[发明专利]一种参数化变形海洋立管整流罩抑制装置

说明书

本发明涉及一种可参数化变形的海洋立管整流罩抑制装置，该装置主要包括支撑部分、旋转部分、外壳部分、参数化变形部分、伺服控制部分，首先整流罩抑制装置根据不同方向海流旋转到相应位置，然后PLC根据输入的位置参数向所述伺服电机发送相应数量的脉冲信号，变形部分各变形部件可以根据脉冲信号的多少到达指定变形位置，最后通过铰接接头以及大支撑板连接外壳部分实现参数化变形。本装置采用的参数化可变形结构，可以通过实时改变整流罩抑制装置截面形状来优化外形结构，实现海洋立管整流罩抑制装置形状的最优控制，从而达到最优的涡激振动抑制效果。

技术领域

本发明涉及一种可参数化变形的海洋立管整流罩抑制装置，尤其是一种用于海洋油气钻采领域的海洋立管涡激振动抑制装置。

背景技术

海洋立管是深水油气钻采领域的核心装备，在深水中海洋立管可以看成柔性体，当水下海流流经海洋立管时会在其后方形成周期性的漩涡，漩涡的脱离会使海洋立管产生周期性的运动，引起海洋立管产生涡激振动现象。当漩涡脱离频率接近海洋立管的固有频率时，海洋立管的涡激振动会增强，易发生疲劳失效事故，进而造成经济损失、环境损失与人员伤亡。传统的海洋立管涡激振动抑制装置结构简单，变形能力小甚至没有，无法适应复杂多变的海洋环境；较为新颖的抑制装置又缺乏对抑制装置变形的参数化控制。为了解决上述问题，提出一种可参数化变形的海洋立管整流罩抑制装置，针对不同的海洋环境主动控制改变涡激振动抑制装置的形状，实现不同海洋环境下的海洋立管涡激振动抑制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可参数化变形的海洋立管整流罩抑制装置，该装置可以实现根据不同海况调节自身整流罩外壳形状，达到抑制涡激振动的最佳效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种可参数化变形的海洋立管整流罩抑制装置，其特征在于：它包括支撑部分、旋转部分、外壳部分、参数化变形部分、伺服控制部分。

所述支撑部分包括支撑套筒、固定机座，起到支撑与安装定位作用。

所述旋转部分包括海洋立管、轴承，所述轴承的内圈与所述立管的外圈相配合，所述轴承的外圈与所述支撑套筒的内圈实现配合，实现所述可参数化变形的海洋立管整流罩抑制装置绕所述海洋立管进行旋转运动。

所述外壳部分包括复合材料外壳、铰接接头、弹性体，所述外壳部分采用分段式结构并与所述参数化变形部分铰接。

所述参数化变形部分包括变形部件一、变形部件二、变形部件三、变形部件四，所述变形部件均可实现对所述外壳部分进行独立变形控制，其中所述变形部件一、变形部件二，包括闭环伺服电机、齿轮、齿条、外壳连接件等，所述齿轮与所述齿条相啮合将所述伺服电机的旋转运动转化为所述外壳连接件的直线运动，所述变形部件三，包括闭环伺服电机、锥齿轮、滚珠丝杠、丝杠螺母、菱形连杆机构等，所述锥齿轮的啮合及所述丝杠螺母与所述滚珠丝杆的配合将所述伺服电机的旋转运动转化为所述菱形连杆机构的同步相对直线运动，所述变形部件四，包括闭环伺服电机、齿轮、滚珠丝杠、丝杠螺母、大支撑板等，所述齿轮通过啮合带动所述滚珠丝杠旋转,所述滚珠丝杠与所述丝杠螺母的配合将所述伺服电机的旋转运动转换为所述大支撑板的旋转运动，所述四个变形部件的组合运动实现了所述外壳部分的变形。

进一步的，所述伺服控制部分包括伺服驱动器、PLC、数据线，所述伺服电机与所述伺服电机驱动器安装在所述固定机座上，直接通过所述数据线相连，所述伺服电机驱动器与所述 PLC连接，所述PLC根据输入的位置参数向所述伺服电机发送相应数量的脉冲信号，所述变形部分各变形部件可以根据脉冲信号的多少到达指定变形位置，通过改变输入所述PLC的位置参数实现对所述海洋立管整流罩抑制装置的参数化变形控制。