一种可拆卸并重复使用的拖曳锚助潜器

1.本发明属于海洋平台领域，涉及一种可拆卸并重复使用的拖曳锚助潜器。
技术背景
2.近年来海洋勘探深度逐渐进入深水和超深水领域，对海洋系泊系统提出了更高的要求。深水系泊基础是深水系泊系统的重要组成,随着海洋油气资源开发的加速发展,深水系泊系统的关键技术成为国际海洋油气资源开发的重要研究领域。拖曳锚作为一种新型的系泊基础，其不仅具有较高的抗拔承载力和高效的锚固性能，而且具备重量轻、材料省、易操作、易存储、可回收和重复使用等优点。
3.传统的拖曳锚为锚板上装配锚胫在拖曳锚安装船的牵引下嵌入海床，拖曳完成后将锚留在海底进行系泊工作。传统拖曳锚锚板和锚胫成一定角度，通过锚链拉拽使锚板和海床土以一定角度产生切削作用，从而实现锚在土中的下潜。一般地质条件下，锚的入土深度越深，锚所能提供的承载力越大。传统拖曳锚仅通过锚自身的下潜能力实现拖曳下潜，最终下潜深度有限。本发明提出了一种在锚胫的两侧加上一对可拆卸的外倾胫板作为助潜器的方法，产生更大的切削作用，使整个拖曳锚具备更大的下潜能力。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可拆卸并重复使用的拖曳锚助潜器。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种可拆卸并重复使用的拖曳锚助潜器，包括锚板、锚胫、胫板；所述的两块胫板分别置于锚胫两侧组成助潜器；两块胫板之间通过多根肋条连接；相邻肋条之间平行设置。
7.所述的锚胫固定在锚板上方，两块胫板的一端分别与锚板相连；在拖曳锚中，以垂直于锚板上表面的竖直平面作为基准面，助潜器胫板与基准面夹角定义为α，其中以基准面与锚板交线为轴，绕轴顺时针方向夹角α为正，逆时针方向夹角α为负，此时助潜器胫板平面与垂直锚板的平面的夹角α取0
°
～-21.5
°
。
8.可拆卸回收的胫板称为拖曳锚助潜器。助潜器可使拖曳锚具备更强的下潜性能，从而提供更高的承载力。基于传统拖曳锚，两块胫板分别置于锚胫两侧组成助潜器，助潜器的形状与锚胫的形状保持一致未改变，可以基于原有锚胫的基础上作为助潜器进行安装。
9.在拖曳锚中，以垂直于锚板上表面的竖直平面作为基准面，助潜器胫板与基准面夹角定义为α，其中以基准面与锚板交线为轴，绕轴顺时针方向夹角α为正，逆时针方向夹角α为负，其具体定义可见附图5。
10.本发明的有益效果：
11.本发明适用于帮助浮式海洋平台拖曳锚具备更强的下潜能力。可拆卸助潜器仅作为一种拖曳锚安装下潜时的辅助工具使用，在完成拖曳锚的安装工作后即可拆卸回收并重复使用。助潜器可加深拖曳锚的嵌入深度，使系泊基础更加稳定安全。
附图说明
12.图1是本发明实施例的拖曳锚推进器装置整体结构图；
13.图2是本发明实施例的拖曳锚推进器装置俯视图；
14.图3是本发明实施例的拖曳锚推进器装置后视图；
15.图4是一半的对称拖曳锚建模简化模型；
16.图5是锚板与垂直于锚板上表面的竖直平面夹角α定义示意图；
17.图6是不同α角对应的水平牵引位移和竖直嵌入深度关系的曲线图，即拖曳锚的嵌入轨迹；
18.图7是α角和拖曳锚某一时刻嵌入深度关系的分布规律。
19.图中：1锚板；2胫板(助潜器)；3锚胫；4安装锚链；5承载锚链。
具体实施方式
20.以下结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施方式。
21.实施例1：
22.一种可拆卸并重复使用的拖曳锚助潜器，包括锚板1、锚胫3、胫板2；所述的两块胫板2分别置于锚胫两侧组成助潜器；两块胫板2之间通过多根肋条连接；相邻肋条之间平行设置。
23.所述的锚胫3固定在锚板1上方，两块胫板2的一端分别与锚板1相连；在拖曳锚中，以垂直于锚板1上表面的竖直平面作为基准面，助潜器胫板2与基准面夹角定义为α，其中以基准面与锚板1交线为轴，绕轴顺时针方向夹角α为正，逆时针方向夹角α为负，此时助潜器胫板平面与垂直锚板的平面的夹角α取0
°
～-21.5
°
。
24.实施例2：
25.(1)首先将拖曳锚抛入海中，沉放至海床表面。
26.(2)用拖曳安装船拖拽安装锚链4，牵引助潜器2和拖曳锚，使得助潜器
②
和拖曳锚下潜至目标深度。
27.(3)断开助潜器2与拖曳锚之间的连接，通过安装锚链4回收助潜器。
28.(4)张紧承载锚链5，完成拖曳锚安装过程。
29.实施例3：
30.此时助潜器胫板平面与垂直锚板的平面的夹角α取0
°
到-21.5
°
，可以得到最好的下潜结果，充分发挥拖曳锚的下潜性能，该值的确定依据abaqus有限元软件的的cel方法进行分析，具体可见如下：
31.通过对现有的mk5模型对应15t型号拖曳锚进行模拟仿真建立起拖曳锚在锚链的牵引下的运动过程，用圆柱体link单元模拟锚链，数值模拟中的拖曳锚具体尺寸可见附图4和下表1。
32.表1数值模拟拖曳锚尺寸
[0033][0034]
用不同α值对拖曳锚运动过程进行模拟，得到不同α角对应的轨迹位移，以及拖曳锚锚板的嵌入位移与α之间的拟合关系曲线，具体可见附图6，7。
[0035]
根据附图7结果显示，当α范围为-21.5
°
到0
°
时拖曳锚存在较大嵌入位移，即该范围角度能够最大程度提升拖曳锚的的嵌入性能。故以此为标准进行α值的确定。
[0036]
该助潜器与原拖曳锚之间用可拆卸装置连接，助潜器与原拖曳锚分别用两条锚链牵引：安装锚链仅与助潜器相连；承载锚链仅与拖曳锚相连。安装作业时拉拽安装锚链，此时助潜器与拖曳锚连接成整体，安装锚链拖动助潜器和拖曳锚一起下潜；下潜至指定深度后，控制助潜器与拖曳锚分离，拖拽安装锚链回收助潜器；最后张紧承载锚链，完成拖曳锚安装过程。
[0037]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。


