專利名稱：海洋立管渦激振動的抑振方法及其抑振裝置的制作方法
海洋立管渦,動的抑振方艦其抑H^g
駄領(lǐng)域
、、一本發(fā)明屬于海洋立管設(shè)施鋪^fe術(shù)領(lǐng)域，具#^步及一種倉,$ 制海洋立管渦
海洋立管是海洋平臺與海底井口間的主要連樹牛，作為海面與海底的一種^M 道，既可用于浮式海洋平臺，又可用于固定式平臺及f^^船舶。當(dāng)海流縦圣細(xì)長的表 面光滑的圓柱體時，在一定的^i割牛下，便在圓柱體兩側(cè)交替地形成強(qiáng)烈的旋渦， 旋渦脫落會對立管產(chǎn)生一個周斯性的可變力，使得立管在與流向垂直方向上^^橫向
振動；結(jié)構(gòu)的振動做來3U^流場產(chǎn)頓響，^f數(shù)鼓咼增強(qiáng)，阻力增加，當(dāng)旋渦脫落頻 率與立管固有頻率艦時，將引粒管的強(qiáng)烈振動，旋渦的脫落過程將被結(jié)構(gòu)的振動 所控制，從而4數(shù)定渦的脫落和髓的振動具有相同的頻率，發(fā)生"鎖定"5嫁，力口劇
立管的疲勞破壞。除了橫向振動外，流體阻力可JM:管沿流動方向發(fā)生縱向振動，縱 向振動比橫向振動巾副鼓勺小一個M0，但是粒管來流方向上的拖曳力會^粒管產(chǎn) 生比駄的娜，4粒管處于高應(yīng)力狀態(tài)，易發(fā)頓勞破壞。
目前國內(nèi)夕卜對海洋立管渦^I動的抑振方法主要是在髓外布置擾^S，如尾 流徵孚物、》繊型導(dǎo)流板等，禾,猶^ 破壞立管的渦#11動，MS難的振動幅 度。^±^抑 5也存在下述問題相對m大，材料用量大；來流方向有玄^i^面
較大；易產(chǎn)生海#^積物附著等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的，不足，皿一種會^交 制海洋立管銜^|動
的灘及其抑IS^S。
本發(fā)明^Xt海洋立管的導(dǎo)流罩上固定擾^S的艦，具體是在固定粒管外的
導(dǎo)流罩的外表面專門設(shè)計的月牙形擾鵬條，并且按螺旋線方式布設(shè)。擾鵬條的作 用是，當(dāng)海流^tt管時，其上的擾纟鵬條破壞其渦激流場，削弱難的渦 動， 離髓的疲^^壞。即本發(fā)明的抑l^g，使流 ^拉管后，尾流產(chǎn)生分岔，破 壞尾流流體的形式，使之不會,成有效的渦 動，不發(fā)生頻率鎖定狀態(tài)，
的橫向振動。又考慮到實際海流的方向不是固定的，為實1!^管在不同來流方向情況 下抑lg^g都能有鄉(xiāng)也Mg期咼^^動，^f抑振作用，搬Mi條以一定螺旋線的方 式布置^:管外表面，使渦^g動在^h方向上都能得以有安^S制。擾^ij條^tit
表ffi^布置一皿多道，且以一個!t都巨內(nèi)布置Him ito條為最優(yōu)方式。
因此，本發(fā)明的抑l^g的技術(shù)方案是有立管及其上的導(dǎo)流戰(zhàn)咽定在導(dǎo)流罩
上的擾^^S，欺寺征^±^勉 ￡是由首尾相連的多個月牙形擾^^1^的猶流
肋條，而且搬鵬條以螺旋線纏繞的形式設(shè)置在導(dǎo)流罩的夕卜表面上，其螺旋線蟲驟巨為
立管外徑的5至15倍。
海洋立管殺M動的抑振方法首先根據(jù)所要求傲戶的立管的外徑尺寸，制備好 包裹并固定在立管外表面的導(dǎo)流罩，然后將制作好的一道或多道擾流肋條先行按照 在導(dǎo)流罩外表M1l5fe確定并標(biāo)出的麟,旋線位置，^^流肋條固定其上，t^將
帶有搬MJ條的導(dǎo)流罩安^^:管的外表面。
i微表明，本發(fā)明戰(zhàn)生渦 動瞎況下，與無抑l^g情況相比，該抑lg^g
可 振幅50%至70%，在相同情況下，與國外的螺旋導(dǎo)板抑振方式相比，其Si可 減輕30%至60% 0因此fOT本抑振方法及^S不僅可以M^:管的渦,動，而且 可以^^抑 置的:1*，可大大斷氐工禾iit價，也不易產(chǎn)生海#^積物附著等。


