一种海洋立管涡激振动抑制试验中螺旋列板的安装工具

摘要

本发明公开了一种海洋立管涡激振动抑制试验中螺旋列板的安装工具，包括分别由两个半环抱合连接后形成的螺旋线标记定位环和螺旋线粘接定位环；自螺旋线标记定位圆环的内缘设有沿周向等分布置的多条径向定位线，径向定位线的根数与螺旋线标记时裸管上每段螺距内固定的螺旋线标记定位环的个数相同；螺旋线粘接定位圆环的内表面上沿周向等分设有多个螺旋列板定位槽，螺旋列板定位槽个数与螺旋列板的根数相同，粘接定位圆环的端面上设有一粘接定位环定位线。本发明简化了螺旋线的位置标记工作，便于保证螺旋列板螺距的准确，并且在标记点之间定位出一条连续的螺旋线；便于螺旋列板的安装。

说明书

技术领域

本发明涉及一种辅助安装工具，特别是关于在试验室安装海洋立管涡激振动抑制螺旋 列板的装置。

背景技术

随着经济迅速发展，生产力的提高，能源消耗越来越大，我国由原来的石油出口国变 为进口国。石油已成为制约我国经济发展的瓶颈，海洋油气开发，特别是深海油气开发是 世界能源开发的重要领域，也是解决我国能源短缺的有效途径。海洋立管是深海油气田生 产输运系统中的一个重要组成部分。由于深海油气开采的水深较大，海洋立管的长度动辄 上千米，其运动特性十分复杂。特别是洋流作用下的海洋立管两侧会发生交替的漩涡脱落， 诱使结构发生振动，结构的振动又会反作用于流场，导致十分复杂的涡激振动现象出现。 涡激振动会加速海洋立管的疲劳损伤、甚至破坏，一旦发生立管油气泄露事故，造成的经 济损失和环境污染将不可估量。因此，对于海洋立管结构而言，涡激振动是工程设计需充 分考虑的一个重要因素。如何有效的抑制海洋立管结构涡激振动一直是人们关注的热点问 题。目前，广泛采用螺旋列板抑制方式，并开展了大量的试验研究工作。2005年第21期 《Journal of Fluids and Structures》杂志中的论文“Experimental investigation of vortex-induced  vibration of long marine risers”(细长海洋立管涡激振动试验研究)采用玻璃钢材料制作螺旋 列板抑制管道模型，加工时采取一次成型技术，直接导致了试验成本居高不下。2014年第 44期《Applied Ocean Research》杂志中的论文“Investigation on the effectiveness of helical  strakes in suppressing VIV of flexible riser”(螺旋列板对细长柔性立管涡激振动抑制效果试 验研究)采用聚氯乙烯材质制作了抑制管道模型，人为采用简单的方式粘贴螺旋列板，螺 距的准确性难以保证。由于试验室中海洋立管外表面螺旋列板的粘接工作较为复杂，直接 导致在实际操作中管道模型的螺距准确性难以保证或者试验费用居高不下，甚至会影响试 验研究成果的真实性和可靠性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种海洋立管涡激振动抑制试验中螺旋列板的 安装工具，简化了螺旋线的位置标记工作，便于保证螺旋列板螺距的准确，并且在标记点 之间定位出一条连续的螺旋线；便于螺旋列板的安装。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种海洋立管涡激振动抑制试验中螺旋列板的 安装工具，包括螺旋线标记定位环和螺旋线粘接定位环；所述螺旋线标记定位环和螺旋线 粘接定位环的内径大于裸管的外径；所述螺旋线标记定位环包括标记定位环第一环瓣和标 记定位环第二环瓣，所述标记定位环第一环瓣和标记定位环第二环瓣相互抱合连接后为一 标记定位圆环，所述标记定位环第一环瓣和标记定位环第二环瓣之间的一处连接采用铰接， 所述标记定位环第一环瓣和标记定位环第二环瓣在处于铰接处的外缘上设有便于转动的曲 面，所述标记定位环第一环瓣和标记定位环第二环瓣之间的另一处连接采用销连接；自所 述标记定位圆环的内缘设有沿周向等分布置的多条径向定位线，所述径向定位线的根数与 螺旋线标记时裸管上每段螺距内固定的所述螺旋线标记定位环的个数相同；所述螺旋线粘 接定位环包括粘接定位环第一环瓣和粘接定位环第二环瓣，所述粘接定位环第一环瓣和粘 接定位环第二环瓣相互抱合连接后为一粘接定位圆环，所述粘接定位环第一环瓣和粘接定 位环第二环瓣之间的一处连接采用铰接，所述粘接定位环第一环瓣和粘接定位环第二环瓣 在处于铰接处的外缘上设有便于转动的曲面；所述粘接定位环第一环瓣和粘接定位环第二 环瓣之间的另一处连接采用销连接；所述粘接定位圆环的内表面上沿周向等分设有多个螺 旋列板定位槽，所述螺旋列板定位槽横截面的轮廓与螺旋列板横断面的轮廓相同，所述螺 旋列板定位槽个数与螺旋列板的根数相同，所述粘接定位圆环的端面上设有一粘接定位环 定位线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本安装工具定位精确，能很好的保证螺旋列板螺距的准确与一致；可一次完成螺旋列 板粘接，无需间断，保证螺旋列板的连续性；在使用过程中可以很好的帮助使用者粘接螺 旋列板，提高工作效率；本工具结构简单，节约环保，造价低廉，可实现机械化生产，并 且拆卸后可重复使用。

