具有測量聯接器的錨的製作方法
2023-09-18 10:46:35 4
專利名稱：具有測量聯接器的錨的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種錨，特別是用於將較重的海上物體(例如鑽井平臺)錨定至錨定地基中，其可以持續很多年的長時間使用。
背景技術：
在錨索上的這些錨從安裝船布置到錨定地基上，然後，安裝船拉動錨索，以便使得錨錨定至錨定地基中。在拉動過程中，錨索上的拉力由安裝船進行測量。然後，拉力和安裝船的拉動路徑形成用於錨的穿透路徑以及該錨能夠提供的預期保持力的參數。較重海上物體的所有人對預期保持力的可靠程度有很高要求。因此必須排除這樣的情況，即在安裝船上測量的拉力的很大分量是例如由在錨的插入過程中接合在錨索上的障礙物而引起的。本發明的目的是提供一種錨，通過該錨，錨的穿透路徑和預期保持力能夠以可接受的程度來確定。
發明內容
本發明提供了一種錨，包括錨爪，該錨爪能夠通過在與錨連接的錨索上施加拉力而根據穿透方向引入錨定地基中；以及測量聯接器，該測量聯接器在錨爪的引入過程中形成錨索和錨爪之間的力傳遞部分，其中，測量聯接器設有第一聯接器部件，該第一聯接器部件與錨爪連接；第二聯接器部件，該第二聯接器部件與錨索連接；空心聯接杆，該空心聯接杆使得第一和第二聯接器部件相互聯接，其中，第一和第二聯接器部件沿杆的縱向方向在不同位置接合在聯接杆上，以便能夠使聯接杆變形；以及測量體，該測量體延伸穿過空心聯接杆，且該測量體至少在其端部與聯接杆連接，以便與聯接杆一起變形，其中，測量體設有變形傳感器，用於記錄測量體的變形參數。聯接杆根據由第一和第二聯接器部件施加在聯接杆上的力而變形，特別是彎曲。 所述變形施加在測量體上，該變形由變形傳感器來記錄。因此，由變形傳感器記錄的變形是用於在錨索的錨側的作用在第一和第二聯接器部件之間的力的參數，這意味著獨立於可能由障礙物作用在錨索上的力。這樣，錨的預期保持力可以非常可靠地預測。作用力和變形之間的關係可以根據早期獲得的測試數據的插值而確定，或者根據力學定律來計算，例如通過有限元分析。在一個實施例中，測量體與聯接杆固定連接，因此，聯接杆的變形可以直接以及成比例地加在測量體上。在一個實施例中，測量體在與聯接杆連接的端部之間自由地延伸穿過聯接杆，因此，測量體能夠很容易地插入聯接杆的空腔中。在聯接杆中的空腔可以由穿過聯接杆的直孔來確定。在自由延伸的實施例中，測量體在其端部之間的長度上可以比在端部處更窄。在一個實施例中，測量體包括至少一個細長條或板。由於它的形狀，條或板適合力學計算。在一個實施例中，測量體包括至少兩個細長條或板，該細長條或板在它們的長度上定位成基本上相互橫過。相互橫過的定位使得能夠根據笛卡兒坐標系統來分析變形。在簡單實施例中，這些條固定地相互連接。在一個實施例中，條的截面形成十字形。這時，變形傳感器可以布置在十字形的所有支腿上，用於精確確定聯接杆的變形。在一個實施例中，測量體由金屬製造，優選由鋼製造。在一個實施例中，變形傳感器分組成基本橫過測量體的縱向方向延伸的至少一個直串。這時，測量體的變形可以在它的寬度的較大部分上被記錄，包括在該串的長度上的變形差異，這使得能夠精確確定整個測量體的變形，因此可以精確確定聯接杆的變形。在本發明的一個實施例中，變形傳感器分組成多個直串，這些直串沿測量體的縱向方向分布在測量體上，因此，可以記錄在長度上分布的多個位置處的、測量體的寬度的較大部分上面的變形。在一個實施例中，測量聯接器包括兩個第一聯接器部件，這兩個第一聯接器部件相互間隔開，接合在聯接杆上。與錨爪連接的第一聯接器部件能夠與第二聯接器部件配合地給聯接杆加載，使之彎曲，因此，該彎曲和它的具體彎曲形狀是錨索施加在錨爪上的力和所述力的方向的參數。