CN110792398B - 一种用于抑制海洋立管涡激振动的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于抑制海洋立管涡激振动的装置，属于海洋工程技术领域，包括卡箍、固定于海洋浮体的支座和能够提供阻力的减振机构；所述卡箍安装于海洋立管外部，所述减振机构的一端固定于所述支座，另一端正对所述卡箍且与所述卡箍间存在间距。本发明结构简单，安装方便，涡激振动抑制效果好。
Description
技术领域
本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种用于抑制海洋立管涡激振动的装置。
背景技术
立管是海洋资源开发系统中的关键部分，在实际工作环境中，立管在流载荷的作用下会发生涡激振动，造成疲劳或者结构破坏，因此必须对其进行抑制。立管连接海底与水面浮式结构物，除了受到水动力之外，还可能随着浮式结构物发生一定的位移。因此，减振支架在抑制立管涡激振动的同时还必须允许立管顶部产生一定的位移。现有的抑制立管涡激振动的装置，一般采用线性弹簧结构，对涡激振动的抑制效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于抑制海洋立管涡激振动的装置，结构简单，安装方便，涡激振动抑制效果好。
本发明提供了如下的技术方案：
一种用于抑制海洋立管涡激振动的装置，包括卡箍、固定于海洋浮体的支座和能够提供阻力的减振机构；所述卡箍安装于海洋立管外部，所述减振机构的一端固定于所述支座，另一端正对所述卡箍且与所述卡箍间存在间距。
优选的，所述减振机构包括外缸体、活塞杆和缓冲弹簧；所述外缸体的一端固定于所述支座，另一端以端盖密封，所述外缸体内部设有相连的内管和缓冲管；所述活塞杆贯穿端盖和内管，所述活塞杆的一端连接有位于所述外缸体外部的肩托，另一端连接有位于所述缓冲管内的活塞；所述缓冲管内设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与所述活塞及所述缓冲管的底部相连。
优选的，所述减振机构还包括轴承，所述轴承套于所述活塞杆外部且固定于所述内管上，所述轴承为直线滚珠轴承。
优选的，所述肩托的横截面形状为圆弧形。
优选的，所述肩托与所述海洋立管间的初始距离为所述海洋立管直径的0.6~0.7倍。
优选的，还包括线性弹簧，所述线性弹簧的两端分别与所述卡箍及所述支座相连，初始状态的所述线性弹簧与所述海洋立管相垂直。
优选的，所述减振机构所提供的平均阻力为所述线性弹簧所提供的平均弹力的2~3倍。
优选的，所述卡箍包括两个半圆形的金属环，两个所述金属环一端相连，一端通过紧固螺栓固定。
优选的，所述卡箍与所述海洋立管间设有一层橡胶材料的衬垫。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明将卡箍安装于海洋立管外部，通过减振机构为发生位移的海洋立管提供阻力，影响海洋立管的共振状态，使其振动频率脱离共振频率从而抑制其振幅，起到抑制涡激振动的作用，卡箍能够保护海洋立管不受减振机构损伤；
（2）减振机构与卡箍间存在间距，当海洋立管的位移超过限定值后，减振机构才会作用于海洋立管，因此可以满足海洋立管发生一定的位移的实际需求；
（3）本发明提供的装置，结构简单，制造成本低，安装方便。
附图说明
图1是本发明的主视内部结构示意图；
图2是减振机构的内部结构示意图；
图3是本发明的俯视内部结构示意图；
图中标记为：1、卡箍；2、线性弹簧；3、支座；4、紧固螺栓；5、外缸体；6、活塞；7、活塞杆；8、肩托；9、轴承；10、缓冲弹簧；11、衬垫；12、内管；13、端盖；14、缓冲管；15、海洋立管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种用于抑制海洋立管涡激振动的装置，包括卡箍1、支座3和能够提供阻力的减振机构；支座3通过焊接的方法固定于海洋浮体上，卡箍1安装于海洋立管15外部，减振机构的一端固定于支座3，另一端正对卡箍1且与卡箍1间存在间距。
