KR20190073161A - Vortex induced vibration reducing apparatus - Google Patents
Vortex induced vibration reducing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190073161A KR20190073161A KR1020170174528A KR20170174528A KR20190073161A KR 20190073161 A KR20190073161 A KR 20190073161A KR 1020170174528 A KR1020170174528 A KR 1020170174528A KR 20170174528 A KR20170174528 A KR 20170174528A KR 20190073161 A KR20190073161 A KR 20190073161A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- vortex
- fluid
- vibration reduction
- drag
- circumferential surface
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/10—Influencing flow of fluids around bodies of solid material
- F15D1/12—Influencing flow of fluids around bodies of solid material by influencing the boundary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
- B63B35/4413—Floating drilling platforms, e.g. carrying water-oil separating devices
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/01—Risers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/002—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer
- F15D1/0025—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer using passive means, i.e. without external energy supply
- F15D1/003—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer using passive means, i.e. without external energy supply comprising surface features, e.g. indentations or protrusions
Abstract
Description
본 발명은 와류기 진동 저감장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바람이나 해류의 영향으로 발생하는 와류기 진동을 저감하는 와류기 저감장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a vortex-type vibration reduction device, and more particularly, to a vortex-type reduction device that reduces vortex vibration caused by wind or current.
최근에는 육상보다는 해저에 매장된 석유나 천연가스의 유전 개발이 활발히 이루짐에 따라, 첨단의 시추 장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록, 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 드릴쉽 등의 해양 구조물이 개발되어 해저 시추 및 생산에 사용되고 있다.In recent years, as oil and natural gas exploited in the seabed rather than land have been actively developed, a drill ship has been constructed in the same form as a general ship so that it can be equipped with advanced drilling equipment and can navigate by its own power Have been developed and are being used for underwater drilling and production.
이러한 해양 구조물이나 선박의 구조를 살펴보면, 선박의 중심부에는웰(well)에 존재하는 석유나 천연가스 등을 시추하기 위해, 라이저(riser) 또는 시추 파이프(drilling pipe)가 상하로 이동할 수 있도록 문풀(moonpool)이 마련된다.In order to drill oil or natural gas existing in the well, a riser or a drilling pipe can be moved up and down in the center of the ship, moonpool) is prepared.
상기 라이저는 양측단에 플랜지가 형성된 실린더형 파이프 구조로 이루어지고, 단위 라이저를 결합하여 필요한 길이만큼 수직방향으로 연장하여 해저 웰과 연결한다. The riser is made of a cylindrical pipe structure having flanges formed at both ends thereof, and the unit risers are coupled to each other and extend in a vertical direction by a required length to connect with the submarine well.
이러한 심해역의 라이저는 동역학적 거동이 매우 복잡하고 전체 해양구조물 시스템 거동에 미치는 중요도 역시 증가하게 된다.These deep sea risers have a very complex dynamic behavior and an increasing importance on the behavior of the entire offshore structure system.
따라서, 심해역에 투입되는 라이저에 관한 동역학적 해석이 요구되고, 해석에 근거하여 유체흐름 속에 놓여 있는 라이저가 어떠한 데미지(damage)를 받는지 분석해 볼 필요가 있으며, 이에 따라 그 피로(fatigue) 손상의 영향 정도를 저감 시킬 필요가 있다.Therefore, it is necessary to analyze the mechanical damage of the riser placed in the deep-sea region, and it is necessary to analyze the damage of the riser placed in the fluid flow based on the analysis. Accordingly, the fatigue damage It is necessary to reduce the degree of influence.
이러한 라이저는 해양 속에 잠겨 있을 경우, 해류에 의해 와류(vortex)를 발생시킨다. 이로 인해, 실린더형의 라이저에 압력이 가해지고, 특히 상하로 가장 큰 압력을 받아 라이저가 상하로 진동하게 되는 와류기 진동(VIV, Vortex Induced Vibration)이 발생한다. These risers, when submerged in the ocean, generate vortices by currents. As a result, a pressure is applied to the cylindrical riser, and in particular, a vortex induced vibration (VIV) occurs in which the riser vibrates up and down under the greatest pressure.
이와 같이, 해류나 바람의 영향을 지속적으로 받는 구조물에서는 구조물의 고유 진동수와 와류 발산 주파수(vortex shedding frequency)의 관계에 의해서 와류기 진동이 발생한다. In this way, the vortex oscillation occurs due to the relation between the natural frequency of the structure and the vortex shedding frequency in the structures continuously influenced by the currents and winds.
도 1은 바람의 영향에 따른 와류기 진동 발생 원리를 보인 도면이다. 1 is a view showing the principle of generation of a vortex oscillation according to the influence of wind.
