[发明专利]一种仿生大抓力锚

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿生大抓力锚，属于造船领域。

背景技术

船锚是一种用于停泊的专用器具，它具有特定的形状。使用时将锚抛入水中，入水后的锚能够啮入底土，并通过其顶端所系的锚链或缆绳提供抓力，将船舶或其他浮体系留在预定水域。船舶是一种移动的载体，特别是海洋运输业的大型船舶航程很远。因停靠的码头港口地理位置不同，其水下地质状况差异性很大。对于软质或中性地质的海底，深水大抓力锚只要锚爪嵌入就能满足船舶定位要求。而对于砂砾石质的海底因地质较硬，常规的深水大抓力锚入土能力较差，锚的抗翻转性能差，极易发生走锚危险。需要改善锚爪构造使其易于入土，提高锚的定位能力。

对于在硬质土层工作的大抓力锚，现有技术同样通过对爪头结构改进来改善锚的工作性能，诸如将锚爪爪头改为刀刃形、在锚爪下部增加凸齿、改进锚杆构造、改变锚杆与锚爪之间的角度等。然而这些改进对锚在硬质土层的抓地能力改善并不明显，锚对土层切削力提高的不明显，锚杆与锚爪之间角度固定不变使得船在收锚的过程中与大抓力锚发生碰撞导致船体破坏。

犁头鳐主要栖息在浅滩，属于食底泥动物，吻长面钝尖，侧缘稍凹，常钻入海底泥土和沙子底下依靠捕食，通过对其吻面仿生设计出大抓力锚的爪头可以具有较好的入土能力。犁头鳐两侧胸鳍扁平而光滑，这样的构造使其在游动中受到阻力小，并且能保持身体平衡。通过对其胸鳍仿生获得的平衡翼这一构造能保证大抓力锚具有较强的抗翻转性能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种仿生大抓力锚，具有极高入土能力、抗翻转性能强。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种仿生大抓力锚，包括锚杆、与锚杆一端轴接的吊扣和与锚杆另一端铰接的锚爪，所述锚爪的前端延伸有若干个等距离排列的爪头，锚爪两侧设有鱼鳍状流线型的平衡翼；所述爪头为包含一平面侧壁和两曲面侧壁的类三角锥形，所述平面侧壁为等腰三角形，两曲面侧壁为光滑曲面，两个光滑曲面关于平面侧壁的法平面对称。

作为优选，所述爪头包含第一半爪和第二半爪，第一半爪和第二半爪关于平面侧壁的法平面对称，所述第一半爪的入土角22°<θ<40°，翻土角β呈非线性增大，在锚爪爪头末端达到最大值且25°<β<75°，第一半爪的推土角α不小于15°，其中，法平面与平面侧壁的交线为y轴，在法平面中垂直y轴的为z轴，平面侧壁的底边中点为零点O，根据右手法则，建立OXYZ坐标系，曲面侧壁与XOZ平面的交线的切线与OX轴的夹角为翻土角β，曲面侧壁与法平面的交线与OY轴的夹角为入土角θ，平面侧壁的顶角的二分之一为推土角α。

作为优选，所述第一半爪与XOZ平面的交线的方程为

z＝76.72-0.82x-0.198x^1.5+0.034x²-0.00112x^2.5。

作为优选，所述爪头有三个，三个爪头等间距排列。

作为优选，所述锚杆为人字形，相邻爪头之间设有轴孔，轴孔内安装有连接锚杆的铰轴，在锚爪上设有限制铰轴运动的销轴。

作为优选，所述锚爪的长宽高之比处在1.5～1.8内，其中，锚爪的长度为平衡翼端点到另一侧平衡翼端点的距离，宽度为爪头的顶点到锚爪一端的距离，高度为锚爪的厚度。

有益效果：本发明的仿生大抓力锚，具有以下优点：

1、锚爪为三爪仿生爪头结构，仿生犁形爪头对土层的切削力大，特定形状和角度的设计使得锚在工作过程中尤其在硬质土层中入土能力更强，三爪结构增大锚与土层接触面积，使锚获得更大抓力。

2、锚爪两侧设有仿生平衡翼，在锚抛射入水过程中避免主体完全翻转并保证锚以正确工作角度达到土层；锚的纵向尺寸增大，显著提高锚在土层中抗翻转性能，减少走锚风险。

3、锚杆为人字形杆，锚杆纵向宽度显著增加，在硬质土中与锚主体形成嵌入条件，锚的定位能力显著提高。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的侧视图。

图3为图1中锚爪主视图。

图4为图3中B-B面剖视图。

图5为本发明的俯视图。

图6为锚杆与锚爪连接部位示意图。

图7为仿生导曲线图。

图8为锚爪三维视角示意图。

图9位锚爪结构示意图。

具体实施方式