专利名称：一种抑制海洋立管涡激振动的方法
技术领域：
本发明属于海洋立管铺设技术领域，具体涉及一种能够抑制海洋立管涡激振动的方法。
背景技术：
海洋立管在海上铺设和生产过程中，在海流、内波等环境荷载的长期作用下，容易发生涡激振动而疲劳失效，导致设施破坏甚至停产等严重后果，给海上石油及天然气的开发带来巨大的经济损失，抑制涡激振动对于海洋立管工程具有重要的意义。几十年来，人们已经提出了很多种形式的抑制措施，并在海洋工程界得到了广泛的应用，包括表面突起型(螺纹、线条、翼片等)、裹覆型(穿孔、丝网、控制杆和轴向板条等)和近尾流稳定器(飘带、整流罩、分隔板、导向翼、底排和狭缝等)。基本原理都是通过减少流动分离、降低表面压强差从而抑制涡激振动。然而多数结构简单的抑制措施具有单向性特征，结构复杂的全向性抑制措施性能较好，但设计制造和安装成本较高，并且往往会造成主管拖曳力的增加，还存在动态不稳定性等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术上的不足，提供一种能够有效抑制海洋立管涡激振动的方法。本发明采取了合理的施工工艺，能够降低成本，有效控制海洋立管的涡激振动，实现经济性和安全性的统一。为此，本发明采用如下的技术方案一种抑制海洋立管涡激振动的方法，包括下列步骤(1)根据海洋立管外径的尺寸，制作多对尺寸相同的半圆环形壳体，在每个壳体的外表面交错布置螺旋列板和螺旋凹槽，每对壳体在合成一个环形柱体时，分布在两个壳体外表面的螺旋列板或凹槽分别相互吻合形成螺旋结构；(2)在海洋立管径向上每隔一段距离，固定安装一对壳体两个壳体紧贴在管道表面上，按照两个壳体外表面的螺旋列板或凹槽分别相互吻合形成螺旋结构的方式构成一个套筒，固定连接在海洋立管上。作为优选实施方式，所述的抑制海洋立管涡激振动的方法，螺旋列板的高度为 0. 15-0. 2倍的壳体外径，螺距为15-17倍的壳体外径；螺旋凹槽的深度为0. 15-0. 2倍的壳体外径，螺距为15-17倍的壳体外径；每个壳体上均设置有眼板，每对壳体通过眼板相互对接；构成套筒的两个壳体可以由钢铁、合金或聚酯材料制成。本发明提供了一种抑制海洋立管涡激振动的方法，对于现有的技术具有以下优点(1)本发明设有螺旋列板及螺旋凹槽的组合形式，能够给来流施加一定扰动而改变雷诺数，使得流动状态提前进入湍流状态，达到抑制涡激振动的效果。( 套筒的壳体可以通过模具进行批量生产，简化制造工艺，降低制造成本。(3)安装工艺简单，可以通过流水线安装，提高工作效率，降低施工成本。
图1为装配带有螺旋结构的套筒的某段海洋立管的正视图；图2为图1中套筒的A-A剖面图。图中标号说明1套筒；2右壳体；3左壳体；4眼板；5螺栓；6海洋立管；7螺旋列板；8螺旋凹槽
具体实施例方式本发明通过在海洋立管上每隔一定距离安装带螺旋结构套筒的方法，抑制海洋立管涡激振动。主要步骤如下(1)根据所要保护海洋立管的外径尺寸，制作两瓣尺寸相同的半圆环形壳体，可通过模具进行批量生产。(2)将第一瓣壳体紧贴在管道表面的一侧，通过眼板位置和螺旋结构的旋转方向， 把另一瓣壳体与已就位的壳体对接。(3)两瓣壳体通过6个螺栓进行固定。螺栓穿过眼板将两瓣壳体连接，构成固定在管道外表面上的套筒。下面结合附图，对本发明的具体实施方式
作进一步描述。装配带有螺旋结构的套筒的某段海洋立管的正视图，如图1所示。本发明所涉及的海洋立管抑涡装置，即套筒1，是由两瓣半圆环形壳体(右壳体2和左壳体；3)通过螺栓5 连接紧密固定在海洋立管6表面上。左右壳体尺寸相同，采用流水线预制工艺，材料可选用钢铁、合金或聚酯材料。 两瓣壳体都设有外伸的眼板4，螺栓5穿过眼板4连接右壳体2和左壳体3，构成套筒1 ；壳体表面带有螺旋列板7和螺旋凹槽8，起到扰乱来流，抑制管道6涡激振动的作用。 作为优选实施方式，套筒上螺旋列板的个数为2条，螺旋凹槽的个数为1条，列板高度及凹槽深度均为0. 15-0. 2倍的壳体外径，螺距为15-17倍的壳体外径，螺旋列板及凹槽的截面形状可以为三角形、长方形、半圆形或梯形。在海洋立管6上安装此抑涡装置的具体过程为先将右壳体2紧贴在管道6表面上，通过眼板4的位置和螺旋结构的旋转方向与左壳体3对接，然后通过六个螺栓5穿过眼板4将套筒1固定在管道6上，如图1所示。图2为图1中套筒1的A-A剖面图，它显示了套筒左右壳体的连接形式，以及螺旋结构的周向布置与截面形状。
权利要求
1.一种抑制海洋立管涡激振动的方法，包括下列步骤(1)根据海洋立管外径的尺寸，制作多对尺寸相同的半圆环形壳体，在每个壳体的外表面交错布置螺旋列板和螺旋凹槽，每对壳体在合成一个环形柱体时，分布在两个壳体外表面的螺旋列板或凹槽分别相互吻合形成螺旋结构；(2)在海洋立管径向上每隔一段距离，固定安装一对壳体两个壳体紧贴在管道表面上，按照两个壳体外表面的螺旋列板或凹槽分别相互吻合形成螺旋结构的方式构成一个套筒，固定连接在海洋立管上。
2.根据权利要求1所述的抑制海洋立管涡激振动的方法，其特征在于，螺旋列板的高度为0. 15-0. 2倍的壳体外径，螺距为15-17倍的壳体外径。
3.根据权利要求1所述的抑制海洋立管涡激振动的方法，其特征在于，螺旋凹槽的深度为0. 15-0. 2倍的壳体外径，螺距为15-17倍的壳体外径。
4.根据权利要求1所述的抑制海洋立管涡激振动的方法，其特征在于，每个壳体上均设置有眼板，每对壳体通过眼板相互对接。
5.根据权利要求1所述的抑制海洋立管涡激振动的方法，其特征在于，构成套筒的两个壳体可以由钢铁、合金或聚酯材料制成。
全文摘要
本发明属于海洋立管铺设技术领域，涉及一种抑制海洋立管涡激振动的方法，包括下列步骤(1)根据海洋立管外径的尺寸，制作多对尺寸相同的半圆环形壳体，在每个壳体的外表面交错布置螺旋列板和螺旋凹槽，每对壳体在合成一个环形柱体时，分布在两个壳体外表面的螺旋列板或凹槽分别相互吻合形成螺旋结构；(2)在海洋立管径向上每隔一段距离，固定安装一对壳体两个壳体紧贴在管道表面上，按照两个壳体外表面的螺旋列板或凹槽分别相互吻合形成螺旋结构的方式构成一个套筒，固定连接在海洋立管上。本发明能够有效控制海洋立管的涡激振动，实现经济性和安全性的统一。
文档编号E21B17/10GK102226380SQ201110165670
公开日2011年10月26日 申请日期2011年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者刘小燕, 周清基, 杜尊峰, 杨源 申请人:天津大学