도 1에 도시된 바와 같이, 파이프(bare pipe)로 마련된 구조물(1)에 영향을 미치는 바람의 속도에서는 감소속도(reduced velocity, Vr)와 스트로우홀 수(strouhal number, St)가 동일(Vr=St)한 상기 파이프의 전 영역이 바람의 힘(power)이 입력되는 힘 입력 영역(power input region)(R)으로 작용함에 따라, 파이프의 전 영역에서 와류기 진동이 발생한다. As shown in FIG. 1, at a wind velocity affecting a structure 1 provided as a bare pipe, a reduced velocity Vr and a strawuhal number St are equal to each other (Vr = Stator vortex oscillation occurs in the entire region of the pipe as the entire area of the pipe acts as a power input region R into which the wind power is input.
즉, 구조물의 고유진동수에 맞는 외력이 가해지면 공진하여 더 큰 압력 및 더 큰 폭의 진동이 파이프에 가해짐에 따라, 구조물이 변형될 여지가 더 커지며, 이는 구조물의 수명을 단축시키는 등 선박 또는 해양 구조물의 시추 시스템에 부정적인 영향을 끼치게 된다.That is, when an external force corresponding to the natural frequency of the structure is applied, resonance occurs and larger pressure and a larger vibration are applied to the pipe, so that there is more room for the structure to be deformed. Which will have a negative impact on the drilling system of offshore structures.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등에 와류기 진동 저감 기술을 개시해서 특허 출원한 바 있다. In order to solve such a problem, the present applicant has disclosed a patented patent document 1 and patent document 2 and has applied a patent for a vortex vibration reduction technique.
특허문헌 1에는 선체로부터 해저로 배치되는 관로 형상의 라이저유닛; 라이저유닛에 회전 가능하게 배치되는 발전로터유닛; 발전로터유닛의 상부에서 하부까지 발전로터유닛에 배치되되, 해수의 유동에 의해 회전되도록 그리고 발전로터유닛을 회전시키도록 발전로터유닛에 결합되는 복수의 블레이드유닛; 및 블레이드유닛에 의해 회전되는 발전로터유닛의 회전력에 의해 전기를 생산하도록 마련되는 해수발전유닛을 포함하는 해양 라이저 와류진동유발 감쇠 및 발전장치 구성이 기재되어 있다.Patent Literature 1 discloses a pipeline type riser unit that is arranged as a seafloor from a hull; A generator rotor unit rotatably disposed in the riser unit; A plurality of blade units arranged in the generator rotor unit from the top to the bottom of the generator rotor unit, the plurality of blade units being rotated by the flow of the seawater and coupled to the generator rotor unit to rotate the generator rotor unit; And a seawater generating unit provided to generate electricity by the rotational force of a generator rotor unit rotated by the blade unit.
특허문헌 2에는 선체로부터 해저로 연장 배치되는 실린더 형태의 라이저 둘레에 일정 간격을 두고 하나 이상 마련되는 스트레이크(strake); 및 상기 라이저 둘레에 일정 간격을 두고 하나 이상 마련되는 고리 형태의 클램프를 포함하되, 상기 스트레이크의 표면에는 상기 스트레이크 표면에 난류를 발생시킬 수 있는 형상이 더 마련되는 와류기 진동 저감 구조 및 그러한 저감 구조를 가진 라이저 구성이 기재되어 있다. Patent Document 2 discloses a structure in which a strake is provided at one or more intervals around a cylinder-shaped riser extending from a hull to a seabed; And a ring-shaped clamp disposed at a predetermined interval around the riser, wherein a surface of the strut is provided with a shape capable of generating turbulence on the surface of the strut, Desc / Clms Page number 2 > structure having a reduction structure is described.
따라서 종래기술에 따른 와류기 진동 저감 장치는 나선형 구조의 스트레이크(strake)를 구조물의 표면에 부가하거나 구조물의 외관에 톱니와 같은 기하학적 변화를 주는 등 구조물 외면의 형태를 변형시켰다. Therefore, the vortex vibration reduction apparatus according to the prior art has modified the shape of the outer surface of the structure, such as adding a spiral strake to the surface of the structure or giving a geometrical change such as sawtooth to the outer surface of the structure.
즉, 종래기술에 따른 와류기 진동 저감 장치는 구조물의 직경을 증가시킴으로써, 와류 방출(vortex shedding) 위치를 조정하여 와류기 진동을 저감하는 장점이 있으나, 항력(drag force)이 증가하는 단점이 있었다. That is, the vortex-type vibration reduction apparatus according to the prior art has an advantage of reducing the vortex oscillation by adjusting the vortex shedding position by increasing the diameter of the structure, but it has a disadvantage of increasing the drag force .
이로 인해, 종래기술에 따른 와류기 진동 저감 장치는 항력 증가로 인한 피로 손상을 발생시켜 강도 문제를 야기하였다. As a result, the vortex vibration reduction apparatus according to the prior art causes fatigue damage due to an increase in drag, thereby causing a strength problem.
