WO2004009949A1 - 水中パイプの防振装置 - Google Patents

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WO2004009949A1
WO2004009949A1 PCT/JP2002/007423 JP0207423W WO2004009949A1 WO 2004009949 A1 WO2004009949 A1 WO 2004009949A1 JP 0207423 W JP0207423 W JP 0207423W WO 2004009949 A1 WO2004009949 A1 WO 2004009949A1
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WO
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main body
vibration isolator
pipe
water flow
regulating
Prior art date
Application number
PCT/JP2002/007423
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kenzo Kanki
Hareyuki Nishida
Michinari Yoshimi
Thombi Layukallo
Original Assignee
Kenzo Kanki
Hareyuki Nishida
Michinari Yoshimi
Thombi Layukallo
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Filing date
Publication date
Application filed by Kenzo Kanki, Hareyuki Nishida, Michinari Yoshimi, Thombi Layukallo filed Critical Kenzo Kanki
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Priority to PCT/JP2002/007423 priority patent/WO2004009949A1/ja
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    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK 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
    • E21B17/012—Risers with buoyancy elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • B63B21/502—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers by means of tension legs
    • B63B2021/504—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers by means of tension legs comprising suppressors for vortex induced vibrations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
    • F16L1/12—Laying or reclaiming pipes on or under water
    • F16L1/123—Devices for the protection of pipes under water

Definitions

  • the present invention relates to a vibration isolator for an underwater pipe.
  • Offshore engineering works such as offshore oil field mining work include the installation of underwater pipes perpendicular to the workboat or workbench.
  • a Karman vortex is generated downstream of the underwater pipe, and the submerged pipe vibrates due to the influence of the Karman vortex. Vibration can cause structural fatigue and breakage of the underwater pipe.
  • a facing member extending in the downstream direction of the flow is attached so as to cover the underwater pipe.
  • the fairing member is attached to the submersible pipe through the bearing.
  • the bearings are placed in the sea, algae and garbage get tangled with the bearings. Therefore, there is a problem that the fairing member is prevented from rotating around the underwater pipe following the change in the direction of the water flow.
  • Japanese Patent Publication No. 5 8-3 7 4 5 0 discloses an offshore work platform 95 equipped with a vibration isolator. As shown in Fig. 14 A, the marine work platform 95 is supported by a plurality of pillars, and an underwater pipe 98 is attached. An anti-vibration device suspended from the marine work platform 9 5, that is, a fairing member 9 7 covers the underwater pipe 9 8. As shown in Fig. 14 B, when the direction of the water flow of the fairing member 9 7 changes, the fairing member 9 7 rotates so that the trailing edge of the fairing member 9 7 faces downstream of the underwater pipe 9 8. .
  • the bearing is attached to a marine work bench placed on the water, and a fairing member is attached to the bearing.
  • the length of the fairing member must be several times the diameter of the underwater pipe. It is known in the field of hydrodynamics.
  • a bearing having a complicated structure is required to support a relatively large and heavy fairing member without hindering the rotation.
  • such a large fairing member causes a problem of complicated transportation and assembly work.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an apparatus for suppressing vibration of an underwater pipe with a compact and simple structure.
  • the present invention provides a vibration isolator for preventing vibration of a pipe that receives a water flow.
  • the anti-vibration device includes a main body that covers at least a part of the pipe in the water flow and is rotatably disposed along the outer surface of the pipe, and a plurality of vibration isolation devices that are provided on the surface of the main body to restrict separation of the water flow.
  • a buoyancy that allows the main body and a plurality of restrictive members to be arranged at predetermined positions on the pipe, and can follow the change in the direction of water flow and can rotate together with the main body in the circumferential direction of the pipe.
  • buoyancy generating means Each of the plurality of regulating members is disposed in a separation region formed between the surface and the steady flow region, and protrudes from the surface toward the steady flow region of the water flow.
  • a feature is that the tip of each regulating member does not reach the steady flow region.
  • the plurality of restricting members are preferably disposed substantially symmetrically with respect to a central plane including the central axis of the main body.
  • the body has an opening extending along the longitudinal axis of the pipe, and two of the plurality of restricting members are provided adjacent to the edge of the opening.
  • the surface of the main body is curved, and the cross section perpendicular to the central axis of the main body is C-shaped.
  • the buoyancy generating means is further provided with positioning means fixed to a predetermined position of the pipe in order to dispose the buoyancy generating means in water and to restrict the buoyancy generating means from rising.
  • the positioning means preferably includes a stopper plate attached to the pipe above the buoyancy generating means.
  • the apparatus further comprises a weight attached to the main body and offsetting the buoyancy of the buoyancy generating means to prevent the main body from rising.
  • the positioning means preferably includes a stopper plate attached to the underwater pipe below the main body in order to restrict the lowering of the main body. That's right.
  • the main body is one of a plurality of main bodies divided in the longitudinal direction of the pipe, and the plurality of main bodies allow each of the plurality of main bodies to rotate independently.
  • the main body is formed by assembling a plurality of arc parts.
  • the restricting member is preferably attached to the main body by a hinge that allows it to fall along the surface of the main body.
  • the plurality of regulating members are preferably attached to the main body at a position separated from the intersection between the water flow and the main body by a predetermined angle in the circumferential direction of the main body. Further, it is preferable that the protruding amount of each of the plurality of regulating members from the main body is 10% to 20% of the outer diameter of the pipe.
  • FIG. 1A is a schematic view of a marine workbench provided with a vibration isolator according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 1B is a partially enlarged view of the vibration isolator.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view of the vibration isolator of FIG. 1B.
  • Fig. 2A and Fig. 2B are schematic views of a vibration isolator that rotates following the change in the direction of water flow.
  • 3A and 3B are schematic views of a vibration isolator of a comparative example.
  • Fig. 4 is a schematic diagram of a wind tunnel experimental device for testing a vibration isolator.
  • Figure 5 is a graph showing the correlation between Reynolds number and balance output (resistance).
  • Figure 6 is a graph comparing resistance at a given Reynolds number.
  • FIG. 7 is a graph showing the vibration of the vibration isolator of Comparative Example 1.
  • FIG. 8 is a graph showing the vibration of the vibration isolator of Example 1.
  • FIG. 9 is a graph showing the vibration of the vibration isolator of Comparative Example 3.
  • FIG. 10 is a graph showing vibration of the vibration isolator of Comparative Example 4.
  • FIG. 11A is a partial perspective view of the vibration isolator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11B is a perspective view of the vibration isolator according to the third embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 2 A to 1 2 E, Fig. 1 3 A is a schematic diagram of another example of the vibration isolator of the present invention.
  • FIGS. 13B and 13 are schematic views showing the operation of the vibration isolator of FIG. 13A.
  • FIGS. 13D to 13G are other examples of the vibration isolator of the present invention.
  • Fig. 14 A is a schematic diagram of a marine workbench equipped with a conventional vibration isolator.
  • FIG. 14B is a perspective view of the vibration isolator of FIG. 14A.
  • the maritime work platform 1 1 is supported on the sea surface by the support 1 2.
  • Underwater pipes 1 3 are extended from the offshore work platform 1 1 toward the seabed.
  • the underwater pipe 13 is a cylindrical body such as a cylinder or a cylinder, and a vibration isolator 21 is provided so as to cover at least a part of the underwater pipe 1 3.
  • the vibration isolator 2 1 is composed of a main body 2 2 that covers the underwater pipe 1 3, and a regulating member 2 3, 2 4, And buoyancy generating members, that is, floats 25. Note that only the outline of the underwater pipe 13 is shown.
  • the body 2 2 is a cylinder having a curved outer surface 2 2 a.
  • the outer diameter of the main body 22 is preferably slightly larger than the outer diameter of the underwater pipe 13.
