一种吸力锚增固装置、吸力锚及吸力锚安装方法

1.本发明涉及海洋工程领域，具体涉及一种吸力锚及其增固装置。


背景技术：

2.海洋石油勘探和开发正在逐步走向深水和超深水，吸力锚因具有可以承受垂向张力、安装定位精度高、安装费用低，可以回收重复利用的优点在深水油气田开发中的应用将越来越广泛。吸力锚为顶端封闭、下端敞开的倒置桶状或倒置杯状，采用负压原理沉放安装；沉锚完成后，“负压”即消失。这时的吸力锚实际上就如同常规的埋入式短桩，依靠周围土体的抗力提供锚固能力。实际应用中，传统吸力锚提供的锚固力有限，尤其在软土地基和地质条件不利条件下，存在着竖向承载力和抗拔力不足的问题。
3.授权公告号为cn107031792b的发明专利《吸力锚的增固装置、吸力锚及增固装置的安装方法》公开了一种吸力锚的增固装置、吸力锚及增固装置的安装方法，所述吸力锚包括锚筒；所述增固装置包括：基部，所述基部可拆卸地固定于所述锚筒上，所述基部上开设有凹口；腹板，所述腹板与所述基部可转动地固定连接；所述腹板上具有一凸伸部，所述腹板沿着远离所述基部的方向旋转张开时所述凸伸部抵靠在所述基部上；所述腹板张开的角度小于或等于90度；第一限位器，所述第一限位器固定在所述锚筒上，所述第一限位器的端部大小与所述凹口的大小相适配，所述第一限位器可插设在所述凹口中。该发明的增固装置通过设置与基部可转动连接的腹板，安装时提拔吸力锚使腹板张开以实现增固装置进入海底时对吸力锚提供更大的限制力。然而，实际应用时腹板展开操作困难，不易实现，同时也影响了吸力锚的安装精度。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种吸力锚及其增固装置。
5.本发明的目的是这样实现的：包括：
6.基体，设置在所述吸力锚的侧壁上；
7.控制机构，设置在所述基体内；以及
8.锚爪，滑动连接在所述基体上，并且与所述控制机构可动连接；
9.其中，通过操纵所述控制机构，能够使所述锚爪与所述基体成预设角度。
10.进一步地，所述控制机构包括：
11.驱动机构，其第一端设置在所述基体的顶部，第二端滑动设置在所述基体内部；以及
12.收展机构，其顶部与所述驱动机构的第二端固定连接，中部与所述锚爪滑动连接。
13.进一步地，所述驱动机构为丝杠模组。
14.进一步地，所述收展机构包括：
15.第一滑道，固定在所述基体的侧壁上，其内设有第一滑轨；
16.第二滑道，固定在所述基体的侧壁上，其内设有第二滑轨；
17.第一凸轮槽板，其顶部与所述驱动机构的第二端固定连接，侧边设有滑槽；以及
18.滑销，其一端与所述锚爪的根部固定连接，另一端与所述滑块的滑槽滑动连接；
19.其中，所述锚爪在所述第一滑轨中滑动，所述第一凸轮槽板在所述第二滑轨中滑动，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
20.进一步地，所述收展机构包括：
21.第三滑道，固定在所述基体上，其内设有第三滑轨；
22.滑架，其顶部与所述驱动机构的第二端固定连接，并且与所述第三滑轨滑动连接；
23.第二凸轮槽板，固定在所述基体上，其侧面设有滑槽；
24.凸轮连杆，其一端与所述锚爪的根部转动连接，另一端与第二凸轮槽板的滑槽滑动连接。
25.进一步地，所述收展机构还包括挡块连杆和挡块；
26.所述挡块连杆一端转动连接在所述滑块底部，另一端转动连接在所述挡块上；
27.其中，所述挡块连杆至少为两个，所述挡块连杆与所述挡块和所述滑块形成平行四边形机构。
28.进一步地，所述锚爪和所述收展机构为多个，多个所述锚爪和所述收展机构一一对应并且沿所述基体的纵向分布设置。
29.进一步地，相邻两个所述收展机构通过连杆连接。
30.根据本发明的第二方面，提供了一种吸力锚，包括前述的吸力锚增固装置。
31.根据本发明的第三方面，提供了一种前述的吸力锚的安装方法，所述安装方法包括：
32.s101：吸力锚依靠自身重力贯入海底土层；
33.s102：将吸力锚内部海水抽出，吸力锚依靠锚筒内外产生的负压继续沉贯；
