专利名称：一种具有系缆环板处内部加强结构的吸力锚的制作方法
技术领域：
本实用新型属于海洋工程装备技术领域，涉及一种吸力锚。
背景技术：
近海吸力锚的概念是20世纪60年代提出的，80年代初才在工程实践中获得实现，由于吸力锚在海洋工程领域有着明显优于其他基础形式的经济技术特征，这一项目自问世以来得到广泛的重视，现在吸力锚技术已经广泛应用于浅海各种海上技术设备，国内的研究也比较成熟。但是，深海海洋作业条件较为复杂，不确定性较多。深海石油开采，也需要依赖海上平台和钻井船进行，在其作用和使用过程中，往往需要对其进行锚固，锚固方式以采用系泊缆将其锚固于吸力锚为主。通过锚固可以增加上部结构的稳定性，加强其对复杂工况的适用性。锚固主要是需要锚链将上部结构锚固于吸力锚。因此研究深海吸力锚结构就显得十分重要。深海吸力锚是一种深海平台系泊缆用的抗拉结构，结构形式为空心的圆柱体，底部开口，上部封闭。在深海吸力锚的安装过程中，最初它靠自己的重力下沉，在外板和土体之间形成一个密闭空间，然后用泵从外板内缘抽水，这样在锚的顶部造成了内外压力差，这个压力将锚压入土体。国外吸力锚系缆环板结构加强多采用横撑加斜撑的三叉戟形式，这样的结构摩擦面多，致使在吸力锚安装过程中，锚体与海洋土体的接触面增多，摩擦力增大不利于锚固系统下沉，增加安装成本，增大安装难度。另外，传统的结构形式过于单薄，结构稳定性能差，长期使用易造成安全隐患。而吸力锚的使用周期往往很长。
实用新型内容针对传统吸力锚的系缆环板结构的稳定性差和安装困难等问题，本实用新型，改进了吸力锚系缆环板处内部加强结构，提供一种新型实用的吸力锚。本实用新型提供的吸力锚结构，通过改进系缆环板处内部加强结构，在保持结构简单，建造方便，成本低廉的前提下，即满足相关规范的强度要求，又给安装施工带来方便，适用于深海吸力锚。本实用新型的技术方案如下一种具有系缆环板处内部加强结构的吸力锚，包括锚体外板(2)和固定于其外的系缆环板(I)及系缆环板处内部加强结构，所述的系缆环板处内部加强结构包括用于支撑系缆环板(I)的横撑(3)，在横撑(3)的系缆环板近端固定有两对近端斜撑(4)，其中一对为近端小斜撑(41)，另一对为近端大斜撑(42)，两对近端斜撑(4)互相平行，在横撑(3)的系缆环板远端设置一对远端大斜撑(5 )。作为优选实施方式，所述的两对近端斜撑(4)的之间夹角为60度；所述的一对远端斜撑(5)的夹角为120度。在所述的一对近端大斜撑(42)及所述的一对远端大斜撑(5)各自的两端的侧面均固定有封板(6)，封板(6)的大小与相应的斜撑相配合，为扇形扁钢；近端大斜撑(41)和近端小斜撑(42)之间的距离为近端小斜撑(41)到锚体外板(2)距离的1/3 ;每对近端斜撑(4)及远端大斜撑(5)均为等腰梯形形状的扁钢。本实用新型具有如下的技术效果I)本新型结构形式，降低了整个锚体应力水平，吸力锚的外板和横撑处无应力集中现象；2)本新型结构形式，减少了吸力锚与土体的接触面，降低了摩擦系数。在吸力锚安装过程中，锚体受到的阻力更小，有助于吸力锚顺利安装；3)本新型结构形式，极大地提高了吸力锚的可靠性。即便吸力锚因某种不确定因素造成斜撑破坏，小斜撑可以继续发挥作用，支持横撑，使整个吸力锚结构不至于遭受破坏。
图1吸力锚的整体结构图。图2系缆环板结构加强设计侧视图。图3系缆环板结构加强设计俯视图。图4未加封板的系缆环板结构加强设计立体图。图5加了封板的系缆环板结构加强设计立体图。图中标号说明I系缆环板；2吸力锚外板；3横撑；4两对系缆环板近端斜撑，41为近端小斜撑，42为近端大斜撑；5系缆环板远端大斜撑；6封板(每对斜撑的两端的侧面均设置)。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。本实用新型选取的吸力锚7的长22米，直径为5. 5米，自吸力锚顶部12. 8米一16. 6米之间的区域为外板加厚区。吸力锚系缆环板的中心位置在距离顶部14. 7米处。