  • the ratio of the outer diameter of the main body 2 2 and the outer diameter of the underwater pipe 1 3 is 2 7: 25.
  • Float 25 is a hollow metal ring.
  • the inside of the metal float 25 is evacuated.
  • the inner diameter of the float 25 is larger than the outer diameter of the underwater pipe 13.
  • the underwater pipe 1 3 passes through the float 2 5 and the body 2 2.
  • the main body 2 2 is suspended from the float 25 by a plurality (two in this case) of wires 26.
  • the buoyancy of the float 25 is set so that the float 25 is placed on the sea surface while the body 22 is suspended, and the body 22 is placed at a predetermined depth from the sea surface.
  • the main body 2 2 and the float 2 5 are arranged coaxially with the underwater pipe 1 3.
  • the anti-vibration device 2 1 is not connected to the offshore work platform 1 1, and water is interposed between the anti-vibration device 2 1 and the underwater pipe 1 3. It can be rotated around.
  • the two pairs of restricting members 2 3 and 2 4 are plates extending along the longitudinal axis of the main body 22.
  • the two pairs of restricting members 2 3 and 2 4 project radially from the outer surface 2 2 a of the main body 2 2.
  • the protruding amount (width) of the restricting member 24 is larger than the protruding amount (width) of the restricting member 23.
  • the width of the regulating member 2 3 is 10% of the outer diameter of the underwater pipe 1 3
  • the width of the regulating member 2 4 is 2 of the outer diameter of the underwater pipe 1 3. 0%.
  • each pair of the regulating member 23 and the regulating member 24 is symmetric with respect to the central plane A including the axis of the main body 22.
  • each regulating member 23 is attached at a position separated from the intersection F of the center plane A and the outer surface 2 2 a of the main body 22 by an angle ⁇ in the circumferential direction of the main body 22.
  • the member 24 is attached at a position separated by an angle / 3 in the circumferential direction of the main body 22.
  • the attachment angle is 1 20 ° and the attachment angle 3 is 1400 °.
  • the mounting angles ⁇ ,] 3 of the restricting members 23, 24 are only required to be larger than 90 °, and preferably in the range of 120 ° to 150 °. Attach two regulating members 2 3 having a width of 10% of the diameter of the underwater pipe 1 3 so that the mounting angle ⁇ is 1 2 0 °. It is more desirable to attach the two regulating members 24 having the angle i3 to be 140 °. When the mounting angles ⁇ ,] 3 are around 120 ° and 140 °, respectively, the vibration of the submerged pipe 13 is most effectively reduced.
  • the vibration isolator 21 rotates to a position where the resistance of the water flow 29 becomes minimum. That is, when the regulating members 23 and 24 receive the force of the water flow 29, the main body 22 is rotated, and the float 25 is rotated as the main body 22 rotates. The rotation of the main body 2 2 is stopped at a position where the restricting members 2 3 and 24 are downstream of the water flow 29 and symmetrical with respect to the direction of the water flow 29. At this time, the angle formed between the direction of the water flow 29 and the regulating member 23 is 120 °, and the angle formed between the direction of the water flow 29 and the regulating member 24 is 140 °. Since the float 25 is connected to the main body 22 through the wire 26, it is rotated by the same amount as the main body 22 as the main body 22 rotates.
  • the water flow 29 After flowing along the curved outer surface 2 2 a of the main body 2 2, the water flow 29 is separated from the outer surface 2 2 a at a position upstream of the regulating member 2 3.
  • the separation of the water flow 29 generates a separation flow 30 indicated by a one-dot chain line, and a steady flow region 31 is formed in a region relatively separated from the outer surface 22a of the main body 22.
  • the regulating members 2 3 and 24 are present in the separation region 3 2 between the outer surface 2 2 a of the main body 2 2 and the steady flow region 3 1. Paraphrasing
  • the regulating members 2 3 and 2 4 exist in the separation region 3 2, and the tips of the regulating members 2 3 and 2 4 do not reach the steady flow region 3 1.
  • a turbulent vortex 33 is generated in the separation region 32, and the turbulent vortex 33 causes a disturbance.
  • the restricting members 2 3 and 24 suppress the turbulence excited by the turbulent vortex 3 3 from propagating upstream, and restrict the flow separation from increasing. As a result, the vibration of the underwater pipes 13 caused by the separation of the water flow 29 is suppressed.
  • the anti-vibration device 2 1 also reduces the resistance that the underwater pipe 1 3 receives from the water flow 29.
  • the regulating members 2 3 and 2 4 receive the force of the water flow 35.
  • the vibration isolator 21 rotates.
  • the angle between the direction of the water flow 35 and the regulating member 23 is 1 20 °
  • the angle between the direction of the water flow 35 and the regulating member 24 is 140 °.
  • the restricting members 2 3 and 2 4 are disposed in the separation region 36 corresponding to the changed water flow 35.
  • the restricting members 2 3 and 2 4 suppress the propagation of the disturbance excited by the turbulent vortex 3 7 generated in the separation region 3 6 to the upstream, and the vibration of the underwater pipe 13 is suppressed.
  • the regulating members 2 3 and 2 4 are always arranged in the flow separation regions 3 2 and 3 6. It is. As a result, the vibration of the underwater pipe 1 3 and the resistance that the underwater pipe 1 3 receives from the water flows 29 and 3 5 are reduced.
  • the anti-vibration effect and the resistance reduction effect were measured as follows.
  • Fig. 4 shows a wind tunnel experimental device for measuring vibration and resistance of pipes 13.
  • the wind tunnel test equipment consists of a vertically arranged pipe 1 3, a support bar 5 3 that rotatably supports the pipe 1 3, a load cell 5 4 attached to the lower end of the support bar 5 3, and a load cell 5 4
  • a personal computer 5 6 connected to a load cell 5 4 through an amplifier 5 5, and a wind tunnel 5 7 for blowing wind to the pipe 13.
  • Load cell 54 has a built-in strain gauge.
  • the load cell 54 supplies a detection signal corresponding to the magnitude of the load received by the pipe 13 to the personal computer 56 via the amplifier 55.
  • the data 56 Based on the voltage (balance output (V)) of the detection signal, the data 56 calculates the magnitude of the load received by the pipe 13 and the vibration of the pipe 13.
  • V voltage
  • the pipe 13 is arranged downstream of the outlet of the wind tunnel 57 by about 10 Omm.
  • the diameter of the outlet of the wind tunnel 57 is 350 mm, the outer diameter of the pipe 13 is 25 mm, and the total length is about 420 mm.
  • the pipe 13 was inserted into the model main body 58 suspended by the wire 26.
  • the outer diameter of the model main body 58 is 27 mm, and the model main body 58 has a length covering almost the entire length of the pipe 13.
  • Five reinforcing rings 59 were attached to five locations including the upper and lower ends of the model body 58.
  • the five reinforcing rings 59 are separated from each other by 10 Omm.
  • Each reinforcing ring 59 has an inner diameter of 27 mm, an outer diameter of 30 mm, and a thickness of 2.5 mm.
  • the regulating members 23 and 24 were attached to the model body 58 at a predetermined position of 120 ° and] 3 of 140 °.
  • the ratio between the widths of the regulating members 23 and 24 and the outer diameter of the pipe 13 is as described above.
  • the Reynolds number (R e number) around pipe 13 changes according to the wind speed in wind tunnel 57.
  • the Reynolds number (R e number) around pipe 1 3 was adjusted.
  • the wind speed of wind tunnel 57 was adjusted to be the same as the Reynolds number of the water flow around pipe 13 for the offshore oil field. Specifically, the wind speed of wind tunnel 57 was adjusted to 7.5 to 1 1. SmZs so that the Reynolds number was 1 2500 to 1800. Based on the results of this wind tunnel experiment, we can consider underwater phenomena.