同樣，測量聯接器可以包括兩個第二聯接器部件，這兩個第二聯接器部件相互間隔開，接合在聯接杆上。在一個實施例中，測量聯接器內的兩個第一聯接器部件或兩個第二聯接器部件形成聯接杆上的最外側接合。在它們之間，另一個或其它聯接器部件可以用於給聯接杆加載以使之彎曲。在一個實施例中，錨包括錨柄，該錨柄與錨爪固定連接，其中，第一聯接器部件形成錨柄的一部分，該第一聯接器部件優選位於錨柄的遠離錨爪的端部處。在本發明的一個實施例中，聯接杆不可旋轉地連接在錨柄上，因此，由第二聯接器部件施加在聯接杆上的力的方向可以與錨柄和錨爪相關。在一個實施例中，第二聯接器部件形成與錨索連接的錨索聯接器的端部。錨索聯接器例如可以是弓形鉤環，該弓形鉤環可以繞聯接杆擺動。穿透方向和(因此)穿透力將基本平行於錨的縱向對稱平面。在一個實施例中， 聯接杆沿它的縱向方向橫過錨的縱向對稱平面延伸，因此，橫過縱向對稱平面延伸的聯接杆可以合適地被加載以便彎曲，從而確定作用力。在一個實施例中，測量聯接器還設有傾斜計，該傾斜計容納於聯接杆中，這樣，除了聯接杆上的作用力之外，還可以確定聯接杆相對於假想平面的傾斜，該傾斜是用於錨的縱搖和橫搖(Pitch and roll)的參數。在一個實施例中，測量聯接器設有加速度計，該加速度計容納於聯接杆中，這樣， 通過以時間積分瞬時加速度，可以確定聯接杆的路徑，該路徑是錨在錨定地基中的穿透路徑。在一個實施例中，測量聯接器設有壓力傳感器，用於記錄在測量聯接器位置處的水壓。水壓是用於錨相對於水線的深度的參數，由該水壓可以導出在錨定地基中的深度。例如與縱搖相組合，也可以由該深度導出錨定路徑的水平分量。
當測量聯接器包括電子電路(該電子電路與變形傳感器連接以及優選地與傾斜計和/或加速度計和/或壓力傳感器連接)時，所述測量設備的數據可以在遠離錨的位置處進行處理和解讀，例如在安裝船上進行處理和解讀，其中，電子電路用於處理測量數據和將它傳遞給遠程的計算和處理單元。傾斜計、加速度計和/或電子電路可以作為一個預製單元而與測量體一起布置在空心聯接杆中，並當它們與測量體固定連接時安裝在那裡。在本申請的說明書和權利要求中所述和/或在本申請的附圖中所示的方面和措施也可以單獨使用。所述各方面可以是相關分案專利申請的主題。這特別用於在從屬權利要求中所述的措施和方面。
下面將根據附圖中所示的多個示例實施例來介紹本發明，附圖中圖1表示了本發明的錨的等距正視圖，該錨通過測量聯接器而與錨索連接；圖2表示了圖1的錨的側視圖，該錨被引入錨定地基中；圖3A-3D表示了根據圖1和2的測量聯接器的縱剖圖、橫剖圖和細節圖；圖4A-4C表示了在錨引入錨定地基內的過程中作用在根據前述附圖的測量聯接器上的力的實例。
具體實施例方式圖1和2表示了本發明實施例的鋼錨1。錨1用於將較重的海上物體(例如鑽井平臺，這裡未進一步示出)錨定至錨定地基2中，用於可以持續多年的長時間使用。錨1包括錨爪10和錨柄30，該錨柄30相對於錨爪10向前傾斜，且該錨柄在它的端部設有測量聯接器50，錨1通過該測量聯接器而與錨索4連接。錨1相對於它的縱向對稱平面M基本對稱。錨1形成為用於沿向前穿透方向P引入錨定地基2中，該向前穿透方向P與對稱縱向平面M基本平行。錨爪10利用板部件形成，且在它的後側包括在其整個寬度上的基板11，該基板在中心縱向平面M的兩側匯聚至兩個三角形前端12中。在基板11的兩側提供了兩個向下定向的側板13，這些側板相互平行地延伸，並且在前端12下方兩個平行縱向桁梁15從尖端 14伸出。在錨爪10的上側設有豎直固定唇緣16、17，該豎直固定唇緣16、17具有用於錨柄 30的固定銷18、19。錨柄30由兩個板形錨柄腿31組成，這兩個板形錨柄腿沿向上方向彼此相向傾斜地逐漸變小。錨柄腿31沿它們的長度通過橫向板34而相互連接。