34.s103：吸力锚沉贯到位后，操作增固装置上的控制机构将锚爪展开。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的吸力锚及其增固装置锚爪展开操作容易，同时附加沉贯阻力小，不仅有利于提高吸力锚的竖向及抗拔承载力，更有利于提高吸力锚安装效率,具有广阔的应用前景。
附图说明
36.图1为本发明的吸力锚及其增固装置的结构示意图；
37.图2为本发明的吸力锚增固装置的结构示意图；
38.图3为本发明的控制机构的结构示意图；
39.图4为本发明的收展机构的结构示意图；
40.图5为本发明的力锚及其增固装置的另一结构示意图；
41.图6为本发明的吸力锚增固装置的另一结构示意图；
42.图7为本发明的控制机构的另一结构示意图；
43.图8为本发明的锚爪展开过程的示意图；
44.图9为本发明的驱动机构的滑座的示意图；
45.附图标记说明：
46.100.吸力锚，200.吸力锚增固装置，1.基体，2.控制机构，21.驱动机构，22.收展机
构，221.第一滑道，222.第二滑道，223.第一凸轮槽板，224.滑销，225.第三滑道，226.滑架，227.第一凸轮槽板，231.挡块连杆，232.挡块，3.锚爪。
具体实施方式
47.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.根据本发明的第一方面，如图1-8所示，提供了一种吸力锚增固装置，包括：基体1，设置在所述吸力锚100的侧壁上；控制机构2，设置在所述基体1内；以及锚爪3，滑动连接在所述基体1上，并且与所述控制机构2可动连接；其中，通过操纵所述控制机构2，能够使所述锚爪3与所述基体1成预设角度。
49.本实施例中，控制机构2设置在基体1内部，锚爪3通过端部的滚轮滑动连接在控制机构2上，通过操纵控制机构2使锚爪沿控制机构滑动，进而伸出基体1插入土体中，实现增固装置进入海底时对吸力锚提供更大的竖向承载力和抗拔承载力。实际应用中，通过操纵控制机构2来控制锚爪3展开，实现了锚爪3的主动控制，吸力锚安装时不需要提拔吸力锚以使锚爪3展开，既实现了增大吸力锚锚固力的目的，同时又避免了对吸力锚安装精度造成影响。此外，回收时，操纵控制机构2将锚爪3收回到基体1内部，避免回收时锚爪3产生较大的阻力，有利于降低施工成本，提高回收工作的效率。
50.进一步地，如图3-4所示，所述控制机构2包括：驱动机构21，其第一端设置在所述基体1的顶部，第二端滑动设置在所述基体1内部；以及收展机构22，其顶部与所述驱动机构21的第二端固定连接，中部与所述锚爪3滑动连接。具体地，驱动机构21的一端设置在基体1的顶端，便于操作；收展机构22设有滑槽，用于在驱动机构21的作用下将锚爪3从收拢状态到展开状态的转换。优选地，驱动机构21为丝杠模组。丝杠转动连接在基体1的顶部，控制机构2顶部设有操作手柄，通过转动旋转把手使丝杠滑块上下移动，进而带动收展机构22的运动，实现锚爪3的收展。
51.在一些可选实施例中，如图4所示，所述收展机构22包括：第一滑道221，固定在所述基体1的侧壁上，其内设有第一滑轨；第二滑道222，固定在所述基体1的侧壁上，其内设有第二滑轨；第一凸轮槽板223，其顶部与所述驱动机构21的第二端固定连接，侧边设有滑槽；以及滑销224，其一端与所述锚爪3的根部固定连接，另一端与所述滑块221的滑槽滑动连接；其中，所述锚爪3在所述第一滑轨中滑动，所述第一凸轮槽板223在所述第二滑轨中滑动，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。具体地，第一凸轮槽板223在驱动机构21的带动下沿基体1上的第一滑轨上下滑动，锚爪3的根部与第一凸轮槽板223上的滑槽通过滑销224滑动连接，当第一凸轮槽板223上下移动时带动锚爪3沿基体1上的第二滑轨左右滑动，从而实现锚爪3的展开。实际应用中，锚爪3从基体1中水平伸出并插入土体，锚板3展开的阻力小。
