專利名稱：：法向承力錨拖曳-系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于海洋工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，用于對(duì)深水系泊基礎(chǔ)的科學(xué)研究及工程應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：在深海油氣資源的開發(fā)中，隨著大型和超大型海上順應(yīng)式結(jié)構(gòu)物的逐漸增多，適用于深水和超深水的系泊系統(tǒng)日益受到重視。研發(fā)新型深水系泊系統(tǒng)和新型深水系泊技術(shù)，是國(guó)際海洋油氣資源開發(fā)和國(guó)際海洋工程技術(shù)界的重要研究方向。20世紀(jì)80年代中期，人們發(fā)現(xiàn)深海蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，深海油氣資源開發(fā)技術(shù)的研究日益突顯出其重要性。隨著油氣開采向深水化推進(jìn)，新型繃緊式系泊系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，它不僅能節(jié)約材料，降低投資，同時(shí)也能減小系泊半徑，優(yōu)化系泊方式。而與繃緊式系泊系統(tǒng)相配合的系泊基礎(chǔ)——法向承力錨也日益受到青睞，它能同時(shí)承受水平和垂直荷載，具有較高的抗拔承載力，同時(shí)具備重量輕、材料省、易操作、易存儲(chǔ)、可回收和重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。法向承力錨的入土安裝過程與傳統(tǒng)拖曳錨相似，但由于法向承力錨在工作狀態(tài)下要求拖纜與錨板平面垂直，使其具有獨(dú)特的法向受力的特性，從而使得這種錨的承載性能尤為突出。實(shí)驗(yàn)表明法向承力錨可以承受自身重量100倍以上的荷載，而這種錨工作時(shí)的極限抗拔力可以達(dá)到安裝荷載的2.53.0倍。如何實(shí)現(xiàn)法向承力錨從安裝狀態(tài)向工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，顯然是法向承力錨研發(fā)必須解決的核心技術(shù)之一。法向承力錨按錨脛與錨板的連接方式，可以分為剛性錨脛連接和軟索錨脛連接。具體有兩種款式，一是英國(guó)Bruce公司的Denla式，二是荷蘭Vryhof公司的Stevmanta式，兩種錨板結(jié)構(gòu)形式迥異。錨板結(jié)構(gòu)形式的不同也同時(shí)決定了錨板轉(zhuǎn)換方式有著很大的不同。Denla式法向承力錨由錨板和剛性錨脛兩部分組成，在拖曳安裝狀態(tài)時(shí)錨板和錨脛?dòng)砂踩N鎖定，二者成固定銳角，用于使錨板在拖錨安裝船(AHV)的拖曳下嵌入土體。當(dāng)錨板嵌入土體指定位置后，AHV向后駛回，在到達(dá)錨板上方附近后，施加垂直于板面的荷載，當(dāng)該荷載達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，安全銷將會(huì)失效脫落，剛性錨脛發(fā)生旋轉(zhuǎn)并在垂直于板面時(shí)被鎖死，此時(shí)錨板轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)。Stevmanta式法向承力錨由錨板、軟索錨脛和角度調(diào)節(jié)器組成。相對(duì)于傳統(tǒng)拖曳錨而言，剛性錨脛被軟索錨脛代替，錨脛與錨板之間的角度隨前后錨脛長(zhǎng)度比值的變化而變化。四條軟索錨脛與角度調(diào)節(jié)器連在一起，角度調(diào)節(jié)器上內(nèi)置有安全銷，拖曳安裝時(shí)錨板前后軟索錨脛不等長(zhǎng)，錨板與拖纜成一定角度，稱拖曳嵌入角。錨板在AHV的拖曳作用下嵌入土體，隨著錨板嵌入深度的增加，拖曳力逐漸增大。當(dāng)錨板在土中行進(jìn)到某一深度時(shí)，AHV所提供的安裝荷載達(dá)到預(yù)定值，角度調(diào)節(jié)器上的安全銷失效，從而使錨從安裝狀態(tài)變?yōu)榉ㄏ蚴芰顟B(tài)。這種轉(zhuǎn)變對(duì)于AHV來說非常明顯，突變的承載力會(huì)使AHV停止向遠(yuǎn)離錨的方向移動(dòng)，此時(shí)法向承力錨進(jìn)入系泊工作狀態(tài)。