CN103397865A - 一种潜水浮力筒 - Google Patents

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CN103397865A CN201310353668XA CN201310353668A CN103397865A CN 103397865 A CN103397865 A CN 103397865A CN 201310353668X A CN201310353668X A CN 201310353668XA CN 201310353668 A CN201310353668 A CN 201310353668A CN 103397865 A CN103397865 A CN 103397865A
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tube
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黄一
甄兴伟
张崎
王文华
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大连理工大学
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Abstract

本发明公开了一种潜水浮力筒,包括上部浮筒和下部浮筒,所述的上部浮筒外形为正圆台形状,所述的下部浮筒外形为倒置圆台形状,所述的上部浮筒的底面面积与下部浮筒的顶面面积相等,所述的上部浮筒的底面通过固定连接方式与下部浮筒的顶面连接构成一个整体;所述的上部浮筒与下部浮筒的中心轴在同一直线上。本发明的上部浮筒和下部浮筒的圆台结构设计,将原来的圆柱形浮力筒设计成鼓形浮力筒,增强了潜水浮力筒绕流的三维效应,从而有效地抑制了尾流场的漩涡脱落,具有较好的水动力稳定性。本发明将鹅颈弯管装置安装布置在浮力筒外缘,从而简化柔性跨接管的安装工艺,降低ROV与浮力筒的碰撞风险。

Description

一种潜水浮力筒

技术领域

[0001] 本发明涉及海洋工程装备领域,特别涉及一种潜水浮力筒。

背景技术

[0002]自由站立式立管是一种新型混合式立管,在深水和超深水油气田开发项目中得到了较多应用。典型的自由站立式立管系统以刚性立管为主体,通过潜水浮力筒的顶张力作用垂直站立,由跨接管将浮式生产平台与刚性立管顶部的鹅颈弯管装置连接在一起。

[0003] 潜水浮力筒通常位于海面下50〜200米位置处,它的主要作用在于提供一定的浮力,张紧刚性立管,从而改善刚性立管的动态响应,降低刚性立管的涡激振动,提高刚性立管的疲劳寿命。

[0004] 现有的潜水浮力筒结构型式为细长圆柱型,长度与直径比为4〜6,该结构的潜水浮力筒在性能上有两个缺点:(I)在海流作用下,水动力稳定性较差,有明显的涡旋脱落,容易引发涡激振动;(2)柔性跨接管需要在ROV(远程控制机器人)的辅助下,完成与刚性立管顶部鹅颈弯管装置的连接,容易引发ROV与潜水浮力筒的碰撞风险。

发明内容

[0005] 为解决现有技术存在的上述问题,本发明要设计一种既可以避免引发涡激振动、又可以避免引发ROV与潜水浮力筒的碰撞的潜水浮力筒。

[0006] 为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:一种潜水浮力筒,包括上部浮筒和下部浮筒,所述的上部浮筒外形为正圆台形状,所述的下部浮筒外形为倒置圆台形状,所述的上部浮筒的底面面积与下部浮筒的顶面面积相等,所述的上部浮筒的底面通过固定连接方式与下部浮筒的顶面连接构成一个整体;所述的上部浮筒与下部浮筒的中心轴在同一直线上;

[0007] 所述的上部浮筒与下部浮筒的中央具有立管通道;所述上部浮筒外侧的倾斜角范围为45〜75度,下部浮筒外侧的的倾斜角范围为45〜75度;

[0008] 所述的上部浮筒上部安装有加长的鹅颈弯管装置,所述的鹅颈弯管装置的末端布置在所述上部浮筒的母线下缘。

[0009] 本发明所述的上部浮筒与下部浮筒相对于连接面为对称圆台结构。

[0010] 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

[0011] 1、本发明的上部浮筒和下部浮筒的圆台结构设计,将原来的圆柱形浮力筒设计成鼓形浮力筒,增强了潜水浮力筒绕流的三维效应,从而有效地抑制了尾流场的漩涡脱落。数值模拟计算同样表明,本发明的尾流场无明显的涡泻现象。因此,本发明具有较好的水动力稳定性,无需增设额外的涡激振动抑制装置。