52.在一些可选实施例中，如图7-8所示，所述收展机构22包括：第三滑道225，固定在所述基体1上，其内设有第三滑轨；滑架226，其顶部与所述驱动机构21的第二端固定连接，并且与所述第三滑轨滑动连接；第二凸轮槽板227，固定在所述基体1上，其侧面设有滑槽；凸轮连杆228，其一端与所述锚爪3的根部转动连接，另一端与第二凸轮槽板227的滑槽滑动
连接。具体地，锚爪3的根部通过转轴与滑架226转动连接，同时通过凸轮连杆228与第二凸轮槽板227上的滑槽滑动连接，当滑架226在驱动机构21的带动下沿基体1上的第三滑轨上下滑动时，锚爪3随滑架226上下移动，同时绕与滑架226连接的转轴转动，实现了锚板3一边上下移动一边转动展开至水平位置，展开过程中锚爪3逐渐插入土体并展开，减小了锚板3展开的阻力。同时，锚板3嵌合在基体1的缺口处，减小了基体1横向尺寸，降低了附加的沉贯阻力。
53.进一步地，所述收展机构22还包括挡块连杆231和挡块232；所述挡块连杆231一端转动连接在所述滑块221底部，另一端转动连接在所述挡块232上；其中，所述挡块连杆231至少为两个，所述挡块连杆231与所述挡块232和所述滑块221形成平行四边形机构。具体地，为了避免沉贯过程中土体进入吸力锚增固装置，在收展机构22的下部设置了挡块连杆231和挡块232。其中，挡块232与基体1的锚爪出口处形状相合，基体1的锚爪出口处的下部设有凸起，用于阻止挡块232向下移动。滑块221向上运动时，由于挡块232自身的重力，挡块连杆231转动相应角度，实现挡块232折叠在体的内部并随着滑块221向上运动，实现了锚爪出口处开启；滑块221向下运动时，当挡块232运动至锚爪出口处的下部是，设置的凸起阻挡了挡块232的向下运动，实现了锚爪出口处封闭。
54.在一些可选实施例中，如图1-8所示，所述锚爪3和所述收展机构22为多个，多个所述锚爪3和所述收展机构22一一对应并且沿所述基体1的纵向分布设置。进一步地，相邻两个所述收展机构22通过连杆连接。通过连杆连接相邻的收展机构22，实现了一套驱动机构21带动多组收展机构22和锚爪3；通过沿基体1的纵向分布设置多组锚爪3和收展机构22，可以增大总的锚固面积，进而增大增固装置的增固效果，提高吸力锚的竖向承载力和抗拔承载力。
55.根据本发明的第二方面，如图1和图4所示，提供了一种吸力锚，包括前述的吸力锚增固装置。具体地，吸力锚增固装置沿吸力锚的周向均布，其数量可根据具体情况灵活布置。此外，吸力锚增固装置可通过拆机构固定在吸力锚上，必要时可快速拆掉吸力锚增巩固装置，实现吸力锚的快速回收。吸力锚安装时，预先将吸力锚增巩固装置安装在吸力锚锚体上，在吸力锚沉贯到位后，通过操作吸力锚增固装置上的控制机构将锚爪3展开插入土体，以提供附加锚固力。
56.根据本发明的第三方面，如图9所示，提供了一种前述的吸力锚的安装方法，所述安装方法包括：s101：吸力锚依靠自身重力贯入海底土层；s102：将吸力锚内部海水抽出，吸力锚依靠锚筒内外产生的负压继续沉贯；s103：吸力锚沉贯到位后，操作增固装置上的控制机构将锚爪展开。安装吸力锚时，首先将吸力锚沉入海底泥层中，吸力锚在水下依靠自重沉贯达到初始入泥条件，使锚筒内形成密封要求；然后使用吸力泵将吸力锚内部海水抽出，吸力锚依靠锚筒内外产生的负压继续沉贯；待吸力锚沉贯到位后，操作增固装置上的控制机构将锚爪组件展开插入土体，以提供附加锚固力。
57.通过在吸力锚上设置本发明提供的吸力锚增固装置，锚爪展开操作容易，同时附加沉贯阻力小，更易于水下操作，不仅有利于提高吸力锚的竖向及抗拔承载力，更有利于提高吸力锚安装效率。
58.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
59.本发明公开了一种吸力锚及其增固装置，属于海洋工程领域。该吸力锚增固装置包括：基体，设置在所述吸力锚的侧壁上；控制机构，设置在所述基体内；以及锚爪，滑动连接在所述基体上，并且与所述控制机构可动连接；其中，通过操纵所述控制机构，能够使所述锚爪与所述基体成预设角度。同时，本发明还公开了一种包括前述增固装置的吸力锚。本发明提供的吸力锚及其增固装置锚爪展开操作容易，同时附加沉贯阻力小，不仅有利于提高吸力锚的竖向及抗拔承载力，更有利于提高吸力锚安装效率。

