一种带羽翼形飘带的自适应涡激振动抑制装置技术领域
本发明属于海洋工程技术领域，特别是涉及一种抑制涡激振动的抑制装置。
背景技术
在深水油气田的开采过程中，海洋隔水管连接平台与水下井口，为钻井液及地层
流体提供安全通道，其服役的可靠性对于油气钻采的安全运行具有重要意义。海洋隔水管
所处环境恶劣，受力情况复杂。当海流流经隔水管时，将在隔水管后方形成漩涡，漩涡在形
成和脱落过程中改变了隔水管后方的海流流速分布，从而诱发了隔水管的涡激振动。当漩
涡脱落频率接近或等于隔水管固有频率时，即会引发共振，加速隔水管的疲劳破坏。隔水管
一旦发生破坏，不仅会引起海上重大安全事故，造成巨大的经济损失，还将对海洋环境造成
灾难性的破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、可以引导来流分散、不易腐蚀破坏、可以重
复使用的带羽翼形飘带的自适应涡激振动抑制装置。
根据仿生原理，仿照鸟类羽翼，将涡激振动抑制装置中的飘带轮廓设计为羽翼形。
本发明包括滑套、多孔罩、扰流板以及羽翼形飘带四部分，其中滑套通过螺栓连接
紧固在隔水管上，多孔罩通过定位芯轴套装在滑套上，扰流板的一端与多孔罩相连，另一端
设有羽翼形飘带；所述滑套由两个相同的轻质合金半圆筒组成，在其外表面绕轴线布置上
中下三个大小相同的滑套凸台，其上下两个滑套凸台上沿轴向开有圆形通孔A，用来安装限
位螺钉，三个滑套凸台半圆筒的两端沿切线方向均设有沉孔，沉孔内设有螺栓孔，滑套通过
螺栓连接紧固在隔水管上；所述多孔罩由两个相同的塑料半圆筒组成，其上设有若干均匀
分布的大小相同的方形孔，在其内表面上下两端分别设有大小相同的多孔罩凸台，以减少
多孔罩与滑套的接触面积；多孔罩两个半圆筒的连接处呈锯齿形，每个锯齿的端部均设有
圆形通孔B；所述扰流板近似为矩形，采用塑料材质，其一端的端面开有凹槽，在凹槽两侧的
板面上等间距设有若干铆钉孔，其另一端设有多个锯齿，每个锯齿的端部均设有圆形通孔
C，定位芯轴可穿过多孔罩的圆形通孔B与扰流板的圆形通孔C，将多孔罩与扰流板连接在一
起，定位芯轴为细长金属杆；所述羽翼形飘带为橡胶材质，其一端轮廓为羽翼形，另一端通
过铆钉安装固定在扰流板凹槽内。
使用时，首先将滑套通过螺栓连接紧固在装有圆形浮力块的隔水管的合适位置
上，再将多孔罩套装在滑套上，将多孔罩的两侧分别与扰流板对接，通过滑套凸台上的圆形
通孔A下入定位芯轴，使定位芯轴穿过多孔罩的圆形通孔B和扰流板的圆形通孔C，将多孔罩
与扰流板连接在一起，然后将羽翼形飘带通过铆钉安装在扰流板凹槽内；再按上述方法将
另一个多孔套、扰流板和羽翼形飘带套装在滑套上，最后将限位螺钉安装在上下两个滑套
凸台上的圆形通孔中，防止定位芯轴上下窜动。
当海流流向与扰流板存在夹角时，海流流经隔水管会在扰流板上产生冲击力，使
得扰流板带动羽翼形飘带整体转动，同时，多孔罩会发生轻微转动，待羽翼形飘带位于海流
方向下游后扰流板达到平衡。当扰流板平衡后，羽翼形飘带在海流作用下仍可不断飘动。隔
水管后方的漩涡首先受到扰流板的分离作用，不能够完全发展，然后受到持续飘动的羽翼
形飘带的破坏作用，抑制漩涡的形成与发展。在扰流板与羽翼形飘带的共同作用下，隔水管
后方的漩涡得不到充分发展，从而实现了涡激振动的抑制。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、通过多孔罩和扰流板的转动，使羽翼形飘带自动适应海流方向，始终保持在海
流方向下游。
2、羽翼形飘带为橡胶材质，具有自适应变形的能力，在海流作用下可不断飘动，抑
制漩涡的形成与发展，从而抑制隔水管涡激振动，延长隔水管的使用寿命。
