專利名稱：管道外阻力減阻導(dǎo)流罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種海洋直立管道的減阻裝置，尤其涉及一種管道外阻力減阻導(dǎo)流罩及該導(dǎo)流罩的安裝方法。
技術(shù)背景長(zhǎng)期的海洋洋流會(huì)對(duì)海洋中直立的立管產(chǎn)生持續(xù)的作用，特別是產(chǎn)生卡門渦街的情況下，長(zhǎng)期的作用會(huì)導(dǎo)致立管產(chǎn)生疲勞破壞。這對(duì)于使用立管的海洋作業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的損失。目前，盡量減少這部分的損失的措施一般為，在圓柱形結(jié)構(gòu)的外圍螺旋狀地安裝比較薄的金屬條。但是此類措施還存在著一些缺點(diǎn)，比如這樣的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有消除卡門渦街的產(chǎn)生，只是使得不同地方產(chǎn)生的渦街的相位不同，在一定程度上減弱了振動(dòng)效應(yīng)，對(duì)于阻力的減弱效果有限。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種自身結(jié)構(gòu)可靠，經(jīng)濟(jì)性好的減弱立管阻力或者振動(dòng)的結(jié)構(gòu)，改善立管的受力情況，減少管道的疲勞破壞。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好，能夠有效減弱圓柱狀立管結(jié)構(gòu)阻力和振動(dòng)的結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種減阻導(dǎo)流罩，可以安裝在管道的外壁上， 有至少兩個(gè)滾動(dòng)軸承和一個(gè)外殼組成。其中，所述滾動(dòng)軸承需要耐受海水的腐蝕，所述外殼可以分為兩個(gè)部分，中間部分為一流線型外殼，兩端與中間部分焊接連接，兩端部分的端線處有圓角，圓角的尺寸需要根據(jù)外殼的尺寸確定；所述外殼中間部分為制造方便，從其剖面線上看，由兩端直線和一段圓弧組成；所述圓弧的直徑比管道的外徑略大，與直線部分相切連接。較佳地，所述外殼中間部分內(nèi)部有橫豎支撐結(jié)構(gòu)加強(qiáng)；較佳地，所述材料能夠耐受海水的腐蝕。本實(shí)用新型還提供了一種前述導(dǎo)流罩裝置的安裝方法，所述管道為待組裝放置水線下的管道，所述方法包括步驟一，在管道外臂上等間距的固結(jié)3個(gè)滾動(dòng)軸承，間距為700mm，內(nèi)徑略大于管道的外徑；步驟二，將已經(jīng)加工好的導(dǎo)流罩中間部分的剖面圓弧對(duì)應(yīng)板與滾動(dòng)軸承固結(jié)，對(duì)應(yīng)圓心角為240° ；步驟三，將已經(jīng)安裝內(nèi)部型材的導(dǎo)流罩中間部分的剖面直線對(duì)應(yīng)板與剖面圓弧對(duì)應(yīng)板焊接，然后將兩個(gè)板另一端焊接；步驟四，將已經(jīng)加工成型的導(dǎo)流罩兩端結(jié)構(gòu)套入管道，與中間部分結(jié)構(gòu)焊接；步驟五，將結(jié)構(gòu)整體的外部涂上高分子聚乙烯涂層。本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)計(jì)管道使用的導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)管道的減阻減振的效果，減少管道的疲勞破壞，利用現(xiàn)有的技術(shù)加以組合，對(duì)現(xiàn)有的管道附加這樣的裝置，導(dǎo)流罩通過(guò)軸承與管道連接，導(dǎo)流罩兩端加裝有較大圓角的端部結(jié)構(gòu)，減弱了流場(chǎng)突變帶來(lái)的額外阻力。這ー裝置對(duì)管道沒(méi)有大大的改造，對(duì)阻カ減弱和振動(dòng)的減弱有著很好的效果，經(jīng)濟(jì)性也很強(qiáng)，能夠有效減少管道的疲勞破壞以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)ー步說(shuō)明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

