1.本发明涉及海洋工程设备技术领域，尤其涉及一种深海吸力锚。
背景技术：
2.随着海上风能的大规模开发利用，海上风电场的建设速度也在加快，海上风电场很多建设在深水区，对基础的要求非常高，基础是海上风电场非常重要的组成部分，基础形式有重力式基础、桩基础和吸力锚基础，由于吸力锚具有结构简单、安装快捷和成本低廉等优点，使得吸力锚成为目前海洋工程中应用广泛的基础结构形式。
3.然而，目前的吸力锚在锚定后周边的砂土容易液化，降低吸力锚的整体水平承载力和竖向承载力；而且由于波浪的作用容易导致海床冲蚀，影响吸力锚的正常工作寿命。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种深海吸力锚，以解决现有技术中提及的问题。
5.基于上述目的，本发明提供了一种深海吸力锚，包括：
6.第一锚筒，为底端开口的中空圆柱体，所述第一锚筒的顶部设置有用于与外部负压设备连接的排水孔；
7.第二锚筒，可滑动的套设于所述第一锚筒上，所述第二锚筒的长度小于第一锚筒的长度，所述第二锚筒和所述第一锚筒通过锁紧件固定连接；
8.在外部作用下所述锁紧件能够解除所述第一锚筒和所述第二锚筒的锁紧状态，以使所述第二锚筒相对所述第一锚筒滑动。
9.进一步地，所述第二锚筒为底部开口的环形筒，所述第二锚筒的顶部设置有多个贯穿的透水孔。
10.进一步地，所述第一锚筒的外侧壁设置有沿其长度方向延伸的滑道，所述第二锚筒的内侧壁设置有沿其长度方向延伸的滑轨，所述第一锚筒和所述第二锚筒通过滑道和滑轨的卡接配合滑动连接。
11.进一步地，所述滑道的截面为“凹”字型，所述滑轨卡接约束于所述滑道中。
12.进一步地，所述滑道的上端设置有第一固定孔，所述滑轨上设置有第二固定孔，所述锁紧件穿经所述第一固定孔和所述第二固定孔，以构成所述第一锚筒和所述第二锚筒的锁紧状态。
13.进一步地，所述第一锚筒的外侧壁间隔设置有多个滑道，每一滑道上分别设置有第一固定孔，所述第二锚筒的内侧壁间隔设置有多个滑轨，每一滑轨上分别设置有第二固定孔。
14.进一步地，所述第二锚筒的直径为所述第一锚筒直径的1.5倍-2倍；所述第一锚筒的高度为所述第二锚筒高度的4倍-5倍。
15.进一步地，在锁紧状态下，所述第二锚筒的顶部端面与所述第一锚筒的顶部端面
齐平。
16.进一步地，所述锁紧件被设置于所述第一锚筒的顶部上端，所述锁紧件为直线驱动行程的液压缸。
17.进一步地，所述第一锚筒的顶部设置有吊钩和锌块；所述第二锚筒的顶部设置有吊钩。
18.从上面所述可以看出，本发明提供的深海吸力锚，通过设置滑动套设于第一锚筒上的第二锚筒，有效增加吸力锚的初始重力贯入深度，便于第一锚筒形成良好的密封环境；第二锚筒滑动至第一锚筒最底端时与软土层压实接触，有效改善因海底水流作用导致的海床冲蚀问题，避免海床冲蚀影响吸力锚的承载效果；同时，第二锚筒又可以增加吸力锚的整体锚定作用面积，有利于提高吸力锚的水平和竖向极限承载能力。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例中深海吸力锚的主视图；
21.图2为图1的俯视图；
22.图3为本发明实施例中第一锚筒的结构示意图；
23.图4为本发明实施例中第一锚筒的滑道的顶端部分结构示意图；
24.图5为本发明实施例中第一锚筒的滑道的底端部分结构示意图；
25.图6为本发明实施例中第二锚筒的剖面示意图；
26.图7为本发明实施例中第二锚筒的滑轨的顶端部分结构示意图；
27.图8为本发明实施例中液压件和滑道及滑轨的配合锁紧示意图。
28.附图标记说明
29.1、第一锚筒；11、锌块；12、排水孔；13、滑道；14、第一固定孔；15、吊钩；
30.2、第二锚筒；21、透水孔；22、滑轨；23、第二固定孔；24、加强肋；
31.3、液压泵。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
