水下管線導(dǎo)流抑振裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]該裝置是一種外形類似于梭形的平順?biāo)鳒p少振動(dòng)的裝置，屬于海洋工程中水下管線沖刷防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，導(dǎo)致油氣資源的需求量增加，深海油氣資源開(kāi)發(fā)成為世界海洋石油發(fā)展的新目標(biāo)，人類開(kāi)始對(duì)海洋油氣進(jìn)行開(kāi)發(fā)。為了使油氣能夠順利的在水面鉆井船或平臺(tái)和海底鉆采設(shè)備之間輸送，采用了許多為圓柱形結(jié)構(gòu)物的連接件，如懸跨海底管線、輸油立管、鉆井水管等。它們處在復(fù)雜的海洋環(huán)境中，波浪、海流等流經(jīng)這些管線時(shí)，對(duì)管線產(chǎn)生不同的拖曳力和升力。當(dāng)經(jīng)過(guò)的海流流速較大時(shí)，對(duì)管線的拖曳力會(huì)極具增加，管線受力增大，對(duì)管線容易造成剛性破環(huán)。當(dāng)海流流速恰好處于能造成管線渦激振動(dòng)的流速范圍之內(nèi)，將對(duì)管線造成渦激振動(dòng)，導(dǎo)致管線的疲勞破壞，帶來(lái)嚴(yán)重的工程事故。因此，深海開(kāi)采系統(tǒng)中導(dǎo)流抑振問(wèn)題顯的非常重要。
[0003]為了防止海流流速過(guò)大和渦激振動(dòng)造成的破壞，增加管線的使用年限，在一些海流對(duì)管線影響較大的區(qū)域安置導(dǎo)流抑振裝置。在現(xiàn)有裝置中，只注重了渦激振動(dòng)的抑振裝置，例如在管線周圍安裝擾流裝置加肋條，導(dǎo)流板，導(dǎo)流罩等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有裝置不能適應(yīng)多變復(fù)雜的海洋環(huán)境，達(dá)到高流速情況下能導(dǎo)流，在低流速情況下能抑振的效果，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能同時(shí)適應(yīng)兩種情況下的裝置，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高流速下平順?biāo)?，減少管線受到的拖曳力，而且能夠?qū)崿F(xiàn)在低流速下，減少渦激振動(dòng)的對(duì)管線帶來(lái)的疲勞破壞。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件將水下管線和整個(gè)裝置連接起來(lái)。整個(gè)裝置包括平滑導(dǎo)流罩，抑振疏流罩，尾部擾流翼，旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件。該裝置的整個(gè)外形近似于梭形，平滑導(dǎo)流罩和抑振疏流罩對(duì)扣安裝在管線的旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件上，旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件與管線同軸，卡在管線周圍。平滑導(dǎo)流罩和抑振疏流罩采用密閉中空的設(shè)計(jì)，中空部分放入若干裝載空氣和水混合的氣囊。在抑振導(dǎo)流板尾部安裝能隨水流擺動(dòng)的尾部擾流翼。在抑振疏流罩上設(shè)置較淺的沖擊凹坑。
[0006]本實(shí)用新型的工作原理是:平滑導(dǎo)流罩的流線型設(shè)計(jì)，可以改變和引導(dǎo)水流，使迎面水流很容易地通過(guò)管線。其相較于圓柱管的阻力要小，從而達(dá)到減少水流阻力，增強(qiáng)管線穩(wěn)定性，在不同流速下均能導(dǎo)流的作用。振疏流罩上設(shè)置的沖擊凹坑，在產(chǎn)生渦激振動(dòng)時(shí)，能夠迅速分解漩渦減少管線振動(dòng)，使水流快速流過(guò)管線。裝置封閉中空，內(nèi)部裝有若干裝載了空氣和水的氣囊，其作用在于:一、使控制裝置的密度和管線密度相差不大，以免該裝置對(duì)管線造成不必要的應(yīng)力，加快管線破壞；二、利用裝載水的易流動(dòng)性和慣性，在水流有較小波動(dòng)時(shí)能夠控制自身和管線的穩(wěn)性。尾部安裝的擾流尾翼作用在于:一、能夠平順?biāo)鳎饘?dǎo)流作用；二、在產(chǎn)生渦激振動(dòng)時(shí)，能打破漩渦，起到抑振作用，三、能夠?qū)φ麄€(gè)裝置的旋轉(zhuǎn)起到調(diào)節(jié)作用，使裝置始終處在迎流位置。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果是:本裝置可以適應(yīng)各種復(fù)雜的海洋環(huán)境，能同時(shí)對(duì)管線起到導(dǎo)流，減少阻力和減弱渦激振動(dòng)的效果，所用材料方便可取，在復(fù)雜的海流變化環(huán)境中有很高的利用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0009]圖1是本實(shí)用新型裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖
[0010]圖2是本實(shí)用新型裝置剖面示意圖
[0011]圖中:1.水下管線；2.旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件；3.螺栓；4.封蓋板；5.平滑導(dǎo)流罩；6.固定沉頭自攻螺絲；7.擾流尾翼；8.沖擊凹坑；9.抑振疏流罩；10.中空密閉腔；11.滾軸；12.卡箍。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型主要包括旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件(2)、平滑導(dǎo)流罩(5)、抑振疏流罩(9)、擾流尾翼(7)。其中旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件(2)由滾軸(11)和卡箍(12)組成。整個(gè)部件卡在水下管線(I)上，旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件(2)的內(nèi)徑等于水下管線(I)的外徑。平滑導(dǎo)流罩(5)和抑振疏流罩(9)通過(guò)扣在一起的方式卡在旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件上，通過(guò)固定沉頭自攻螺絲(6)固定。在平滑導(dǎo)流罩(5)和抑振疏流罩(9)的封閉中空內(nèi)部，放置若干裝有空氣和水混合的氣囊，以達(dá)到平衡管線，維持管線穩(wěn)定的目的。在平滑導(dǎo)流罩(5)和抑振疏流罩(9)的上下開(kāi)口部分用封蓋板(4 )封住，加螺栓(3 )固定。
[0013]由于整個(gè)裝置的流線型特點(diǎn)，使其頭部沖對(duì)海流來(lái)流方向時(shí)，其所受阻力相較于圓柱體管線在海流中所受阻力要小。所以在海流任何一個(gè)來(lái)流方向時(shí)，裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件(2)繞管線旋轉(zhuǎn)至平滑導(dǎo)流罩(5)頭部沖對(duì)來(lái)流方向的方向，達(dá)到減小阻力的效果。
[0014]當(dāng)海流的流速正好處于使管線產(chǎn)生渦激振動(dòng)的流速范圍內(nèi)時(shí)，抑振疏流罩(9)上設(shè)置的沖擊凹坑(8)將使水流繞流產(chǎn)生的漩渦在變強(qiáng)之前分解，達(dá)到減小渦激振動(dòng)的效果。抑振疏流罩(9)尾部安裝的擾流尾翼(7)能夠在一定范圍內(nèi)隨水流擺動(dòng)，將漩渦進(jìn)一步打破，進(jìn)一步減小管線的禍激振動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水下導(dǎo)流抑振裝置，主要由平滑導(dǎo)流罩、抑振疏流罩、旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件、擾流尾翼組裝而成，其特征是:所述平滑導(dǎo)流罩、抑振疏流罩對(duì)扣安裝于能與管線同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件上；所述擾流尾翼安裝于抑振疏流罩尾部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流抑振裝置，其特征是平滑導(dǎo)流罩裝置呈流線型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流抑振裝置，其特征是抑振疏流罩上設(shè)置沖擊凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流抑振裝置，其特征是擾流尾翼能在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流抑振裝置，其特征是整個(gè)裝置呈流線型。
【專利摘要】一種能夠使水下管線在復(fù)雜的海洋環(huán)境中減少破壞的裝置，達(dá)到在海洋環(huán)境中各種流速下導(dǎo)流，管線發(fā)生渦激振動(dòng)時(shí)能夠抑振的目的。它主要由平滑導(dǎo)流罩，抑振疏流罩，旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)部件，擾流尾翼組成，各個(gè)部分對(duì)管線的導(dǎo)流抑振均能產(chǎn)生不同的效果，使管線更好的適應(yīng)復(fù)雜的海洋環(huán)境，對(duì)管線起到了很大的保護(hù)作用。
【IPC分類】E21B17-10, F15D1-10
【公開(kāi)號(hào)】CN204357372
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420811590
【發(fā)明人】趙恩金, 拾兵, 黃修筠
【申請(qǐng)人】中國(guó)海洋大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日