그리고 종래기술에 따른 와류기 진동 저감 장치는 스트레이크나 톱니 등의 추가적인 강제를 용접함에 따라, 부재의 무게나 강성(k)값을 조정해야 하고, 해양 구조물이나 선박의 제조 공정이 복잡해지며, 제조 비용이 비싸고, 설치 및 해체가 어려운 문제점이 있었다.In addition, according to the prior art, the vortex vibration reduction device is required to adjust the weight or stiffness (k) value of a member by welding additional force such as a stray or saw tooth, complicate the manufacturing process of an offshore structure or a ship, Which is difficult to install and disassemble.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바람이나 해류의 영향으로 인해 발생하는 와류기 진동을 저감하는 와류기 진동 저감장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems and provide a vortex-type vibration reduction device for reducing vortex oscillation caused by wind or current.
본 발명의 다른 목적은 바람이나 해류의 영향을 받는 부재의 단면적을 증가시켜 와류기 진동 발생 영역을 최소화할 수 있는 와류기 진동 저감장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a vortex-type vibration reduction device capable of minimizing the vortex oscillation occurrence area by increasing the cross-sectional area of a member subject to wind or current.
본 발명의 또 다른 목적은 바람의 방향에 따라 회전해서 부재의 단면적을 증가시켜 와류기 진동을 저감하는 와류기 진동 저감장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a vortex-type vibration reduction device that rotates in the direction of the wind to increase the cross-sectional area of the member to reduce the vortex oscillation.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 와류기 진동 저감장치는 구조물의 외면에 유체의 이동에 의해 회전 가능하게 설치되는 바디, 상기 바디의 외주면에 설치되는 날개 및 상기 바디의 내주면과 구조물의 외주면 사이에 설치되고 상기 바디를 회전 가능하게 지지하는 지지부재를 포함하고, 상기 유체의 힘이 작용하는 전체 단면적을 증가시켜 상기 유체의 영향에 의해 발생하는 와류기 진동을 저감하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a vibration damping device for a vortex, comprising: a body rotatably installed on an outer surface of a structure by movement of a fluid; a blade installed on an outer circumferential surface of the body; And a support member installed between the outer circumferential surfaces of the structure and supporting the body in a rotatable manner to increase the total cross-sectional area of the fluid acting on the fluid, thereby reducing vortex oscillations caused by the influence of the fluid do.
상기 바디는 파이프 형상의 구조물에 설치 가능하도록, 전후단이 개구된 원통 형상으로 형성되고, 상기 바디에는 상기 유체를 상기 바디 내부로 유입시킨 후 다시 상기 바디 외부로 배출해서 항력을 저감하는 항력 저감 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.The body is formed in a cylindrical shape having front and rear ends opened so that it can be installed on a pipe-shaped structure. The body has a drag reducing hole for reducing the drag by discharging the fluid to the inside of the body, Is formed.
상기 항력 저감 홀은 상기 바디의 양측에 서로 대등되도록, 복수의 열을 따라 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 한다.The drag reduction holes are formed in a plurality of rows along a plurality of rows so as to be equal to each other on both sides of the body.
상기 지지부재는 상기 바디의 전단부 및 후단부에 각각 설치되는 베어링으로 마련되고, 상기 바디 내부에는 상기 바디의 내부로 유입된 상기 유체를 다시 바디의 외부로 배출하도록 이동시키는 이동공간이 마련되는 것을 특징으로 한다.The support member is provided with a bearing installed at a front end portion and a rear end portion of the body and a moving space for moving the fluid introduced into the body to the outside of the body is provided inside the body .
상기 날개는 상기 바디의 외면에 상기 바디의 길이 방향을 따라 복수 개가 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.A plurality of wings are formed on the outer surface of the body along the longitudinal direction of the body.
상기 바디는 상기 구조물에 설치 가능하도록, 각각 반원통 형상으로 형성된 제1 및 제2 바디를 결합해서 원통 형상으로 조립되는 것을 특징으로 한다.The body is assembled into a cylindrical shape by combining first and second bodies each formed in a semi-cylindrical shape so as to be installed in the structure.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 와류기 진동 저감장치에 의하면, 원통 형상의 와류기 진동 저감장치를 구조물에 설치해서 바람이나 해류와 같은 유체의 힘이 작용하는 전체 단면적을 증가시킴으로써, 구조물에 작용하는 와류기 진동을 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the vortex-type vibration reduction apparatus of the present invention, a cylindrical vortex-type vibration reduction apparatus is installed in a structure to increase the total cross-sectional area in which a fluid force such as wind or current flows, It is possible to reduce the swirler vibration.
