水下立管涡激振动抑制装置的制造方法
【专利摘要】一种水下立管涡激振动抑制装置，属于海洋工程技术领域。涡激振动抑制装置包括套在立管（1）上整流罩（4），还至少包括两个套在立管（1）上并设置在整流罩两端的止推器（2）。本实用新型提供的水下立管涡激振动抑制装置强度高，安装简单方便，不受来流影响，可有效抑制涡激振动。
【专利说明】
水下立管涡激振动抑制装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种水下立管涡激振动抑制装置，属于海洋工程技术领域。
【背景技术】
[0002]随着陆地石油供应的日益短缺，开发开采深海油气已成为解决当前能源危机的重要途径。作为海底生产系统和浮式装置之间的关键连接，海洋立管系统为油气的举升提供了通道，其安全服役是深海油气开采的根本保障。海洋环境恶劣，立管不可避免地产生涡激振动现象，立管在持续的涡激振动作用下，最终可能产生疲劳破坏，从而影响油气开采，甚至造成严重的工程和环境事故。
[0003]为减少和防止涡激振动的破坏作用，提高海洋立管的使用寿命，为减少和防止涡激振动的破坏作用，提高海洋立管的使用寿命，申请号为201010571612的专利申请公开了一种采用可旋转整流罩的水下立管涡激振动抑制装置，其包括一对旋转模块、整流罩固定垫45、整流罩46，旋转模块包括旋转模块固定件、旋转模块转动件43、滚子和轴向止动片;旋转模块固定件由对称的两半环钢质构件组成;旋转模块固定件从两侧套在立管41上，并使用螺栓连接固定;滚子放置于旋转模块固定件的滚子槽内；旋转模块转动件也由对称的两半环钢质构件组成，在其底面上加工滚子环槽;直角结构的轴向止动片，分别安装在旋转模块转动件43的两半环上;旋转模块转动件套在旋转模块固定件上面，其滚子环槽正好放置在滚子上面，两半环之间使用螺栓39连接;整流罩46外形前圆后尖，表面光滑，略像水滴的形状;横截面迎流方向部分为圆弧，尾流方向部分沿圆弧切线光滑过渡直至相交，相交后延伸出一段尾部;整流罩46和整流罩固定垫45—起安装在旋转模块外面，每个整流罩46上下两端分别安装一个旋转模块;两端的旋转模块和整流罩46之间分别用螺栓49紧固连接，整流罩46圆弧部分与立管同轴，如图1所示。
[0004]现有技术提供的这种水下立管涡激振动抑制装置结构不强，安装不方便，且易在立柱上滑动。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种水下立管涡激振动抑制装置，其强度高，安装简单方便，不受来流影响，可有效抑制涡激振动。
[0006]为实现所述实用新型目的，本实用新型提供一种水下立管涡激振动抑制装置，其包括套在立管I上整流罩4，还至少包括两个套在立管I上并设置在整流罩两端的止推器2。
[0007]优选地，利用绑带将止推器2固定于立管(I)上。
[0008]优选地，所述绑带由不锈钢制成。
[0009]优选地，整流罩4包括圆弧部分和与圆弧光滑过渡的V型的尾部；圆弧部分沿轴向设置有两个开口加强板和沿周向设置有多个起整流作用的加强筋。
[0010]优选地，V型的尾部侧面设置有多个涡槽14。
[0011]优选地，止推器2至少包括圆筒，圆筒的一侧沿轴向设置有开口。
[0012]优选地，止推器2还至少包括多个设置在在圆筒两端径向截面为V型的弧形槽。
[0013]优选地，弧形槽为四个，其中两个设置在圆筒的一端，另两个设置在圆筒的另一端。
[0014]与现有技术相比，本实用新型提供的本实用新型由于采取以上技术方案，具有如下优点:
[0015]1、整流罩采用V型尾翼，流线型设计，侧面设计有涡槽，此种结构可减小立管的阻力和脉动升力，有效抑制涡激振动；
[0016]2、整流罩的加强筋不仅是加强结构，其主要目的是起整流作用，将水流分层，减少水流轴向扰动，进一步增强抑制涡激振动的效果；
[0017]3、整流罩可随水流流向改变方向，有效解决抑制效果受来流方向限制的缺陷，可以适应流向随机变化的深海环境，因此增加了在工程上的应用范围；
