一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置

1.本发明涉及海洋立管技术领域，尤其是涉及一种带浮力且能有效抑制涡激振动的一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置。
2.随着陆地化石资源的匮乏，深海资源的开发利用正在被各国高度关注。众所周知，我国南海是世界上油气资源储藏量最多的地区之一，合理开发海洋资源已经成为我国重大发展战略。海洋立管是连接海床井口与海面工作平台的唯一通道，由于其所处环境十分恶劣，使得立管很容易疲劳破坏。由洋流、波浪引起的海洋立管涡激振动则是主要原因。当海洋立管的疲劳破坏不可控制时，海洋立管的破裂损坏使得大量油气泄露，届时将会造成无法预估的损失。因此，抑制海洋立管的涡激振动是海洋油气资源开发的重要环节。现在已经有各种抑制涡激振动的装置被应用于工程中。如：螺旋列板式、分隔板式、附属管式等。这些装置通过简单改变结构表面形状，就能改变绕流场，有效抑制涡激振动。
3.随着海洋资源的开采走向深海，海洋立管的长度也随之加长，立管承受的的力与弯矩也变大。然而，通过在立管上加入浮筒装置，使立管呈懒波形，使得一部分张力被抵消，顶端载荷减小，提高了海洋立管寿命。因此，在实际深海油气开采中懒波形立管被广泛应用。但是，加入浮筒装置使得管道直径变大，涡激振动非降反升。因此，懒波形海洋立管的应用具有很大局限性。


技术实现要素：

4.本发明专利为了克服上述的技术的不足，本发明提供了一种全新的涡激振动抑制装置，本发明是一种结构简单、安装方便、能够适应各个方向来流的一种整流罩式浮筒自适应涡激振动抑制装置。
5.为实现上述目的，本发明采用以下方案：一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置，包括整流罩式浮筒安装方式，凡所述整流罩式浮筒由多个基本单元组合而成，其中所述基本单元包括整流罩式浮筒、尾翼板与连接模块。所述尾翼板由螺栓将其固定至浮筒尾部。所述尾翼板功能是将尾涡的形成位置往远处引导，使其对立管产生的振动减弱。所述连接模块由合页与螺栓组成。所述合页功能是使得整流罩式浮能够自由开合，所述螺栓安装于整流罩尾部，其功能是将整罩式浮筒进行紧固。凡所述滑轨套筒包括两个带圆环凸台的半圆套筒与固定件组成。所述带圆环凸台半圆套筒，主要功能是使整流罩式浮筒能实现自适应旋转和将整个装置固定在立管上。所述固定件由两个螺栓组成，其功能是将两半圆套筒紧固于立管之上。
6.优选的，所述整流罩式浮筒涡激振动抑制装置，由整流罩式浮筒与滑轨套筒组成。
7.优选的，所述整流罩式浮筒外形截面类似水滴，前圆后尖。所述整流罩式浮筒从中间分为两半，所述整流罩式浮筒头部设置合页进行连接，目的是使浮筒可自由开合。所述整流罩式浮筒尾部设置螺栓孔，整流罩式浮筒尾部均设置螺栓孔同时与尾翼板螺栓孔进行配合由螺栓进行固定。所述整流罩浮筒内径大于滑轨套筒直径，且浮筒内设有圆形滑槽，可与旋转套筒滑轨进行配合，使整流罩浮筒实现自适应旋转功能。
8.优选的，所述旋转套筒由两个带凸台滑轨的半圆套筒组成，内外径均小于整流罩式浮筒，所述凸台滑轨与整流罩浮筒滑槽进行配合，使整流罩浮筒与之配合实现自适应旋转功能，所述滑轨套筒两侧均设有螺纹孔，由螺钉将其紧固到立管上。
9.优选的，一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置的安装方式：首先由螺钉将旋转套筒固定在立管上，然后将整流罩式浮筒开合至180度，对准滑轨与滑槽后，闭合整流罩式浮筒，由尾部螺栓进行整个装置的固定。
10.本发明与现有涡激振动抑制装置相比，本发明优势在于：本发明将浮筒结构变为整流罩式，能使懒波形海洋立管保持非常良好的稳定性。为了使得立管在海洋中保持稳定性，加入浮筒使得呈现懒波形，一定程度上会减少拖曳力，但是浮筒的加入会使得立管直径增大，涡激振动也随之加强。现将浮筒用整流罩式思路设计，使得浮筒在保证原有功能的同时涡激振动得到有效抑制，大大增加立管使用寿命，提高立管经济效应。同时，将浮筒与涡激振动抑制装置结合的创新思路为之后研究提供了借鉴。其次，一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置加长的尾翼也对涡激振动有着良好的抑制效果。加长的尾翼会影响尾涡的形成位置改变，对立管影响效果被大大减弱。一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置的安装方式也是一大优势，在实际安装过程中，一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置不但能自适应各方向来流，而且该装置结构简单、拆卸方便、造价低廉、维修养护方便。为实际工程中应用提供了良好的解决方案。
附图说明
11.为了更加清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面对实施例中所需的零件附图进行简单介绍。明显的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据附图得到其他附图。
12.图1为本发明提供的整流罩式浮筒涡激振动抑制装置轴侧图图2为本发明提供的整流罩式浮筒涡激振动抑制装置正视图图3为本发明装置的滑轨套筒部分示意图图4为本发明装置的尾翼板部分示意图其中：1-滑轨套筒、2-整流罩式浮筒、3-尾翼板、4-合页、5-螺栓、6-螺钉-7-螺母。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的具体实施进一步阐述。
14.本发明提供一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置，弥补该领域空白，解决现有技术问题。同时首先结合浮筒与抑制装置的思路为之后研究提供了借鉴。
15.如图1、图2所示，本发明由滑轨套筒1、整流罩式浮筒2、尾翼板组成3。
16.上述实施例中，滑轨套筒1包括2个半圆柱套筒。2个半圆柱套筒均设置凸台滑轨，滑轨套筒1上设置螺钉孔，由螺钉6将2个半圆柱套筒连接并紧固在立管上。滑轨套筒1内径与立管一致。滑轨套筒1的设计优点在于，为整流罩浮筒2的旋转提供稳定的滑轨，并且减小整流罩式浮筒2旋转带来的摩擦对立管的损害。
17.上述实施例中，整流罩式浮筒2由两半整流罩式浮筒、合页4组成。整流式罩浮筒内均设置与滑轨配合的滑槽，整流罩式浮筒2从中间分为两半，且头部设置合页安装凹槽，通
过合页连接两半浮筒，使得整流罩式浮筒2可自由开合。将整流罩式浮筒2的滑槽与滑轨套筒1的滑轨充分配合，闭合整流罩式浮筒2。整流罩式2浮筒由螺栓5、螺母7通过其尾部设置的螺栓孔进行连接紧固。整流罩式浮筒2设计的优势在于，整流罩式浮筒2将传统圆柱浮筒设置为整流罩式，同时，配合滑轨套筒，使整个装置不但能适应个方向来流，还能最大程度减少涡激振动对立管的影响。此外，整流罩式浮筒的加入，甚至可以带来减少立管顶端载荷的良好效果。
18.上述实施例中，尾翼板3尾部设置螺栓孔，将尾翼板3与整流罩浮筒尾部轴孔配合并由螺栓5、螺母7紧固。尾翼3的设置保证了整个结构的弦厚比为1.375，此弦厚比为最优模型。此尾翼板3的加入使得尾涡的形成位置远离立管，最大程度阻止涡激振动对立管的疲劳破坏。


