CN203515367U - 一种可旋梭形整流罩式隔水管涡激振动抑制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可旋梭形整流罩式隔水管涡激振动抑制装置，由多个基本单元串列组合而成，所述基本单元包括两个旋转模块与一个套筒，旋转模块又包括转动件与固定件。套筒为横截面呈梭形的塑料质柱体，由对称的两个半筒组成。转动件和固定件均由对称的两半环钢质构件组成，转动件一端面上设置有滚珠环槽，固定件一端面上等间距布设八个滚珠槽，每个滚珠槽内放置一个滚珠。在转动件与固定件的配合下，套筒可以自由旋转，应对不同方向来流。本实用新型套筒外表面呈流线型，有效抑制了绕流漩涡的形成和发展，从而实现了涡激振动的抑制。

Description

一种可旋梭形整流罩式隔水管涡激振动抑制装置

技术领域

本实用新型属于海洋隔水管设施铺设技术领域，具体涉及一种可旋梭形整流罩式隔水管涡激振动抑制装置。

背景技术

我国油气资源对外依存度节节攀高，而陆上资源日渐匮乏，开发海洋，尤其是深海油气已是刻不容缓。而制约深海油气大力开发的主要原因是适应海洋恶劣环境的装备性能还不够，尤其是作为平台至水下井口“生命通道”的隔水管。它浸没在海水中，受到波浪、海流等复杂的海洋环境荷载。海水流经隔水管时，从其两侧绕过，并在后方形成周期性脱落的漩涡，漩涡的脱落使得隔水管受到周期性变化的流体力的作用，从而产生振动；而隔水管的振动又反过来影响了流场，强化了涡的生成和脱落，流体力得以增大，这种流体和固体的相互作用就是涡激振动。水深较浅时，隔水管呈现刚性，但随着开采水深的日益增大，隔水管的长径比随之增高，隔水管的柔性得以体现。除了水下井口和平台底部外，隔水管沿轴线方向没有任何固定支撑，涡激振动造成的动力响应非常显著，加剧了隔水管的疲劳损伤。一旦隔水管失效，不仅会造成巨大的经济损失，还会对海洋环境造成不可逆转的破坏。因此，设计能够抑制隔水管涡激振动的装置十分必要。

现有的涡激振动抑制装置主要有螺旋列板、分离盘、整流罩、扰流飘带、附属圆柱等，其中分离盘、整流罩、扰流飘带等可以实现某一方向来流的涡激振动抑制，但不适用于海流方向瞬息万变的真实环境。螺旋列板因能应对任意方向来流而受到较大范围的使用，但螺旋列板的存在增大了隔水管的迎流面积，增大了水流的正面冲击力和拖曳力。附属圆柱的涡激振动效果不显著，且安装复杂、安装精度要求较高，也没有得到广泛使用。因此，急需设计一种适应深海海洋真实环境，能够应对任意来流，且抑制效果明显的涡激振动抑制装置。

发明内容

本实用新型所要解决问题是针对现有海洋隔水管涡激振动抑制装置存在的不足，提供一种结构简单，性能可靠，现场安装方便，并能够应对任意方向来流的可旋梭形整流罩式隔水管涡激振动抑制装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可旋梭形整流罩式隔水管涡激振动抑制装置由多个基本单元串列组合而成，所述基本单元包括两个旋转模块与一个套筒，旋转模块又包括转动件与固定件。其中，所述套筒为横截面呈梭形的塑料质柱体，由完全对称的两个半筒组成，套筒内径大于隔水管外径，等于转动件内径。在半筒的上下两个端面上设有耳片，耳片中开有螺栓孔，通过螺栓固定连接两个半筒。在半筒上下两个端面上设有下沉圆台阶，用于安放转动件，并开设有卡扣转动件的卡槽。旋转模块的转动件由对称的两半环钢质构件组成，转动件内径大于隔水管外径，避免其转动时与隔水管间的摩擦。转动件的外径等于固定件的外径，也等于半筒下沉圆台阶的内径。在转动件与固定件对接的端面上设置有滚珠环槽，在转动件每个半环钢质构件的外侧面中部设置一个限位挡扣。通过螺栓连接转动件的两半环钢质构件，并使转动件位于半筒下沉圆台阶中，且限位挡扣置于半筒卡槽中。旋转模块的固定件也由对称的两半环钢质构件组成，其内径等于隔水管外径。在固定件与转动件对接的端面上沿周向等间距均匀开设八个滚珠槽，每个滚珠槽内放置一个滚珠。固定件通过螺栓从两侧套装固定在隔水管上，并使滚珠与转动件的滚珠环槽接触。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本实用新型可实现自由旋转，能有效减缓不同来流方向引发的涡激振动，适应流向频繁变化的深海环境；