技术特征：
1.一种吸力锚增固装置，其特征在于，包括：基体(1)，设置在所述吸力锚(100)的侧壁上；控制机构(2)，设置在所述基体(1)内；以及锚爪(3)，滑动连接在所述基体(1)上，并且与所述控制机构(2)可动连接；其中，通过操纵所述控制机构(2)，能够使所述锚爪(3)与所述基体(1)成预设角度。2.如权利要求1所述的吸力锚增固装置，其特征在于，所述控制机构(2)包括：驱动机构(21)，其第一端设置在所述基体(1)的顶部，第二端滑动设置在所述基体(1)内部；以及收展机构(22)，其顶部与所述驱动机构(21)的第二端固定连接，中部与所述锚爪(3)滑动连接。3.如权利要求2所述的吸力锚增固装置，其特征在于，所述驱动机构(21)为丝杠模组。4.如权利要求2所述的吸力锚增固装置，其特征在于，所述收展机构(22)包括：第一滑道(221)，固定在所述基体(1)的侧壁上，其内设有第一滑轨；第二滑道(222)，固定在所述基体(1)的侧壁上，其内设有第二滑轨；第一凸轮槽板(223)，其顶部与所述驱动机构(21)的第二端固定连接，侧边设有滑槽；以及滑销(224)，其一端与所述锚爪(3)的根部固定连接，另一端与所述滑块(221)的滑槽滑动连接；其中，所述锚爪(3)在所述第一滑轨中滑动，所述第一凸轮槽板(223)在所述第二滑轨中滑动，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。5.如权利要求2所述的吸力锚增固装置，其特征在于，所述收展机构(22)包括：第三滑道(225)，固定在所述基体(1)上，其内设有第三滑轨；滑架(226)，其顶部与所述驱动机构(21)的第二端固定连接，并且与所述第三滑轨滑动连接；第二凸轮槽板(227)，固定在所述基体(1)上，其侧面设有滑槽；凸轮连杆(228)，其一端与所述锚爪(3)的根部转动连接，另一端与第二凸轮槽板(227)的滑槽滑动连接。6.如权利要求4所述的吸力锚增固装置，其特征在于，所述收展机构(22)还包括挡块连杆(231)和挡块(232)；所述挡块连杆(231)一端转动连接在所述滑块(221)底部，另一端转动连接在所述挡块(232)上；其中，所述挡块连杆(231)至少为两个，所述挡块连杆(231)与所述挡块(232)和所述滑块(221)形成平行四边形机构。7.如权利要求2所述的吸力锚增固装置，其特征在于，所述锚爪(3)和所述收展机构(22)为多个，多个所述锚爪(3)和所述收展机构(22)一一对应并且沿所述基体(1)的纵向分布设置。8.如权利要求7所述的吸力锚增固装置，其特征在于，相邻两个所述收展机构(22)通过连杆连接。9.一种吸力锚，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的吸力锚增固装置。
10.如权利要求9所述的吸力锚的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括：s101：吸力锚依靠自身重力贯入海底土层；s102：将吸力锚内部海水抽出，吸力锚依靠锚筒内外产生的负压继续沉贯；s103：吸力锚沉贯到位后，操作增固装置上的控制机构将锚爪展开。

技术总结
本发明提供一种吸力锚增固装置、吸力锚及吸力锚安装方法，属于海洋工程领域。该吸力锚增固装置包括：基体，设置在所述吸力锚的侧壁上；控制机构，设置在所述基体内；以及锚爪，滑动连接在所述基体上，并且与所述控制机构可动连接；其中，通过操纵所述控制机构，能够使所述锚爪与所述基体成预设角度。同时，本发明还公开了一种包括前述增固装置的吸力锚。本发明提供的吸力锚及其增固装置锚爪展开操作容易，同时附加沉贯阻力小，不仅有利于提高吸力锚的竖向及抗拔承载力，更有利于提高吸力锚安装效率。率。率。


技术研发人员：张岚 曲栋良 陈海蕴 运飞宏 王立权 刘鸣
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2022.11.04
技术公布日：2023/4/17