一种导流式涡激振动抑制装置

本实用新型属于海洋管线设施铺设技术领域，具体涉及一种导流式涡激振动抑制装置。

随着陆地油气资源的逐渐衰竭，大力开发海洋油气资源已成为必然趋势。海洋浮式生产系统是海洋油气资源开发的重要工具，其中隔水管是连接钻井平台与水下井口的沟通桥梁，对隔离海水、引导钻具与管线、循环钻井液与完井液、补偿钻井船的升沉运动等具有重要作用，是海洋浮式生产系统必不可少的关键部件。然而，隔水管所处的海洋环境极其复杂恶劣，其内部有高压油气流通过，外部则承受风、浪、流、冰和地震等复杂的海洋环境荷载，尤以波浪和海流荷载为甚。在海水和洋流的剪切、冲击等综合作用下，隔水管两侧会形成交替脱落的漩涡，漩涡的脱落使得隔水管受到周期性变化的流体力作用，从而引起顺流向和横流向的振动，隔水管的振动反过来又会扰动流场，强化了漩涡的生成和脱落，这种流体和固体相互作用的现象即所谓的涡激振动。涡激振动是隔水管发生疲劳损伤的主要诱因。一旦隔水管发生疲劳破坏，将会引起海上重大安全事故，还会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大多数存在结构复杂，制造成本高，性能不可靠，重量大，安装繁琐以及现场实施操作不便等不足。

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

本实用新型采用以下技术方案：一种导流式涡激振动抑制装置，为多个基本单元沿隔水管轴线方向串列布置而成，一个基本单元包括：导流罩、导流板、尾部挡板、支撑板。导流罩和一对导流板、两对支撑板以及一个尾部挡板为塑料模具一次整体加工而成；一对导流板对称布置在导流罩两侧，导流板两端与支撑板相连接；导流板和尾部挡板均布置在导流罩的中部，距导流罩的上下边缘距离相等。

本实用新型还包括：

1、导流罩为内径等于隔水管外径D的圆筒结构，导流罩、导流板、尾部挡板及支撑板的厚度S均为隔水管外径D的0.05~0.08倍；

2、导流板由一圆弧曲面导流板和一平面导流板组合而成，圆弧曲面导流板的圆弧面与导流罩的圆柱面共圆心轴，圆弧曲面导流板内壁与导流罩外壁之间的距离M为0.05D~0.2D，圆弧曲面导流板的圆弧角α为30o~45o；平面导流板的长度为T，平面导流板的延长线与尾部挡板之间的夹角θ为30o~45o；导流板和尾部挡板的高度H均为2D~4D，尾部挡板的长度L为1.5Ｄ~2.5D。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的导流罩和一对导流板、两对支撑板以及一个尾部挡板为一整体，套装在隔水管的外表面，安装简单；

2、本实用新型的材质为塑料，由塑料模具一次整体加工而成，简化了制造工艺，能大幅降低成本，且不易腐蚀和损坏，还可为隔水管提供一定的浮力；

3、本实用新型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。

图1 本实用新型两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 本实用新型导流示意图。

其中：1.隔水管、2.导流罩、3.导流板、4.尾部挡板、5.支撑板。

本实用新型提供一种导流式涡激振动抑制装置，为多个基本单元沿隔水管1轴线方向串列布置而成，一个基本单元包括：导流罩2、导流板3、尾部挡板4、支撑板5。如图1、图2所示，导流罩2和一对导流板3、两对支撑板5以及一个尾部挡板4为塑料模具一次整体加工而成；一对导流板3对称布置在导流罩2两侧，导流板3两端与支撑板5相连接；导流板3和尾部挡板4均布置在导流罩2的中部，距导流罩2的上下边缘距离相等。

导流罩2为内径等于隔水管1外径D的圆筒结构，导流罩2、导流板3、尾部挡板4及支撑板5的厚度S均为隔水管1外径D的0.05~0.08倍；导流板3由一圆弧曲面导流板和一平面导流板组合而成，如图3所示，圆弧曲面导流板的圆弧面与导流罩2的圆柱面共圆心轴，圆弧曲面导流板内壁与导流罩2外壁之间的距离M为0.05D~0.2D，圆弧曲面导流板的圆弧角α为30o~45o；平面导流板的长度为T，平面导流板的延长线与尾部挡板4之间的夹角θ为30o~45o；导流板3和尾部挡板4的高度H均为2D~4D，尾部挡板4的长度L为1.5Ｄ~2.5D。

如图1所示，实际安装时，将基本单元串列套装在隔水管1外表面，且将所有基本单元的尾部挡板4对齐布置，并与海流流向相平行，然后再将安装了本装置的隔水管1放置于海水中。基本单元间的距离通常为2D~4D，也可根据实际情况进行适当调整，使抑制效果达到最佳。

当海流流经导流板3时，海流将被导流板3分流，一部分海流从导流板3和导流罩2之间的缝隙流道通过，经导流板3引流至尾部挡板4侧壁，然后沿尾部挡板4平行流出。尾部挡板4的存在避免了从隔水管1两侧绕过的两股海流之间的相互干扰，削弱了海流在流经隔水管1后漩涡的形成，从而实现了涡激振动的抑制。另外，本装置材质为塑料，可为隔水管提供一定的浮力。