그리고 본 발명에 의하면, 특정 유체의 속도에서 와류기 진동을 발생시키는 유체의 힘이 입력되는 영역을 최소화함에 따라, 전체 힘을 감소시켜 진동에 의한 구조물의 변화를 감소시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.According to the present invention, it is possible to reduce the total force and reduce the variation of the structure due to vibration, as the area of the input of the fluid force generating the vortex oscillation at the specific fluid velocity is minimized.
또한, 본 발명에 의하면, 바디의 양측에 서로 대응되도록 홀을 형성해서 유체가 통하도록 함으로써, 항력이 증가하는 것을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다. Further, according to the present invention, it is possible to prevent the increase of the drag force by forming the holes so as to correspond to each other on both sides of the body so as to allow fluid to pass therethrough.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 와류기 진동을 효과적으로 저감해서 와류기 진동에 의한 구조물의 피로 손상을 발생시킴으로써, 구조물이 적용된 선박이나 해양 구조물의 제조 작업시 소요되는 인적, 시간적, 경제적 비용을 절감하고, 해당 구조물을 용이하게 설치 및 해체할 수 있다는 효과가 얻어진다.Thus, according to the present invention, by reducing the vortex oscillation effectively, fatigue damage of the structure due to the vortex oscillation is generated, thereby saving manpower, time, and economic costs required for manufacturing the ship or the marine structure to which the structure is applied , The structure can be easily installed and dismantled.
도 1은 바람의 영향에 따른 와류기 진동 발생 원리를 보인 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 와류기 진동 저감장치의 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 와류기 진동 저감장치가 적용된 구조물의 구성도,
도 4는 도 2에 와류기 진동 저감장치의 정면도,
도 5는 도 2에 도시된 와류기 진동 저감장치의 측면도.1 is a view showing the principle of generating a swirler vibration according to the influence of wind,
2 is a perspective view of a vortex vibration reduction device according to a preferred embodiment of the present invention,
3 is a configuration diagram of a structure to which the vortex vibration reduction apparatus shown in FIG. 1 is applied,
Fig. 4 is a front view of the vortex vibration reduction apparatus shown in Fig. 2,
5 is a side view of the vortex vibration reduction device shown in Fig.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 와류기 진동 저감장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a vortex vibration reduction apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 와류기 진동 저감장치의 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 와류기 진동 저감장치가 적용된 구조물의 구성도이다. FIG. 2 is a perspective view of a vortex vibration reduction device according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of a structure to which the vortex vibration reduction device shown in FIG. 1 is applied.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다. Hereinafter, terms indicating directions such as 'left', 'right', 'forward', 'rearward', 'upward' and 'downward' are defined as indicating respective directions based on the states shown in the respective drawings do.
본 실시 예에서는 해양 구조물의 탑사이드(top side), 플레어 타워(flare tower), 거주구(living quarter)와 같이, 바람의 영향을 지속적으로 받고 빔(beam) 구조로 되어있는 영역에서 지속적으로 와류기 진동이 발생하는 구조물(1)에 적용되는 와류기 진동 저감장치(10)의 구성을 설명한다.In this embodiment, in the region where the influence of the wind is continuously received and the beam structure, such as the top side of the offshore structure, the flare tower, and the living quarter, The structure of the vortex
물론, 본 발명은 바람뿐만 아니라 해류 등 다양한 유체로부터 지속적으로 영향을 받는 구조물에 적용할 수도 있음에 유의하여야 한다.Of course, it should be noted that the present invention can be applied not only to wind but also to constructions that are continuously influenced by various fluids such as ocean currents.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 와류기 진동 저감장치(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 구조물(1)의 외면에 바람이나 해류 등와 같은 유체의 이동에 의해 회전 가능하게 설치되는 바디(20), 바디(20)의 외주면에 설치되는 날개(30) 및 바디(20)의 내주면과 구조물(1)의 외주면 사이에 설치되고 바디(20)를 회전 가능하게 지지하는 지지부재를 포함한다. As shown in FIGS. 2 and 3, the vortex
다음, 도 2 내지 도 5를 참조하여 와류기 진동 저감장치에 적용된 각 장치의 구성을 상세하게 설명한다. Next, the configuration of each device applied to the vortex vibration reduction device will be described in detail with reference to Figs. 2 to 5. Fig.
도 4는 도 2에 와류기 진동 저감장치의 정면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 와류기 진동 저감장치의 측면도이다. Fig. 4 is a front view of the vortex vibration reduction device shown in Fig. 2, and Fig. 5 is a side view of the vortex vibration reduction device shown in Fig. 2. Fig.
