[实用新型]一种W字型海洋隔水管涡激振动抑制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于海洋隔水管设施铺设技术领域，具体涉及一种能够有效抑制海洋隔水管涡激振动的新型抑制装置。

背景技术

海洋石油隔水管是从海上钻井平台到海底浅层的套管，其主要功能是隔离海水，形成钻井液循环通道，同时作为海上井口的持力结构。隔水管的完整性对海上作业安全至关重要。隔水管在海洋中持续受到波浪、海流等复合载荷的作用，当海流绕过隔水管时，在隔水管前后形成压差阻力，并在其柱面形成拖拽力，从而造成隔水管纵向振动；另外，在隔水管后方两侧产生交替脱落的漩涡，引起与流动方向垂直的升力额外地施加在隔水管上，升力方向的交替变化造成了隔水管的横向振动，这种振动更为剧烈；当漩涡脱落频率接近隔水管振动的某一固有频率的时候，结构的振动会迫使漩涡脱落频率在较大的流速范围内固定于圆柱的某一固有频率，发生锁定现象，即共振，从而导致隔水管疲劳失效。一旦隔水管发生疲劳破坏，不仅会引起海上重大安全事故，造成巨大的经济损失，而且将对海洋环境造成灾难性的破坏。

现有的隔水管涡激振动抑制装置存在成本高，制造工艺复杂，重量大，安装繁琐以及现场实施操作不便等不足。

发明内容

本实用新型所要解决问题是针对现有的海洋隔水管抑制涡激振动装置存在的不足，提供一种结构简单，重量轻，性能可靠，成本低，现场安装方便，不易腐蚀和损坏的新型海洋隔水管涡激振动抑制装置。

本实用新型采用以下技术方案：W字型海洋隔水管涡激振动抑制装置由多个基本单元沿隔水管轴线方向串列组合而成，基本单元为导流罩及其上的单个W字型扰流板构成的整体，由塑料模具加工而成；导流罩为内径等于隔水管外径的圆筒结构；扰流板沿周向展开成W字型，其剖面为等腰三角形，扰流板布置在导流罩的中部，距导流罩的上下边缘距离相等。本实用新型在隔水管外串列套装带W字型扰流板的导流罩，可以从不同来流方向有效抑制涡激振动，降低其对隔水管疲劳寿命的影响。

本实用新型还包括：

1、导流罩的厚度为隔水管外径D的0.025~0.035倍，导流罩的轴向长度L为扰流板W字型高度H的1.5~2倍；

2、扰流板的横剖面为等腰三角形，底边长s为0.05D~0.12D，高度h为0.15D~0.35D；扰流板沿周向展开后转折处的夹角θ为60o~120o；转折处为半径R为0.08D~0.15D的圆弧；扰流板布置在导流罩的中部，距导流罩的上下边缘距离T为0.25L~0.5L；

3、扰流板和导流罩由塑料模具一次加工成型。

本实用新型具有以下优点：

1、本装置扰流板和导流罩为一个整体，套装在隔水管的外表面，安装简单；

2、本装置导流罩和扰流板的材质为塑料，能大幅降低成本，简化制造工艺，不易腐蚀和损坏，可以重复使用；

3、本装置扰流板可以有效地减缓不同来流方向引发的涡激振动；

4、本装置可以根据现场实际情况，适当调整各基本单元之间的距离，使抑制效果达到最佳。

附图说明

图1 本实用新型三个基本单元串联装配后的三维示意图；

图2 本实用新型基本单元三维示意图；

图3 本实用新型沿周向展开示意图；

图4 本实用新型基本结构的平剖示意图；

图5 本实用新型扰流板的A-A剖面示意图。

其中：1.隔水管、2.导流罩、3.扰流板。

具体实施方式

本实用新型W字型海洋隔水管涡激振动抑制装置，由多个基本单元沿隔水管轴线方向串列组合而成，基本单元为导流罩及其上的单个W字型扰流板构成的整体，由塑料模具加工而成；导流罩的厚度为隔水管外径D的0.025~0.035倍，导流罩的轴向长度L为扰流板W字型高度H的1.5~2倍；扰流板的横剖面为等腰三角形，底边长s为0.05D~0.12D，高度h为0.15D~0.35D；扰流板沿周向展开后转折处的夹角θ为60o~120o；转折处为半径R为0.08D~0.15D的圆弧；扰流板布置在导流罩的中部，距导流罩的上下边缘距离T为0.25L~0.5L。

如图1，将基本单元串列套装在隔水管外表面，上下两基本单元的W字型需对齐布置，使上下两块扰流板上凸或下凹处的连线与隔水管的轴线平行。基本单元间的距离通常为0.2L~1.5L，也可根据实际情况进行适当调整，使抑制效果达到最佳。