专利摘要

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。

权利要求

1.一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，

所述支撑部分包括轴承支撑套筒、肋板、侧板，起到支撑与定位作用，

所述旋转部分包括隔水管、轴承，所述轴承的内圈与所述隔水管的外圈相配合，所述轴承的外圈与所述轴承支撑套筒的内圈实现配合，实现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，

所述整流罩部分包括整流罩外壳，所述整流罩外壳与所述肋板连接，

所述机械执行部分包括伺服电机、电机座、齿轮、齿条、滑块、滑轨、连杆、曲柄、连接轴、U型连接板、支撑座，所述伺服电机通过紧定螺钉固定在所述电机座上，所述伺服电机与所述齿轮连接，所述齿轮与所述齿条配合连接，所述齿条通过焊接的方式固定在所述滑块上，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，所述连杆通过销与所述U型连接板连接，所述连杆与所述曲柄通过销连接实现相对转动，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，通过所述滑块的直线运动驱动所述连杆与所述曲柄的相对转动，所述连杆通过所述连接轴与所述曲柄连接，所述连接轴通过与所述整流罩外壳接触，进而推动所述整流罩外壳发生变形，

所述伺服控制部分包括伺服电机驱动器、上位机软件、RS232接口、隔水管立柱线槽、FPC电缆转接板。

2.根据权利要求1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，所述轴承采用角接触球轴承，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，所述角接触球轴承的外圈与所述轴承支撑套筒的内圈实现过盈配合。

3.根据权利要求1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。

4.根据权利要求1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，所述伺服电机为直流伺服电机，所述直流伺服电机共有2个，对称分布在所述电机座上，所述齿轮、所述齿条、所述滑轨、所述滑块、所述支撑座、所述连接轴各有2个，对称分布在所述侧板两侧，所述连杆和所述曲柄各有4个，对称分布在所述侧板上下前后两侧，保证所述整流罩外壳两侧同步变形。

5.根据权利要求4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接口进行通信连接，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。

说明书

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。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用外形可变式海洋油气管柱涡激振动抑制装置，可通过改变整流罩外壳形状干扰漩涡产生与释放，涡激振动抑制效果好；2、本发明可以使整流罩外壳在不同海洋环境下通过变形达到涡激振动抑制最优形状，实现不同海洋环境下的海洋油气管柱涡激振动的自适应抑制，自适应能力强；3、本发明设计的机械式变形机构，结构简单，便于控制，稳定性和可靠性比较高。本发明结构简单，抑制效果好，适应能力强，可靠性高，可广泛应用于各种海洋油气钻采作业中。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

图3为本发明的机械传动示意图。

图4为本发明的可旋转部分结构示意图。

图中，1.整流罩外壳，2.角接触球轴承，3.肋板，4.隔水管，5.轴承支撑套筒，6.U型连接板，7.齿条，8.滑块，9.电机线槽，10.连接销，11.连杆，12.曲柄，13.滑轨，14.支撑座，15.侧板，16.连接轴，17.电机座18.直流伺服电机，19.齿轮，20.紧定螺钉。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图4所示，隔水管4与角接触球轴承2配合连接，角接触轴承2与轴承支撑套筒5过盈配合连接，轴承支撑套筒5带动整个结构绕隔水管4做旋转运动，模拟不同海况下可实现可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置方位自动调整。

如图2、图3所示，两端结构对称分布，直流伺服电机18固定在电机座17上，通过紧定螺钉20对直流伺服电机18进行定位，直流伺服电机18与齿轮19连接，齿轮19与齿条7啮合，齿条通过焊接固定在滑块8上，滑块8安装在滑轨13上，滑轨13固定在侧板15上，U型连接板6通过螺钉连接将滑块8与连杆11连接起来，连杆11通过连接销10与U型连接板6相连，连杆11与曲柄12、连接轴16通过销连接，可实现连杆11与曲柄12相对转动，曲柄12通过销与支撑座14连接固定在侧板15上。直流伺服电机18带动齿轮19转动，通过齿轮19与齿条7的啮合，带动齿条7的运动，齿条7通过焊接与滑块8连接，带动滑块8在滑轨13上运动，将直流伺服电机18的旋转运动转化为滑块8的直线运动，U型连接板6与滑块8一起作直线运动，进而带动与U型连接板6相连的连杆11做直线运动，连杆11与曲柄12发生相对转动，通过连接轴16将对称两部分结构进行同步运动，实现同步变形。

如图1所示，整流罩外壳1后端与肋板3通过焊接方式固定在一起，实现后端的定位，头部与连杆11、曲柄12、连接轴16接触，当直流伺服电机18带动连杆11运动，连杆11、曲柄12、连接轴16会通过运动推动整流罩外壳1发生变形，通过连杆11的运动来调节整流罩外壳1的最佳形状，影响漩涡脱落，达到涡激振动抑制的目的，面对不同海况条件下，调整整流罩外壳1的形状，达到最优形状。

如图1、图2、图4所示，直流伺服电机18引线从电机线槽9连接到外部，直流伺服电机18与直流伺服电机驱动器相连，通过上位机软件发命令来控制直流伺服电机18的转动。

本发明方法的有益效果是：提出了一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置，通过一种可变形的机械结构，结合直流伺服电机的驱动，通过高性能计算机上位机软件发送命令进行控制，可以在不同海洋环境下通过改变整流罩外壳形状来抑制涡激振动，降低了涡激振动对海洋立管的疲劳损伤。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均属于本发明的保护范围。

一种可变形式海洋油气管柱涡激振动抑制装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。