3、多孔罩可以引导来流分散。
4、多孔罩和扰流板均为塑料材质，不易腐蚀和破坏，可以重复使用，也可为隔水管
提供一定的浮力。
附图说明
图1是本发明的结构示意简图；
图2是本发明滑套的示意简图；
图3是本发明多孔罩的示意简图；
图4是本发明扰流板的示意简图；
图5是本发明羽翼形飘带自动适应海流方向示意图；
图6是本发明的应用示意图。
图中：1-隔水管、2-滑套凸台、3-沉孔、4-螺栓、5-多孔罩、6-圆形通孔A、7-限位螺
钉、8-羽翼形飘带、9-铆钉、10-扰流板、11-滑套、12-多孔罩凸台、13-圆形通孔B、14-凹槽、
15-铆钉孔、16-圆形通孔C、17-钻井平台、18-涡激振动抑制装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。
在图1所示的带羽翼形飘带的自适应涡激振动抑制装置示意简图中，滑套11通过
螺栓4连接紧固在隔水管外，多孔罩5通过定位芯轴套装在滑套上；扰流板10的一端通过定
位芯轴与多孔罩5相连，另一端通过铆钉9与羽翼形飘带8相连。
如图2所示，滑套11由两个相同的轻质合金半圆筒组成，在其外表面绕轴线布置上
中下三个大小相同的滑套凸台2，其上下两个滑套凸台2上沿轴向开有圆形通孔A6，用来安
装限位螺钉7，三个滑套凸台2半圆筒的两端沿切线方向均设有沉孔3，沉孔3内设有螺栓孔，
滑套11通过螺栓4连接紧固在隔水管上；
如图3所示，多孔罩5由两个相同的塑料半圆筒组成，其上设有若干均匀分布的大
小相同的方形孔，且在其内表面上下两端设有大小相同的多孔罩凸台12，以减少多孔罩5与
滑套11的接触面积；多孔罩5两个半圆筒的连接处呈锯齿形，每个锯齿的端部均设有圆形通
孔B13；
如图4所示，扰流板10近似为矩形，采用塑料材质，其一端的端面开有凹槽14，在凹
槽14两侧的板面上等间距设有若干铆钉孔15，其另一端设有多个锯齿，每个锯齿的端部均
设有圆形通孔C16，定位芯轴可穿过多孔罩的圆形通孔B13与扰流板的圆形通孔C16，将多孔
罩5与扰流板10连接在一起，套装在滑套11上，定位芯轴为细长金属杆；羽翼形飘带8为橡胶
材质，其一端轮廓为羽翼形，另一端通过铆钉9安装在扰流板10凹槽14内。
在安装此装置时，首先将滑套11通过螺栓4连接紧固在装有圆形浮力块的隔水管
的合适位置；再将多孔罩5套装在滑套11上，将多孔罩5的两侧分别与扰流板10对接，通过滑
套凸台2上的圆形通孔A6下入定位芯轴，使定位芯轴穿过多孔罩5的圆形通孔B13和扰流板
10的圆形通孔C16，将多孔罩5与扰流板10连接在一起，然后将羽翼形飘带8通过铆钉9安装
在扰流板10凹槽14内；再按上述方法将另一个多孔套5、扰流板10和羽翼形飘带8安装在滑
套11上，最后将限位螺钉7安装在上下两个滑套凸台2上的圆形通孔6中，防止定位芯轴上下
窜动。至此，一个涡激振动抑制装置安装完成。
如图5和图6所示，在与钻井平台17连接的隔水管1上安装有多个涡激振动抑制装
置18，当海流流向与扰流板10存在夹角时，海流流经隔水管1会在扰流板10上产生冲击力，
使得扰流板10带动羽翼形飘带8整体转动，同时，多孔罩5会发生轻微转动，待羽翼形飘带8
位于海流方向下游后扰流板10达到平衡。当扰流板10平衡后，羽翼形飘带8在海流作用下仍
可不断飘动。隔水管1后方的漩涡首先受到扰流板10的分离作用，不能够完全发展，然后受
到持续飘动的羽翼形飘带8的破坏作用，抑制漩涡的形成与发展。在扰流板10与羽翼形飘带
8的共同作用下，隔水管后方的漩涡得不到充分发展，从而实现了涡激振动的抑制。
本发明的安装位置和数量需根据实际工况而定。