[0018]4、整流罩和止推器均采用高强度HMPE材料，大幅降低生产成本，简化制造工艺，抗压，耐磨，不易腐蚀，适用温度范围大，废旧产品可再回收利用；
[0019]5、本实用新型装置只需在立管上每隔一定距离安装一对止推器，再套上带整流加强筋整流罩，安装简单方便，施工工艺容易实现。
[0020]与现有技术相比，本实用新型提供的带整流加强筋整流罩，其强度高，安装简单方便，不受来流影响，可有效抑制涡激振动。
【附图说明】
[0021]图1是现有技术中提供的一种立管涡激振动抑制装置；
[0022]图2为本实用新型提供的立管涡激振动抑制装置示意图；
[0023]图3为本实用新型装置整流罩立体结构示意图；
[0024]图4为图2中沿A-A进行径向截的截面示意图；
[0025]图5为图2中沿B-B进行径向截的截面示意图；
[0026]图6为本实用新型提供的止推器立体结构示意图；
[0027]图7为图6中止推器的俯视图；
[0028]附图标记:1-立管;2、25-止推器;3、26-不锈钢绑带;4_整流罩;5_通孔;6_螺栓;7-螺母;8-垫圈；9、31 -开口加强板，I O-弹性开口，11、21、27、29-小整流加强筋；12-椭圆孔；13、28-大整流加强筋；14、22、23、33-涡槽;15-圆筒；16、17、18、19-弧形槽;20-开口。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0032]图2为本实用新型提供的立管涡激振动抑制装置示意图。如图2所示，本实用新型提供的水下立管涡激振动抑制装置包括套在立管I上整流罩4，还包括两个套在立管I上并设置在整流罩两端的止推器2和止推器25。优选，利用绑带3将止推器2固定于立管I上，利用绑带26将止推器25固定于立管I上。所述绑带优选用不锈钢制成。整流罩4采用流线型设计，由高密度HMPE材料滚塑成型后切割而成，外形前圆后尖，上下左右对称，其横截面迎流部分为圆弧，圆弧部分设置有沿轴向的开口加强板和沿周向的起整流作用的加强筋，尾部部分沿圆弧切线光滑过渡直至相交，即尾部呈V形，S卩，整流罩4包括圆弧部分和与圆弧光滑过渡的V型的尾部；圆弧部分包括第一圆弧部分和与第一圆弧部分完全对称且形状相同的第二圆弧部分;第一圆弧部分沿轴向设置有开口加强板9，第二圆弧部分沿轴向设置有开口加强板31(图2中未示)，开口加强板9和开口加强板31之间形成弹性开口 10;第一圆弧部分和第二圆弧部分沿周向均设置有多个起整流作用的加强筋。加强筋包括大加强筋板和小加强筋板，大加强筋板如13，小加强筋板如11和21;大加强筋板和小加强筋板沿周向交替设置在圆弧部分。大加强筋处开有椭圆孔12，安装时，通过椭圆孔12张开整流罩4的弹性开口 10，套在立管I上，使整流罩4圆弧部分与立管I同轴。开口加强板9和开口加强板31对称设置有多个通孔，如通孔5，使用螺栓6、螺母7、垫圈8将开口加强板9和开口加强板31紧固连接，整流罩4可绕立管I轴线自由转动。V型的尾部第一侧面设计有涡槽14、涡槽22和涡槽23，V型的尾部第二侧面也设计有多个涡槽，分别与涡槽14、涡槽22和涡槽23对称。整流罩4的上端安装一个止推器2，整流罩4的下端安装一个止推器25，上下两个止推器套在立管上，并使用不锈钢绑带使其卡抱于立管I外表面，保证止推器不会沿立管I轴向移动。所述止推器内径略大于立管I外径D，高度为0.25L-0.3L(整流罩4长度为L);整流罩4横截面圆弧部分内径略大于立管I外径D。