  • FIG. 3B a similar experiment was conducted on a pipe 13 to which a triangular flooring member 6 1 formed of two plates was attached.
  • the distance between the triangular top of the fairing member 61 and the outer surface of the pipe 13 is 1 Omm.
  • the pipe 13 is rotated at a position where the top of the fairing member 61 is diagonally oriented with respect to the direction of the wind flow (Fig. 3 B chain line). Stopped.
  • measurement was performed with one plate of the fairing member 61 extending in the direction of the wind flow, and the fairing member 61 being disposed asymmetrically with respect to the direction of the wind flow.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1 and FIGS.
  • Figure 5 shows the resistance experienced by pipe 13.
  • Table 1 shows the resistance received by pipe 13 as a percentage of that of Comparative Example 1.
  • FIG. 6 shows the resistance received by the pipe 13 when the Reynolds number is 1880 as a percentage of that of Comparative Example 1.
  • Figures 7 to 10 show the vibration of pipe 13.
  • Example 1 had higher resistance than Comparative Example 2, but about 25% compared to Comparative Example 1. Resistance was reduced.
  • Comparative Example 3 the resistance was reduced more than Comparative Example 4, and in Comparative Example 2, the resistance was reduced more than Comparative Example 4.
  • the regulating members 2 3 and 2 4 have a greater effect of reducing the resistance than the fairing member 6 1. Therefore, when the model body 5 8 (Example 1) to which the regulating members 2 3 and 2 4 are attached has a resistance lower than that of the model body 5 8 (not shown) to which the fairing member 61 is attached. Conceivable.
  • Comparative Example 3 The resistance of Comparative Example 3 was between Comparative Example 2 and Comparative Example 4. That is, it can be seen that the fairing member 61 further reduces the resistance when disposed asymmetrically with respect to the flow direction.
  • Example 1 and Comparative Example 2 when the wind was blown from the direction asymmetric with respect to the regulating members 2 3 and 2 4, the model body 5 8 or the pipe 1 3 had the regulating members 2 3 and 2 4 It turned to the position which became symmetrical with respect to the direction of flow.
  • FIGS. 7 to 10 are graphs showing vibrations of Comparative Example 1, Example 1, Comparative Example 3, and Comparative Example 4, respectively, when the Re number is 1880.
  • the vertical axis of FIGS. 7 to 10 is the output voltage of the load cell 54 corresponding to the force received by the pipe 13 from the lateral direction, that is, the force received from the direction of 90 ° with respect to the flow direction. .
  • Example 1 of FIG. 8 the periodic vibration is reduced. Therefore, it is considered that the generation of periodic Karman vortices is suppressed. In addition, since the noise is reduced, it is considered that the flow disturbance has also been reduced.
  • the vibration isolator 21 includes a main body 2 2 provided with restricting members 2 3 and 24, and a float 25 that places the main body 2 2 at a predetermined height of the submerged pipe 13. Vibration isolator 2 Since 1 has a float 25, the wires 96 (FIGS. 14A and 14B) for connecting the main body 2 2 to the offshore work platform 1 1 and the underwater pipe 1 3 are not necessary. The float 25 does not hinder the main body 2 2 from rotating following the change in the direction of the water flow when the regulating members 2 3 and 2 4 receive a force from the flow. That is, the vibration isolator 21 is free to float around the underwater pipe 1 3.
  • the vibration isolator 21 is more compact than the conventional fairing member 9 7 as shown in Fig. 14 B. It is.
  • the first embodiment may be modified as follows.
  • the inside of the float 25 does not have to be a vacuum.
  • a gas such as air may be floated and enclosed in the interior of 25.
  • the float 25 may be formed of a material other than metal, such as plastic. You can also use a float 25 made of a ring made of a material with a specific gravity smaller than water, such as polystyrene foam, reinforced with a reinforcing material such as metal.
  • the ratio of the outer diameter of the main body 2 2 and the outer diameter of the underwater pipe 1 3 is not limited to 2 7: 25.
  • the regulating members 2 3, 24 may be any width or mounting position that is located in the flow separation region with respect to the main body 22. Therefore, restricting the width of the member 2 3 is not limited to 1 0% of the outer diameter of the water pipe 1 3, the regulating member 2 4 Width Les such limited 2 0% of the outer diameter of the water pipe 1 3, [pi One of each pair of the regulating member 23 and the regulating member 24 may be omitted. For example, only two regulating members 24 may be attached to the main body 22.
  • each regulating member 24 is 140 °, and the width of each regulating member 24 is 20% of the diameter of the underwater pipe 13.
  • the wire 2 6 connecting the main body 2 2 and the float 2 5 may be omitted, and the main body 2 2 may be directly attached to the float 2 5.
  • the float 25 may be placed underwater.
  • an underwater pipe 13 for submarine drilling work connected from a work ship 71 via a flexible underwater pipe 72 is submerged in the sea.
  • a stopper plate 73 as a positioning means for restricting the floating 25 is attached to the underwater pipe 13. Since the rising of the floating 25 is restricted, the floating of the restricting members 2 3 and 2 4 is also prevented, and the restricting members 2 3 and 2 4 are placed at a predetermined position (water depth) where vibration of the underwater pipe 1 3 should be suppressed. Be placed.
  • a stopper plate 7 for restricting the lowering of the main body 2 2 7 You can attach 3 to the underwater pipe 1 3.
  • the weight of the weight 7 4 is adjusted so that the excess weight of the float 2 5 is offset by the weight 7 4, and the weight of the vibration isolator 2 1 is slightly higher than that of the float 2 5 Is done.
  • the stop plate 7 3 places the main body 2 2, in particular the regulating members 2 3 and 2 4, at predetermined positions of the underwater pipe 1 3.
  • the main body 2 2 does not need to cover the entire length of the underwater pipe 1 3, but may be long enough to cover at least a part of the underwater pipe 1 3.
  • the main body 2 2 does not have to cover the entire circumference of the underwater pipe 1 3.
  • it has a C-shape having an opening 7 6 at a location sandwiched between the restricting members 24.
  • the maintenance of the main body 75 and the underwater pipes 13 is further facilitated by the openings 7 6.
  • two semicircular arc parts 7 8 may be joined with hinges 7 9 and bolts 80 to form body 2 2.
  • the main body 75 may be formed by joining two circular arc parts 8 1 with bolts 80 or the like. In these cases, the main body 2 2 can be easily attached. For example, the main body 2 2 can be attached underwater.
  • the restriction members 2 3 and 2 4 are moved to the main body 2 2 by the hinge 8 2 so that the restriction members 2 3 and 2 4 can be tilted along the outer surface 2 2 a of the main body 2 2 during transportation. You can install it.
  • the restricting members 2 3 and 24 be curved along the outer surface 2 2 a of the main body 2 2.
  • the restricting members 2 3 and 2 4 are supported by supporting means such as bolts while standing on the outer surface 2 2 a of the main body 2 2.
  • recesses 8 3 and 8 4 are formed in the main body 2 2 to accommodate the tilted restricting members 2 3 and 2 4. May be.
  • the depths of the receiving recesses 8 3 and 8 4 are such that the outer side surfaces 2 3 a and 2 4 a of the regulating members 2 3 and 2 4 that have been tilted are flush with the outer surface 2 2 a of the main body 2 2. It is preferable to decide.
  • a retractable restricting member 24 may be formed at the end of the main body 75 having the opening 76.
  • Fig. 13 B shows the state in which the regulating member 24 is tilted.
  • the main body 75 is formed by two generally semicircular arc components 81 connected by bolts 80.
  • the control member 2 4 is tilted to the opening 76 side and disassembled into two arc parts 8 1.
