[发明专利]一种基于仿生学的新型鱼雷锚及其施工方法

权利要求书

1.一种基于仿生学的新型鱼雷锚，其特征在于，包括锚身(2)、锚杆(3)、锚翼(5)、锚尖(1)和螺旋伸缩机构；

所述的锚杆(3)位于锚身(2)内部下方，锚尖(1)位于锚杆(3)的顶端，锚翼(5)固定在锚身(2)尾部，螺旋伸缩机构位于锚身(2)内部上方；

所述的锚杆(3)直径为0.75m～1.2m、长为12.5m～15.0m，于顶端至其1/3～1/4处布置螺纹；

所述的锚身(2)，直径为0.8m～1.3m、长为12.5m～15.0m，形状为圆柱形，外表面布置仿鲨鱼皮结构(16)，内部设有挡板(14)以限制连动转子的竖向移动；所述的仿鲨鱼皮结构，为三维互锁的肋条结构，厚为0.01m～0.02m；

所述的螺旋伸缩机构，包括锚固螺杆(6)、导向滑道(9)、径向轴向联合轴承(8)和连动转子(11)；锚固螺杆(6)通过导向滑道(9)从锚身顶部穿出，锚固螺杆(6)顶端设置锚眼(4)与工作锚链相连，外侧布置纵向凹槽(7)；导向滑道(9)内部布置与螺杆凹槽对应的纵向凸起以限制锚固螺杆旋转；所述的连动转子(11)上下两端刚性连接径向轴向联合轴承(8)，分别套于所述锚固螺杆(6)与锚杆(3)之上，转子中间布置支撑杆(12)以加强刚度；

所述的锚翼(5)为2～4个梯形钢板，夹角为90°～180°，板宽为0.5m～1.5m、板长是1/3～2/3的锚长、板厚为0.07m～0.08m，锚翼(5)外部增设负泊松比材料或与仿鲨鱼皮结构同时穿插使用，其可全贴合于外表面或沿锚身方向水平布置2～5排，每排间距0.05m～0.10m。

2.如权利要求1所述的一种基于仿生学的新型鱼雷锚，其特征在于，所述的负泊松比材料为内凹多边形结构、旋转多边形结构、手性结构、穿孔板结构、联锁多边形结构、交错肋结构及鸡蛋架结构的金属材料、FCC晶体、多重泊松比材料、聚氨脂泡沫或聚四氟乙烯复合负泊松比材料，负泊松比材料为上述材料中的一种或几种的组合，厚度为0.02m～0.03m。

3.如权利要求1或2所述的一种基于仿生学的新型鱼雷锚，其特征在于，所述的锚尖(1)的形状为椭圆形或者圆锥形，直径为0.75m～1.2m、长为1.5m～5.0m。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于仿生学的新型鱼雷锚的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：根据设计要求，将0.01m～0.02m厚的仿鲨鱼皮结构材料，均布于锚身(2)外表面、在锚翼(5)增设0.02m～0.03m厚内凹六边蜂窝形负泊松比材料；

第二步：将鱼雷锚吊至设计高度后，释放安装锚链，依靠鱼雷锚自身重力自由下落贯入至海床土体中，外表面仿鲨鱼皮结构(16)会有效减少鱼雷锚在水中所受到的阻力；贯入过程中，锚固螺杆与锚杆(3)处于锚身(2)内部；

第三步：当鱼雷锚安装贯入至1.5～3倍锚长土体深度后，拉紧工作锚链，锚固螺杆(6)由于导向滑道(9)的限制被锚链逐步竖直拉出；

第四步：锚固螺杆(6)伸出过程中，其径向轴向联合轴承开始旋转，带动与轴承刚性连接的连动转子(11)同步旋转；

第五步：锚杆(3)的径向轴向联合轴承(8)被转子带动旋转，锚杆(3)受其上部螺纹的方向限制，逐步向下伸出，实现二次贯入土体，到达最大行程后停止贯入；

第六步：锚杆(3)二次贯入完成后，鱼雷锚进入工作状态，锚翼(5)处负泊松比材料受拉膨胀、增大受力面积；锚身(2)仿鲨鱼皮结构(16)在拉拔时张开并裹挟部分土体，增大抗拔阻力；锚杆(3)的二次贯入有效增大了鱼雷锚与土体的接触面积，进而提高了鱼雷锚的整体抗拔承载力。