[0012] 2、本发明将鹅颈弯管装置安装布置在浮力筒外缘,从而简化柔性跨接管的安装工艺,降低ROV与浮力筒的碰撞风险。

[0013] 综上,本发明在改善潜水浮力筒的水动力稳定性,简化柔性跨接管的安装工艺以及提高ROV的作业安全性上,具有显著的技术优越性。

附图说明 [0014] 本发明共有附图6张,其中:[0015] 图1为本发明的结构示意图。[0016] 图2为图1的俯视图。[0017] 图3为本发明安装在海上采油平台生产系统中的结构示意图。[0018] 图4为本发明的三维绕流的正视图。[0019] 图5为本发明的三维绕流的俯视图。[0020] 图6为常规圆筒形潜水浮力筒的三维绕流的俯视图。[0021] 图中:1、刚性立管,2、潜水浮力筒,3、立管通道,4、上部浮筒,5、下部浮筒,6、鹅颈

弯管装置,7、柔性跨接管,8、海面,9、R0V,10、浮式生产平台,11、海床。

具体实施方式

[0022] 为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0023] 为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述:

[0024] 图3所示为基于潜水浮力筒2的自由站立式立管的整体示意图,以刚性立管I为主体,通过潜水浮力筒2的顶张力作用垂直站立,由柔性跨接管7将位于海面8的浮式生产平台10与位于潜水浮力筒2外缘的新型鹅颈弯管装置6连接在一起。

[0025] 如图3所示,潜水浮力筒2中央设置有立管通道3,刚性立管I通过立管通道3与浮力筒2的顶端连接。

[0026] 如图1-3所示,潜水浮力筒2具有一个为圆台的上部浮筒4和一个为倒置圆台的下部浮筒5 ;组合状态下,上部浮筒4面积较大的下底面与下部浮筒5面积较大的上底面固定连接,形成连接面;上部浮筒4的下底面与下部浮筒5的上底面面积相等,且上部浮筒4与下部浮筒5的中心轴在同一直线上。

[0027] 如图3所示,鹅颈弯管装置6安装在潜水浮力筒2的顶部以及上部浮筒4的侧面,鹅颈弯管装置6的末端布置在上部浮筒4的母线下缘,即潜水浮力筒2的外缘,从而简化柔性跨接管7的安装工艺,降低安装过程R0V9与潜水浮力筒2的碰撞风险。

[0028] 图4和图5所示为潜水浮力筒2在三维固定绕流下的流场速度等值线图。可以发现,潜水浮力筒2的尾流区,由于受上部浮筒4和下部浮筒5脱落漩涡之间的相互作用,无明显的漩涡脱落现象,水动力稳定性好。

[0029] 图5和图6分别为潜水浮力筒2和传统圆柱形浮力筒在三维固定绕流下,流场速度等值线图的对比图,可以发现,传统圆柱形浮力筒的尾流场有涡泻现象,而本发明的鼓形潜水浮力筒2没有,证明了本发明具有较好的水动力稳定性,无需增设额外的涡激振动抑制装置。

Claims (2)

1.一种潜水浮力筒,其特征在于:包括上部浮筒(4)和下部浮筒(5),所述的上部浮筒(4)外形为正圆台形状,所述的下部浮筒(5)外形为倒置圆台形状,所述的上部浮筒(4)的底面面积与下部浮筒(5)的顶面面积相等,所述的上部浮筒(4)的底面通过固定连接方式与下部浮筒(5)的顶面连接构成一个整体;所述的上部浮筒(4)与下部浮筒(5)的中心轴在同一直线上;所述的上部浮筒(4)与下部浮筒(5)的中央具有立管通道(3);所述上部浮筒(4)外侧的倾斜角范围为45〜75度,下部浮筒(5)外侧的的倾斜角范围为45〜75度;所述的上部浮筒(4)上部安装有加长的鹅颈弯管装置(6),所述的鹅颈弯管装置(6)的末端布置在所述上部浮筒(4)的母线下缘。
2.根据权利要求1所述的一种潜水浮力筒,其特征在于:所述的上部浮筒(4)与下部浮筒(5)相对于连接面为对称圆台结构。
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