2、本实用新型的套筒由塑料制造而成，成本低廉，可重复使用，还可为隔水管提供一定的浮力；

3、本实用新型可以根据现场实际情况，自由调节各基本单元之间的距离，以达到最佳的涡激振动抑制效果。

附图说明

图1为本实用新型装置立体结构示意图

图2为本实用新型套筒结构示意图

图3为本实用新型旋转模块固定件结构示意图

图4为本实用新型旋转模块转动件结构示意图

图5为本实用新型旋转模块示意图

图6为套筒A-A剖面示意图

其中：1. 隔水管；2. 套筒；3. 耳片；4. 固定件；5. 转动件；6. 限位挡扣；7. 滚珠槽；8. 滚珠环槽；9. 卡槽；10. 下沉圆台阶；11. 螺栓孔；12. 滚珠。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施作进一步描述。

本实用新型由多个基本单元沿隔水管轴线方向串列组合而成，如图1、图3、图4、图5所示，所述基本单元包括两个旋转模块与一个套筒2，旋转模块又包括转动件5与固定件4。

如图2、图6所示，所述套筒2为横截面呈梭形的塑料质柱体，由完全对称的两个半筒组成，套筒2内径大于隔水管1外径，等于转动件5内径。在半筒的上下两个端面上设有耳片3，耳片3中开有螺栓孔11，通过螺栓固定连接两个半筒。在半筒上下两个端面上设有下沉圆台阶10，用于安放转动件5，并开设有卡扣转动件5的卡槽9。

如图4所示，旋转模块的转动件5由对称的两半环钢质构件组成，转动件5内径大于隔水管1外径，避免其转动时与隔水管1间的摩擦。转动件5的外径等于固定件4的外径，也等于半筒下沉圆台阶10的内径。在转动件5与固定件4对接的端面上设置有滚珠环槽8，在转动件5每个半环钢质构件的外侧面中部设置一个限位挡扣6。通过螺栓连接转动件5的两半环钢质构件，并使转动件5位于半筒下沉圆台阶10中，且限位挡扣6置于半筒卡槽9中。

如图3所示，旋转模块的固定件4也由对称的两半环钢质构件组成，其内径等于隔水管1外径。在固定件4与转动件5对接的端面上沿周向等间距均匀开设八个滚珠槽7，每个滚珠槽7内放置一个滚珠12。固定件4通过螺栓从两侧套装固定在隔水管1上，并使滚珠12与转动件5的滚珠环槽8接触。

具体实施例：

根据实际隔水管1的长细比和当地波浪、海流的常年统计信息，设计合理的基本单元间距，计算出需要的基本单元个数n，即套筒2的个数为n，旋转模块固定件4的个数为2n，转动件5的个数为2n。

在安装单个基本单元时，首先，在隔水管1上安装一个固定件4，并使滚珠槽7和滚珠12面朝上；然后，与固定件4对接安装一个转动件5，并使滚珠环槽8与滚珠12接触；接着，从隔水管两侧套装固定套筒2，使得套筒2下端的下沉圆台阶10罩住转动件5，且转动件5的限位挡扣6置于套筒2的卡槽9中；接着，在套筒2上端的下沉圆台阶10中安放一个转动件5，同样使其限位挡扣6置于卡槽9中；最后，在该转动件5的上方对接安装一个固定件4。至此，一个基本单元安装完毕。随后按照同样的顺序安装剩余的基本单元。

装置安装完毕后，将隔水管1置于海水中。由于梭形套筒2受力面积不均匀，在不同深度的海水中，每个基本单元可根据对应的来流方向和流速大小受冲旋转，直到达到平衡位置。如图6所示，达到平衡位置的梭形套筒2外表面呈流线型，有效抑制了绕流漩涡的形成和发展，从而实现了涡激振动的抑制。

Claims (1)

1.一种可旋梭形整流罩式隔水管涡激振动抑制装置，由多个基本单元串列组合而成，其特征在于：所述基本单元包括两个旋转模块与一个套筒（2），旋转模块包括转动件（5）与固定件（4）；套筒（2）为横截面呈梭形的塑料质柱体，由完全对称的两个半筒组成，在半筒的上下两个端面上设有耳片（3），耳片（3）中开有螺栓孔（11），通过螺栓固定连接两个半筒；在半筒上下两个端面上设有下沉圆台阶（10），用于安放转动件（5），并开设有卡扣转动件（5）的卡槽（9）；转动件（5）由对称的两半环钢质构件组成，其与固定件（4）对接的端面上设置有滚珠环槽（8），在转动件（5）每个半环钢质构件的外侧面中部设置一个限位挡扣（6）；通过螺栓连接转动件（5）的两半环钢质构件，并使转动件（5）位于半筒下沉圆台阶（10）中，且限位挡扣（6）置于半筒卡槽（9）中；固定件（4）由对称的两半环钢质构件组成，其与转动件（5）对接的端面上沿周向等间距均匀开设八个滚珠槽（7），每个滚珠槽（7）内放置一个滚珠（12）；固定件（4）通过螺栓从两侧套装固定在隔水管（1）上，并使滚珠（12）与转动件（5）的滚珠环槽（8）接触。

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