與剛性錨脛相比，軟索錨脛在法向承力錨的應(yīng)用中體現(xiàn)出了更為優(yōu)越的性能。首先，軟索錨脛的長(zhǎng)度易于控制，可根據(jù)土質(zhì)等影響因素更為方便地改變拖曳嵌入角等設(shè)計(jì)參數(shù)。其次，軟索錨脛受力簡(jiǎn)單，只受軸向拉力，同時(shí)，在安裝過程中錨脛?dòng)撩娣e相對(duì)較小，有利于錨板嵌入性能的發(fā)揮。再次，軟索錨脛使承載力在錨板上的分布更為合理，有利于錨板承載性能的發(fā)揮。以上的諸多優(yōu)點(diǎn)使軟索錨脛在法向承力錨的應(yīng)用上有著更好的發(fā)展前景。綜上可知，現(xiàn)今國(guó)際上比較成熟的轉(zhuǎn)換方式均圍繞安全銷進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種以力的大小作為標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方法為轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)增加了不確定因素。由于土質(zhì)的復(fù)雜性，錨板在拖曳過程中的受力大小不易預(yù)測(cè)，這將導(dǎo)致安全銷失效的隨機(jī)性，進(jìn)而將從根本上影響錨板安裝定位的實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種法向承力錨由安裝狀態(tài)向系泊狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換所必需的構(gòu)件，使法向承力錨的安裝更加簡(jiǎn)便、可靠、穩(wěn)定。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種法向承力錨拖曳一系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)開設(shè)有滑槽的轉(zhuǎn)換主體和三個(gè)鎖扣，所述的轉(zhuǎn)換主體由滑槽分割為上下桿，在滑槽前、后兩端靠向上桿的部位開設(shè)有分別用于連接前后錨脛的前系孔和后系孔，在所述的滑槽的后端靠向上桿的方位開設(shè)有與滑槽連通的卡槽，在卡槽與滑槽相接的卡槽口處設(shè)置有防止滑扣滑入卡槽后再次脫落的彈片，所述轉(zhuǎn)換主體的前系孔、后系孔和滑槽處分別設(shè)置有相配合的三個(gè)鎖扣，在前系孔處設(shè)置的鎖扣為U形鎖扣，在該U形鎖扣的兩端分別設(shè)置有兩個(gè)環(huán)，其中部設(shè)置有擋桿。作為優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的法向承力錨拖曳一系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述上桿的上表面經(jīng)過倒角倒圓處理；所述的兩個(gè)環(huán)，至少有一個(gè)環(huán)內(nèi)設(shè)置有螺紋；設(shè)短邊錨脛長(zhǎng)度為fl，長(zhǎng)邊錨脛的長(zhǎng)度為6，取兩個(gè)錨脛系孔之間的距離丄=6-^+6)/2;設(shè)單根錨脛最大可承載的拉力為《，y;為轉(zhuǎn)換過程中拖纜的最大拉力值，/與錨板拖曳嵌入力的比例系數(shù)為//，設(shè)轉(zhuǎn)換主體所用材料的許用應(yīng)力為[o"]，取上部桿寬度為^、P，，取上下桿寬度之和"="|^。發(fā)明的法向承力錨拖曳一系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(以下簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu))，其轉(zhuǎn)換完全由受力角度進(jìn)行控制，排除了力的大小的影響因素，使法向承力錨的安裝更為簡(jiǎn)便、可靠。與國(guó)際上現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換方式相比，該發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換可靠、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。圖l拖曳和系泊狀態(tài)錨脛變化示意圖。圖2本發(fā)明的轉(zhuǎn)換主體正視圖。