材具有吸水膨胀性，其中橡木还兼具强度和韧性，红酒瓶就常使用橡木作为瓶塞材料，利用其特性膨胀后密封瓶口。
4.中国曾有多项专利尝试以改变物理结构的方法加强锚承载力，主要包括在锚头处增加电动刀片，在锚身内增加液动冲击器，通过负泊松比材料和内部锚杆进行二次贯入等增加贯入深度的方法和在锚身内部设置穿刺装置，设置尾翼局部张开和伸长结构等增大锚和土体接触面积的方法。鱼类锚发明之初的初衷便是创造一种只依靠重力势能贯入土体的简单锚固结构，既有方法主要依靠贯入后锚链的二次施力或预先加载的电能设备实现，这些结构增加了锚的重量和体积，提高了制作成本，而且海洋环境以复杂著称，在海洋中二次施力或电能设备的实施工作受到颇多限制。

技术实现要素：

5.发明目的：本发明旨在提供一种能够提高抗拔能力、减少成本、结构简单的基于原理的轻型锚。
6.技术方案：本发明所述的一种轻型锚，包括带有尾翼杆的锚身，在所述锚身周侧均布有锚花刃，该锚花刃前端为向外倾斜的刀刃形状，在其外侧表面设有在锚花刃贯入海床过程中便于锚花刃弯曲翻转的削弱槽。
7.优选地，在所述锚身周侧均布有膨胀插板。
8.优选地，所述锚身周侧设有嵌入槽，所述膨胀插板嵌入在嵌入槽中。
9.优选地，所述锚花刃底端与锚身连接，锚花刃与锚身保持水平间距。
10.优选地，所述锚花刃由高韧性材料制作而成。
11.优选地，所述锚身为圆柱形，在靠近底部处直径收缩，至尾端时直径与尾翼杆相同，以获得更好的动力外形减少激波阻力。
12.优选地，所述尾翼杆包括钢杆和尾翼，所述尾翼为若干梯形或三角形钢片，均布在钢杆尾端，模仿的延伸式尾翼设计，防止锚下落过程中旋转失稳，并增加与土体接触面积增大承载力，同时与锚身的尾部形态结合还可以获得更好的流体外形。
13.优选地，所述膨胀插板为橡木板，在锚身贯入土体后可以吸水膨胀，增强锚与土体间的摩擦力，提升抗拔能力。
14.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、锚花刃贯入土体中时土体阻力的侧向分力能使锚花刃变形翻卷插入周边土体中，极大增强锚竖向抗拔能力并同时增加水平向抗拉力矩；2、锚的重量和体积较传统锚下降，减少成本的同时方便运输和使用；3、后置尾翼杆可以加强下落过程中的稳定性，防止锚下落过程中翻滚失稳；4、可预制化生产加工，结构简单，便于对已有锚进行改装。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图；
16.图2为本发明的正视图；
17.图3为本发明的俯视图；
18.图4为本发明的锚贯入海床的示意图；
19.图5为本发明的锚花刃结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
21.如图1-3所示，本发明的一种轻型锚，包括锚身1，所述锚身1前端设有锚尖2，尾端连接尾翼杆3，所述锚身1周侧设置锚花刃4和膨胀插板5，所述锚花刃4前端为向外倾斜的刀刃形状，在其外侧表面设有在锚花刃贯入海床过程中便于锚花刃弯曲翻转的削弱槽41。
22.所述锚身1为圆柱形，高4～4.5m，在距离底部0.5m以上处直径收缩，至尾端时直径与尾翼杆3相同，便于获得更好的动力外形减少激波阻力。锚身1周身设有用于嵌入膨胀插板5的嵌入槽，嵌入槽与锚花刃4交错布置，所述膨胀插板5为橡木板，在锚身贯入土体后可以缓缓吸水膨胀，增强锚与土体间的摩擦力，提高抗拔能力。所述锚尖2尖部角度小于90
°
。
23.如图2所示，所述尾翼杆3包括钢杆31和尾翼32，所述尾翼32为四片梯形或三角形钢片，厚度为0.1～0.15m，均匀设在钢杆31尾端，模仿的延伸式尾翼设计，防止锚下落过程中旋转失稳，并增加与土体接触面积增大承载力，同时与锚身的尾部形态结合还可以获得更好的流体外形。
24.如图5所示，所述锚花刃4长3～3.5m，厚0.3～0.4m，底端通过圆柱形铸件42与锚身1连接，与锚身1水平间距为0.1～0.2m，外侧面设有三道深度为厚度一半的削弱槽41。所述锚花刃4由黄铜合金或白铜合金等高韧性材料制作而成。
25.在锚下落过程中，锚花刃4前端锐利的刀刃形状结构使得其不会在刚击中土体、动能最大时向外翻卷，而是在下落一定深度，动能衰减后才开始翻卷。由于牺牲部分贯穿用动能以弯曲锚花刃，因此需要根据锚固海域深度来调整锚花刃数量。
26.如图4所示，本发明的锚的使用方法，包括以下步骤：
27.(1)由船舶将锚主体结构运送至目标海域，根据相关海域深度数据，在锚身1上焊接锚花刃4，深度较浅时下落动能较小，焊接一对，深度较深时下落动能较人，焊接两对，并组装锚尖2和尾翼杆3，嵌入膨胀插板5；
28.(2)将船只锚链与锚尾部相连，释放锚，使其在海中竖直下落；
29.(3)锚到达海床土体并贯入其中，锚花刃因在贯入过程中受阻力作用，向外翻卷横向插入周边土体；
30.(4)用铰链装置拉动锚链对锚进行抗拔测试，分别使用竖直向拉力和四个不同方向的倾斜向拉力对锚进行拉拔，拉力大小根据所在海域波浪荷载和风荷载数据确定；
31.(5)若通过测试，则将锚链尾部与上部设置的浮式结构相连；
32.(6)若不能通过测试，则将锚拉回，用液压机校正拉直锚花刃4后重复步骤(2)-(4)，直至通过测试。