33.需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变
后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
34.随着能源危机的加剧，很多国家越来越重视可再生能源的开发利用。由于地球上分布着广阔的海洋，风能资源相当丰富，而且风能具有零排放、零污染的优点，是一种理想的潜力资源，海上风电场的建设速度也在加快，海上风电场很多建设在深水区，对建筑基础的要求非常高，建筑基础是海上风电场非常重要的组成部分，基础形式有重力式基础、桩基础和吸力锚基础，由于吸力锚具有结构简单、安装快捷和成本低廉等优点，使得吸力锚成为目前海洋工程中应用广泛的基础结构形式。
35.目前的吸力锚为下端敞开、顶端封闭的倒置筒状结构，依靠筒体内产生的负压实现吸力锚的下沉，吸力锚完成安装后负压消失，可以将吸力锚视为埋入式短桩，其工作原理是依靠筒体周围土体的抗力提供锚固能力。但传统吸力锚周围的砂土容易液化，降低承载力；不能有效提高水平承载力和竖向承载力；而且由于波浪的作用容易导致海床冲蚀。
36.基于上述背景技术提出的问题，本技术的一个或多个实施例中提供了一种深海吸力锚，用于海洋工程或离岸风电工程的基础结构中，当然，该吸力锚也可以用于其他场景。
37.如图1和图2所示，本技术提供的深海吸力锚包括第一锚筒1和第二锚筒2，其中，第一锚筒1为底端开口的中空圆柱体，所述第一锚筒1的顶部设置有用于与外部负压设备连接的排水孔12；第二锚筒2可滑动的套设于所述第一锚筒1上，所述第二锚筒2的长度小于第一锚筒1的长度，所述第二锚筒2和所述第一锚筒1通过锁紧件固定连接；在外部作用下所述锁紧件能够解除所述第一锚筒1和所述第二锚筒2的锁紧状态，以使所述第二锚筒2相对所述第一锚筒1滑动。
38.从上面所述可以看出，本技术提供的深海吸力锚，通过设置滑动套设于第一锚筒1上的第二锚筒2，有效增加吸力锚的初始重力贯入深度，便于第一锚筒1形成良好的密封环境；第二锚筒2滑动至第一锚筒1最底端时与软土层压实接触，有效改善因海底水流作用导致的海床冲蚀问题，避免海床冲蚀影响吸力锚的承载效果；同时，第二锚筒2又可以增加吸力锚的整体锚定作用面积，有利于提高吸力锚的水平和竖向极限承载能力。
39.需要说明的是，本技术实施例中所述的“底端”“顶部”等相关方位词是参照吸力锚在锚定状态下的方位进行说明的，即，当吸力锚在土层中锚定时，吸力锚沿高度方向向下插入土层中，此时，吸力锚的底端率先接触软土层，吸力锚的顶部最后接触或者不接触土体。
40.如图3所示，在一些实施例中，第一锚筒1的主体架构可以参照现有成熟的锚筒结构设置，即，其本身为一底端开口、顶部封闭的中空筒，第一锚筒1的顶部的排水孔12在沉降时与外部负压设备连接实现抽水功效，以便于第一锚筒1内部形成负压，利用第一锚筒1内部和外部的压差加速第一锚筒1的下沉动作。在此，示例性的，外部负压设备可以是潜水泵 输水管路，只要能够与排水孔12连接抽出第一锚筒1内部水体即可。
41.在一些实施例中，第一锚筒1的顶部具有两个相对设置的吊钩15，并在第一锚筒1的顶部焊接固定有多个均匀布置的锌块11，锌块11可以起到避免海水腐蚀筒体的作用。
42.如图6所示，在一些实施例中，第二锚筒2采用厚钢板制成，其本身也起到配重作用，厚重钢板能够增大吸力锚的整体重量，从而能够增加吸力锚初始安装时的重力贯入深度。第二锚筒2为底部开口的环形筒，并在第二锚筒2的顶部设置有多个贯穿的透水孔21，如此，当第二锚筒2跟随第一锚筒1沉降过程中，能够在保证第二锚筒2顶部强度的前提下最大程度的减小海水阻力，从而尽可能提升吸力锚的沉降深度。
43.在上述实施例中，如图2所示，示例性的，透水孔21具有在第二锚筒2的顶部均匀设置的四个，透水孔21的直径可以根据实际沉降深度设定，本实施例中对此不做绝对限定。