罔^轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換過程示意圖，其中(a)為拖曳狀態(tài)，(b)為轉(zhuǎn)換狀態(tài)，(c)為系泊工作狀態(tài)。圖4與前系孔相配合的鎖扣，(a)為正視圖；(b)為側(cè)視圖。圖5拖曳過程中拖曳力。圖6拖曳過程中拖纜與錨板的夾角。圖7轉(zhuǎn)換過程中的拖曳力。圖8轉(zhuǎn)換過程中錨板的角度。圖9轉(zhuǎn)換過程中拖纜的角度。圖10轉(zhuǎn)換過程中拖纜與錨板的夾角。具體實(shí)施例方式本發(fā)明申請(qǐng)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)其機(jī)理是通過改變拖纜的施力方向，使轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而改變拖曳力作用點(diǎn)的位置完成轉(zhuǎn)換。在拖曳過程中，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)1作為后端錨脛的一部分，如圖1中實(shí)線所示。在轉(zhuǎn)換結(jié)束法向承載階段，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)1作為前端錨脛的一部分，如圖1中虛線所示。根據(jù)相應(yīng)的長(zhǎng)度關(guān)系，四根錨脛在圖1所示的平面上的的投影長(zhǎng)度相同(以下提及的錨脛長(zhǎng)度均指投影長(zhǎng)度)，從而達(dá)到法向受力的狀態(tài)。圖中，其中/^="為前端錨脛長(zhǎng)度，/^=6為后端錨脛長(zhǎng)度，/③-Z為轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)l的有效長(zhǎng)度。圖2(a)為本發(fā)明的轉(zhuǎn)換主體正視圖。本發(fā)明的法向承力錨拖曳一系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，包括中間設(shè)置有一道滑槽2的轉(zhuǎn)換主體和三個(gè)鎖扣，由滑槽將轉(zhuǎn)換主體分割為上桿3和下桿4，在滑槽2的前后兩端靠向上桿3的部位開設(shè)有前系孔5和后系孔10，使用時(shí)，分別與前端錨脛和后端錨脛相連。在滑槽2的后端靠向上桿3的方位開設(shè)有卡槽6，并在卡槽6附近打兩個(gè)小孔9，用于在卡槽口7設(shè)置彈片(圖中未畫出)。當(dāng)滑扣滑至滑槽末端時(shí)將進(jìn)入卡槽，彈片使其無法脫出。三個(gè)鎖扣分別與前、后兩個(gè)系孔以及滑槽配合使用。圖2(b)為轉(zhuǎn)換主體尺寸的定義，其中丄為有效長(zhǎng)度，"為轉(zhuǎn)換主體的有效厚度；&和&分別為上桿3和下桿4寬度。下面詳細(xì)介紹本發(fā)明的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程。一、轉(zhuǎn)換主體有效長(zhǎng)度Z的確定根據(jù)特定的錨脛長(zhǎng)度，確定轉(zhuǎn)換主體的有效長(zhǎng)度。假設(shè)短邊錨脛長(zhǎng)度為"，長(zhǎng)邊錨脛的長(zhǎng)度為6，根據(jù)公式(1)確定轉(zhuǎn)換主體的有效長(zhǎng)度。Z=H+6)/2(1)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)是為實(shí)現(xiàn)法向承力錨由安裝狀態(tài)向工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換而設(shè)計(jì)的特殊部件，在滿足其可靠性前提下，機(jī)構(gòu)的外觀應(yīng)以輕巧作為設(shè)計(jì)原則之一。由特定錨板設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的錨脛長(zhǎng)度確定轉(zhuǎn)換主體長(zhǎng)度之后，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度應(yīng)與所用錨脛的強(qiáng)度相匹配。二、轉(zhuǎn)換主體厚度c/及有效寬度i)的確定根據(jù)強(qiáng)度要求，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換主體有效厚度c/及有效寬度D。