一种旋转模块及具有其的立管涡激振动抑制装置的制作方法

本发明涉及海洋工程，尤其涉及一种旋转模块及具有其的立管涡激振动抑制装置。

背景技术：

1、海洋立管极其细长，在海洋洋流作用下，立管两侧会出现周期性交替脱落的漩涡，这一周期性脱落的漩涡继而会诱导立管周围产生周期性的水动力载荷，当水动力载荷的频率与立管某一阶固有频率接近时，立管将会在垂直于流向和沿着流向发生显著的振动，即涡激振动。涡激振动现象是立管疲劳损伤的重要原因，严重降低了立管的服役寿命。

2、为了减弱并抑制立管的涡激振动，工程界在立管表面覆盖了不同形式的抑制装置，主要可以分为两大类：主动抑制装置和被动抑制装置。主动抑制装置需要外部能量输入，这在实际海洋工程中应用代价昂贵，不切实际。被动抑制装置无需外部提供能量，易于制造安装，在海洋工程中得到了广泛的应用。常见的被动式抑制装置有螺旋列板、导流板和分流板。wang发表在journal of hydrodynamics上的《areview on flow-inducedvibration of offshore circular cylinders》指出螺旋列板虽然能够显著减低立管的涡激振动幅值，但会增加立管的流向阻力，而导流板在有效抑制立管涡激振动的同时，可以显著减小流向阻力。导流板又可以分为固定式和可旋转式，固定式导流板无法适应流向的变化，当来流方向发生变化时，装置的抑制性能可能会急剧下降；而可旋转式导流板可以在来流方向发生变化时偏转至一个稳定的位置，仍具有较好的抑制效果。现有的可旋转式导流板通常依靠轴承来提供旋转自由度，然而，适用于真实海洋立管的轴承重量较大，安装较为困难。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对上述现有技术中存在的不足，提供一种旋转模块及具有其的立管涡激振动抑制装置，其通过小轴承的组合实现导流套的转动，能够有效地降低整体装置的重量，方便安装。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种旋转模块，包括：

4、固定环，所述固定环固定套装于立管外壁上；

5、若干限位组件，若干所述限位组件间隔安装于所述固定环外侧壁上，所述限位组件包括安装架、轴向限位轴承和径向限位轴承，所述安装架包括相互连接的安装杆和u形架，所述安装杆远离所述u形架一端固定连接于所述固定环外侧壁上，所述轴向限位轴承安装于所述安装杆上，所述径向限位轴承安装于所述u形架上；

6、旋转套环，所述旋转套环用于连接导流套，所述旋转套环同轴设置于所述固定环外侧，所述旋转套环的内侧壁上具有环槽，所述轴向限位轴承的周向侧壁与所述环槽的顶侧壁和/或底侧壁相抵接，所述径向限位轴承的周向侧壁与所述环槽的周向侧壁相抵接。

7、优选的，所述固定环外侧壁上具有若干用于安装所述限位组件的基座，所述基座上具有螺纹连接孔，所述安装杆远离所述u形架一端上具有与所述螺纹连接孔旋合连接的外螺纹。

8、优选的，所述固定环外侧壁设置有四个所述限位组件，四个所述限位组件两两对称设置。

9、优选的，所述旋转套环包括第一半环、第二半环和若干连接板，若干所述连接板用于连接所述第一半环和所述第二半环。

10、优选的，还包括若干摩擦调节组件，所述摩擦调节组件包括安装板和摩擦螺栓，所述安装板安装于所述旋转套环的端面上，所述摩擦螺栓旋合于安装板上，所述摩擦螺栓适于通过与所述固定环端面抵接调整所述旋转套环的转动摩擦。

11、优选的，所述旋转套环上具有两个对称设置的摩擦调节组件。

12、第二方面，本发明提供一种立管涡激振动抑制装置，包括导流套和若干如上述第一方面中所述的旋转模块，所述导流套通过若干所述旋转模块转动安装于所述立管上，所述导流套适于绕所述立管轴线自由转动。

13、优选的，所述旋转模块的数量为两个。

14、优选的，所述导流套包括圆弧板和两块直板，所述圆弧板与所述立管同轴，两块所述直板沿所述圆弧板切线光滑过渡直至相交，两块所述直板相交后分别延伸出一段尾板，所述导流套横截面呈前圆后尖的流线型。