技术特征：

1.一种轻型锚，包括带有尾翼杆(3)的锚身(1)，其特征在于，在所述锚身(1)周侧均布有锚花刃(4)，该锚花刃(4)前端为向外倾斜的刀刃形状，在其外侧表面设有在锚花刃贯入海床过程中便于锚花刃弯曲翻转的削弱槽(41)。2.根据权利要求1所述的轻型锚，其特征在于，在所述锚身(1)周侧均布有膨胀插板(5)。3.根据权利要求2所述的轻型锚，其特征在于，所述锚身(1)周侧设有嵌入槽，所述膨胀插板(5)设在嵌入槽中。4.根据权利要求1所述的轻型锚，其特征在于，所述锚花刃(4)后端与锚身(1)连接，锚花刃(4)与锚身(1)保持水平间距。5.根据权利要求4所述的轻型锚，其特征在于，所述锚花刃(4)由高韧性材料制作而成。6.根据权利要求1所述的轻型锚，其特征在于，所述锚身(1)为圆柱形，在靠近底部处直径收缩，至尾端时直径与尾翼杆(3)相同。7.根据权利要求1所述的轻型锚，其特征在于，所述尾翼杆(3)包括钢杆(31)和尾翼(32)，所述尾翼(32)为若干梯形或三角形钢片，均匀设在钢杆(31)尾端。8.根据权利要求2所述的轻型锚，其特征在于，所述膨胀插板(5)为橡木板。

技术总结

本发明公开了一种轻型锚，包括带有尾翼杆的锚身，在所述锚身周侧均布有锚花刃，该锚花刃前端为向外倾斜的刀刃形状，在其外侧表面设有在锚花刃贯入海床过程中便于锚花刃弯曲翻转的削弱槽；锚花刃贯入海床时土体阻力的侧向分力能使锚花刃变形翻卷插入周边土体中，极大增强锚竖向和水平向抗拔能力；锚的重量和体积较传统锚下降，减少成本的同时方便运输和使用，且制造简单，便于对已有锚进行改装。雷锚进行改装。雷锚进行改装。