錨板在工作狀態(tài)承受的載荷最大，此時(shí)轉(zhuǎn)換主體與前端錨脛在一條直線上。轉(zhuǎn)換主體所受載荷主要為沿其長(zhǎng)度方向上的拉力，其承載性能設(shè)計(jì)以前端錨脛最大承載為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)單根錨脛最大可承載的拉力為《，則前端兩根錨脛最大可承2《的拉力。即轉(zhuǎn)換主體也應(yīng)至少可承受2《的拉力值。設(shè)轉(zhuǎn)換主體所用材料抗拉的許用應(yīng)力為[CT]，則轉(zhuǎn)換主體的截面積至少應(yīng)為J=2fs/[o"](2)為使轉(zhuǎn)換主體在轉(zhuǎn)換過程中的轉(zhuǎn)動(dòng)順暢，其在土中的剪切面積設(shè)計(jì)不應(yīng)過大，轉(zhuǎn)換主體的厚度一般可根據(jù)錨脛的直徑或拖纜的直徑大小選取。當(dāng)厚度確定之后，由有效寬度D-^4/J，可得￡>=^~(3)其中有效寬度d為上、下桿寬之和，即z^^+;^，一般取a-^-d/2。轉(zhuǎn)換主體在轉(zhuǎn)換過程中滑槽上部將承受彎矩作用，為保證在此過程中不發(fā)生拉彎變形，滑槽上部分桿寬&大小應(yīng)得到保證。該桿的抗彎截面模量為『=1(4)6則轉(zhuǎn)換主體上部所能承受的最大彎矩為m=[ct;f(5)又該桿在轉(zhuǎn)換過程中可能受到的最大彎矩為-a/=0.15/^(6)其中/為轉(zhuǎn)換過程中拖纜的最大拉力值。按最理想估計(jì)，設(shè)四根錨脛的承載能力之和與錨板的承載力相等。一般來說，法向承力錨的承載力是拖曳嵌入力的2.53倍。假設(shè)轉(zhuǎn)換主體的轉(zhuǎn)換力y;與錨板拖曳嵌入力的比例系數(shù)為A，該系數(shù)與土質(zhì)和錨板的嵌入深度相關(guān)，綜上則有關(guān)系式-/=化+=>(7)由此可得上部桿寬度/^為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>三、轉(zhuǎn)換主體細(xì)節(jié)及附屬部分設(shè)計(jì)說明如圖2b所示，根據(jù)轉(zhuǎn)換主體的有效長(zhǎng)度Z確定"、6錨脛系孔的距離，兩孔的孔徑由與錨脛相連的鎖扣的直徑?jīng)Q定。滑槽的寬度由與拖纜相連的滑扣直徑?jīng)Q定，并為保證滑扣在滑槽中的順暢滑動(dòng)，滑槽寬度應(yīng)留有一定余量?；鄱瞬颗c錨脛系孔的相對(duì)位置可參照?qǐng)D2c確定，槽孔邊緣之間的寬度及槽孔邊緣與外輪廓之間的寬度主要由保護(hù)層的寬度要求確定，一般取槽寬或孔徑的5倍即可。為減小轉(zhuǎn)換主體在轉(zhuǎn)換過程中的切土阻力，其上表面8可進(jìn)行圓化倒角處理。除轉(zhuǎn)換主體外，還可設(shè)計(jì)一些特制的連接件使轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的性能得到更好發(fā)揮。圖2(c)為本發(fā)明的轉(zhuǎn)換主體的一個(gè)實(shí)施例的尺寸示意圖。施工過程中，與拖纜相連的滑扣先位于滑槽前端，即靠近前端錨脛系點(diǎn)孔的位置。在AHV上，將錨板緩慢懸放至海床上，錨尖與AHV將要行進(jìn)的方向保持一致。錨板初始入土?xí)r，部分拖纜處于水平臥底狀態(tài)，錨板與水平面有一定夾角(即初始坐落角)以使錨板可以嵌入土中，這一夾角由固定于錨板上的支架形成。一般來說該夾角不宜過大，以小于等于20度較為合適。在整個(gè)嵌入過程中，滑扣一直位于轉(zhuǎn)換主體前端。當(dāng)錨板嵌入至指定位置時(shí)，AHV停止拖曳，并轉(zhuǎn)而向相反的方向行進(jìn)直至到達(dá)轉(zhuǎn)換地點(diǎn)，該轉(zhuǎn)換點(diǎn)應(yīng)為通過錨板重心且與錨板垂直的直線與海平面的交點(diǎn)。AHV邊向轉(zhuǎn)換點(diǎn)行進(jìn)邊收纜，但拖纜應(yīng)仍處于松弛狀態(tài)，以避免錨板未進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)就再次受到較大載荷，影響錨板定位。當(dāng)AHV到達(dá)轉(zhuǎn)換地點(diǎn)后，繼續(xù)收纜，直到拉力達(dá)到轉(zhuǎn)換值使轉(zhuǎn)換主體轉(zhuǎn)動(dòng)，滑扣由轉(zhuǎn)換主體前端滑至轉(zhuǎn)換主體后端完成轉(zhuǎn)換。