  • the space required for transportation can be reduced by stacking two circular arc parts 81. If a plurality of circular arc parts 8 1 are stacked and transported, the main body 75 can be transported more efficiently with less space.
  • a bent J-shaped part 8 5 that has two adjacent restricting members 2 3 and 2 4 integrally can be assembled to the main body 2 2 with bolts 8 6 etc. .
  • a T-shaped regulating member 23 having an engagement plate 87 may be used.
  • the attachment piece 88 engaged with the engagement plate 87 is formed so as to extend in the longitudinal direction of the main body 22.
  • the regulating member 23 is attached to the main body 22 with the regulating member 23 protruding radially through 9.
  • an elliptical main body 90 may be used as shown in FIG.
  • the restricting members 2 3 and 24 are attached symmetrically with respect to the long axis of the ellipse.
  • the vibration isolator may include a plurality of main bodies 2 2 each having restriction members 2 3 and 2 4. Adjacent bodies 22 are connected by flexible connecting wires 26a. If the annular flange 91 is formed at the upper end and the lower end of each main body 22, it becomes easy to connect the flange 91 of the adjacent main body 22 with the connecting wire 26 a. Since the plurality of main bodies 22 are not rigidly connected, each of the plurality of main bodies 2 2 can rotate to some extent independently. Therefore, the anti-vibration device shown in Fig. 13G is particularly effective when the direction of water flow differs depending on the water depth.
  • the flange 9 1 can be made hollow, and the flange 9 1 can have a floating role.
  • the restricting members 2 3 and 2 4 may be attached to the main body 2 2 so as to be inclined with respect to the outer surface 2 2 a of the main body 2 2.
  • the regulating members 2 3 and 2 4 may be attached to the main body 2 2 so as to be inclined with respect to the longitudinal direction of the underwater pipe 1 3.
  • the anti-vibration device 2 1 may be used for the pillars such as the offshore work platform 1 1 post 1 2 and bridge pillars.

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Abstract

水中に配置されたパイプ（１３）の振動を効果的に防止するコンパクトな防振装置（２１）。円筒形の本体（２２）は水中パイプ（１３）を覆い、浮き（２５）から吊り下げられる。本体から複数の規制部材（２３，２４）が放射状に突出している。浮きにより、本体は水流の方向の変化に追従して回動することができる。規制部材の先端は、防振装置が水流を受けたときに形成される水流の定常流れ領域（３１）には達しておらず、剥離領域（３２、３６）中に配置される。

Description

明細書
水中パイプの防振装置
[技術分野]
本発明は、 水中パイプの防振装置に関する。
[背景技術]
海底油田の採掘工事のような海洋土木工事には、 作業船または作業台より垂直 に水中パイプを配設する作業がある。 水中パイプの周囲の水流の速度が所定値に 達すると、 水中パイプの下流にカルマン渦が発生し、 カルマン渦の影響により水 中パイプが振動する。 振動は水中パイプの構造疲労や破壊を引き起こす一因とな る。
従来では、 水中パイプの振動を防止するために、 流れの下流方向に延びるフエ ァリング部材が水中パイプを覆うように取り付けられる。 フェアリング部材はべ ァリングを介して水中パイプに取り付けられる。 ところが、 ベアリングは海中に 配置されるため、 藻やゴミがベアリングに絡みつく。 そのため、 フェアリング部 材が水流の方向の変化に追従して水中パイプの周りで回動するのが阻害されると いう問題があった。
特公昭 5 8— 3 7 4 5 0号公報は防振装置を備えた海上作業台 9 5を開示して いる。 図 1 4 Aに示すように、 海上作業台 9 5は複数の支柱に支持され、 水中パ イブ 9 8が取り付けられている。 海上作業台 9 5から吊り下げられた防振装置す なわちフェアリング部材 9 7が水中パイプ 9 8を覆っている。 図 1 4 Bに示すよ うに、 フェアリング部材 9 7は水流の方向が変化すると、 フェアリング部材 9 7 の後縁が水中パイプ 9 8の下流に向くようにフェアリング部材 9 7が回動する。 ところが、 フェアリング部材 9 7はワイヤ 9 6やチェーンにより支持されている ので、 フェアリング部材 9 7が回動するとワイヤ 9 6やチェーンに作用するテン シヨンが増加する。 そのため、 フェアリング部材 9 7の回動が阻害され、 十分な 防振効果が得られにくいという問題があった。
そこで、 ベアリングを水上に配置された海上作業台に取り付け、 このべアリン グにフェアリング部材を取付けるという構成も考えられる。 カルマン渦の発生を 抑えるためには、 フェアリング部材の長さが水中パイプ直径の数倍である必要が あることが流体力学の分野で知られている。 しかし、 比較的大型で重いフェアリ ング部材の回動を阻害することなく支持するためには複雑な構造のベアリングが 要求されるという問題がある。 また、 そのような大型のフェアリング部材は運搬 や組付作業を煩雑にするという問題を引き起こす。
[発明の開示]