在錨柄腿的底側處，錨柄腿31具有彎曲部分37，該彎曲部分37容納於固定唇緣16、17之間，其中，固定銷18、19 延伸穿過在彎曲部分37中的固定孔(該固定孔未示出)。在後側，固定孔形成於彎曲部分 37上的增強部32中，該增強部32設有一系列的額外孔33，用於調節錨爪10和錨柄30之間的角度。在上端處，錨柄腿31設有端部凸耳35，這些端部凸耳35相互平行地延伸，並有用於將測量聯接器50固定在錨索4上的固定孔36。測量聯接器50還在圖3A-3D中詳細表示，它包括直的筒形鋼連接筆54，該筒形鋼連接筆討延伸穿過端部凸耳35的固定孔36。連接筆M的中心線S定向成基本垂直於縱向對稱平面M。連接筆M還在端部凸耳35之間穿過與錨索4聯接的弓形鉤環51的孔眼 52。連接筆M在正公差下容納於固定孔36和孔眼52中，其中，還提供了分度盤(未進一步示出)，該分度盤阻礙連接筆M繞它的中心線S相對於錨柄30旋轉。弓形鉤環51能夠在縱向對稱平面M中繞連接筆M擺動。連接筆M設有筒形孔或內部空間55，該筒形孔或內部空間55在端部處由端帽56 關閉，該端帽56在端部周圍通過焊縫57而焊接在一起，因此，內部空間55不透水地封閉。 在內部空間55中緊閉了細長的測量體60。測量體60包括細長的垂直鋼板61和水平的細長鋼板62，它們具有基本恆定厚度。 鋼板61、62在本例中相同。板61、62都設有兩個直的頭部端部邊緣65，該頭部端部邊緣65 通過四個直的縱向端部邊緣63而匯聚至兩個直的縱向側邊緣64中，該側邊緣64從該處後退，並形成各板61、62相對於縱向端部邊緣63的變窄部分。板61、62都設有中心狹槽66， 該中心狹槽66從一個頭部端部邊緣65開始在各板61、62的一半長度上延伸，在此之後，板 61,62插入彼此的中心狹槽66中，並在整個長度上焊接在一起。因此，測量體60具有形狀保持的稜柱形狀，其中，在長度上面的截面為垂直十字形。由於所述縱向焊接，十字形的肋相互剛性連接。測量體60的頭部端部邊緣65和縱向端部邊緣63分別抵靠內部空間55的邊界壁 58和端帽56的內表面59，其中，在縱向端部邊緣63和邊界壁58之間形成焊縫，以便使它與連接筆固定連接。因此，連接筆M在端部處的彈性變形施加在測量體60上，而該測量體在由縱向側邊緣64確定的變窄部分上保持離開邊界壁58。如圖3A和4C中所示，在中心分界線的兩側和在縱向對稱平面M的兩側，測量體60 的兩個板61、62在本例中設有總共8個載體條71-78，這些載體條71-78橫過中心線S延伸。各載體條71-78設有一系列(在本例中十二個)電應變儀80。測量體60設有載體板 67，該載體板67與垂直鋼板61連接。載體板67承載印刷電路板81，該印刷電路板81有電子電路，該電子電路與各應變儀80電連接。豎直板62還設有具有電子傾斜計和加速度計的單元82，該電子傾斜計和加速度計與印刷電路板81電連接。印刷電路板81還與用於測量水壓的、局部在外側的壓力傳感器90連接。印刷電路板81還與電源電纜83連接，該電源電纜83通過拉動釋放裝置84而插入連接筆M中，且該電源電纜83與在錨柄30上的電池殼體(未示出)連接。印刷電路板81還與通信電纜85連接，該通信電纜85通過拉動釋放裝置86而插入端帽56中，且該通信電纜85與聲學數據機87連接，該聲數據機87自身為已知，用於數據在水下的聲學傳遞88。所述拉動釋放裝置86通過焊接其上的外殼89來屏蔽。印刷電路板81上的電子電路用於接收、處理和傳遞來自應變儀80、傾斜計、加速度計和壓力傳感器90的電子信號。由於測量體60相對於錨柄30的固定定向，錨1相對於假想水平平面H和假想豎直平面V的位置可以確定，因此確定錨1的橫搖和縱搖。通過壓力傳感器90，連接筆M上方的水柱高度和(因此)錨1相對於水線的深度可以確定。圖2表示了錨1在從位於水線5上的安裝船(該安裝船未進一步示出)引入水下 3錨定地基2 (例如海底)時的情況。