圖1本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)(一iiJ力鵬條)的立體示意圖。
圖2本發(fā)明的以一個4驟巨內(nèi)布置H3tifr流肋條的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的賴際意圖。
圖4本發(fā)明的月牙形,尤^^的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5本發(fā)明的月牙形擾、流肋側(cè)頓際意圖。
圖6本發(fā)明的lfr流肋的N-N剖面示意圖。
其中，1、立管2、導(dǎo)流罩3、猶 置4 、猶流肋5、猶流肋條
5a、 5b、 5c、分別為第一、第1B第H3W;鵬條。
如圖l、 2，有立管1及其上的導(dǎo)流罩2和固定在導(dǎo)流罩2上的擾皿置3，其特 征^hi^尤i^g 3是由首尾相連的多個月牙形$^ 4鄉(xiāng)^的擾 條5，而 流肋條5以螺旋線纏繞在導(dǎo)流罩2的外表面上，i都巨Ll為立管外徑的5至15倍。
本發(fā)明的月牙擾麵4可佔城內(nèi)鵬橫向與縱向力幽肋(圖中省略)的中魏式， 以增大其結(jié)構(gòu)岡岐。猶鵬條4以螺旋線纏繞的形式首尾相連布置在導(dǎo)流罩的夕卜表面， 以實1^下立管在不同來流方向發(fā)生的渦 動都能得到有效土 制。
如圖4、 5、 6，月牙形擾流肋4的,M/S部寬、兩，的月牙形，長度為Y，其 ,的肋板高度為H，肋底中部厚度為Z。將*月牙形擾^* 4首尾相^^Mt尤, 條5，可以用鋼材或鋁合金材料一7効口工 。
導(dǎo)流罩2可為筒式，其內(nèi)徑(;位管外管徑稍大，可直接加^管1外；也可將導(dǎo) 流罩一分為二，兩半圓形導(dǎo)流罩在 一^ 1"接。
海洋立管渦^lg動的抑振方法首先根據(jù)所要求微的立管1的夕卜徑尺寸，制備
女抱裹^:管i夕卜表面的導(dǎo)流罩2，然后把制作好的由首尾相連的多個月牙形猶^ij 4 會M的一道或多iii/^TO條5，按照固定在導(dǎo)流罩2夕卜表Mf跌確定并標(biāo)出的!t都喊 螺旋線皿上，最后將帶有猶流肋條5的導(dǎo)流罩2固定安^^:管i的外表面。
以一道和H^激龍形式為例，其抑^g排列方式為
(一) 、^1^旋汰 條的布置形式
如圖1，在導(dǎo)流罩2夕卜表面先標(biāo)出螺旋線^g，蟲穀定線的蟲都巨Ll為5D至15D (D 為立管夕卜徑)。如圖5、 6，擾^ 4長Y為0. 5D至0. 9D，肋底中部厚Z為0.125D 至0. 3D,肋高H為0. 2D至0. 3D 。 )|^$^ 條沿!1戰(zhàn)定線，安^￡立管上。
(二) 、 HiM旋擾麵條布辦式
如圖2，在導(dǎo)流罩2夕卜表面先標(biāo)出!t動定線^g， ！t動定線的螺i巨Ll為5D至15D (D 為立管外徑)，在Ll蟲都巨內(nèi)螺旋線分Hi宣5a、 5b、 5c，順一個方向平，M繞，HJt平 行的螺旋線間的距離為5D/3至15D/3 。擾流肋長Y為0. 5D至0. 9D，肋底中部厚Z 為0.125D至0.3D，肋高H為0.2D至0.3D。纟微t鵬條沿螺旋線隨安^ffiz:管上。 鄉(xiāng)例l
如圖l， 一im動定擾鵬條布置形式立管的夕卜徑IM米，在導(dǎo)流罩2外表面按 螺距為5米標(biāo)出螺J鐵健。搬繊4長Y為0. 5米，肋底中部厚Z為0. 3米，肋高 H為0.3米。3微^ij條沿螺旋線^g安^i管上，相鄰兩i^fr鵬條間距5米。 織例2
