[实用新型]一种螺旋列板涡激振动抑制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及海洋立管技术领域，特别是关于一种能够有效抑制海洋立管涡激振动的螺旋列板涡激振动抑制装置。

背景技术

海洋立管是海洋平台与海底井口间的主要连接件，海洋立管所承受的海洋环境荷载主要有风、浪、流、冰和地震荷载等，其中，波浪和海流是最重要的海洋荷载，并且受水流作用的工程结构都有可能产生涡激振动，任何具有足够陡峭后缘的工程结构在一定范围的雷诺数内都会脱落漩涡，使结构在与水流垂直的方向发生周期性的振动。因此，当波浪和海流流经立管时，在一定的流速条件下，可在海洋立管两侧交替地形成强烈的旋涡，旋涡脱落会对海洋立管产生一个周期性地可变力，使得海洋立管在与流向垂直方向上发生横向振动；结构的振动反过来又对流场产生影响，使旋涡增强，阻力增加，这种涡激振动是小尺度部件流固耦合现象的具体体现。除了横向振动外，流体阻力可使海洋立管沿流动方向发生纵向振动，不过在一般情况下，纵向振动比横向振动幅值约小一个数量级，频率约是其两倍。当旋涡脱落频率与立管固有频率接近时，将引起海洋立管的强烈振动，旋涡的脱落过程将被结构的振动所控制，从而使旋涡的脱离和管道的振动具有相同的频率，发生“锁定”(lock-in)现象。Lock-in现象产生并不会马上对海洋立管产生破坏，但会加剧海洋立管的疲劳破坏。近几十年来，国内外因海洋管线系统破坏造成的油气田停产、海域大面积污染的事件已达数百起，不但带来了巨大的经济损失，而且破坏了海洋生态环境。

为减少和防止涡激振动造成的破坏作用，延长海洋立管的使用寿命，通常在海洋立管上安装涡激振动抑制装置，即通过直接改变海洋立管表面的形状或者增加额外的装置以改变流场，从而消减旋涡的形成和发展。海洋立管涡激振动抑制装置主要有螺旋列板(Helical Strakes)、整流片(Fairings)和叉排浮块(Staggered Buoyancy)等。其中螺旋列板的涡激振动抑制效果较好，在目前得到了广泛地研究和应用。

目前使用的螺旋列板抑振装置在结构上主要包括：圆柱形壳体和三个螺旋列板。由于圆柱形壳体和螺旋列板是一体式，所以其成型需要的模具非常复杂，制造难度大，成本高昂。另一方面，圆柱形壳体增加了立管的水动力直径，削弱了其抑振效果。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种便于制造、成本较低，能够有效抑制海洋立管涡激振动的螺旋列板涡激振动抑制装置。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种螺旋列板涡激振动抑制装置，其特征在于：它包括若干条形列板、若干卡盘和绷带；各所述列板间隔设置在海洋立管的外壁上，且沿所述海洋立管的轴向螺旋设置；各所述卡盘间隔固定在所述海洋立管上，每一所述卡盘上均设置有若干凹槽，每一所述列板对应设置在所述卡盘的一所述凹槽内，且通过所述绷带紧固在所述卡盘内。

相邻所述卡盘之间的间距为所述列板的三分之一螺旋螺距。

每一所述卡盘均包括上卡片和下卡片，所述上卡片与所述下卡片通过销钉销接，所述卡盘通过螺栓紧固在所述海洋立管上。

所述列板的截面形状为矩形、梯形、三角形和半圆形中的一种，所述列板的高度为所述海洋立管直径的0.25倍。

所述列板的数量为三个，在相邻所述卡盘之间，三个所述列板同向旋转120度，转向为左向和右向中的一种。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于在海洋立管上间隔设置有若干列板，各列板单独成型，而没有设置圆柱壳体，因此，大幅降低了成型模具的结构复杂程度，简化了制造工艺，提高了生产效率，大幅降低了制造成本，削弱了对设备的依赖性。2、本实用新型通过卡盘和绷带将列板固定在海洋立管上，材料用量相比与现有抑制装置降低了50％至70％，大幅节约了材料和运输成本，降低了海洋立管水动力直径，减小了海洋立管振动幅度，提高了海洋立管疲劳寿命。3、本实用新型结构简单，列板可以采用连续结构，便于海上现场安装，显著提高了海上现场安装的效率，具有显著的经济效益，因此，可以广泛在海洋立管上采用。

附图说明

图1是本实用新型装配示意图

图2是本实用新型的轴向示意图

图3是本实用新型卡盘结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1、图2所示，本实用新型包括若干条形列板1、若干卡盘2和绷带3。

各列板1间隔设置在海洋立管4的外壁上，且沿海洋立管4的轴向螺旋设置。