安裝船設有聲學數據機(未示出)，用於與在錨 1處的聲學數據機87通信，該聲學數據機與計算和數據處理單元連接。在前面的步驟中，錨1已經從安裝船布置在深度為D的錨定地基2上，且錨爪10的尖端14沿安裝船的方向。這時，聲學數據機87和通信電纜85仍然在水3中。隨後，安裝船通過錨索4 在錨1上施加力F，因此，該錨1經過穿透路徑J向下行進至錨定地基2中的特定深度E。在行進經過穿透路徑J的過程中，一方面錨柄30的端部凸耳35以及另一方面弓形鉤環51已經在連接筆M上施加彎曲力和彎曲力矩，其中，相關變形已經施加在測量體60 上。這在連接筆M和測量體60的彈性範圍內發生。隨後，應變儀80通過測量體60的板 61、62(例如通過每個板61、62根據例如圖4C中的矢量所示的分布Q)來進行變形。各應變儀80的變形以及傾斜計和加速度計的數據通過電子電路來記錄，並直接傳遞給在安裝船上的計算和數據處理單元。計算和數據處理單元能夠由這些數據導出穿透路徑J以及錨1 和錨索4之間的相關作用力F1-F3 (例如通過已知測試數據的插值或者通過有限元分析)。 力例如可以水平定向(如力Fl所示)、以角度A、B向上傾斜(如力F2所示)、或者以角度 K、N向下傾斜。根據力F1-F3的大小和相對於穿透路徑J的方向，可以以可接受的可靠性來確定錨1是否合適地設置以及它是否能夠提供足夠的保持力。在所述錨1中，連接筆M形成弓形鉤環51和錨爪10之間的聯接器。可選地，連接筆M代替一個銷18、19 (錨柄30通過其而與錨爪10連接)。所述錨1設有錨爪10和錨柄30，該錨柄30與錨爪10固定連接，這確保錨爪10和錨索4之間的連接。可選地，錨爪10可以通過固定唇緣16、17而與拉索連接，該拉索會合在測量聯接器50的位置處。上述說明示例性地說明了本發明優選實施例的操作，且並不限制本發明的範圍。 通過上述說明，技術人員可以清楚了解落在本發明的精神和範圍內的很多變化。
權利要求
1.一種錨，包括錨爪，該錨爪能夠通過在與錨連接的錨索上施加拉力而根據穿透方向引入錨定地基中；以及測量聯接器，該測量聯接器在錨爪的引入過程中形成錨索和錨爪之間的力傳遞部分，其中，測量聯接器設有第一聯接器部件，該第一聯接器部件與錨爪連接；第二聯接器部件，該第二聯接器部件與錨索連接；空心聯接杆，該空心聯接杆使得第一和第二聯接器部件相互聯接，其中，第一和第二聯接器部件沿杆的縱向方向在不同位置接合在聯接杆上，以便能夠使聯接杆變形；以及測量體，該測量體延伸穿過空心聯接杆，且該測量體至少在其端部與聯接杆連接，以便與聯接杆一起變形，其中，測量體設有變形傳感器，用於記錄測量體的變形參數。
2.根據權利要求1所述的錨，其中測量體與聯接杆固定連接。
3.根據權利要求1或2所述的錨，其中在與聯接杆連接的端部之間，測量體自由地延伸穿過聯接杆。
4.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中測量體在其端部之間的長度上比在端部處更窄。
5.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中測量體包括至少一個細長條或板。
6.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中測量體包括至少兩個細長條或板，所述細長條或板在它們的長度上定位成相互基本橫過。
7.根據權利要求6所述的錨，其中所述條相互固定連接。
8.根據權利要求6或7所述的錨，其中所述條的截面形成十字形。
9.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中測量體由金屬製造，優選由鋼製成。