附图说明

图1是本发明工具中螺旋线标记定位环封闭状态示意图；

图2是图1所示螺旋线标记定位环打开状态示意图；

图3是本发明工具中螺旋线粘接定位环封闭状态示意图；

图4是图3所示螺旋线粘接定位环打开状态示意图；

图5是图3中所示螺旋线粘接定位环接口固定叉示意图；

图6是图5所示接口固定叉的俯视图。

图中：1-定位销，1’-定位销孔，2-标记定位环第一环瓣，3、11-螺栓联接件，4、7、 12-连接片，5-标记定位环第二环瓣，6-标记定位环定位线，8-定位销，9-粘接定位环定位 线，10-粘接定位环第一环瓣，13-螺旋列板定位槽，14-粘接定位环第二环瓣，15-接口固 定叉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施 例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

本发明一种海洋立管涡激振动抑制试验中螺旋列板的安装工具，包括螺旋线标记定位 环和螺旋线粘接定位环；所述螺旋线标记定位环和螺旋线粘接定位环的内径略大于裸管的 外径，例如，裸管的外径为16mm，所述螺旋线标记定位环和螺旋线粘接定位环的内径为 16.5～17mm即可。

如图1和图2所示，所述螺旋线标记定位环包括标记定位环第一环瓣2和标记定位环 第二环瓣5，所述标记定位环第一环瓣2和标记定位环第二环瓣5相互抱合连接后为一标记 定位圆环，所述标记定位环第一环瓣2和标记定位环第二环瓣5之间的一处连接采用铰接， 该铰接的结构包括分别设置在被连接的标记定位环第一环瓣2和标记定位环第二环瓣5正 反两面的两片连接片4，在标记定位环第一环瓣2和标记定位环第二环瓣5的被连接部位各 设有一通孔，连接片4上设有对应的通孔，最后用螺栓联接件3和两片连接片4将标记定 位环第一环瓣2和标记定位环第二环瓣5铰接。所述标记定位环第一环瓣2和标记定位环 第二环瓣5在处于铰接处的外缘上设有便于转动的曲面，所述标记定位环第一环瓣2和标 记定位环第二环瓣5之间的另一处连接采用销连接，该销连接的结构包括两片连接片7，连 接片7上设有与所述标记定位环第一环瓣2及标记定位环第二环瓣5上被连接处设置的通 孔位置对应的通孔，用一螺栓联接件将连接片7和标记定位环第二环瓣5连接，用一圆柱 销1’将连接片7和所述标记定位环第一环瓣2固定。自所述标记定位圆环的内缘设有沿周 向等分布置的多条径向定位线6，所述径向定位线的根数与螺旋线标记时裸管上每段螺距内 固定的所述螺旋线标记定位环的个数相同，图1示出了标记定位圆环的内缘上设有5条径 向定位线6。