15、优选的，所述导流套两端与所述旋转模块之间的空隙内分别安装有端部盖板，所述端部盖板的横截面和所述导流套两端与所述旋转模块之间的空隙的横截面相匹配。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

17、(1)本发明提供的旋转模块通过小轴承的组合实现导流套的转动，能够有效地降低整体装置的重量，方便安装；

18、(2)本发明提供的旋转模块上设置有摩擦调节组件，使用时可以对导流套的转动摩擦进行调节；

19、(3)本发明提供的立管涡激振动抑制装置的导流套可绕立管轴线自由转动，能够适应流向频繁变化的海洋环境；

20、(4)本发明提供的立管涡激振动抑制装置安装时，只需在立管上间隔安装若干旋转模块，再将导流套套设于立管上并与旋转模块连接即可安装，制造安装简单方便。

技术特征：

1.一种旋转模块，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的旋转模块，其特征在于，所述固定环(1)外侧壁上具有若干用于安装所述限位组件(2)的基座(11)，所述基座(11)上具有螺纹连接孔，所述安装杆(211)远离所述u形架(212)一端上具有与所述螺纹连接孔旋合连接的外螺纹。

3.如权利要求1所述的旋转模块，其特征在于，所述固定环(1)外侧壁设置有四个所述限位组件(2)，四个所述限位组件(2)两两对称设置。

4.如权利要求1所述的旋转模块，其特征在于，所述旋转套环(3)包括第一半环(32)、第二半环(33)和若干连接板(34)，若干所述连接板(34)用于连接所述第一半环(32)和所述第二半环(33)。

5.如权利要求1所述的旋转模块，其特征在于，还包括若干摩擦调节组件(4)，所述摩擦调节组件(4)包括安装板(41)和摩擦螺栓(42)，所述安装板(41)安装于所述旋转套环(3)的端面上，所述摩擦螺栓(42)旋合于安装板(41)上，所述摩擦螺栓(42)适于通过与所述固定环(1)端面抵接调整所述旋转套环(3)的转动摩擦。

6.如权利要求5所述的旋转模块，其特征在于，所述旋转套环(3)上具有两个对称设置的摩擦调节组件(4)。

7.一种立管涡激振动抑制装置，其特征在于，包括导流套(5)和若干如权利要求1-6任一项所述的旋转模块，所述导流套(5)通过若干所述旋转模块转动安装于所述立管(7)上，所述导流套(5)适于绕所述立管(7)轴线自由转动。

8.如权利要求7所述的立管涡激振动抑制装置，其特征在于，所述旋转模块的数量为两个。

9.如权利要求7所述的立管涡激振动抑制装置，其特征在于，所述导流套(5)包括圆弧板(51)和两块直板(52)，所述圆弧板(51)与所述立管(7)同轴，两块所述直板(52)沿所述圆弧板(51)切线光滑过渡直至相交，两块所述直板(52)相交后分别延伸出一段尾板(53)，所述导流套(5)横截面呈前圆后尖的流线型。

10.如权利要求9所述的立管(7)涡激振动抑制装置，其特征在于，所述导流套(5)两端与所述旋转模块之间的空隙内分别安装有端部盖板(6)，所述端部盖板(6)的横截面和所述导流套(5)两端与所述旋转模块之间的空隙的横截面相匹配。

技术总结
本发明提供一种旋转模块及具有其的立管涡激振动抑制装置，旋转模块包括固定环、若干限位组件和旋转套环，固定环固定套装于立管外壁上，若干限位组件间隔安装于固定环外侧壁上，限位组件包括安装架、轴向限位轴承和径向限位轴承，轴向限位轴承和径向限位轴承安装于安装架上，旋转套环同轴设置于固定环外侧，旋转套环的内侧壁上具有环槽，轴向限位轴承的周向侧壁与环槽的顶侧壁和/或底侧壁相抵接，径向限位轴承的周向侧壁与环槽的周向侧壁相抵接，立管涡激振动抑制装置通过旋转模块连接立管和导流套。与现有技术相比，本发明通过小轴承的组合实现导流套的转动，能够有效地降低整体装置的重量，方便安装。

技术研发人员：尹汉军,侯静,冯现洪,付丽宁,贾鲁生,黄俊,李琰程
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17