[发明专利]一种带羽翼形飘带的自适应涡激振动抑制装置

说明书

一种带羽翼形飘带的自适应涡激振动抑制装置，其包括滑套、多孔罩、扰流板以及羽翼形飘带四部分。其中滑套通过螺栓连接紧固在隔水管外；多孔罩通过定位芯轴套装在滑套上；扰流板的一端与多孔罩相连，另一端设有羽翼形飘带。多孔罩可引导来流分散；扰流板与多孔罩均可自由转动，适应不同来流方向；羽翼形飘带在海流作用下可持续飘动抑制漩涡的形成与发展。本发明结构简单、可以引导来流分散、不易腐蚀破坏、可以重复使用并延长隔水管的使用寿命。

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，特别是涉及一种抑制涡激振动的抑制装置。

背景技术

在深水油气田的开采过程中，海洋隔水管连接平台与水下井口，为钻井液及地层流体提供安全通道，其服役的可靠性对于油气钻采的安全运行具有重要意义。海洋隔水管所处环境恶劣，受力情况复杂。当海流流经隔水管时，将在隔水管后方形成漩涡，漩涡在形成和脱落过程中改变了隔水管后方的海流流速分布，从而诱发了隔水管的涡激振动。当漩涡脱落频率接近或等于隔水管固有频率时，即会引发共振，加速隔水管的疲劳破坏。隔水管一旦发生破坏，不仅会引起海上重大安全事故，造成巨大的经济损失，还将对海洋环境造成灾难性的破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、可以引导来流分散、不易腐蚀破坏、可以重复使用的带羽翼形飘带的自适应涡激振动抑制装置。

根据仿生原理，仿照鸟类羽翼，将涡激振动抑制装置中的飘带轮廓设计为羽翼形。

本发明包括滑套、多孔罩、扰流板以及羽翼形飘带四部分，其中滑套通过螺栓连接紧固在隔水管上，多孔罩通过定位芯轴套装在滑套上，扰流板的一端与多孔罩相连，另一端设有羽翼形飘带；所述滑套由两个相同的轻质合金半圆筒组成，在其外表面绕轴线布置上中下三个大小相同的滑套凸台，其上下两个滑套凸台上沿轴向开有圆形通孔A，用来安装限位螺钉，三个滑套凸台半圆筒的两端沿切线方向均设有沉孔，沉孔内设有螺栓孔，滑套通过螺栓连接紧固在隔水管上；所述多孔罩由两个相同的塑料半圆筒组成，其上设有若干均匀分布的大小相同的方形孔，在其内表面上下两端分别设有大小相同的多孔罩凸台，以减少多孔罩与滑套的接触面积；多孔罩两个半圆筒的连接处呈锯齿形，每个锯齿的端部均设有圆形通孔B；所述扰流板近似为矩形，采用塑料材质，其一端的端面开有凹槽，在凹槽两侧的板面上等间距设有若干铆钉孔，其另一端设有多个锯齿，每个锯齿的端部均设有圆形通孔C，定位芯轴可穿过多孔罩的圆形通孔B与扰流板的圆形通孔C，将多孔罩与扰流板连接在一起，定位芯轴为细长金属杆；所述羽翼形飘带为橡胶材质，其一端轮廓为羽翼形，另一端通过铆钉安装固定在扰流板凹槽内。

使用时，首先将滑套通过螺栓连接紧固在装有圆形浮力块的隔水管的合适位置上，再将多孔罩套装在滑套上，将多孔罩的两侧分别与扰流板对接，通过滑套凸台上的圆形通孔A下入定位芯轴，使定位芯轴穿过多孔罩的圆形通孔B和扰流板的圆形通孔C，将多孔罩与扰流板连接在一起，然后将羽翼形飘带通过铆钉安装在扰流板凹槽内；再按上述方法将另一个多孔套、扰流板和羽翼形飘带套装在滑套上，最后将限位螺钉安装在上下两个滑套凸台上的圆形通孔中，防止定位芯轴上下窜动。

当海流流向与扰流板存在夹角时，海流流经隔水管会在扰流板上产生冲击力，使得扰流板带动羽翼形飘带整体转动，同时，多孔罩会发生轻微转动，待羽翼形飘带位于海流方向下游后扰流板达到平衡。当扰流板平衡后，羽翼形飘带在海流作用下仍可不断飘动。隔水管后方的漩涡首先受到扰流板的分离作用，不能够完全发展，然后受到持续飘动的羽翼形飘带的破坏作用，抑制漩涡的形成与发展。在扰流板与羽翼形飘带的共同作用下，隔水管后方的漩涡得不到充分发展，从而实现了涡激振动的抑制。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、通过多孔罩和扰流板的转动，使羽翼形飘带自动适应海流方向，始终保持在海流方向下游。

2、羽翼形飘带为橡胶材质，具有自适应变形的能力，在海流作用下可不断飘动，抑制漩涡的形成与发展，从而抑制隔水管涡激振动，延长隔水管的使用寿命。