技术特征：
1.一种可拆卸并重复使用的拖曳锚助潜器，其特征在于，包括锚板(1)、锚胫(3)、胫板(2)；所述的两块胫板(2)分别置于锚胫两侧组成助潜器；两块胫板(2)之间通过多根肋条连接；相邻肋条之间平行设置；所述的锚胫(3)固定在锚板(1)上方，两块胫板(2)的一端分别与锚板(1)相连；在拖曳锚中，以垂直于锚板(1)上表面的竖直平面作为基准面，助潜器胫板(2)与基准面夹角定义为α，其中以基准面与锚板(1)交线为轴，绕轴顺时针方向夹角α为正，逆时针方向夹角α为负，此时助潜器胫板平面与垂直锚板的平面的夹角α取0
°
～-21.5
°
。

技术总结
本发明属于海洋平台领域，涉及一种可拆卸并重复使用的拖曳锚助潜器。所述的拖曳锚助潜器包括锚板、锚胫、胫板；所述的两块胫板分别置于锚胫两侧组成助潜器；两块胫板之间通过多根肋条连接；相邻肋条之间平行设置。本发明适用于帮助浮式海洋平台拖曳锚具备更强的下潜能力。可拆卸助潜器仅作为一种拖曳锚安装下潜时的辅助工具使用，在完成拖曳锚的安装工作后即可拆卸回收并重复使用。助潜器可加深拖曳锚的嵌入深度，使系泊基础更加稳定安全。使系泊基础更加稳定安全。使系泊基础更加稳定安全。


技术研发人员：于龙 郭岩岩 张荷月
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2022.01.24
技术公布日：2022/4/29