水下管線導流抑振裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]該裝置是一種外形類似于梭形的平順水流減少振動的裝置，屬于海洋工程中水下管線沖刷防護技術領域。
【背景技術】
[0002]由于全球經濟的高速發展，導致油氣資源的需求量增加，深海油氣資源開發成為世界海洋石油發展的新目標，人類開始對海洋油氣進行開發。為了使油氣能夠順利的在水面鉆井船或平臺和海底鉆采設備之間輸送，采用了許多為圓柱形結構物的連接件，如懸跨海底管線、輸油立管、鉆井水管等。它們處在復雜的海洋環境中，波浪、海流等流經這些管線時，對管線產生不同的拖曳力和升力。當經過的海流流速較大時，對管線的拖曳力會極具增加，管線受力增大，對管線容易造成剛性破環。當海流流速恰好處于能造成管線渦激振動的流速范圍之內，將對管線造成渦激振動，導致管線的疲勞破壞，帶來嚴重的工程事故。因此，深海開采系統中導流抑振問題顯的非常重要。
[0003]為了防止海流流速過大和渦激振動造成的破壞，增加管線的使用年限，在一些海流對管線影響較大的區域安置導流抑振裝置。在現有裝置中，只注重了渦激振動的抑振裝置，例如在管線周圍安裝擾流裝置加肋條，導流板，導流罩等。
【發明內容】
[0004]為了克服現有裝置不能適應多變復雜的海洋環境，達到高流速情況下能導流，在低流速情況下能抑振的效果，本實用新型的目的在于提供一種能同時適應兩種情況下的裝置，不僅能夠實現高流速下平順水流，減少管線受到的拖曳力，而且能夠實現在低流速下，減少渦激振動的對管線帶來的疲勞破壞。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:本發明通過旋轉滾動部件將水下管線和整個裝置連接起來。整個裝置包括平滑導流罩，抑振疏流罩，尾部擾流翼，旋轉滾動部件。該裝置的整個外形近似于梭形，平滑導流罩和抑振疏流罩對扣安裝在管線的旋轉滾動部件上，旋轉滾動部件與管線同軸，卡在管線周圍。平滑導流罩和抑振疏流罩采用密閉中空的設計，中空部分放入若干裝載空氣和水混合的氣囊。在抑振導流板尾部安裝能隨水流擺動的尾部擾流翼。在抑振疏流罩上設置較淺的沖擊凹坑。
[0006]本實用新型的工作原理是:平滑導流罩的流線型設計，可以改變和引導水流，使迎面水流很容易地通過管線。其相較于圓柱管的阻力要小，從而達到減少水流阻力，增強管線穩定性，在不同流速下均能導流的作用。振疏流罩上設置的沖擊凹坑，在產生渦激振動時，能夠迅速分解漩渦減少管線振動，使水流快速流過管線。裝置封閉中空，內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，以免該裝置對管線造成不必要的應力，加快管線破壞；二、利用裝載水的易流動性和慣性，在水流有較小波動時能夠控制自身和管線的穩性。尾部安裝的擾流尾翼作用在于:一、能夠平順水流，起導流作用；二、在產生渦激振動時，能打破漩渦，起到抑振作用，三、能夠對整個裝置的旋轉起到調節作用，使裝置始終處在迎流位置。
[0007]本實用新型的有益效果是:本裝置可以適應各種復雜的海洋環境，能同時對管線起到導流，減少阻力和減弱渦激振動的效果，所用材料方便可取，在復雜的海流變化環境中有很高的利用價值。
【附圖說明】
[0008]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0009]圖1是本實用新型裝置立體結構示意圖
[0010]圖2是本實用新型裝置剖面示意圖
[0011]圖中:1.水下管線；2.旋轉滾動部件；3.螺栓；4.封蓋板；5.平滑導流罩；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。
【具體實施方式】
[0012]如圖1、圖2所示，本實用新型主要包括旋轉滾動部件(2)、平滑導流罩(5)、抑振疏流罩(9)、擾流尾翼(7)。其中旋轉滾動部件(2)由滾軸(11)和卡箍(12)組成。整個部件卡在水下管線(I)上，旋轉滾動部件(2)的內徑等于水下管線(I)的外徑。平滑導流罩(5)和抑振疏流罩(9)通過扣在一起的方式卡在旋轉滾動部件上，通過固定沉頭自攻螺絲(6)固定。在平滑導流罩(5)和抑振疏流罩(9)的封閉中空內部，放置若干裝有空氣和水混合的氣囊，以達到平衡管線，維持管線穩定的目的。在平滑導流罩(5)和抑振疏流罩(9)的上下開口部分用封蓋板(4 )封住，加螺栓(3 )固定。
[0013]由于整個裝置的流線型特點，使其頭部沖對海流來流方向時，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來流方向時，裝置通過旋轉滾動部件(2)繞管線旋轉至平滑導流罩(5)頭部沖對來流方向的方向，達到減小阻力的效果。
[0014]當海流的流速正好處于使管線產生渦激振動的流速范圍內時，抑振疏流罩(9)上設置的沖擊凹坑(8)將使水流繞流產生的漩渦在變強之前分解，達到減小渦激振動的效果。抑振疏流罩(9)尾部安裝的擾流尾翼(7)能夠在一定范圍內隨水流擺動，將漩渦進一步打破，進一步減小管線的禍激振動。
【主權項】
1.一種水下導流抑振裝置，主要由平滑導流罩、抑振疏流罩、旋轉滾動部件、擾流尾翼組裝而成，其特征是:所述平滑導流罩、抑振疏流罩對扣安裝于能與管線同軸轉動的旋轉滾動部件上；所述擾流尾翼安裝于抑振疏流罩尾部。
2.根據權利要求1所述的導流抑振裝置，其特征是平滑導流罩裝置呈流線型。
3.根據權利要求1所述的導流抑振裝置，其特征是抑振疏流罩上設置沖擊凹槽。
4.根據權利要求1所述的導流抑振裝置，其特征是擾流尾翼能在一定范圍內擺動。
5.根據權利要求1所述的導流抑振裝置，其特征是整個裝置呈流線型。
【專利摘要】一種能夠使水下管線在復雜的海洋環境中減少破壞的裝置，達到在海洋環境中各種流速下導流，管線發生渦激振動時能夠抑振的目的。它主要由平滑導流罩，抑振疏流罩，旋轉滾動部件，擾流尾翼組成，各個部分對管線的導流抑振均能產生不同的效果，使管線更好的適應復雜的海洋環境，對管線起到了很大的保護作用。
【IPC分類】E21B17-10, F15D1-10
【公開號】CN204357372
【申請號】CN201420811590
【發明人】趙恩金, 拾兵, 黃修筠
【申請人】中國海洋大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月22日