바디(20)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 선박이나 해양 구조물에 적용되는 파이프 형상의 구조물(10)의 외부에 설치 가능하도록, 전후단이 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다.2 to 5, the
여기서, 구조물(1)의 외부에 구조물(1)의 직경보다 큰 직경을 갖는 바디(20)를 설치함에 따라, 바디(20)가 설치된 부분은 도 3에 도시된 바와 같이, 유체에 영향을 받는 전체 직경 및 단면적이 증가한다.Here, by providing the
도 3에서, 와류기 진동 저감장치가 설치된 영역(이하 '설치영역'이라 함)(V)에서는 도 1에서 파이프를 이용해서 설명한 바와 같이, 동일한 풍속에서 구조물(1)에 와류기 진동 저감장치(10)가 설치되지 않은 영역, 즉 바람의 힘이 입력되는 힘 입력 영역(R)에 비해 단면적이 증가한다. 3, in the region (V) where the vortex vibration reduction apparatus is installed (hereinafter, referred to as 'installation region'), as described with reference to the pipe in FIG. 1, 10 is not provided, that is, the force input area R into which the force of wind is inputted.
상술한 바와 같이, 와류기 진동은 구조물(1)의 고유 진동수와 와류 진동 주파수와의 관계에 의해서 발생한다. As described above, the vortex oscillation occurs due to the relationship between the natural frequency of the structure 1 and the vortex oscillation frequency.
여기서, 구조물(1)의 고유 진동수(f0)는 감소속도(Vr)를 이용해서 아래의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다. Here, the natural frequency f 0 of the structure 1 can be defined by the following equation (1) using the reduction rate Vr.
여기서, U, U0는 바람속도, f0는 고유 진동수, fv는 와류 발산 주파수, D는 파이프의 직경이다. Where U, U 0 are the wind speed, f 0 is the natural frequency, f v is the vortex divergence frequency, and D is the diameter of the pipe.
그리고 와류 발산 주파수는 스트로우홀 수를 통해 아래의 수학식 2와 같이 정의될 수 있다. And the vortex divergence frequency can be defined by the following equation (2) through the number of straw holes.
따라서, 본 발명은 와류기 진동 저감장치를 구조물에 설치해서 전체 단면적을 증가시켜 감소속도(Vr)와 스트로우홀 수(St)와 동일해지는 조건이 성립하지 않게 함으로써, 와류기 진동 발생을 방지하여 바람의 힘이 구조물에 입력되는 것을 차단할 수 있다. Accordingly, the present invention prevents the occurrence of vortex oscillation by providing a vortex vibration reduction device in the structure to increase the total cross-sectional area so as not to satisfy the condition of equalizing the reduction rate Vr and the number of straw holes St, Can be prevented from being input to the structure.
이와 같이, 본 발명은 구조물의 외부에 원통 형상의 와류기 진동 저감장치를 설치해서 전체 직경을 변화시켜 와류 발산에 의한 록인(lock-in) 현상이 구조물의 일부에서만 발생하게 함으로써, 구조물에 작용하는 와류기 진동을 저감할 수 있다. As described above, according to the present invention, a cylinder-shaped vortexor vibration reduction device is provided on the outside of the structure, and the lock-in phenomenon caused by vortex divergence occurs only in a part of the structure by changing the total diameter, The vortex oscillation can be reduced.
이러한 바디(20)에는 구조물(1)에 와류기 진동 저감장치(10) 설치 시 단면적 증가에 따른 항력의 증가를 방지하기 위해, 바람이 이동할 수 있도록 항력 저감 홀(21)이 형성될 수 있다. A
항력 저감 홀(21)은 바디(20)의 길이 방향을 따라 미리 설정된 간격으로 복수 개가 바디(20)를 관통해서 형성될 수 있다. The
물론, 항력 저감 홀(21)은 하나의 열로 형성될 수 있으나, 바디(20)의 양측에 서로 대등되도록, 복수의 열을 따라 형성될 수도 있다. Of course, the drag reduction holes 21 may be formed in one row, but may be formed along a plurality of rows so as to be equal to each other on both sides of the
예를 들어, 항력 저감 홀(21)은 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 날개(30)가 마련되는 경우, 바디(20)의 양측에 각 날개(30)를 중심으로 상부 및 하부에 각각 2열로 형성되어 총 4열로 마련될 수 있다. 5, when the pair of
이에 따라, 바디(20)의 일측에 형성된 항력 저감 홀(21)을 통해 바디(20) 내부로 유입된 공기는 바디(20)의 타측에 형성된 항력 저감 홀(21)을 통해 바디(20) 외부로 배출된다. The air introduced into the
이와 같이, 본 발명은 바디의 양측에 서로 대응되도록 항력 저감 홀을 형성함에 따라, 와류기 진동 저감장치의 설치시 전체 직경 증가로 인한 항력을 효과적으로 저감할 수 있다. As described above, according to the present invention, since the drag reduction holes are formed so as to correspond to each other on both sides of the body, the drag due to the increase of the total diameter can be effectively reduced when the vortexor vibration reduction device is installed.