圖I是本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例在一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)的立體視圖；圖2是圖I所示實(shí)施例中的管道和滾動(dòng)軸承部分；圖3是圖I所示實(shí)施例中的導(dǎo)流罩中間部分；圖4是圖I所示實(shí)施例中的導(dǎo)流罩內(nèi)部型材部分；圖5和圖6是圖I所示實(shí)施例中的導(dǎo)流罩兩端部分；圖7是圖I從管道軸線方向的整體俯視圖；圖8是圖3中導(dǎo)流罩中間部分的立體透視圖；圖9是圖3中導(dǎo)流罩中間部分的從管道軸向的俯視圖；圖10是圖5中直線段的從平板法向的俯視圖；圖11是圖2中兩端部分中一端的立體視圖；圖12是圖8中兩段部分中一端的沿管道軸向的導(dǎo)流罩內(nèi)部的俯視圖；圖13是圖8中兩段部分中一端的垂直于管道軸向的側(cè)視圖；圖中的附圖標(biāo)記為待安裝導(dǎo)流罩的管道1，導(dǎo)流罩兩端部分2、3，導(dǎo)流罩中間部分4，滾動(dòng)軸承5，導(dǎo)流罩兩端部分的管道通過(guò)的孔6，導(dǎo)流罩兩端部分邊緣圓角7，導(dǎo)流罩中間部分的內(nèi)部型材8。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)為安裝在管道外圍的附加導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)，安裝位置為圓柱形管道的外壁。該結(jié)構(gòu)需要在安裝需要在水下環(huán)境工作的管道的時(shí)候與管道一起作為ー個(gè)整體安裝，也可以在需要更換一段管道的時(shí)候安裝在待更換的管道上。結(jié)構(gòu)由滾動(dòng)軸承、型材、有高分子聚こ烯涂層的合金鋼板結(jié)構(gòu)組成。此結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)流罩通過(guò)滾動(dòng)軸承與管道相連，導(dǎo)流罩的中間部分沿垂直管道軸向的剖面為ー簡(jiǎn)單流線型，有一段圓弧與兩段直線構(gòu)成，圓弧部分對(duì)應(yīng)的板與軸承固結(jié)，兩直線部分保持和圓弧部分相切，另一端相互固結(jié)。直線部分對(duì)應(yīng)的板內(nèi)部有縱橫型材輔助，保證強(qiáng)度；導(dǎo)流罩的兩端是兩個(gè)金屬罩，其邊緣做了圓角處理，圓角半徑相對(duì)較大，根據(jù)結(jié)構(gòu)整體尺寸而定。管道外徑可以在300mm 600mm之間變動(dòng)，相應(yīng)結(jié)構(gòu)根據(jù)管道尺寸變化適當(dāng)増加或者減少，外殼材料均使用耐海水腐蝕的鈦合金。本實(shí)用新型中的該滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑略大于管道的外徑5 O Omm，可近似認(rèn)為是500mm,軸承的徑向厚度為50mm，采用耐海水腐蝕材料，中間段的圓弧部分的直徑根據(jù)滾動(dòng)軸承的外徑確定，與滾動(dòng)軸承固結(jié)，圓弧部分對(duì)應(yīng)的圓心角為240°，圓弧部分對(duì)應(yīng)的板厚度為10mm，直線部分與圓弧部分相切連接，直線部分的內(nèi)部焊接有縱橫型材提高該段合金鋼板剛度，型材橫截面為20mmX 20mm的合金鋼條，或者等效T型材結(jié)構(gòu)，上下端結(jié)構(gòu)相當(dāng)于金屬罩的作用，分別從管道的兩端安裝，邊緣部分倒圓角，圓角半徑為50mm，上下端結(jié)構(gòu)與中間的結(jié)構(gòu)焊接連接，結(jié)構(gòu)整體外表面有一層高分子聚乙烯涂層，厚度可以在2mm IOmm 之間，可以存在偏差。