10.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中變形傳感器分組成基本橫過測量體的縱向方向延伸的至少一個直串。
11.根據權利要求10所述的錨，其中變形傳感器分組成多個直串，這些直串沿測量體的縱向方向分布在測量體上。
12.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中測量聯接器包括兩個第一聯接器部件，這兩個第一聯接器部件相互間隔開，接合在聯接杆上。
13.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中測量聯接器包括兩個第二聯接器部件，這兩個第二聯接器部件相互間隔開，接合在聯接杆上。
14.根據權利要求12或13所述的錨，其中測量聯接器內的兩個第一聯接器部件或兩個第二聯接器部件形成聯接杆上的最外側接合。
15.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中錨包括錨柄，該錨柄與錨爪固定連接，其中，第一聯接器部件形成錨柄的一部分。
16.根據權利要求15所述的錨，其中第一聯接器部件位於錨柄的遠離錨爪的端部處。
17.根據權利要求15或16所述的錨，其中聯接杆不可旋轉地連接在錨柄上。
18.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中第二聯接器部件形成與錨索連接的錨索聯接器的端部。
19.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中聯接杆沿它的縱向方向橫過錨的縱向對稱平面延伸。
20.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中測量聯接器設有傾斜計，該傾斜計容納於聯接杆中。
21.根據權利要求20所述的錨，其中傾斜計與測量體固定連接。
22.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中測量聯接器設有加速度計，該加速度計容納於聯接杆中。
23.根據權利要求22所述的錨，其中加速度計與測量體固定連接。
24.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中測量聯接器設有壓力傳感器，用於記錄在測量聯接器位置處的水壓。
25.根據前述任意一個權利要求所述的錨，其中測量聯接器包括電子電路，該電子電路與變形傳感器聯接並且優選地與傾斜計和/或加速度計和/或壓力傳感器聯接，其中，電子電路用於處理測量數據以及將測量數據傳遞給遠程的計算和處理單元。
26.根據權利要求25所述的錨，其中電子電路與測量體固定連接。
27.—種錨，設有在說明書中所述和/或在附圖中所示的一個或更多個特徵措施。
全文摘要
一種錨，包括錨爪，該錨爪能夠通過在與錨連接的錨索上施加拉力而根據穿透方向引入錨定地基中；以及測量聯接器，該測量聯接器在錨爪的引入過程中形成錨索和錨爪之間的力傳遞部分，其中，測量聯接器設有第一聯接器部件，該第一聯接器部件與錨爪連接；第二聯接器部件，該第二聯接器部件與錨索連接；空心聯接杆，該空心聯接杆使得第一和第二聯接器部件相互聯接，其中，第一和第二聯接器部件沿杆的縱向方向在不同位置接合在聯接杆上，以便能夠使聯接杆變形；以及測量體，該測量體延伸穿過空心聯接杆，且該測量體至少在其端部與聯接杆連接，以便與聯接杆一起變形，其中，測量體設有變形傳感器，用於記錄測量體的變形參數。
文檔編號B63B21/24GK102177065SQ200980139785
公開日2011年9月7日 申請日期2009年8月25日 優先權日2008年10月10日
發明者D·P·范登恩德, R·M·呂嫩 申請人:斯特弗勞斯有限公司