한편, 바디(20)는 선박이나 해양 구조물에 설치된 구조물(1)에 용이하게 설치할 수 있도록, 각각 반원통 형상으로 형성된 제1 및 제2 바디(도면 미도시)를 서로 결합해서 원통 형상으로 조립될 수 있다. Meanwhile, the
여기서, 상기 제1 및 제2 바디에는 서로 결합된 상태에서 고정할 수 있도록 서로 대응되는 위치에 볼트가 체결되는 플랜지가 마련되거나, 결합돌부 및 결합홈이 형성될 수 있다. Here, the first and second bodies may be provided with flanges to which the bolts are coupled at positions corresponding to each other so as to be fixed in the state of being coupled to each other, or may be formed with coupling projections and coupling grooves.
또는, 상기 제1 및 제2 바디는 항력 저감 홀(21)을 통해 설치되는 와이어나 클램프를 이용해서 결합된 상태로 유지될 수 있다. Alternatively, the first and second bodies may be held in a coupled state using a wire or a clamp installed through the
다시 도 4 및 도 5에서, 날개(30)는 구조물(10)에 작용하는 바람의 방향에 따라 와류기 진동 저감장치(10)를 회전시키는 기능을 한다. 4 and 5, the
이러한 날개(30)는 바디(20)의 외주면에 바디(20)의 길이 방향을 따라 길게 연장되어 복수 개로 설치될 수 있다. The
예를 들어, 날개(30)는 바디(20)의 양측에 각각 한 쌍으로 마련되거나, 3개 이상으로 마련될 수 있다. For example, the
그리고 날개(30)는 바디(20)의 외주면에서 바디(20)의 길이방향을 따르는 가상의 직선과 미리 설정된 각도를 가지도록 경사지게 설치될 수도 있다. The
지지부재(40)는 바디(20)의 전단부 및 후단부와 구조물(1)의 외면 사이에 설치되어 바디(20)를 회전 가능하게 지지하는 기능을 한다. The
예를 들어, 지지부재(40)는 각각 바디(20)의 전단부 및 후단부 내주면과 구조물(1)의 외주면에 설치되는 베어링으로 마련될 수 있다.For example, the
이와 같이, 바디(20)와 구조물(1) 사이에 지지부재(40)를 설치함에 따라, 바디(20) 내부에는 유체가 바디(20) 일측에 형성된 항력 저감 홀(21)로부터 바디(20)의 타측에 형성된 항력 저감홀(21)을 향해 이동하는 공간이 형성되고, 바디(20) 내부로 유입된 유체는 상기 이동공간을 통해 이동해서 바디(20) 외부로 배출된다. Since the
여기서, 와류기 진동 저감장치(10)를 구성하는 바디(20)와 날개(30)는 플라스틱과 같은 저가의 합성수지 재질의 재료를 이용해서 제조될 수 있다. Here, the
즉, 바디(20)와 날개(30)는 제조작업 시 제조비용을 절감하고, 작업성을 향상시킬 수 있도록, 하나의 금형을 이용해서 일체로 성형될 수 있다. That is, the
이와 같이 구성된 와류기 진동 저감장치(10)는 구조물(1)의 외면에 설치된 상태에서 바람이나 해류에 의해 회전하면서 유체의 힘이 작용하는 단면적을 증가시킨다. The vortex-type
이때, 바디(20)의 외면에 서로 대응되도록 항력 증가 홀(21)이 형성됨에 따라, 바람이나 해류와 같은 유체는 바디(20)의 일측으로 유입되어 타측으로 배출됨에 따라, 와류기 진동 저감장치(10) 설치로 인한 항력의 증가를 억제할 수 있다. Since the drag
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 원통 형상의 와류기 진동 저감장치를 구조물에 설치해서 바람이나 해류와 같은 유체의 힘이 작용하는 전체 단면적을 증가시킴으로써, 구조물에 작용하는 와류기 진동을 저감하고, 유체의 힘이 입력되는 영역을 최소화할 수 있다. Through the above-described process, the present invention can reduce the vortex oscillation acting on the structure by increasing the total cross-sectional area of the cylindrical vortex structure vibration reducing device installed on the structure and acting on the force of fluid such as wind or current. And the area where the force of the fluid is input can be minimized.
그리고 본 발명은 바디의 양측에 서로 대응되도록 홀을 형성해서 유체가 통하도록 함으로써, 항력이 증가하는 것을 방지할 수 있다. In the present invention, the holes are formed so as to correspond to each other on both sides of the body to allow the fluid to pass therethrough, thereby preventing the drag from increasing.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described concretely with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
즉, 상기의 실시 예에서는 구조물의 외면에 하나의 와류기 진동 저감장치가 설치되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 구조물의 외면에 부분적으로 또는 전체적으로 복수의 와류기 진동 저감장치를 설치하도록 변경될 수 있다. That is, in the above-described embodiment, a single vortex vibration reduction device is provided on the outer surface of the structure, but the present invention can be modified to provide a plurality of vortex vibration reduction devices partially or entirely on the outer surface of the structure .