圖I示意性的指出該裝置的立體視圖，導(dǎo)流罩上下端部分與中間部分焊接連接， 導(dǎo)流罩安裝在管道的外壁上。參看分解圖2，圓柱狀的管道上安裝3個(gè)軸承，軸承的徑向厚度為50mm，軸向的厚度為50mm，軸承的作用是使得導(dǎo)流罩整體結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)外流場(chǎng)的情況被動(dòng)的選取一個(gè)合適的方向；參看分解圖3，流線型導(dǎo)流罩中間部分通過(guò)軸承與圓柱形管道固結(jié)，導(dǎo)流罩的沿圓柱管道軸向的長(zhǎng)度為1500_ ；參看分解圖4，導(dǎo)流罩中間部分內(nèi)部有分別有4個(gè)縱橫型材支撐，沿圓柱軸向的長(zhǎng)度為1500mm，橫剖面的尺寸為，該結(jié)構(gòu)的剖面尺寸不隨管道的外徑變化而變化。參看分解圖5和圖6，導(dǎo)流罩兩端部分其中圓孔6的內(nèi)徑略大于500_，圓角7的半徑為50mm，結(jié)構(gòu)沿管道軸向的尺寸為150mm，合金板厚度為10mm，兩端部分與中間部分通過(guò)焊接連接。參看圖7，指出了分解圖5的輪廓，可以理解到這是減阻的機(jī)理所在，這個(gè)結(jié)構(gòu)整體雖然增加的流體的黏性阻力，但是它使得圓柱管道減少的壓差阻力大于增加的黏性阻力，所以整體效果便是減少了總阻力。同時(shí)該剖面基本消除了卡門渦街的產(chǎn)生，減少了管道的振動(dòng)。參看圖8，這幅圖指出了管道1，滾動(dòng)軸承5，型材8，導(dǎo)流罩中間部分4的相對(duì)位置，以及安裝完成后的效果。型材與導(dǎo)流罩中間部分焊接連接，起到支撐薄板的作用。參看圖9，指出型材8，導(dǎo)流罩中間部分4，滾動(dòng)軸承5的相對(duì)位置；參看圖10，指出了型材8的結(jié)構(gòu)，其中沿管道徑向(此圖中為豎直方向)的長(zhǎng)度為 1500mm,橫向的長(zhǎng)度為950_。參看圖11，指出了導(dǎo)流罩兩端部分中2的透視結(jié)構(gòu)，管道通過(guò)的孔的內(nèi)徑為略大于60mm，邊緣圓角7對(duì)應(yīng)的半徑為50mm。參看圖12，示意出了導(dǎo)流罩兩端結(jié)構(gòu)的沿管道軸向的俯視圖，圓角7的設(shè)計(jì)是為了緩和流場(chǎng)在邊緣的變化，使得流場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用減弱。圖13則是示意出導(dǎo)流罩兩端結(jié)構(gòu)中的側(cè)面視圖。下面的具體實(shí)施例將更加詳細(xì)地示出本實(shí)用新型的方法和結(jié)構(gòu)、材料。具體實(shí)施例I :基本單元為圖I所示的部分，由圖2、圖3、圖4、圖5和圖6示出的四個(gè)部分組成。 其中管道的外徑為500mm,滾動(dòng)軸承的徑向厚度為50mm,軸向厚度為50mm,即滾動(dòng)軸承內(nèi)徑為500mm，外徑為600mm，導(dǎo)流罩中間部分沿管道軸向長(zhǎng)度為1500mm，圓弧部分對(duì)應(yīng)的圓心角為240°，板厚為10mm，內(nèi)部型材的剖面積為，沿管道軸向的長(zhǎng)度為1500mm，橫向的長(zhǎng)度為950mm,上下端部沿軸向的長(zhǎng)度為150mm,圓孔的內(nèi)徑為500mm,板厚為IOmm,圓角半徑為 50mm。安裝時(shí)，先將中間部分的對(duì)應(yīng)的圓弧段與軸承焊接，將已經(jīng)裝有型材的直線段與圓弧段焊接，焊接完成后直線段與直線段焊接，然后從管道的兩端，將兩端結(jié)構(gòu)套進(jìn)管道，與中間部分的結(jié)構(gòu)焊接，最后為整體結(jié)構(gòu)涂上高分子聚乙烯涂層即可。