技术特征：
1.一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置，其特征在于：所述装置包括整流罩式浮筒、滑轨套筒、尾翼板、合页、螺钉和螺栓，其中，所述整流罩式浮筒为两半整流罩式浮筒组成，所述整流罩式浮筒由连接件合页进行连接，所述滑轨套筒由两半圆柱套筒组成，所述滑轨套筒由螺钉紧固。2.根据权利要求1所述的一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置，其特征在于，所述整流罩式浮筒部分包括，整流罩式浮筒、连接部件和尾翼板，所述整流罩式浮筒由两半整流罩式浮筒通过连接件合页连接，所属尾翼板保证弦厚比为1.375并且与浮筒尾部配合由螺栓进行紧固。3.根据权利要求2所述整流罩式浮筒，其特征在于其内部设置圆形滑槽，其功能为配合滑轨套筒，实现自适应旋转。4.根据权利要求3所述滑轨套筒，其特征在于，所述滑轨套筒包括两半圆柱套筒、螺钉，所述滑轨套筒设置突起滑轨，可与整流罩浮筒圆形滑槽配合，实现自适应旋转功能。5.根据权利要求2所述尾翼板，其特征在于保证弦厚比为1.375。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置，其特在于，所述整流罩式浮筒涡激振动抑制装置通过旋转可自适应来流，同时所述整流罩式浮筒可自由开合。

技术总结
本发明公开了一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置，涉及海洋立管技术领域，所述装置包括：整流罩式浮筒、滑轨套筒和尾翼板。所述整流罩式浮筒由2个半整流罩式浮筒通过合页进行连接，使得整流罩式浮筒可开合。其次，浮筒内设置与旋转套筒凸台滑轨配合的滑槽，使得整流罩浮筒可适应各个方向来流，自适应来流角度。加长的尾翼板使得整个装置弦厚比为最优的1.375。本发明将整流罩式抑制装置应用至懒波形海洋立管中，首次将浮筒设计为整流罩式，在实现浮筒功能的同时，将懒波形立管中加入浮筒所带来的额外涡激振动一并减弱。使得懒波形立管的稳定性、实用性、经济效应得到提高。一种整流罩式浮筒涡激振动抑制装置加入的尾翼板会使得尾涡形成位置后移，减弱涡激振动对立管带来的影响。本发明结构简单、安装方便、功能全面，在实际工程应用中有很高的应用价值。际工程应用中有很高的应用价值。际工程应用中有很高的应用价值。


技术研发人员：杨鑫 宋振华
受保护的技术使用者：海南大学
技术研发日：2022.06.08
技术公布日：2022/8/5