그리고 본 발명은 구조물의 외면에 미리 설정된 간격으로 복수의 와류기 진동 저감장치를 설치하도록 변경될 수 있다. The present invention can be modified to provide a plurality of vortex-type vibration reduction devices at predetermined intervals on the outer surface of the structure.
본 발명은 원통 형상의 와류기 진동 저감장치를 구조물에 설치해서 유체의 힘이 작용하는 전체 단면적을 증가시킴으로써, 구조물에 작용하는 와류기 진동을 저감하는 와류기 진동 저감장치 기술에 적용된다.The present invention is applied to a vortex-type vibration reduction device technique for reducing the vortex oscillation acting on a structure by increasing the cross-sectional area of a cylindrical vortex-type vibration reduction device installed on the structure and acting on the force of the fluid.
1: 구조물
10: 와류기 진동 저감장치
20: 바디
21: 항력 저감 홀
30: 날개
40: 지지부재
R: 힘 입력 영역
V: 설치영역1: Structure
10: Vortex vibration reduction device
20: Body
21: Drag reduction hole
30: Wings
40: Support member
R: Force input area
V: Installation area
Claims (6)
상기 바디의 외주면에 설치되는 날개 및
상기 바디의 내주면과 구조물의 외주면 사이에 설치되고 상기 바디를 회전 가능하게 지지하는 지지부재를 포함하고,
상기 유체의 힘이 작용하는 전체 단면적을 증가시켜 상기 유체의 영향에 의해 발생하는 와류기 진동을 저감하는 것을 특징으로 하는 와류기 진동 저감장치. A body rotatably installed on the outer surface of the structure by the movement of the fluid,
A wing provided on an outer peripheral surface of the body,
And a support member provided between the inner circumferential surface of the body and the outer circumferential surface of the structure and rotatably supporting the body,
And increasing the total cross-sectional area through which the force of the fluid acts to reduce the vortex oscillation caused by the influence of the fluid.
상기 바디는 파이프 형상의 구조물에 설치 가능하도록, 전후단이 개구된 원통 형상으로 형성되고,
상기 바디에는 상기 유체를 상기 바디 내부로 유입시킨 후 다시 상기 바디 외부로 배출해서 항력을 저감하는 항력 저감 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 와류기 진동 저감장치.The method according to claim 1,
The body is formed in a cylindrical shape having open front and rear ends so as to be attachable to a pipe-
Wherein the body is formed with a drag reducing hole for introducing the fluid into the body and then discharging the fluid to the outside of the body to reduce the drag.
상기 항력 저감 홀은 상기 바디의 양측에 서로 대등되도록, 복수의 열을 따라 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 와류기 진동 저감장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the drag reducing holes are formed in a plurality of rows along a plurality of rows so as to be equal to each other on both sides of the body.
상기 지지부재는 상기 바디의 전단부 및 후단부에 각각 설치되는 베어링으로 마련되고,
상기 바디 내부에는 상기 바디의 내부로 유입된 상기 유체를 다시 바디의 외부로 배출하도록 이동시키는 이동공간이 마련되는 것을 특징으로 하는 와류기 진동 저감장치.The method according to claim 2 or 3,
Wherein the support member is provided with a bearing installed at a front end portion and a rear end portion of the body, respectively,
Wherein a moving space for moving the fluid introduced into the body to the outside of the body is provided inside the body.
상기 날개는 상기 바디의 외면에 상기 바디의 길이 방향을 따라 복수 개가 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 와류기 진동 저감장치. The method according to claim 1,
Wherein a plurality of vanes are formed on the outer surface of the body along a longitudinal direction of the body.
상기 바디는 상기 구조물에 설치 가능하도록, 각각 반원통 형상으로 형성된 제1 및 제2 바디를 결합해서 원통 형상으로 조립되는 것을 특징으로 하는 와류기 진동 저감장치.