完成轉(zhuǎn)換后，再次施加約為轉(zhuǎn)換力二倍的拉力，使前后錨脛完全繃直，此時(shí)拖纜與錨板垂直且其延長(zhǎng)線通過錨板重心。至此，轉(zhuǎn)換過程結(jié)束，法向承力錨為進(jìn)入系泊工作狀態(tài)，如圖3所示。設(shè)計(jì)模型實(shí)驗(yàn)用以檢驗(yàn)此發(fā)明技術(shù)的實(shí)施效果。實(shí)驗(yàn)在模型沙槽中進(jìn)行，布置傳感器用于定位轉(zhuǎn)換位置及分別測(cè)取整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中錨板的方位角(")、與錨脛相連一端的拖纜角度(")和拖曳力(F)。實(shí)驗(yàn)采用寬為300mm的模型錨板，設(shè)計(jì)錨脛角^=30°，前后錨脛的長(zhǎng)度為"-301mm，6=521mm。轉(zhuǎn)換結(jié)束后拖纜與錨板之間的夾角應(yīng)為90°。由公式(1)可得，轉(zhuǎn)換主體的有效長(zhǎng)度為Z=6-(a+"/2=521_(301+521)/2=110mra考慮到轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)連接等因素會(huì)影響到有效長(zhǎng)度的取值，為達(dá)到有效長(zhǎng)度為110mm的標(biāo)準(zhǔn)，"、6錨脛在轉(zhuǎn)換主體上的系點(diǎn)孔實(shí)際相距為117.5mm。轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)與錨脛共同切土旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換主體的厚度參照兩根錨脛直徑之和確定，錨脛選用直徑為^的鍍鋅航空鋼絲繩，則轉(zhuǎn)換主體的厚度為d=6mm實(shí)驗(yàn)所用鍍鋅航空鋼絲繩的最小破斷拉力為0.60.8噸，按最不利情況，取單根錨脛最大承載為0.8噸。轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)材料選用45#鋼后進(jìn)行熱處理，其屈服強(qiáng)度為355MPa。由公式(3)可得，轉(zhuǎn)換主體有效截面寬度為-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>本模型實(shí)驗(yàn)為干沙，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可推算出轉(zhuǎn)換力比例因子;"取O.1，由公式(7)可得，轉(zhuǎn)換過程中最大拖纜拉力/為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>即轉(zhuǎn)換最大拉力大約為0.1噸。由公式(8)可得，上部桿的寬度/^為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>由于實(shí)驗(yàn)需考慮改進(jìn)錨板，有可能采用更高強(qiáng)度的錨脛。故轉(zhuǎn)換主體按保守設(shè)計(jì)，上部桿寬/^取7mni，在此基礎(chǔ)上再加寬3mm，用于圓化倒角處理。為使上下桿基本對(duì)稱，下部桿寬取為A:8mm，則截面寬度D二7+845〉7.51mm，滿足要求。實(shí)驗(yàn)拖纜選用直徑為^6的抗扭鋼絲繩，故與之相連接的鎖扣直徑也選為6mm，考慮到轉(zhuǎn)換主體的滑槽置于沙中，為使滑扣在槽中滑動(dòng)盡量順暢，滑槽寬度取8mm，滑槽末端設(shè)置卡槽，卡槽開口處設(shè)置彈片。與a、b錨脛相連的鎖扣直徑分別為8mm和6mm，故a、b錨脛系點(diǎn)孔的直徑取為9mm，槽孔邊緣之間的寬度及槽孔邊緣與外輪廓之間的寬度一般在815mm之間。圖4為與前錨脛系孔相配合的鎖扣13，(a)為正視圖；(b)為側(cè)視圖。該種鎖扣，主體由一圓鋼彎制成U形，彎折處呈半圓形，直線部分的兩個(gè)端部焊接兩個(gè)圓環(huán)ll，其中一個(gè)圓環(huán)內(nèi)側(cè)帶有螺紋，用于插入、固定螺桿(圖中未畫出)與轉(zhuǎn)換主體的前端錨脛系孔相連。在U形直線部分大致中間位置焊接一圓鋼擋桿12，當(dāng)鎖扣與轉(zhuǎn)換主體相連時(shí)，圓鋼擋桿12卡于轉(zhuǎn)換主體下邊緣，使鎖扣13與轉(zhuǎn)換主體之間在拖曳及轉(zhuǎn)換初始階段能始終有一最小角度，利于轉(zhuǎn)換的實(shí)施。