如圖2，以H3Ii動^t麵條布鄉(xiāng)式立管夕階CK米，在導(dǎo)流罩2外表面按 螺J巨Ll為5^t標(biāo)出螺旋線位置，為第一皿流肋條5a的布置位置；以第一Jti動定線 為基準(zhǔn)，按1.67米的間距與第一徵勵定線平，灘繞布，H^累旋線，此為第^m 流肋條5b的布置位置；再以第Hiilfe累旋線為基準(zhǔn)，按1.67米的間距與第Z^Ii穀定線 平fiH繞布fimHit4點定線，此為第H3m^lij條5c的布置^g。猶itt條5a、 5b、 5c的誠Y均為0.5米，肋底中部厚度Z均為0.3米，肋高度H均為0.3米。將三 條同時沿螺旋線，纏繞并固定安^^管上，在一，穀巨1^1內(nèi)相鄰兩皿 流肋條間距均為1.67米。
鄉(xiāng)例3
如圖2，以Hit^旋搬鵬條布置形式立管外徑IM米，在導(dǎo)流罩2夕卜表面按 麟巨L1為9米標(biāo)出螺旋線位置，為第一im流肋條5a的布置位置；以第一道螺旋線 為基準(zhǔn)，按3.0米的間距與第一徵累旋線平fiKI繞布置第二道螺旋線，此為第二道擾流肋條5b的布置，再以第二道螺旋線線為基準(zhǔn)，按3.0米的間距與第二^!1穀定線平 擁繞布魏，點鐵，此為第Him鵬條5c的布置健；擾流肋條5a、 5b、 5c的長度Y均為0.5米，肋底中部厚度Z均為0.3米，肋高度H均為0.3米。肋流肋條同時沿螺旋線安裝在立管上，在一個t都巨Ll內(nèi)相鄰兩謝允流肋間距為 3.0米。
權(quán)利要求
1、一種海洋立管渦激振動的抑振裝置，有立管(1)及其上的導(dǎo)流罩(2)和固定在導(dǎo)流罩(2)上的擾流裝置(3)，其特征是上述擾流裝置(3)是由首尾相連的多個月牙形擾流肋(4)組成的擾流肋條(5)，而且擾流肋條(5)以螺旋線纏繞在導(dǎo)流罩(2)的外表面上，螺距L1為立管(1)外徑的5至15倍。
2、 如權(quán)利要求1所述的海洋立管渦激振動的抑振裝置，其特征是上 述擾流肋(4)長為0. 5D至0. 9D，肋底中部厚為0. 125D至0. 3D,肋高 為O. 2D至0. 3D，其中D為立管外徑。
3、 如權(quán)利要求1所述的海洋立管渦激振動的抑振裝置，其特征是上 述擾流肋(4)是內(nèi)部有橫向與縱向加勁肋的中空形式。
4、 如權(quán)利要求1所述的海洋立管渦激振動的抑振裝置，其特征是上 述擾流肋條(5)，是用鋼材或鋁合金材料一次加工成型。
5、 海洋立管渦激振動的抑振方法首先根據(jù)所要求保護(hù)的立管(1) 的外徑尺寸，制備好包裹在立管(1)外表面的導(dǎo)流罩(2)，然后把制作 好的由首尾相連的多個月牙形擾流肋(4)組成的一道或多道擾流肋條(5)，按照固定在導(dǎo)流罩(2)外表面預(yù)先確定并標(biāo)出的螺距或螺旋線位 置上，最后將帶有擾流肋條(5)的導(dǎo)流罩(2)固定安裝在立管(1)的 外表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠有效抑制海洋立管渦激振動的抑振方法及其抑振裝置。有立管及其上的導(dǎo)流罩和固定在導(dǎo)流罩上的擾流裝置，其特征是上述擾流裝置是由首尾相連的多個月牙形擾流肋組成的擾流肋條，而且擾流肋條以螺旋線纏繞的形式設(shè)置在導(dǎo)流罩的外表面上，其螺距為立管外徑的5至15倍。抑振方法首先根據(jù)所要求保護(hù)的立管的外徑尺寸，制備好包裹并固定在立管外表面的導(dǎo)流罩，然后將制作好的一道或多道擾流肋條先行按照在導(dǎo)流罩外表面預(yù)先確定并標(biāo)出的螺距或螺旋線位置，將擾流肋條固定其上，最后將帶有擾流肋條的導(dǎo)流罩安裝在立管的外表面。因此本發(fā)明有效抑制立管的渦激振動，且裝置重量可減輕30％至60％，可大大降低工程造價。
文檔編號F16L55/04GK101387188SQ20081015861
公開日2009年3月18日 申請日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者劉曉春, 張永波, 王海青, 郭海燕 申請人:中國海洋大學(xué)