The method according to claim 1,
Wherein the body is assembled into a cylindrical shape by combining first and second bodies each formed in a semi-cylindrical shape so that the body can be installed on the structure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170174528A KR102455878B1 (en) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Vortex induced vibration reducing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170174528A KR102455878B1 (en) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Vortex induced vibration reducing apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190073161A true KR20190073161A (en) | 2019-06-26 |
| KR102455878B1 KR102455878B1 (en) | 2022-10-18 |
Family
ID=67104847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170174528A KR102455878B1 (en) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Vortex induced vibration reducing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102455878B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112443189A (en) * | 2019-09-05 | 2021-03-05 | 国网内蒙古东部电力有限公司 | Breeze vibration suppression device for power transmission tower |
| KR102395681B1 (en) * | 2021-07-15 | 2022-05-06 | 정복균 | floating pier with function for removing wave and preventing roll |
| CN114776515A (en) * | 2022-03-31 | 2022-07-22 | 西南石油大学 | Cantilever drainage and rotation coupling synchronous power generation and vibration suppression device and method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130141239A (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-26 | 삼성중공업 주식회사 | Pipe for undersea |
| KR20140111103A (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-18 | 삼성중공업 주식회사 | Pipe structure |
| KR20150052486A (en) | 2013-11-06 | 2015-05-14 | 대우조선해양 주식회사 | Apparatus for damping and generating vortex induced vibration of ocean riser, and vessel or ocean construction comprising the same |
| KR20170021530A (en) | 2015-08-18 | 2017-02-28 | 대우조선해양 주식회사 | Vortex Induced Vibration Reducing Structure and Riser having the Same |
-
2017
- 2017-12-18 KR KR1020170174528A patent/KR102455878B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130141239A (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-26 | 삼성중공업 주식회사 | Pipe for undersea |
| KR20140111103A (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-18 | 삼성중공업 주식회사 | Pipe structure |
| KR20150052486A (en) | 2013-11-06 | 2015-05-14 | 대우조선해양 주식회사 | Apparatus for damping and generating vortex induced vibration of ocean riser, and vessel or ocean construction comprising the same |
| KR20170021530A (en) | 2015-08-18 | 2017-02-28 | 대우조선해양 주식회사 | Vortex Induced Vibration Reducing Structure and Riser having the Same |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112443189A (en) * | 2019-09-05 | 2021-03-05 | 国网内蒙古东部电力有限公司 | Breeze vibration suppression device for power transmission tower |
| KR102395681B1 (en) * | 2021-07-15 | 2022-05-06 | 정복균 | floating pier with function for removing wave and preventing roll |
| CN114776515A (en) * | 2022-03-31 | 2022-07-22 | 西南石油大学 | Cantilever drainage and rotation coupling synchronous power generation and vibration suppression device and method |
| CN114776515B (en) * | 2022-03-31 | 2023-12-22 | 西南石油大学 | Synchronous power generation and vibration suppression device and method for cantilever drainage and rotary coupling |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102455878B1 (en) | 2022-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11174829B2 (en) | Hydroelectric/hydrokinetic turbine and methods for making and using same | |
| US8500367B2 (en) | Suppression of vortex induced vibration | |
| US20090133612A1 (en) | Dynamic motion suppression of riser, umbilical and jumper lines | |
| EP1287262B1 (en) | Vortex shedding and drag force reduction | |
| KR20190073161A (en) | Vortex induced vibration reducing apparatus | |
| KR20110117096A (en) | Vortex-induced vibration (viv) suppression of riser arrays | |
| US9725961B2 (en) | Fairing | |
| CN104520579A (en) | Spiral screw fluid turbine having axial void | |
| US8152414B2 (en) | Device and method for suppressing vortex-induced vibrations | |
| CN108194035B (en) | Device and method for suppressing vortex-induced vibration of marine riser | |
| KR20170021530A (en) | Vortex Induced Vibration Reducing Structure and Riser having the Same | |
| US10323665B2 (en) | Flow modification device, system, and method | |
| KR102159621B1 (en) | Cylindrical structure with string to reduce lift | |
| JP2012132141A (en) | Columnar structure and method of extending columnar structure at sea bottom | |
| JP2010280264A (en) | Fluid force reducing structure and cylindrical structure | |
| EP3393900B1 (en) | A flow modification device having helical strakes and a system and method for modifying flow | |
| KR102015212B1 (en) | Vortex induced vibration reduction device of offshore structure | |
| Sergent et al. | Vortex Induced Vibration of the GAP Bundle: From Selection of Flow Lines Arrangement to VIV Fatigue Analysis | |
| Assi et al. | Experimental investigation of the vortex-induced vibration of a curved cylinder | |
| Lee et al. | Blade henning devices for VIV suppression of offshore tubulars | |
| CN117760691A (en) | Flexible socket type submarine cable vortex-induced vibration suppression device and efficiency evaluation method thereof | |
| Crosswell et al. | VIM Suppression for a FSR With a Co-Centric Porous Sheath Around the Buoyancy Can: Effects of Mesh Orientation and Diameter Ratio | |
| BR112018069175B1 (en) | FLOW MODIFICATION DEVICE AND SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING VIBRATION | |
| JP2024008454A (en) | Reduction method of vortex-induced vibration of a plurality of raisers, system of a plurality of raisers reducing vortex-induced vibration, and phase change joint as well as asymmetrically arranged brackets for system of a plurality of raisers | |
| BR0302593B1 (en) | Compliant rod float drum and guide. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |