Гребенчатый узел для подавления вибраций, вызванных вихреобразованием
Группа изобретений относится к гребням для подавления вибраций, вызванных вихреобразованием (ВВВ), в частности к гребням для подавления ВВВ, устанавливаемым на морских трубопроводах. Объектом изобретения является гребенчатый узел для подавления ВВВ, содержащий кожух для поддержки ребер гребня, выполненный с возможностью установки вплотную к наружной поверхности секции трубы, и по меньшей мере одно ребро гребня, имеющее конец ребра и основание ребра. Кожух для поддержки ребер гребня содержит отверстие, выполненное с возможностью вставления в него ребра, и ребро имеет фиксатор на основании ребра, причем указанный фиксатор выполнен с возможностью зацепления с кожухом для поддержки ребер гребня на трубной стороне отверстия. Кроме того, отверстие является пазом. Кроме того, паз имеет размеры, позволяющие вставлять ребро в паз на трубной стороне паза с концом ребра, продвигаемым до тех пор, пока основание ребра не войдет в зацепление с кожухом. Также предложены кожух для поддержки ребер гребня гребенчатого узла, ребро гребня гребенчатого узла, способ сборки гребенчатого узла и способ обеспечения трубопровода гребнем для подавления ВВВ. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 12 ил.
Изобретение относится к гребням для подавления вибраций, вызванных вихреобразованием (ВВВ), в частности, к гребням для подавления ВВВ, устанавливаемым на морских трубопроводах.
Цилиндрическое тело, которое взаимодействует с внешним потоком текучей среды, например, морской трубопровод, взаимодействующий с морским течением, создает вихри, которые движутся по течению потоком среды. В частности, образуются так называемые вихревые дорожки Кармана, которые возникают в результате вихрей, распространяющихся поочередно с двух сторон цилиндрического тела. При распространении отдельного вихря вокруг цилиндрического тела образуется асимметричное распространение потока, изменяющее распределение давления. Это означает, что поочередное распространение вихрей может создавать периодические боковые силы, действующие на рассматриваемое цилиндрическое тело и вызывающие вибрацию цилиндрического тела. Если частота распространения вихрей аналогична собственной частоте колебаний цилиндрического тела, возникает резонанс. Что касается морских трубопроводов, амплитуда такой вибрации, вызванной вихреобразованием, может составлять несколько диаметров трубопровода.
Что касается вибрации морских трубопроводов, вызванной вихреобразованием, известно, что на морские трубопроводы устанавливают так называемые гребни для подавления ВВВ. Выражение «гребни для подавления ВВВ» главным образом относится к ребрам, которые расположены на наружной поверхности стенки трубы по винтообразной схеме. Для размещения ребер на наружной поверхности стенки трубы на наружную поверхность стенки трубы устанавливают кожухи для поддержки ребер гребня, причем ребра выступают от указанных кожухов. Кожухи, в общем, спроектированы так, чтобы они закрывали половину или одну третью периферийной поверхности трубопровода на определенной секции трубопровода, так что на стенке трубы могут быть расположены два или три кожуха для поддержки ребер гребня с целью закрывания всей периферийной поверхности на определенной секции трубопровода. Кожухи для поддержки ребер гребня обычно присоединяют к трубопроводу обвязыванием.
Кожухи для поддержки ребер гребня, в общем, устанавливают на наружную поверхность стенки трубы на борту судна-трубоукладчика во время процесса укладки морского трубопровода на морское дно. На борту судна-трубоукладчика имеется производство, на котором передние части секций трубы сваривают с хвостовыми частями, тем самым, увеличивая длину трубопровода. После приваривания секции трубы к трубопроводу на стороне судна трубопровод перемещают в направлении морского дна для освобождения места на борту для следующей секции трубы, подлежащей привариванию к концу трубопровода на стороне судна. На борту судна трубопровод поддерживается с возможностью перемещения на роликах. Для поддержки трубопровода на борту судна для укладки трубопровода с помощью так называемой S-образной укладки ролики расположены на производственной палубе и на так называемой стингере. Стингер является изогнутой рамой, которая поддерживает трубопровод при переходе от, по существу, горизонтальной ориентации на производственной палубе в, по существу, вертикальную ориентацию в воде. После установки кожухов для поддержки ребер гребня на наружную поверхность стенки трубы на определенной секции трубопровода кожухи для поддержки ребер гребня и расположенные на них ребра должны проходить по роликам, на которых поддерживается трубопровод, в то время как указанная секция трубопровода перемещается по производственной палубе и стингеру в воду.
Для прохождения ребер по ролику они должны изгибаться во время прохождения по ролику и восстанавливать исходную форму после прохождения по ролику. С учетом вышесказанного ребра предпочтительно проектируются как гибкие элементы. С другой стороны, кожух для поддержки ребер гребня предпочтительно проектируется как жесткий элемент для предотвращения деформирования кожуха для поддержки ребер гребня во время прохождения по ролику. Деформирование кожуха для поддержки ребер гребня во время прохождения по ролику может привести, например, к образованию волнистости на кожухе для поддержки ребер гребня. Это явление известно как волна от ролика и является нежелательным.
Таким образом, в то время как ребро гребня должно быть гибким, кожух для поддержки ребер гребня, на котором расположено ребро гребня, должен быть жестким. Как следствие этих несовместимых требований к ребру гребня и кожуху для поддержки ребер гребня возникают проблемы в изготовлении отдельного изделия в виде гребня для подавления ВВВ, т.е. кожуха для поддержки ребер гребня с расположенным на нем ребром гребня. Когда нагрузка на ролики увеличивается, т.е. когда увеличивается вес трубопровода, возникают технические проблемы, поскольку для выдерживания увеличенной нагрузки на ролики ребро гребня должно быть более гибким, в то время кожух для поддержки ребер гребня должен быть более жестким.
В документах US 2005/201832, WO-2004/009949 и WO-2007/027087 рассматриваются некоторые из вышеуказанных особенностей в конструкциях, до некоторой степени сходных с изобретением.
Однако одна из задач изобретения состоит в том, чтобы решить вышеуказанные технические проблемы с помощью гребенчатого изделия для подавления ВВВ.
В силу вышесказанного изобретение предлагает гребенчатый узел для подавления ВВВ, как определено в независимом пункте формулы изобретения. Гребенчатый узел для подавления ВВВ согласно изобретению содержит кожух для поддержки ребер гребня, выполненный с возможностью установки вплотную к наружной поверхности секции трубы, и по меньшей мере одно ребро гребня, имеющее конец ребра и основание ребра. Кожух для поддержки ребер гребня содержит отверстие, выполненное с возможностью вставления в него ребра, и ребро имеет на основании фиксатор, выполненный с возможностью зацепления с кожухом для поддержки ребер гребня на трубной стороне отверстия.
В гребенчатом узле для подавления ВВВ согласно изобретению ребро гребня и кожух для поддержки ребер гребня являются отдельными элементами, каждый из которых спроектирован таким образом, чтобы он удовлетворял требованиям к конкретному элементу. Ребро гребня может быть спроектировано как отдельный элемент, удовлетворяющий требованиям к гибкости, в то время как кожух для поддержки ребер гребня может быть спроектирован как отдельный элемент, удовлетворяющий требованиям к жесткости. В частности, ребро гребня и кожух для поддержки ребер гребня преимущественно могут быть изготовлены из материалов, имеющих разные свойства, т.е. относительно жесткий материал может быть использован для изготовления кожуха для поддержки ребер гребня, в то время как относительно гибкий материал может быть использован для изготовления ребра гребня. Присоединение ребра гребня к кожуху для поддержки ребер гребня в узле согласно изобретению посредством отверстия в кожухе для поддержки ребер гребня, которое выполнено с возможностью вставления в него ребра, и фиксатора, расположенного на основании ребра и выполненного с возможностью зацепления с кожухом для поддержки ребер гребня на трубной стороне отверстия, не требует приклеивания или прикрепления ребра к кожуху для поддержки ребер гребня с помощью крепежных средств. Последнее обеспечивает преимущество, состоящее в том, что сборка гребенчатого узла для подавления ВВВ согласно изобретению не требует этапа приклеивания или этапа прикрепления с помощью крепежных средств, тем самым, упрощая сборку. Кроме того, можно исключить технические проблемы, относящиеся к приклеиванию и прикреплению ребра к кожуху для поддержки ребер гребня, которые являются двумя отдельными элементами. Например, приклеивание ребра, выполненного из первого материала, к кожуху для поддержки ребер гребня, выполненному из второго материала, который отличается от первого материала, создает технические проблемы в отношении совместимости клея и материалов, из которых изготовлены ребро гребня и кожух для поддержки ребер гребня. В гребенчатом узле согласно изобретению это не является проблемой. Кроме того, прикрепление ребра к кожуху для поддержки ребер гребня с помощью крепежных средств создает технические проблемы в отношении совместимости крепежного элемента с агрессивной средой, в которой используется гребенчатый узел для подавления ВВВ. В гребенчатом узле для подавления ВВВ согласно изобретению это также не является проблемой. Таким образом, гребенчатый узел для подавления ВВВ согласно изобретению обеспечивает не только внедрение ребра гребня и кожуха для поддержки ребер гребня в виде отдельных элементов, но также создает преимущество в отношении присоединения ребра гребня к кожуху для поддержки ребер гребня, в частности без использования крепежных элементов и клея. Кроме того, согласно изобретению отверстие является пазом, который имеет размеры, позволяющие вставлять ребро в паз с трубной стороны паза с концом, продвигаемым до тех пор, пока основание ребра не войдет в зацепление с кожухом, для обеспечения эффектов, функциональности и усовершенствований, описанных далее со ссылкой, например, на фиг. 5-7.