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、 その目的は、 コンパク ト で簡素な構造で水中パイプの振動を抑制する装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、 本発明は水流を受けるパイプの振動を防止するた めの防振装置を提供する。 防振装置は、 水流中においてパイプの少なくとも一部 を覆いかつパイプの外面に沿って回動可能に配設された本体と、 本体の表面に設 けられ、 水流の剥離を規制するための複数の規制部材と、 本体及び複数の規制部 材をパイプの所定位置に配置させる浮力を有し、 かつ、 水流の方向の変化に追従 して本体とともにパイプの周方向に回動可能に設けられた浮力発生手段とを備え る。 複数の規制部材の各々は、 前記表面と定常流れ領域との間に形成される剥離 領域内に配置され、 前記表面から水流の定常流れ領域に向かって突出する。
各規制部材の先端は定常流れ領域に達しないことに特徴を有する。 複数の規制 部材は、 本体の中心軸を含む中心平面に対してほぼ対称的に配置されていること が好ましい。
一態様では、 本体はパイプの長手軸に沿って延びる開口を有し、 複数の規制部 材の内の 2つが開口の縁に隣接して設けられている。
一態様では、 本体の表面は湾曲しており、 かつ、 本体の中心軸に直交した断面 が C字状である。
一態様では、 浮力発生手段を水中に配置させ、 かつ、 当該浮力発生手段の浮上 を規制するために、 パイプの所定位置に固定された位置決め手段を更に備える。 位置決め手段は、 浮力発生手段の上方においてパイプに取付けられたストツパ板 を含むことが好ましい。
一態様では、 本体に取り付けられ、 浮力発生手段の浮力を相殺して本体の浮上 を防止するための重りを更に備える。 位置決め手段は本体の下降を規制するため に、 本体の下方において水中パイプに取付けられたストツパ板を含むことが好ま しい。
一態様では、 本体はパイプの長手方向において分割された複数の本体のうちの 一つであり、 複数の本体は、 複数の本体の各々が独立して回動するのを許容する 柔軟な連結ワイヤによって連結されている。
一態様では、 本体は、 複数の円弧部品を組み付けて形成される。
規制部材は本体の表面に沿って倒れるのを許容するヒンジによって本体に取り 付けられていることが好ましい。
複数の規制部材は、 水流と本体との交点から、 本体の周方向に所定角度だけ離 間した位置において、 本体に取り付けられるのが好ましい。 また、 複数の規制部 材の各々の本体からの突出量は、 パイプの外径の 1 0 %〜2 0 %であるのが好ま しい。
[図面の簡単な説明]
図 1 Aは本発明の第 1実施形態に従う防振装置を備えた海上作業台の模式図。 図 1 Bは防振装置の部分拡大図。
図 1 Cは図 1 Bの防振装置の断面図。
図 2 A及ぴ図 2 Bは水流の方向の変化に追従して回動する防振装置の模式図。 図 3 A及び図 3 Bは比較例の防振装置の模式図。
図 4は防振装置を試験するための風洞実験装置の模式図。
図 5はレイノルズ数と天秤出力 （抵抗） との相関を示すグラフ。
図 6は所定のレイノルズ数における抵抗を比較したグラフ。
図 7は比較例 1の防振装置の振動を示すグラフ。
図 8は実施例 1の防振装置の振動を示すグラフ。
図 9は比較例 3の防振装置の振動を示すグラフ。
図 1 0は比較例 4の防振装置の振動を示すグラフ。
図 1 1 Aは本発明の第 2実施形態に従う防振装置の部分斜視図。
図 1 1 Bは本発明の第 3実施形態に従う防振装置の斜視図。
図 1 2 A〜1 2 E、 図 1 3 Aは本発明の防振装置の別例の模式図。
図 1 3 B及び図 1 3じは図1 3 Aの防振装置の作用を示す模式図。
図 1 3 D〜図 1 3 Gは本発明の防振装置の別例である。 図 1 4 Aは従来の防振装置を備えた海上作業台の模式図。
図 1 4 Bは図 1 4 Aの防振装置の斜視図。
[発明を実施するための最良の形態]
以下、 本発明の第 1実施形態に従う防振装置について図 1〜図 1 0に従って説 明する。
図 1 Aに示すように、 海上作業台 1 1は支柱 1 2によって海面上に支持される。 海上作業台 1 1から海底に向かって海底油田用の水中パイプ 1 3が延びている。 水中パイプ 1 3は円筒や円柱のような柱体であり、 水中パイプ 1 3の少なくとも 一部を覆うように防振装置 2 1が設けられている。 図 1 Bに示すように、 防振装 置 2 1は、 水中パイプ 1 3を覆う本体 2 2、 本体 2 2の外面 2 2 aから突出する ように設けられた規制部材 2 3、 2 4、 及び浮力発生部材すなわち浮き 2 5を含 む。 なお、 水中パイプ 1 3については、 その輪郭だけが図示される。
本体 2 2は湾曲した外面 2 2 aを有する円筒である。 本体 2 2の外径は水中パ イブ 1 3の外径よりわずかに大きいのが好ましい。 第 1実施形態では、 本体 2 2 の外径と水中パイプ 1 3の外径との比は 2 7 ： 2 5である。
浮き 2 5は中空の金属環である。 金属浮き 2 5の内部は真空にされている。 浮 き 2 5の内径は水中パイプ 1 3の外径より大きい。 水中パイプ 1 3は浮き 2 5及 び本体 2 2を貫通する。 本体 2 2は複数 （ここでは 2本） のワイヤ 2 6により浮 き 2 5から吊り下げられている。 浮き 2 5の浮力は、 本体 2 2をつり下げた状態 で浮き 2 5が海面に配置され、 かつ、 本体 2 2が海面から所定の深さに配置され るように設定されている。
本体 2 2及び浮き 2 5は水中パイプ 1 3と同軸に配置される。 防振装置 2 1は 海上作業台 1 1と連結されておらず、 また、 防振装置 2 1と水中パイプ 1 3との 間に水が介在するので、 防振装置 2 1は水中パイプ 1 3の周りで回動可能である。 図 1 Bに示すように、 2対の規制部材 2 3 , 2 4は本体 2 2の長手軸に沿って 延びる板である。 図 1 Cに示すように、 2対の規制部材 2 3， 2 4は本体 2 2の 外面 2 2 aから放射状に突出している。 規制部材 2 4の突出量 （幅） は規制部材 2 3の突出量 （幅） より大きい。 第 1実施形態では、 規制部材 2 3の幅は水中パ ィプ 1 3の外径の 1 0 %であり、 規制部材 2 4の幅は水中パイプ 1 3の外径の 2 0%である。
規制部材 2 3及び規制部材 24の各対は、 本体 2 2の軸線を含む中心平面 Aに 対してそれぞれ対称である。 言い換えると、 各規制部材 2 3は、 中心平面 Aと本 体 2 2の外面 2 2 aとの一方の交点 Fから、 本体 2 2の周方向に角度 αだけ離間 した位置に取り付けられ、 各規制部材 24は本体 2 2の周方向に角度 /3だけ離間 した位置に取り付けられている。 第 1実施形態では、 取り付け角度ひは 1 2 0° であり、 取り付け角度 3は 1 4 0° である。
尚、 規制部材 2 3， 2 4の取り付け角度 α、 ]3は、 9 0° より大きければよく、 望ましくは、 1 20° 〜1 5 0° の範囲であればよい。 水中パイプ 1 3の直径の 1 0%の幅を有する 2枚の規制部材 2 3を、 取り付け角度 αが 1 2 0° になるよ うに取り付け、 水中パイプ 1 3の径の 2 0%の幅を有する 2枚の規制部材 24を、 角度 i3が 1 4 0° になるように取り付けるのがより望ましい。 取り付け角度 α, ]3がそれぞれ 1 20° , 1 4 0° 付近であるときに、 水中パイプ 1 3の振動は最 も効果的に低減される。
次に、 防振装置 2 1の作用について説明する。
図 2 Αに示すように、 防振装置 2 1が水流 2 9中に配置された場合、 水流 2 9 の抵抗が最小になる位置まで防振装置 2 1は回動する。 すなわち、 規制部材 2 3， 24が水流 2 9の力を受けることによって、 本体 2 2が回動され、 本体 2 2の回 動に伴って浮き 2 5が回動される。 本体 2 2の回動は、 規制部材 2 3， 24が水 流 2 9の下流でかつ水流 2 9の方向に対して対称となった位置で停止される。 こ のとき、 水流 2 9の方向と規制部材 2 3とがなす角度は 1 2 0° であり、 水流 2 9の方向と規制部材 24とがなす角は 1 4 0° である。 浮き 2 5はワイヤ 2 6を 介して本体 2 2と連結されているので、 本体 2 2の回動に伴って本体 2 2と同じ 量だけ回動される。
水流 2 9は本体 2 2の湾曲した外面 2 2 aに沿って流れた後、 規制部材 2 3よ り上流の位置において外面 2 2 aから剥離する。 水流 2 9の剥離により、 一点鎖 線で示す剥離流れ 3 0が生じるとともに、 本体 2 2の外面 2 2 aから比較的離間 した領域に定常流れ領域 3 1が形成される。 規制部材 2 3, 24は、 本体 2 2の 外面 2 2 aと定常流れ領域 3 1との間の剥離領域 3 2中に存在する。 言い換える と、 規制部材 2 3， 2 4は剥離領域 3 2内に存在しており、 規制部材 2 3， 2 4 の先端は定常流れ領域 3 1に達していない。
一般に、 剥離領域 3 2では乱流渦 3 3が発生し、 乱流渦 3 3によつて擾乱が励 起される。 しかしながら、 規制部材 2 3 , 2 4により、 乱流渦 3 3によって励起 された擾乱が上流へ伝播するのが抑制され、 流れの剥離が増大するのが規制され る。 その結果、 水流 2 9の剥離に起因する水中パイプ 1 3の振動が抑制される。 防振装置 2 1は水中パイプ 1 3が水流 2 9から受ける抵抗も低減させる。
一方、 水流の方向が変化し、 防振装置 2 1が水流 3 5下に配置された場合、 規 制部材 2 3 , 2 4が水流 3 5の力を受ける。 これにより、 図 2 Bに示すように、 防振装置 2 1は回動する。 回動後、 水流 3 5の方向と規制部材 2 3とのなす角は 1 2 0 ° となり、 水流 3 5の方向と規制部材 2 4となす角は 1 4 0 ° となる。 規 制部材 2 3， 2 4は、 変化後の水流 3 5に対応する剥離領域 3 6内に配置される。 規制部材 2 3， 2 4により、 剥離領域 3 6で発生する乱流渦 3 7によって励起さ れた擾乱が上流へ伝播するのが抑制され、 水中パイプ 1 3の振動が抑制される。 上記のように、 水流の方向の変化に追従して本体 2 2及び浮き 2 5が回動する ことによって、 規制部材 2 3 , 2 4は常に流れの剥離領域 3 2 , 3 6内に配置さ れる。 その結果、 水中パイプ 1 3の振動、 及び、 水中パイプ 1 3が水流 2 9、 3 5から受ける抵抗が低減される。
(実施例 1 )
第 1実施形態の防振装置 2 1の模型を用いて防振効果及び抵抗低減効果を以下 のように測定した。
図 4はパイプ 1 3の振動及び抵抗を測定するための風洞実験装置を示す。 風洞 実験装置は、 垂直に配置されたパイプ 1 3と、 パイプ 1 3を回動可能に支持する 支持棒 5 3と、 支持棒 5 3の下端に取り付けられたロードセル 5 4と、 ロードセ ル 5 4を支持する支持スタンド 5 2と、 アンプリファイア 5 5を介してロードセ ル 5 4と接続されたパーソナルコンピュータ 5 6と、 パイプ 1 3に風を吹き付け る風洞 5 7とを備える。 ロードセル 5 4はひずみゲージを内蔵している。 ロード セル 5 4はパイプ 1 3が受けた荷重の大きさに応じた検出信号をアンプリフアイ ァ 5 5を介してパーソナルコンピュータ 5 6に供給する。 パーソナルコンビユー タ 56は検出信号の電圧 （天秤出力 （V) ) に基づいて、 パイプ 1 3が受けた荷 重の大きさと、 パイプ 1 3の振動とを算出する。
パイプ 1 3は風洞 57の吹き出し口の約 1 0 Ommだけ下流に配置される。 風 洞 57の吹き出し口の直径は 350 mmであり、 パイプ 1 3の外径は 2 5 mm, 全長は約 420 mmである。
ワイヤ 26で吊り下げられた模型本体 58にパイプ 1 3を挿入した。 模型本体 58の外径は 2 7 mmであり、 模型本体 58はパイプ 1 3のほぼ全長を覆う長さ である。 模型本体 58の上端及び下端を含む 5箇所に、 5個の補強リング 59を 取り付けた。 5個の補強リング 59は互いに 1 0 Omm離間している。 各補強リ ング 5 9の内径は 27mm、 外径は 30mm、 厚みは 2. 5mmである。
規制部材 23、 24を模型本体 58の所定位置 が 1 20°、 ]3が 1 40°) に取り付けた。 規制部材 23、 24の幅とパイプ 1 3の外径との比は上述した通 りである。
パイプ 1 3の周囲のレイノルズ数 （R e数） は風洞 57の風速に応じて変化す る。 風洞実験では、 パイプ 1 3の周囲のレイノルズ数 （R e数） 力 海底油田用 のパイプ 1 3の周りの水流のレイノルズ数と同じになるように風洞 57の風速を 調整した。 詳しくは、 レイノルズ数が 1 2500〜 1 8800になるように、 風 洞 57の風速は 7. 5〜1 1. SmZsに調節した。 この風洞実験の結果に基づ いて水中の現象を考察することができる。
(比較例 1 )
規制部材 23， 24を有する模型本体 58を使用せずに、 パイプ 1 3単体につ いて風洞実験を行った。
(比較例 2 )
図 3 Aに示すように、 規制部材 23， 24が直接に取り付けられたパイプ 1 3 について同様に実験した。
(比較例 3, 4)
図 3 Bに示すように、 2枚の板から形成される三角形のフユアリング部材 6 1 が取り付けられたパイプ 1 3について同様に実験した。 フェアリング部材 6 1の 三角形の頂部とパイプ 1 3の外面との距離は 1 Ommである。 フェアリング部材 6 1の側面にむけて風を吹き付けた場合、 フェアリング部材 6 1の頂部が風の流れの方向に対して斜めに向いた位置 （図 3 B鎖線） でパイプ 1 3の回動は停止した。 フェアリング部材 6 1の一方の板が風の流れの方向に延 びており、 フェアリング部材 6 1が風の流れの方向に対して非対称に配置された 状態で測定したのが比較例 3である。
—方、 図 3 Bに実線で示すように、 パイプ 1 3を回動不能に固定し、 フェアリ ング部材 6 1が風の流れの方向に対して対称に配置された状態で測定したのが比 較例 4である。
実施例 1、 比較例 1〜 4の測定結果を表 1及び図 5〜図 1 0に示す。 図 5はパ ィプ 1 3が受けた抵抗を示す。 表 1はパイプ 1 3が受けた抵抗を比較例 1のもの に対する割合で示す。 図 6はレイノルズ数が 1 8 8 0 0の時のパイプ 1 3が受け た抵抗を比較例 1のものに対する割合で示す。 図 7〜図 1 0はパイプ 1 3の振動 を示す。 表 1 パイプが受けた抵抗 （比較例 1に対する比率）
Figure imgf000010_0001
まず、 表 1及び図 5、 図 6の結果を考察する。
比較例 2〜比較例 4及び実施例 1では、 R e数が 1 2 5 0 0〜 1 8 8 0 0の範 囲においてパイプ 1 3が流体から受ける抵抗は比較例 1より低減された。 つまり、 規制部材 2 3 , 2 4及びフ-アリング部材 6 1はパイプ 1 3の抵抗を低減させる ことが分かった。
実施例 1は比較例 2よりは抵抗が高かったが、 比較例 1に比べて約 2 5 %程度 抵抗が低減された。
比較例 3は比較例 4よりも抵抗が低減され、 比較例 2は比較例 4よりも抵抗が 低減された。 つまり、 規制部材 2 3， 2 4はフェアリング部材 6 1よりも抵抗を 低減させる効果が大きいことが分かった。 このことから、 規制部材 2 3 , 2 4を 取り付けた模型本体 5 8 (実施例 1 ) は、 フェアリング部材 6 1が取り付けられ た模型本体 5 8 (図示せず） よりも抵抗を低減させると考えられる。
比較例 3の抵抗は比較例 2と比較例 4の間であった。 つまりフェアリング部材 6 1は流れの方向に対して非対称に配置されたときに抵抗をより低減させること が分かる。
実施例 1及び比較例 2において、 規制部材 2 3 , 2 4に対して非対称な方向か ら風を吹き付けたところ、 模型本体 5 8またはパイプ 1 3は、 規制部材 2 3， 2 4が風の流れの方向に対して対称になる位置まで回動した。
次に、 図 7〜図 1 0の結果について考察する。
図 7〜図 1 0は、 R e数が 1 8 8 0 0における比較例 1、 実施例 1、 比較例 3、 比較例 4の振動をそれぞれ示すグラフである。 図 7〜図 1 0の縦軸は、 パイプ 1 3が横方向から受けた力、 すなわち、 流れの方向に対して 9 0 ° の方向から受け た力に対応するロードセル 5 4の出力電圧である。
図 7の比較例 1では、 周期が約 0 . 2秒で振幅が約 0 . 3 2 ( V) の波 （振 動） が見られる。 この振動は周期的に発生したカルマン渦に起因すると考えられ る。 その他にも流れの乱れによると考えられるノイズがある。
図 8の実施例 1では、 周期的な振動が低減されている。 従って、 周期的なカル マン渦の発生が抑えられていると考えられる。 また、 ノイズも低減されているの で、 流れの乱れも低減されたと考えられる。
図 9の比較例 3及び図 1 0の比較例 4では、 図 7より振動が抑えられている力 図 8の実施例 1に比べれば振動が大きい。 従って、 カルマン渦の発生が影響して いるのが分かる。
第 1実施形態の防振装置 2 1によれば、 以下の利点が得られる。
( 1 ) 防振装置 2 1は、 規制部材 2 3 , 2 4の設けられた本体 2 2と、 本体 2 2を水中パイプ 1 3の所定高さに配置する浮き 2 5とを備えている。 防振装置 2 1は浮き 2 5を有するので、 本体 2 2を海上作業台 1 1や水中パイプ 1 3と連結 するためのワイヤ 9 6 (図 1 4 A、 1 4 B ) は不要である。 浮き 2 5は、 規制部 材 2 3， 2 4が流れから力を受けた時に、 本体 2 2が水流の方向の変化に追従し て回動するのを阻害しない。 すなわち、 防振装置 2 1は水中パイプ 1 3の周りで 自由に浮遊している。 そのため、 水流の方向が変化した場合であっても、 規制部 材 2 3， 2 4が常に剥離領域 3 2、 3 6内に配置されるので、 流れの剥離は規制 され、 水中パイプ 1 3の振動は抑制され、 水中パイプ 1 3の疲労は低減される。 その結果、 水中パイプ 1 3の寿命が延長される。 耐久性の高い高価な水中パイプ を使用することなく、 長期間にわたって水中パイプ 1 3を使用することができる。
( 2 ) 規制部材 2 3， 2 4は剥離領域中に存在する程度の大きさであるため、 防振装置 2 1は図 1 4 Bのような従来のフェアリング部材 9 7に比べてコンパク トである。
( 3 ) 本体 2 2及び浮き 2 5は水中パイプ 1 3に連結されていない。 言い換え ると、 防振装置 2 1は水中パイプ 1 3から遊離している。 そのため、 防振装置 2 1にゴミが付着しても、 その除去は容易である。 従って、 防振装置 2 1のメンテ ナンスは容易である。
( 4 ) 規制部材 2 3 , 2 4は本体 2 2の中心軸を含む中心平面 Aに対して概略 対称に取り付けられているため、 水中パイプ 1 3の振動は効果的に抑制される。 第 1実施形態は以下のように変更してもよい。
浮き 2 5の内部は真空でなくてもよい。 例えば空気等のガスを浮き 2 5の内部 に封入してもよい。
浮き 2 5を金属以外の材料、 例えばプラスチック等で形成してもよい。 また、 発泡スチロールのような水より比重の小さい材料製の環を、 金属のような補強材 で補強した浮き 2 5を使用してもよレ、。
本体 2 2の外径と水中パイプ 1 3の外径との比は 2 7 ： 2 5に限定されない。 規制部材 2 3 , 2 4は、 本体 2 2に対する流れの剥離領域内に位置する幅や取 付位置であればよい。 従って、 規制部材 2 3の幅は水中パイプ 1 3の外径の 1 0 %に限られず、 規制部材 2 4の幅は水中パイプ 1 3の外径の 2 0 %に限られな レ、 π 規制部材 2 3及び規制部材 2 4の各対の一方を省略してもよい。 例えば 2つの 規制部材 2 4だけを本体 2 2に取り付けてもよい。 この場合、 第 1実施形態の防 振装置 2 1の振動抑制効果よりは劣るが、 図 3 Bのフェアリング部材 6 1より優 れた振動抑制効果が得られる。 尚、 各規制部材 2 4の取り付け角度は 1 4 0 ° 、 各規制部材 2 4の幅は水中パイプ 1 3の径の 2 0 %であることが望ましい。
本体 2 2と浮き 2 5とを連結するワイヤ 2 6を省略し、 本体 2 2を浮き 2 5に 直接取付けてもよい。
本体 2 2の重量に応じて浮き 2 5の数を増やしてもよレ、。 例えば図 1 1 Aに示 す第 2実施形態では、 3つの浮き 2 5が本体 2 2を吊り下げている。
浮き 2 5は水中に配置されてもよい。 例えば図 1 1 Bに示す第 3実施形態では、 作業船 7 1からフレキシブル水中パイプ 7 2を介して接続された海底穿孔作業用 の水中パイプ 1 3が海中に沈められている。 この場合、 浮き 2 5の浮上を規制す る位置決め手段としてのストツパ板 7 3が水中パイプ 1 3に取り付けられる。 浮 き 2 5の浮上が規制されるので、 規制部材 2 3 , 2 4の浮上も防止され、 規制部 材 2 3 , 2 4は水中パイプ 1 3の振動を抑えるべき所定の位置 （水深） に配置さ れる。 本体 2 2 (規制部材 2 3， 2 4 ) を水中深くに配置する場合であっても、 水中深くに配置された本体 2 2と水面に浮かべられた浮き 2 5とを連結するため の長いワイヤ 2 6は不要である。 ス トッパ板 7 3により、 浮き 2 5を本体 2 2の 近傍に配置することができるので、 防振装置 2 1はコンパク トである。
例えば図 1 1 Bの右側の水中パイプに示すように、 本体 2 2に重り 7 4を取り 付けて浮き 2 5の浮上を防止する場合、 本体 2 2の下降を規制するためのストツ パ板 7 3を水中パイプ 1 3に取り付けてもよレ、。 重り 7 4の重さは、 重り 7 4に よって浮き 2 5の過剰な浮力を相殺して、 かつ、 防振装置 2 1全体の重さが浮き 2 5の浮力よりわずかに大きくなるように調整される。 ストツパ板 7 3によって 本体 2 2特に規制部材 2 3， 2 4が水中パイプ 1 3の所定位置に配置される。 本体 2 2は水中パイプ 1 3の全長を覆う必要はなく、 水中パイプ 1 3の少なく とも一部を覆う長さであればよい。
本体 2 2は水中パイプ 1 3の全周を覆わなくてもよい。 例えば図 1 2 Aに示す ように、 規制部材 2 4によって挟まれる箇所に開口部 7 6を有する C字状であつ てもよレ、。 この場合、 開口部 7 6により本体 7 5や水中パイプ 1 3の掃除ゃメン テナンスが更に容易になる。
図 1 2 Bに示すように、 2つの半円弧部品 7 8を蝶番 7 9やボルト 8 0で接合 して本体 2 2を形成してもよレ、。 図 1 2 Cに示すように、 2つの円弧部品 8 1を ボルト 8 0等で接合して本体 7 5を形成してもよレ、。 これらの場合、 本体 2 2の 取り付けは容易になる。 例えば、 本体 2 2の取り付けを水中で行うことができる。 図 1 2 Dに示すように、 運搬時に規制部材 2 3， 2 4を本体 2 2の外面 2 2 a に沿って倒せるように、 規制部材 2 3， 2 4をヒンジ 8 2により本体 2 2に取付 けてもよレ、。 この場合、 規制部材 2 3 , 2 4は本体 2 2の外面 2 2 aに沿うよう に湾曲されるのが好ましい。 尚、 規制部材 2 3， 2 4は本体 2 2の外面 2 2 aに 対して立てられた状態でボルト等の支持手段により支持される。
可倒式の規制部材 2 3， 2 4の場合、 '図 1 2 Eに示すように、 倒された規制部 材 2 3 , 2 4を収容する凹部 8 3 , 8 4を本体 2 2に形成してもよい。 この場合、 倒された規制部材 2 3 , 2 4の外側面 2 3 a , 2 4 aが本体 2 2の外面 2 2 aと 面一になるように、 収容凹部 8 3 , 8 4の深さを決めるのが好ましい。