吸力锚总体结构图如图1所示。8为系缆环板及其内部加强结构。本实用新型由横撑3、近系缆环板大小斜撑4和远系缆环板大斜撑5以及几块封板6组成，布置成系缆环板处内部加强结构8，如图2、3所示。系缆环板I固定在锚体外板2上，中间横撑3支撑着系缆环板1，在距离横撑中心1. 75米处各加斜撑。系缆环板近端加两对斜撑4，斜撑为等腰梯形形状的扁钢，大小两对斜撑41和42是互相平行的，距离为1/3米，每对斜撑的之间夹角为60度；系缆环板远端加一对斜撑5，斜撑为等腰梯形形状的扁钢，两个斜撑的夹角为120度。不论是远端斜撑还是近端斜撑，上下均各加一块封板6，封板是扇形形状的。本实用新型的结构强度校核根据2005 CCS海上移动平台设计建造规范，采用Abaqus有限元软件建模计算，分析过程中考虑了两种工况，即完全系泊状态和单根系泊索破坏状态。本模型计算吸力锚在两种工况下的应力水平完全系泊状态下承受的最大拉力是6，730KN，受力方向与水平方向夹角30. 7度；单根系泊索破坏状态工况下承受的最大拉力是8，560KN，受力方向与水平方向夹角34. 6度。本模型采用的边界约束方式为对吸力锚底部三个方向的位移和转动进行约束。[0024]在近系缆环板端只加一对斜撑的情况下进行计算，完全系泊状态下加强横撑处承受最大应力,应力值为210. 5MPa，单根系泊索破坏状态下加强横撑处承受最大应力，应力值为 240MPa。在本新型结构形式的情况下进行计算，完全系泊状态下加强横撑处承受最大应力，应力值为206. 4MPa,单根系泊索破坏状态下加强横撑处承受最大应力，应力值为214.4MPa。本实用新型的许用应力根据2005版CCS海上移动平台规范制定，详细许用应力见下表
权利要求1.一种具有系缆环板处内部加强结构的吸力锚，包括锚体外板(2)和固定于其外的系缆环板(I)及系缆环板处内部加强结构，其特征在于，所述的系缆环板处内部加强结构包括用于支撑系缆环板(I)的横撑(3 )，在横撑(3 )的系缆环板近端固定有两对近端斜撑(4 )，其中一对为近端小斜撑(41)，另一对为近端大斜撑(42)，两对近端斜撑(4)互相平行，在横撑(3)的系缆环板远端设置一对远端大斜撑(5)。
2.根据权利要求1所述的具有系缆环板处内部加强结构的吸力锚，其特征在于，所述的两对近端斜撑(4)的之间夹角为60度。
3.根据权利要求1所述的具有系缆环板处内部加强结构的吸力锚，其特征在于，所述的一对远端斜撑(5)的夹角为120度。
4.根据权利要求1所述的具有系缆环板处内部加强结构的吸力锚，其特征在于，在所述的一对近端大斜撑(42)及所述的一对远端大斜撑(5)各自的两端的侧面均固定有封板(6)，封板(6)的大小与相应的斜撑相配合，为扇形扁钢。
5.根据权利要求1所述的具有系缆环板处内部加强结构的吸力锚，其特征在于，近端大斜撑(42)和近端小斜撑(41)之间的距离为近端小斜撑(41)到锚体外板(2)距离的1/3.
6.根据权利要求1所述的具有系缆环板处内部加强结构的吸力锚，其特征在于，每对近端斜撑及远端大斜撑(4)均为等腰梯形形状的扁钢。
专利摘要本实用新型属于海洋工程装备技术领域，涉及一种具有系缆环板处内部加强结构的吸力锚，包括锚体外板(2)和固定于其外的系缆环板(1)及系缆环板处内部加强结构，所述的系缆环板处内部加强结构包括用于支撑系缆环板(1)的横撑(3)，在横撑(3)的系缆环板近端固定有两对近端斜撑(4)，其中一对为近端小斜撑(41)，另一对为近端大斜撑(42)，两对近端斜撑(4)互相平行，在横撑(3)的系缆环板远端设置一对远端大斜撑(5)。本实用新型在保持结构简单，建造方便，成本低廉的前提下，即满足相关规范的强度要求，又给安装施工带来方便。
文档编号B63B21/27GK202828006SQ201220265559
公开日2013年3月27日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者李飒, 吴兴州, 李忠刚 申请人:天津大学