专利名称：管道外阻力减阻导流罩的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种海洋直立管道的减阻装置，尤其涉及一种管道外阻力减阻导流罩及该导流罩的安装方法。
技术背景长期的海洋洋流会对海洋中直立的立管产生持续的作用，特别是产生卡门涡街的情况下，长期的作用会导致立管产生疲劳破坏。这对于使用立管的海洋作业来说是一个不小的损失。目前，尽量减少这部分的损失的措施一般为，在圆柱形结构的外围螺旋状地安装比较薄的金属条。但是此类措施还存在着一些缺点，比如这样的结构并没有消除卡门涡街的产生，只是使得不同地方产生的涡街的相位不同，在一定程度上减弱了振动效应，对于阻力的减弱效果有限。因此，本领域的技术人员致力于开发一种自身结构可靠，经济性好的减弱立管阻力或者振动的结构，改善立管的受力情况，减少管道的疲劳破坏。
实用新型内容有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自身结构简单，经济性好，能够有效减弱圆柱状立管结构阻力和振动的结构。为实现上述目的，本实用新型提供了一种减阻导流罩，可以安装在管道的外壁上， 有至少两个滚动轴承和一个外壳组成。其中，所述滚动轴承需要耐受海水的腐蚀，所述外壳可以分为两个部分，中间部分为一流线型外壳，两端与中间部分焊接连接，两端部分的端线处有圆角，圆角的尺寸需要根据外壳的尺寸确定；所述外壳中间部分为制造方便，从其剖面线上看，由两端直线和一段圆弧组成；所述圆弧的直径比管道的外径略大，与直线部分相切连接。较佳地，所述外壳中间部分内部有横竖支撑结构加强；较佳地，所述材料能够耐受海水的腐蚀。本实用新型还提供了一种前述导流罩装置的安装方法，所述管道为待组装放置水线下的管道，所述方法包括步骤一，在管道外臂上等间距的固结3个滚动轴承，间距为700mm，内径略大于管道的外径；步骤二，将已经加工好的导流罩中间部分的剖面圆弧对应板与滚动轴承固结，对应圆心角为240° ；步骤三，将已经安装内部型材的导流罩中间部分的剖面直线对应板与剖面圆弧对应板焊接，然后将两个板另一端焊接；步骤四，将已经加工成型的导流罩两端结构套入管道，与中间部分结构焊接；步骤五，将结构整体的外部涂上高分子聚乙烯涂层。本实用新型通过设计管道使用的导流罩结构，实现管道的减阻减振的效果，减少管道的疲劳破坏，利用现有的技术加以组合，对现有的管道附加这样的装置，导流罩通过轴承与管道连接，导流罩两端加装有较大圆角的端部结构，减弱了流场突变带来的额外阻力。这ー装置对管道没有大大的改造，对阻カ减弱和振动的减弱有着很好的效果，经济性也很强，能够有效减少管道的疲劳破坏以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进ー步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
图I是本实用新型的一个较佳实施例在一定长度范围内的立体视图；图2是图I所示实施例中的管道和滚动轴承部分；图3是图I所示实施例中的导流罩中间部分；图4是图I所示实施例中的导流罩内部型材部分；图5和图6是图I所示实施例中的导流罩两端部分；图7是图I从管道轴线方向的整体俯视图；图8是图3中导流罩中间部分的立体透视图；图9是图3中导流罩中间部分的从管道轴向的俯视图；图10是图5中直线段的从平板法向的俯视图；图11是图2中两端部分中一端的立体视图；图12是图8中两段部分中一端的沿管道轴向的导流罩内部的俯视图；图13是图8中两段部分中一端的垂直于管道轴向的侧视图；图中的附图标记为待安装导流罩的管道1，导流罩两端部分2、3，导流罩中间部分4，滚动轴承5，导流罩两端部分的管道通过的孔6，导流罩两端部分边缘圆角7，导流罩中间部分的内部型材8。
