[发明专利]一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置

说明书

本发明涉及一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置，该装置主要包括支撑部分、旋转部分、整流罩部分、机械执行部分、伺服控制部分,首先涡激抑制装置根据不同方向海流旋转到各指定位置，然后上位机软件向驱动器发出指令驱动直流伺服电机转动，电机通过带动齿轮与齿条配合，将电机的旋转运动转化成齿条的直线运动，然后齿条带动滑块在滑轨上做直线运动，滑块通过U形连接板带动连杆运动，连杆与曲柄通过连接轴连接实现连杆和曲柄的相对转动，连接轴将两侧的连杆、曲柄相连，实现整流罩外壳的同步变形。本装置采用的可变形结构，可以通过调整整流罩外形来优化截面形状，进行最优控制，从而达到最优的涡激振动抑制效果。

技术领域

本发明涉及一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置，尤其是一种用于海洋油气钻采领域的管柱涡激振动抑制装置。

背景技术

海洋油气管柱是深水油气勘探开发的关键装备，当海流流经海洋油气管柱时会在其后方产生漩涡释放，周期性释放的漩涡对油气管柱产生动态激振力，引起海洋油气管柱产生涡激振动现象。若漩涡释放频率与油气管柱固有频率相同或相近，海洋油气管柱涡激振动加剧，易发生疲劳失效事故，进而造成巨大的经济损失与环境破坏。传统的海洋油气管柱涡激振动抑制装置形状结构单一，不可变化，适应性差，难以在复杂多变的海洋环境中得到有效应用。为了解决上述问题，提出一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置，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油气管柱涡激振动抑制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置，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：一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置，其特征在于：它包括支撑部分、旋转部分、整流罩部分、机械执行部分、伺服控制部分。

所述一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置，其特征在于，所述隔水管外圈与所述角接触球轴承内圈相配合，所述角接触球轴承外圈与所述轴承支撑套筒内圈实现过盈配合，所述可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置绕所述隔水管做旋转运动。

所述整流罩部分与所述肋板连接，所述整流罩外壳固定于所述肋板上。

所述一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置，其特征在于，所述直流伺服电机共有2个，对称分布在所述电机座上，所述直流伺服电机通过紧定螺钉固定在所述电机座上，所述直流伺服电机与所述齿轮配合连接，所述齿轮与所述齿条相配合，所述齿条通过焊接固定在所述滑块上，所述滑块与所述滑轨相配合，所述滑轨通过螺纹连接固定在所述侧板上，所述齿轮与所述齿条相配合将所述直流伺服电机的旋转运动转化为所述滑块的直线运动，所述U型连接板通过紧定螺钉固定在所述滑块上，所述连杆通过销结构与所述U型连接板连接，所述连杆和曲柄各有4个，对称分布在所述侧板上下左右两侧，所述连杆与所述曲柄通过销连接实现相对转动运动，所述曲柄通过销与所述支撑座连接，所述支撑座通过紧定螺钉固定在所述侧板上，所述连杆通过所述滑块的运动实现所述连杆与所述曲柄的相对转动，所述连接轴通过销与所述连杆和所述曲柄连接，所述连接轴通过运动实现所述整流罩外壳发生变形。

所述隔水管的外圈与所述角接触球轴承的内圈实现过盈配合，所述整流罩外壳采用薄层钢板，能实现较大范围的变形，具有较大的柔性；所述整流罩外壳的截面为水滴形，具有较好的流线型截面，从而减轻漩涡的释放，降低涡激振动强度。

进一步的，所述一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置，其特征在于，所述直流伺服电机、所述FPC电缆转接板与所述直流伺服电机驱动器通过所述隔水管立柱线槽相连，所述直流伺服电机驱动器与所述RS232接口连接，所述上位机软件与所述RS232接口通信实现对所述直流伺服电机的伺服控制，所述上位机软件根据不同海况向所述直流伺服电机发送命令，实现自适应控制。