図 1 3八及び1 3 Bに示すように、 開口部 7 6を有する本体 7 5の端部に可倒 式の規制部材 2 4を形成してもよい。 図 1 3 Bは規制部材 2 4が倒された状態を 示す。 本体 7 5はボルト 8 0により連結された 2つの概略半円弧状の円弧部品 8 1により形成される。 円弧部品 8 1を取り替える場合、 図 1 3 Bに示すように規 制部材 2 4を開口部 7 6側に倒し、 2つの円弧部品 8 1に分解する。 図 1 3 Cに 示すように、 2つの円弧部品 8 1を重ねることで、 運搬に要するスペースを低減 することができる。 複数の円弧部品 8 1を積み重ねて運搬すれば、 より効率的に 省スペースで本体 7 5を運搬することができる。
図 1 3 Dに示すように、 隣接する 2つの規制部材 2 3 , 2 4を一体に有する、 屈曲した J字状部品 8 5をボルト 8 6等によって本体 2 2に組みつけてもよレ、。 図 1 3 Eに示すように、 係合板 8 7を有する T字状の規制部材 2 3を使用して もよい。 この場合、 係合板 8 7と係合される取り付け片 8 8が本体 2 2の長手方 向に延びるように形成される。 係合板 8 7を本体 2 2の長手方向の一端から取り 付け片 8 8間に差し込むことにより、 取り付け片 8 8間に形成されるスリット 8 9を介して規制部材 2 3が放射状に突出した状態で規制部材 2 3が本体 2 2に取 付けられる。
円筒形の本体 2 2の代わりに、 例えば図 1 3 Fに示すように、 楕円状の本体 9 0を使用してもよい。 この場合、 規制部材 2 3 , 2 4は楕円の長軸に対して対称 に取付けられる。
図 1 3 Gに示すように、 各々が規制部材 2 3 , 2 4を有する複数の本体 2 2を 含む防振装置に変更してもよい。 隣接する本体 2 2は柔軟な連結ワイヤ 2 6 aに よって連結される。 各本体 2 2の上端および下端に環状のフランジ 9 1を形成す れば、 隣接する本体 2 2のフランジ 9 1を連結ワイヤ 2 6 aで連結するのが容易 となる。 複数の本体 2 2は剛体的に連結されていないので、 複数の本体 2 2の 各々はある程度独立して回動できる。 従って、 図 1 3 Gの防振装置は水深によつ て水流の方向が違う場合に特に有効である。
フランジ 9 1を中空に形成して、 フランジ 9 1に浮きの役割を持たせてもよレ、。 規制部材 2 3 , 2 4は、 本体 2 2の外面 2 2 aに対して傾斜して延びるように 本体 2 2に取り付けてもよレ、。
規制部材 2 3 , 2 4は水中パイプ 1 3の長手方向に対して傾斜するように本体 2 2に取り付けられてもよレ、。
防振装置 2 1を海上作業台 1 1の支柱 1 2や橋の柱のような柱体に使用しても よい。

Claims

請求の範囲
1. 水流を受けるパイプ （1 3) の振動を防止するための防振装置 （2 1) にお いて、
前記水流中において、 前記パイプ （1 3) の少なくとも一部を覆い、 かつ、 前 記パイプの外面に沿って回動可能に配設された本体 （22, 75, 90) と、 前記本体の表面 （22 a) に設けられ、 前記水流の剥離を規制するための複数 の規制部材 （23, 24) であって、 前記複数の規制部材の各々は、 前記表面と 定常流れ領域 （3 1) との間に形成される剥離領域 （3 2、 36) 内に配置され、 前記表面から前記水流の定常流れ領域 （3 1) に向かって突出する前記複数の規 制部材 （23, 24) と、
前記本体及び前記規制部材を前記パイプの所定位置に配置させる浮力を有し、 前記水流の方向の変化に追従して、 前記本体とともに前記パイプの周方向に回動 可能に設けられた浮力発生手段 （25) と
を備える防振装置。
2. 前記複数の規制部材の先端は、 前記定常流れ領域に達しないことを特徴とす る請求の範囲第 1項に記載の防振装置。
3. 前記複数の規制部材は、 前記本体の中心軸を含む中心平面 （A) に対してほ ぼ対称的に配置されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の防振装置。
4. 前記本体は前記パイプの長手軸に沿って延びる開口 （76) を有し、 前記複 数の規制部材の内の 2つが前記開口の縁に隣接して設けられていることを特徴と する請求の範囲第 1項に記載の防振装置。
5. 前記本体の表面は湾曲しており、 かつ、 前記本体の中心軸に直交した断面が C字状であることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の防振装置。
6. 前記浮力発生手段を水中に配置させ、 かつ、 当該浮力発生手段の浮上を規制 するために、 前記パイプの所定位置に固定された位置決め手段 （7 3) を更に備 えることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれか一項に記載の防振装
7. 前記位置決め手段は、 前記浮力発生手段の上方において前記パイプに取付け られたストッパ板を含む請求の範囲第 6項に記載の防振装置。
8. 前記本体に取り付けられ、 前記浮力発生手段の浮力を相殺して前記本体の浮 上を防止するための重り （74) を更に備え、 前記位置決め手段は、 前記本体の 下降を規制するために、 前記本体の下方において前記パイプに取付けられたスト ツバ板を含む請求の範囲第 6項に記載の防振装置。
9. 前記本体は前記パイプの長手方向において分割された複数の本体のうちの一 つであり、 前記複数の本体は、 前記複数の本体の各々が独立して回動するのを許 容する柔軟な連結ワイヤ （2 6 a) によって連結されていることを特徴とする請 求の範囲第 1項〜第 8項のいずれか一項に記載の防振装置。
1 0. 前記本体は、 複数の円弧部品 （7 8， 8 1) を組み付けて形成される請求 の範囲第 1項〜第 9項のいずれか一項に記載の防振装置。
1 1. 前記規制部材は、 前記本体の表面に沿って倒れるのを許容するヒンジ （8 2 ) によって前記本体に取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第 1項 〜第 1 0項のいずれか一つに記載の防振装置。
1 2. 水流中に配置された柱体 （1 3) の振動を防止すべく、 前記柱体の周りで 浮遊される防振装置 （2 1 ) において、
前柱体と同心的に配置される湾曲した本体 （2 2) と、
前記本体の表面 （2 2 a) から突出し、 擾乱が前記水流の上流へ伝播するのを 規制するための複数の規制部材 （23, 24) と、
前記柱体と同心的に配置され、 ワイヤ （26) によって前記本体と連結され、 前記本体を所定の水深に配置させるための浮き （25) とを備え、 前記浮きは、 前記規制部材が前記水流の下流に配置されるように、 前記本体の回動を許容する とともに、 前記本体の回動に伴って回動されることを特徴とする防振装置。
1 3. 前記柱体は円柱であり、 前記本体は円筒であり、 前記浮きは環状であるこ とを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の防振装置。
14. 前記複数の規制部材は、 前記本体の軸線を含む中心平面 （A) に対して対 称的に配置されていることを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の防振装置。
1 5. 前記複数の規制部材は少なくとも 2枚の板である請求の範囲第 14項に記 載の防振装置。
1 6. 各規制部材は、 前記水流と前記本体との交点 （F) から、 前記本体の周方 向に所定角度 （α、 β) だけ離間した位置において、 前記本体に取り付けられる 請求の範囲第 14項に記載の防振装置。
1 7. 前記複数の規制部材は、 第 1の板 （23) の対と第 2の板 （24) の対と を含み、 前記第 1の板 （23) の対についての前記所定の角度 （α) は 1 20° であり、 前記第 2の板 （24) の対についての前記所定の角度 (β) は 1 40° である請求の範囲第 1 6項に記載の防振装置。
1 8. 各規制部材の前記本体からの突出量は、 前記柱体の外径の 10%〜20% である請求の範囲第 1 3項〜第 1 7項のいずれか一つに記載の防振装置。
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