44.在一些实施例中，第一锚筒1的外侧壁设置有沿其长度方向延伸的滑道13，所述第二锚筒2的内侧壁设置有沿其长度方向延伸的滑轨22，所述第一锚筒1和所述第二锚筒2通过滑道13和滑轨22的卡接配合滑动连接。
45.示例性的，滑道13和滑轨22均由高强度耐磨耐腐蚀钢制成，滑道13与第一锚筒1焊接固定连接，滑道13的截面为“凹”字型，第二锚筒2的内壁上构造有沿径向凸出的加强肋24，滑轨22与加强肋24焊接固定连接，当第二锚筒2套设于第一锚筒1中时，第二锚筒2的滑轨22卡接进入滑道13中，使得第二锚筒2线性滑动约束于第一锚筒1上。
46.在一些实施例中，加强肋24可以省略，直接将滑轨22焊接固定在第二锚筒2的内壁上。进一步地，在一些实施例中，示例性的，滑道13的截面也可以被构造为“t”字型，“t”字型构造的滑道能够进一步阻挡滑轨22脱离，从而保持良好的紧固效果。
47.在上述实施例中，所述滑道13的上端设置有第一固定孔14，所述滑轨22上设置有第二固定孔23，所述锁紧件穿经所述第一固定孔14和所述第二固定孔23，以构成所述第一锚筒1和所述第二锚筒2的锁紧状态。
48.在此需要说明的是，在锁紧状态下，所述第二锚筒2的顶部端面与所述第一锚筒1的顶部端面齐平。示例性的如图3至图7所示，滑道13的上端至少部分突出第一锚筒1的顶部端面，第一固定孔14设置于滑道13的突出部分上；滑轨22的上端至少部分突出第二锚筒2的顶部端面，第二固定孔23设置于滑轨22的突出部分上，此设置能够降低第二锚筒2对第一锚筒1沉降时的干涉，避免第二锚筒2过早的接触土体而增大沉降阻力。
49.在一些实施例中，第一锚筒1的外侧壁间隔设置有多个滑道13，每一滑道13上分别设置有第一固定孔14，所述第二锚筒2的内侧壁间隔设置有多个滑轨22，每一滑轨22上分别设置有第二固定孔23。如此，每一滑道13对应一滑轨22，通过设置多个锁紧件，每一锁紧件分别对应一个第一固定孔14和一个第二固定孔23，形成多组锁紧状态，此设置能够进一步提升第一锚筒1和第二锚筒2的连接稳固性。
50.需要说明的是，在一些实施例中，第一锚筒1的滑道13和第二锚筒2的滑轨22可以省略，依靠第一锚筒1和第二锚筒2的侧壁接触实现第二锚筒2的滑动效果。
51.在一些实施例中，如图8所示，锁紧件被设置于所述第一锚筒1的顶部上端，所述锁紧件为直线驱动行程的液压缸。液压缸的线束与外部控制设备连接，外部控制设备直接控制液压缸的输出轴的伸出或缩回动作。在此，前述的“外部作用”也即外部控制设备的控制动作。外部控制设备控制液压缸的动作的相关技术可以参照现有成熟控制技术，本实施例中对此不再赘述。作为一种可替换的实施方式，锁紧件也可以采用其他直线驱动机构驱动，例如丝杠传动或电机传动。
52.在一些实施例中，第二锚筒1的直径为所述第一锚筒2直径的1.5倍-2倍；所述第一锚筒1的高度为所述第二锚筒2高度的4倍-5倍。此设置能够协调第一锚筒1和第二锚筒2的尺寸、重量和长度比例，从而增强吸力锚的锚定作用。
53.本技术提供的深海吸力锚的使用过程如下所述：
54.在施工阶段，吸力锚整体在第一锚筒1和第二锚筒2的自重作用下，沉入海底到达一定深度，使第一锚筒1与土体接触形成第一锚筒1的封闭状态，接着，利用外部负压设备与
排水孔12连接，抽出第一锚筒1内部水体使第一锚筒1内部处于负压状态，利用第一锚筒1的内外部的压差、第一锚筒1和第二锚筒2的自重作用力将吸力锚整体压入土层中，直至达到预定深度；接着，脱离外部负压设备，使第一锚筒1最终恢复至周边环境压力，外部控制设备控制液压泵3的输出轴缩回，解除第一锚筒1和第二锚筒2的锁紧状态，第二锚筒2在自重作用下贯入海底。
55.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
56.本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。