具体实施方式
本实用新型的结构为安装在管道外围的附加导流罩结构，安装位置为圆柱形管道的外壁。该结构需要在安装需要在水下环境工作的管道的时候与管道一起作为ー个整体安装，也可以在需要更换一段管道的时候安装在待更换的管道上。结构由滚动轴承、型材、有高分子聚こ烯涂层的合金钢板结构组成。此结构中，导流罩通过滚动轴承与管道相连，导流罩的中间部分沿垂直管道轴向的剖面为ー简单流线型，有一段圆弧与两段直线构成，圆弧部分对应的板与轴承固结，两直线部分保持和圆弧部分相切，另一端相互固结。直线部分对应的板内部有纵横型材辅助，保证强度；导流罩的两端是两个金属罩，其边缘做了圆角处理，圆角半径相对较大，根据结构整体尺寸而定。管道外径可以在300mm 600mm之间变动，相应结构根据管道尺寸变化适当増加或者減少，外壳材料均使用耐海水腐蚀的钛合金。本实用新型中的该滚动轴承的内径略大于管道的外径5 O Omm，可近似认为是500mm,轴承的径向厚度为50mm，采用耐海水腐蚀材料，中间段的圆弧部分的直径根据滚动轴承的外径确定，与滚动轴承固结，圆弧部分对应的圆心角为240°，圆弧部分对应的板厚度为10mm，直线部分与圆弧部分相切连接，直线部分的内部焊接有纵横型材提高该段合金钢板刚度，型材横截面为20mmX 20mm的合金钢条，或者等效T型材结构，上下端结构相当于金属罩的作用，分别从管道的两端安装，边缘部分倒圆角，圆角半径为50mm，上下端结构与中间的结构焊接连接，结构整体外表面有一层高分子聚乙烯涂层，厚度可以在2mm IOmm 之间，可以存在偏差。图I示意性的指出该装置的立体视图，导流罩上下端部分与中间部分焊接连接， 导流罩安装在管道的外壁上。参看分解图2，圆柱状的管道上安装3个轴承，轴承的径向厚度为50mm，轴向的厚度为50mm，轴承的作用是使得导流罩整体结构能够根据外流场的情况被动的选取一个合适的方向；参看分解图3，流线型导流罩中间部分通过轴承与圆柱形管道固结，导流罩的沿圆柱管道轴向的长度为1500_ ；参看分解图4，导流罩中间部分内部有分别有4个纵横型材支撑，沿圆柱轴向的长度为1500mm，横剖面的尺寸为，该结构的剖面尺寸不随管道的外径变化而变化。参看分解图5和图6，导流罩两端部分其中圆孔6的内径略大于500_，圆角7的半径为50mm，结构沿管道轴向的尺寸为150mm，合金板厚度为10mm，两端部分与中间部分通过焊接连接。参看图7，指出了分解图5的轮廓，可以理解到这是减阻的机理所在，这个结构整体虽然增加的流体的黏性阻力，但是它使得圆柱管道减少的压差阻力大于增加的黏性阻力，所以整体效果便是减少了总阻力。同时该剖面基本消除了卡门涡街的产生，减少了管道的振动。参看图8，这幅图指出了管道1，滚动轴承5，型材8，导流罩中间部分4的相对位置，以及安装完成后的效果。型材与导流罩中间部分焊接连接，起到支撑薄板的作用。参看图9，指出型材8，导流罩中间部分4，滚动轴承5的相对位置；参看图10，指出了型材8的结构，其中沿管道径向(此图中为竖直方向)的长度为 1500mm,横向的长度为950_。参看图11，指出了导流罩两端部分中2的透视结构，管道通过的孔的内径为略大于60mm，边缘圆角7对应的半径为50mm。参看图12，示意出了导流罩两端结构的沿管道轴向的俯视图，圆角7的设计是为了缓和流场在边缘的变化，使得流场对结构的作用减弱。图13则是示意出导流罩两端结构中的侧面视图。下面的具体实施例将更加详细地示出本实用新型的方法和结构、材料。具体实施例I :基本单元为图I所示的部分，由图2、图3、图4、图5和图6示出的四个部分组成。 