拖曳嵌入及轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)共重復(fù)實(shí)施了三組，三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)性較好，如表1所示。以第三組數(shù)據(jù)為例對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行說明。錨板初始坐落角設(shè)置為20'，將滑扣置于轉(zhuǎn)換主體前端，拖曳滑塊模擬AHV施加拖曳力，拖動(dòng)錨板嵌于土體。當(dāng)錨板被拖至指定位置時(shí)，拖曳力達(dá)到最大值尸_=1.21噸，如圖5所示。此時(shí)停止拖曳，錨板方位角"=11.6°，拖纜角度為^=23.3°，則拖纜與錨板的夾角為"+〃=34.9°，如圖6所示。根據(jù)錨板方位確定轉(zhuǎn)換位置，將轉(zhuǎn)換滑塊固定于轉(zhuǎn)換點(diǎn)。通過拖曳滑塊施加拉力，并通過轉(zhuǎn)換滑塊的滑輪改變拉力的方向，用以模擬實(shí)際工程中位于轉(zhuǎn)換點(diǎn)的AHV收纜施力的過程。從圖7中可以看出，轉(zhuǎn)換過程中所需的最大拉力值為./;=0.11噸，為拖曳嵌入力的1/11。轉(zhuǎn)換瞬間拉力變?yōu)?2=0.02噸，可以以此拉力的瞬間減小作為轉(zhuǎn)換的判斷標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)換之后，再次施加拉力至轉(zhuǎn)換所需最大拉力值的二倍左右，拉力達(dá)到/3=0.21噸時(shí)停止施力。從圖8、圖9的實(shí)驗(yàn)曲線可以看出，在轉(zhuǎn)換達(dá)程中錨板的角度基本沒有變化，而拖纜的角度變化較大。當(dāng)轉(zhuǎn)換全過程結(jié)束時(shí)，拖纜的角度/=79.7°，拖纜與錨板的夾角為《+/=91.3°，如圖10所示，該角度接近垂直，達(dá)到法向承載的要求。從表l可以看出，轉(zhuǎn)換之后，三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中拖纜與錨板夾角分別為88.9。、89.7°和91.3°，相對(duì)于90°誤差均不超過2%。由此可知轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的工作性能良好。表1轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>本發(fā)明提出的法向承力錨拖曳一系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，可有效應(yīng)用于針對(duì)新型拖曳錨開展的科學(xué)研究以及深水系泊系統(tǒng)的工程應(yīng)用。其適用場(chǎng)合包括1、模型水槽實(shí)驗(yàn)在模型水槽實(shí)驗(yàn)中，以海洋粘土或砂土作為錨板的嵌入介質(zhì)，通過模型比尺和實(shí)驗(yàn)工況要求，可獲得對(duì)錨板嵌入、狀態(tài)轉(zhuǎn)換、法向承載等特性的認(rèn)識(shí)，并可在此基礎(chǔ)上，按前述的設(shè)計(jì)原則和方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)模型具體尺寸并合理設(shè)計(jì)附屬結(jié)構(gòu)。同時(shí)，模擬工程實(shí)際對(duì)錨板實(shí)施拖曳及轉(zhuǎn)換，通過采集系統(tǒng)監(jiān)控并儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)過程中的各項(xiàng)參數(shù)，經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、處理和轉(zhuǎn)換，可繪制出反映轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換性能的相關(guān)曲線，對(duì)曲線進(jìn)行分析，獲得對(duì)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)性能的認(rèn)識(shí)。2、現(xiàn)場(chǎng)陸地實(shí)驗(yàn)實(shí)施方式與模型水槽實(shí)驗(yàn)基本相同。