[0033]图3为本实用新型提供的整流罩立体结构示意图，如图3所示，整流罩4包括圆弧部分和与圆弧光滑过渡的V型的尾部；圆弧部分包括第一圆弧部分和与第一圆弧部分完全对称且形状相同的第二圆弧部分;第一圆弧部分沿轴向设置有开口加强板9，第二圆弧部分沿轴向设置有开口加强板31，开口加强板9和开口加强板31之间形成弹性开口 10;第一圆弧部分沿周向设置有多个起整流作用的加强筋。加强筋包括大加强筋板和小加强筋板，大加强筋板如13，小加强筋板如11和21;大加强筋板和小加强筋板沿第一圆弧部分的周向交替设置在第一圆弧部分。第二圆弧部分沿周向也设置有多个起整流作用的加强筋。加强筋包括大加强筋板和小加强筋板，大加强筋板如28，小加强筋板如27和29 ；大加强筋板和小加强筋板沿第二圆弧部分的周向交替设置。在第一圆弧部分的大加强筋板和第二圆弧部分的大加强筋板的连接处开有椭圆孔12。整流罩4的圆弧部分处沿轴向形成圆柱形空腔30，在V形的尾部形成椭圆柱形空腔32。开口加强板9和开口加强板31对称设置有多个通孔，如通孔5，使用螺栓、螺母、垫圈将开口加强板9和开口加强板31紧固连接。V型的尾部第一侧面设置有涡槽14、涡槽22和涡槽23，V型的尾部第二侧面也设置有多个涡槽，分别与涡槽14、涡槽22和涡槽23对称。
[0034]图4为图2中整流罩沿A-A进行径向截的截面示意图。如图4所示，整流罩4包括圆弧部分和与圆弧光滑过渡的V型的尾部；圆弧部分包括对称设置的第一圆弧部分和第二圆弧部分，第一圆弧部分沿轴向设置有开口加强板9;第二圆弧部分沿轴向设置有开口加强板31ο
[0035]图5为图2中整流罩沿B-B进行径向截的截面示意图。如图5所示，整流罩4包括圆弧部分和与圆弧光滑过渡的V型的尾部；圆弧部分包括对称设置的第一圆弧部分和第二圆弧部分，第一圆弧部分沿周向设置有加强筋板13，第二圆弧部分沿周向设置有加强筋板28，加强筋板13和加强筋板28连接处形成椭圆孔12，V型的尾部对称设置有涡槽22和涡槽33。
[0036]图6为本实用新型提供的止推器立体结构示意图；图7为图6中止推器俯视图，如图6-7所示，止推器2包括圆筒15，圆筒的一侧沿轴向设置有开口20。止推器2包括多个设置在在圆筒两端径向截面为V型的弧形槽19、V型的弧形槽18、V型的弧形槽16和V型的弧形槽17。止推器2是由高密度HMPE材料滚塑成型后切割而成的。
[0037]将本实用新型提供的立管涡激振动抑制装置设置在水下立管上时，当来流方向改变时，在表面两侧压力的作用下，整流罩4将绕立管I轴线旋转，并自动稳定于两个平衡位置，从而改变来流夹角，使涡激振动抑制效果始终保持在一个较好的范围内。
[0038]如果水下立管I长径比很大，可在其上每隔一段距离安装多段所述涡激振动抑制装置，每段所述整流罩4的长度取L。
[0039]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种水下立管涡激振动抑制装置，其包括套在立管(I)上整流罩(4)，其特征在于，还至少包括两个套在立管(I)上并设置在整流罩两端的止推器(2)，其中，整流罩(4)包括圆弧部分和与圆弧光滑过渡的V型的尾部；圆弧部分沿轴向设置有两个开口加强板，沿周向设置有多个起整流作用的加强筋。2.根据权利要求1所述的水下立管涡激振动抑制装置，其特征在于，利用绑带将止推器(2)固定于立管(I)上。3.根据权利要求2所述的水下立管涡激振动抑制装置，其特征在于，所述绑带由不锈钢制成。4.根据权利要求3所述的水下立管涡激振动抑制装置，其特征在于，V型的尾部侧面设置有多个涡槽(14)。5.根据权利要求4所述的水下立管涡激振动抑制装置，其特征在于，止推器(2)至少包括圆筒，圆筒沿轴向设置有开口。6.根据权利要求5所述的水下立管涡激振动抑制装置，其特征在于，止推器(2)还至少包括多个设置在圆筒两端径向截面为V型的弧形槽。7.根据权利要求6所述的水下立管涡激振动抑制装置，其特征在于，弧形槽为四个，其中两个设置在圆筒的一端，另两个对称设置在圆筒的另一端。
【文档编号】E21B17/10GK205422574SQ201620187126
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】康永田, 齐冲, 李森, 黄志明, 张大刚
【申请人】青岛迪玛尔海洋工程有限公司