具體實(shí)施例2 基本單元為圖I所示的部分，由圖2，圖3，圖4， 圖5和圖6示出的四個(gè)部分組成。 其中管道外徑為600mm,滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑為600mm,外徑為700mm,導(dǎo)流罩中間部分沿管道軸向長(zhǎng)度為1500mm,圓弧部分對(duì)應(yīng)的圓心角為240° ,板厚為IOmm,內(nèi)部型材的剖面積為 20mmX 20mm，沿管道軸向的長(zhǎng)度為1500mm，橫向的長(zhǎng)度為1000mm，上下端部沿軸向的長(zhǎng)度為150mm,圓孔的內(nèi)徑為600mm,板厚為IOmm,圓角半徑為50mm。安裝時(shí),先將中間部分的對(duì)應(yīng)的圓弧段與軸承焊接，將已經(jīng)裝有型材的直線段與圓弧段焊接，焊接完成后直線段與直線段焊接，然后從管道的兩端，將兩端結(jié)構(gòu)套進(jìn)管道，與中間部分的結(jié)構(gòu)焊接，最后為整體結(jié)構(gòu)涂上高分子聚乙烯涂層即可。以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種管道外阻カ減阻導(dǎo)流罩，安裝在管道的外壁上，包括至少兩個(gè)滾動(dòng)軸承和ー個(gè)外殼；其中， 所述外殼通過(guò)滾動(dòng)軸承與管道連接； 所述外殼分為兩個(gè)部分，中間部分為一流線型外殼，兩端部分與中間部分焊接連接，兩端部分的端線處有圓角； 所述外殼中間部分的橫截面為由兩端直線和一段圓弧組成的水滴狀，其中，所述圓弧的直徑比管道的外徑略大，與直線部分相切連接。
2.如權(quán)利要求I所述的管道外阻カ減阻導(dǎo)流罩，其特征在于，所述外殼的橫截面的直線部分對(duì)應(yīng)的板結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有縱橫型材。
3.如權(quán)利要求I所述的管道外阻カ減阻導(dǎo)流罩，其特征在于，所述滾動(dòng)軸承的材料能夠耐受海水的腐蝕。
4.如權(quán)利要求I所述的管道外阻カ減阻導(dǎo)流罩，其特征在于，所述外殼的材料為鈦合金。
5.如權(quán)利要求I所述的管道外阻カ減阻導(dǎo)流罩，其特征在于，所述外殼的兩端部分的孔略大于管道的外徑。
6.如權(quán)利要求I所述的管道外阻カ減阻導(dǎo)流罩，其特征在于，所述外殼的外部涂覆有涂層材料，所述涂層材料為高分子聚こ烯。
專利摘要一種減阻導(dǎo)流罩，安裝在管道的外壁上，由至少兩個(gè)滾動(dòng)軸承和一個(gè)外殼組成。其中，外殼分為兩個(gè)部分，中間部分為一流線型外殼，兩端與中間部分焊接連接，兩端部分的端線處有圓角，圓角的尺寸根據(jù)外殼的尺寸確定；所述外殼中間部分從其剖面線上看，由兩端直線和一段圓弧組成；所述圓弧的直徑比管道的外徑略大，與直線部分相切連接。通過(guò)該導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)管道的減阻減振的效果，減少管道的疲勞破壞，對(duì)現(xiàn)有的管道附加這樣的裝置，導(dǎo)流罩通過(guò)軸承與管道連接，導(dǎo)流罩兩端加裝有較大圓角的端部結(jié)構(gòu)，減弱了流場(chǎng)突變帶來(lái)的額外阻力。這一裝置對(duì)管道沒(méi)有太大的改造，對(duì)阻力減弱和振動(dòng)的減弱有很好的效果，經(jīng)濟(jì)性很強(qiáng)，能夠有效減少管道的疲勞破壞。
文檔編號(hào)F16L55/02GK202360988SQ20112046207
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者劉宇杰, 張顯濤, 楊啟 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)