如图3和图4所示，所述螺旋线粘接定位环包括粘接定位环第一环瓣10和粘接定位环 第二环瓣14，所述粘接定位环第一环瓣10和粘接定位环第二环瓣14相互抱合连接后为一 粘接定位圆环，所述粘接定位环第一环瓣10和粘接定位环第二环瓣14之间的一处连接采 用铰接，所采用的铰接结构包括分别设置在被连接的粘接定位环第一环瓣10和粘接定位环 第二环瓣14正反两面的两片连接片12，在粘接定位环第一环瓣10和粘接定位环第二环瓣 14的被连接部位各设有一通孔，连接片12上设有对应的通孔，最后用螺栓联接件11和两 片连接片12将粘接定位环第一环瓣10和粘接定位环第二环瓣14铰接。所述粘接定位环第 一环瓣10和粘接定位环第二环瓣14在处于铰接处的外缘上设有便于转动的曲面；所述粘 接定位环第一环瓣10和粘接定位环第二环瓣5之间的另一处连接采用销连接，所述粘接定 位环第一环瓣10和粘接定位环第二环瓣5的销连接由一接口固定叉15和分别设置在所述 粘接定位环第一环瓣10和粘接定位环第二环瓣5上的通孔8构成，如图5和图6所示，所 述接口固定叉15包括手柄和固定在所述手柄背面的两个圆柱销8’。所述粘接定位圆环的内 表面上沿周向等分设有多个螺旋列板定位槽13，所述螺旋列板定位槽13横截面的轮廓与螺 旋列板横断面的轮廓相同，所述螺旋列板定位槽13个数与螺旋列板的根数相同；所述粘接 定位圆环的端面上设有一粘接定位环定位线9。

以粘接三根螺旋列板为例，描述用本发明安装工具的使用过程：

步骤一、将要缠绕螺旋列板的裸管上标出一条轴向线。

步骤二、使用如图1和图2所示的螺旋线标记定位环，结合所需螺距和定位环上定位 线的数量，在裸管表面上一一做上标记。以图1中螺旋线标记定位环为例，是以相邻径向 定位线6之间夹角为72度为一个分度做的标记，即360度有5个标记点，因此裸管上的一 个螺距分成5等分，在每个等分点上放置一螺旋线标记定位环，每个螺旋线标记定位环上 一径向定位线与步骤一中标出的轴向线对准；按照螺旋列板的旋向依次标记螺旋线标记定 位环上5个定位线在裸管上的对应位置，从而完成一个螺距内螺旋线上的多个标记点，卸 下螺旋线标记定位环；以此类推，完成整根管子的一根螺旋线的位置标记工作。

步骤三、张开螺旋线粘接定位环，如图4所示，将螺旋线粘接定位环安装在步骤二中 的标记点位置处，闭合后用接口固定叉15固定，如图3所示；以此类推，在整根管子上的 各标记点处安装有螺旋线粘接定位环。旋转螺旋线粘接定位环，使相邻的每个螺旋线粘接 定位环上的粘接定位环定位线9依次与步骤二中完成的标记点对齐，从而完成一根螺旋线 的定位。本实施例中使用的是具有三个螺旋列板定位槽的螺旋线粘接定位环，只要有一个 螺旋线定位成功，其余两根也就定位了，检查完毕后固定螺旋线粘接定位环。

步骤四、将每根螺旋列板依次穿过每个粘接定位环上的同一螺旋列板定位槽。进行螺 旋列板与裸管的粘接工作；粘接完毕后，握住接口固定叉15的手柄拔出定位销，拆除螺旋 线粘接定位环。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式， 上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明 的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保 护之内。