如图2所示，减振机构包括外缸体5、活塞杆7和缓冲弹簧10；外缸体5的一端固定于支座3，另一端以端盖13密封，外缸体5内部设有相连的内管12和缓冲管14；活塞杆7贯穿端盖13和内管12，活塞杆7的一端连接有位于外缸体5外部的肩托8，另一端连接有位于缓冲管14内的活塞6；缓冲管14内设有缓冲弹簧10，缓冲弹簧10的两端分别与活塞6及缓冲管14的底部相连。
如图2所示，减振机构还包括轴承9，轴承9套于活塞杆7外部且固定于内管12上，轴承9为直线滚珠轴承，轴承9能够减少活塞杆7与内管12壁间的摩擦。肩托8的横截面形状为圆弧形，防止卡箍1与肩托8碰撞时被损伤。肩托8与海洋立管15间的初始距离为海洋立管15直径的0.6~0.7倍，该距离能够产生最佳的涡激振动抑制效果。
如图1所示，本实施例提供的用于抑制海洋立管涡激振动的装置，还包括线性弹簧2，采用不锈钢材料加工而成，线性弹簧2的两端分别与卡箍1及支座3相连，初始状态的线性弹簧2与海洋立管15相垂直，当海洋立管15发生位移时，线性弹簧2能够提供弹性回复力。减振机构所提供的平均阻力为线性弹簧2所提供的平均弹力的2~3倍，该条件能够产生最佳的涡激振动抑制效果。
如图3所示，卡箍2包括两个半圆形的金属环，两个金属环一端相连，一端通过紧固螺栓4固定，可根据海洋立管15的直径调节紧固螺栓4的松紧。卡箍1与海洋立管15间设有一层橡胶材料的衬垫11，有利于保护海洋立管15不受损伤，同时能提高卡箍1的安装牢固性。
根据实际的海洋立管以及环境载荷确定线性弹簧2以及减振机构的参数，加工各部件，计算肩托8与海洋立管15间的初始距离，然后进行安装。首先将支座3焊接于海洋浮体上，然后将卡箍1通过紧固螺母4固定于海洋立管外部，两者间夹设衬垫11，卡箍1与支座3位置对应安装；随后，将减振机构的外缸体5一端焊接固定于支座3，使肩托8正对卡箍1；最后，将线性弹簧2的两端分别焊接于卡箍1与支座3上，完成安装，操作简单。
装置安装完毕后，当海洋立管15发生涡激振动且振幅大于一定值时，海洋立管15带动卡箍1与肩托8接触，肩托8推动活塞杆7和活塞6向支座3方向移动，缓冲弹簧10被压缩，对以固有频率振动的海洋立管15施加非对称阻力，破坏海洋立管15的运动轨迹以及尾流场的对称性，改变海洋立管的尾流场形态，进而影响其共振状态，使其振动频率脱离共振频率，最终达到抑制立管涡激振动的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于抑制海洋立管涡激振动的装置，其特征在于，包括卡箍、固定于海洋浮体的支座和能够提供阻力的减振机构；所述卡箍安装于海洋立管外部，所述减振机构的一端固定于所述支座，另一端正对所述卡箍且与所述卡箍间存在间距；
所述减振机构包括外缸体、活塞杆和缓冲弹簧；所述外缸体的一端固定于所述支座，另一端以端盖密封，所述外缸体内部设有相连的内管和缓冲管；所述活塞杆贯穿端盖和内管，所述活塞杆的一端连接有位于所述外缸体外部的肩托，另一端连接有位于所述缓冲管内的活塞；所述缓冲管内设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与所述活塞及所述缓冲管的底部相连；
所述肩托与所述海洋立管间的初始距离为所述海洋立管直径的0.6~0.7倍；
还包括线性弹簧，所述线性弹簧的两端分别与所述卡箍及所述支座相连，初始状态的所述线性弹簧与所述海洋立管相垂直；
所述减振机构所提供的平均阻力为所述线性弹簧所提供的平均弹力的2~3倍。
2.根据权利要求1所述的用于抑制海洋立管涡激振动的装置，其特征在于，所述减振机构还包括轴承，所述轴承套于所述活塞杆外部且固定于所述内管上，所述轴承为直线滚珠轴承。
3.根据权利要求1所述的用于抑制海洋立管涡激振动的装置，其特征在于，所述肩托的横截面形状为圆弧形。
4.根据权利要求1所述的用于抑制海洋立管涡激振动的装置，其特征在于，所述卡箍包括两个半圆形的金属环，两个所述金属环一端相连，一端通过紧固螺栓固定。
5.根据权利要求1所述的用于抑制海洋立管涡激振动的装置，其特征在于，所述卡箍与所述海洋立管间设有一层橡胶材料的衬垫。
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