其中管道的外径为500mm,滚动轴承的径向厚度为50mm,轴向厚度为50mm,即滚动轴承内径为500mm，外径为600mm，导流罩中间部分沿管道轴向长度为1500mm，圆弧部分对应的圆心角为240°，板厚为10mm，内部型材的剖面积为，沿管道轴向的长度为1500mm，横向的长度为950mm,上下端部沿轴向的长度为150mm,圆孔的内径为500mm,板厚为IOmm,圆角半径为 50mm。安装时，先将中间部分的对应的圆弧段与轴承焊接，将已经装有型材的直线段与圆弧段焊接，焊接完成后直线段与直线段焊接，然后从管道的两端，将两端结构套进管道，与中间部分的结构焊接，最后为整体结构涂上高分子聚乙烯涂层即可。具体实施例2 基本单元为图I所示的部分，由图2，图3，图4， 图5和图6示出的四个部分组成。 其中管道外径为600mm,滚动轴承的内径为600mm,外径为700mm,导流罩中间部分沿管道轴向长度为1500mm,圆弧部分对应的圆心角为240° ,板厚为IOmm,内部型材的剖面积为 20mmX 20mm，沿管道轴向的长度为1500mm，横向的长度为1000mm，上下端部沿轴向的长度为150mm,圆孔的内径为600mm,板厚为IOmm,圆角半径为50mm。安装时,先将中间部分的对应的圆弧段与轴承焊接，将已经装有型材的直线段与圆弧段焊接，焊接完成后直线段与直线段焊接，然后从管道的两端，将两端结构套进管道，与中间部分的结构焊接，最后为整体结构涂上高分子聚乙烯涂层即可。以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求1.一种管道外阻カ减阻导流罩，安装在管道的外壁上，包括至少两个滚动轴承和ー个外壳；其中， 所述外壳通过滚动轴承与管道连接； 所述外壳分为两个部分，中间部分为一流线型外壳，两端部分与中间部分焊接连接，两端部分的端线处有圆角； 所述外壳中间部分的横截面为由两端直线和一段圆弧组成的水滴状，其中，所述圆弧的直径比管道的外径略大，与直线部分相切连接。
2.如权利要求I所述的管道外阻カ减阻导流罩，其特征在于，所述外壳的横截面的直线部分对应的板结构内部设有纵横型材。
3.如权利要求I所述的管道外阻カ减阻导流罩，其特征在于，所述滚动轴承的材料能够耐受海水的腐蚀。
4.如权利要求I所述的管道外阻カ减阻导流罩，其特征在于，所述外壳的材料为钛合金。
5.如权利要求I所述的管道外阻カ减阻导流罩，其特征在于，所述外壳的两端部分的孔略大于管道的外径。
6.如权利要求I所述的管道外阻カ减阻导流罩，其特征在于，所述外壳的外部涂覆有涂层材料，所述涂层材料为高分子聚こ烯。
专利摘要一种减阻导流罩，安装在管道的外壁上，由至少两个滚动轴承和一个外壳组成。其中，外壳分为两个部分，中间部分为一流线型外壳，两端与中间部分焊接连接，两端部分的端线处有圆角，圆角的尺寸根据外壳的尺寸确定；所述外壳中间部分从其剖面线上看，由两端直线和一段圆弧组成；所述圆弧的直径比管道的外径略大，与直线部分相切连接。通过该导流罩结构，实现管道的减阻减振的效果，减少管道的疲劳破坏，对现有的管道附加这样的装置，导流罩通过轴承与管道连接，导流罩两端加装有较大圆角的端部结构，减弱了流场突变带来的额外阻力。这一装置对管道没有太大的改造，对阻力减弱和振动的减弱有很好的效果，经济性很强，能够有效减少管道的疲劳破坏。
文档编号F16L55/02GK202360988SQ20112046207
公开日2012年8月1日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者刘宇杰, 张显涛, 杨启 申请人:上海交通大学