3、工程應(yīng)用作為法向承力錨由安裝狀態(tài)向工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換所必需的重要構(gòu)件，根據(jù)特定的錨板所對(duì)應(yīng)的錨脛長(zhǎng)度及強(qiáng)度即可確定轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)尺寸。通過海上拖錨安裝船的作業(yè)，將錨板拖曳嵌入海床特定位置，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，為法向承力錨進(jìn)入系泊狀態(tài)做好準(zhǔn)備。權(quán)利要求1.一種法向承力錨拖曳-系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)開設(shè)有滑槽的轉(zhuǎn)換主體和三個(gè)鎖扣，所述的轉(zhuǎn)換主體由滑槽分割為上下桿，在滑槽前、后兩端靠向上桿的部位開設(shè)有分別用于連接前后錨脛的前系孔和后系孔，在所述的滑槽的后端靠向上桿的方位開設(shè)有與滑槽連通的卡槽，在卡槽與滑槽相接的卡槽口處設(shè)置有防止滑扣滑入卡槽后再次脫落的彈片，所述轉(zhuǎn)換主體的前系孔、后系孔和滑槽處分別設(shè)置有相配合的三個(gè)鎖扣，在前系孔處設(shè)置的鎖扣為U形鎖扣，在該U形鎖扣的兩端分別設(shè)置有兩個(gè)環(huán)，其中部設(shè)置有擋桿。2.根據(jù)權(quán)利要求i所述的法向承力錨拖曳一系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述上桿的上表面經(jīng)過倒角倒圓處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的法向承力錨拖曳一系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的兩個(gè)環(huán)，至少有一個(gè)環(huán)內(nèi)設(shè)置有螺紋。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的法向承力錨拖曳一系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其特征在于，設(shè)短邊錨脛長(zhǎng)度為a，長(zhǎng)邊錨脛的長(zhǎng)度為6，取兩個(gè)錨脛系孔之間的距離Z=6-(fl+6)/2;設(shè)單根錨脛最大可承載的拉力為《，乂為轉(zhuǎn)換過程中拖纜的最大拉力值，y;與錨板拖曳嵌入力的比例系數(shù)為/y，設(shè)轉(zhuǎn)換主體所用材料的許用應(yīng)力為[CT]，取上部桿寬度為^=、^^，取上下桿寬度之和"=|^。全文摘要本發(fā)明屬于海洋工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種法向承力錨拖曳—系泊轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)開設(shè)有滑槽的轉(zhuǎn)換主體和三個(gè)鎖扣，轉(zhuǎn)換主體由滑槽分割為上下桿，在滑槽前、后兩端靠向上桿的部位開設(shè)有分別用于連接前后錨脛的前系孔和后系孔，在滑槽的后端靠向上桿的方位開設(shè)有與滑槽連通的卡槽，在卡槽與滑槽相接的卡槽口處設(shè)置有防止滑扣滑入卡槽后再次脫落的彈片，轉(zhuǎn)換主體的前系孔、后系孔和滑槽處分別設(shè)置有相配合的三個(gè)鎖扣，在前系孔處設(shè)置的鎖扣為U形鎖扣，在該U形鎖扣的兩端分別設(shè)置有兩個(gè)環(huán)，其中部設(shè)置有擋桿。本發(fā)明的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，安裝更為簡(jiǎn)便、可靠，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換可靠、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)B63B21/04GK101624086SQ20091007004公開日2010年1月13日申請(qǐng)日期2009年8月4日優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日發(fā)明者劉海笑,煒張,柳成林,盛志剛申請(qǐng)人:天津大學(xué)