Преимущественные варианты выполнения гребенчатого узла для подавления ВВВ согласно изобретению определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Предпочтительно, ширина паза меньше общей толщины фиксатора на основании ребра. Таким образом, это обеспечивает, что ребро не может быть легко вытащено через паз, когда ролики стингера прикладывают к ребру гребня большие внешние тянущие и/или срезающие усилия. Общая ширина, которая меньше размера паза, никоим образом не исключается, но в этом случае ребро может быть более легко вытащено через паз, что как раз и является причиной отказа от вставления ребер в кожух с наружной стороны.
Изобретение также обеспечивает создание кожуха для поддержки ребер гребня гребенчатого узла для подавления ВВВ согласно изобретению.
Изобретение также обеспечивает создание ребра гребня гребенчатого узла для подавления ВВВ согласно изобретению.
Изобретение также относится к способу создания гребенчатого изделия для подавления ВВВ, как определено в п. 15 формулы изобретения. Способ согласно изобретению включает в себя этапы, на которых: обеспечивают наличие кожуха для поддержки ребер гребня, выполненного с возможностью установки вплотную к наружной поверхности секции трубы, причем кожух для поддержки ребер гребня содержит отверстие, выполненное с возможностью вставления в него ребра гребня, и обеспечивают наличие, по меньшей мере, одного ребра гребня, выполненного с возможностью вставления в отверстие, причем ребро гребня имеет конец ребра и основание ребра, и ребро имеет фиксатор на основании ребра. Способ также включает в себя вставление ребра в отверстие так, что после вставления фиксатор на основании ребра входит в зацепление с кожухом для поддержки ребер гребня на трубной стороне отверстия, и конец ребра выступает с противоположной стороны отверстия. В предпочтительном варианте осуществления обеспечение наличия ребра гребня и кожуха для поддержки ребер гребня обеспечивают посредством транспортирования ребра гребня и кожуха для поддержки ребер гребня к месту сборки; и ребро гребня вставляют в отверстие кожуха для поддержки ребер гребня на месте сборки. Благодаря транспортированию ребра гребня и кожуха для поддержки ребер гребня к месту сборки в несобранном состоянии требуются транспортные средства меньшего объема по сравнению с транспортированием ребра гребня и кожуха для поддержки ребер гребня в собранном состоянии. Поскольку, как описано выше, присоединение ребра гребня к кожуху для поддержки ребер гребня в гребенчатом узле согласно изобретению не требует приклеивания или прикрепления ребра гребня к кожуху для поддержки ребер гребня с помощью крепежных элементов, гребенчатый узел для подавления ВВВ согласно изобретению можно быстро собрать на месте сборки.
Изобретение также предлагает способ обеспечения трубопровода гребенчатым узлом для подавления ВВВ, как определено в п. 17 формулы изобретения. Способ обеспечения трубопровода гребенчатым узлом для подавления ВВВ согласно изобретению включает в себя этапы, на которых обеспечивают наличие гребенчатого узла для подавления ВВВ согласно изобретению, как описано выше и как определено в любом из п.п. 1-14 формулы изобретения, и устанавливают кожух для поддержки ребер гребня с ребром гребня, вставленным в отверстие кожуха для поддержки ребер гребня, на наружную поверхность стенки трубы трубопровода. Предпочтительно, способ также включает в себя этап, на котором посредством обвязывания кожух для поддержки ребер гребня присоединяют к стенке трубы трубопровода.
Краткое описание чертежей
Чертежи используются для схематического пояснения предпочтительных неограничивающих примеров вариантов осуществления изобретения. Вышеуказанные и другие преимущества особенностей и объектов изобретения станут более понятными, как и само изобретение, из приведенного далее подробного описания со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 показано судно-трубоукладчик, укладывающее трубопровод на морское дно, вид сбоку;
на фиг. 2 - секция трубопровода на фиг. 1, содержащая множество гребенчатых узлов для подавления ВВВ согласно изобретению, расположенных на секции трубопровода, вид в перспективе;
на фиг. 3 - секция трубы на фиг. 2, поддерживаемая на роликах на борту судна-трубоукладчика на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 4 - секция трубы на фиг. 3 с двумя гребенчатыми узлами для подавления ВВВ, удаленными с секции трубы, вид сбоку;
на фиг. 5 - один из удаленных гребенчатых узлов для подавления ВВВ на фиг. 4, вид в перспективе;
на фиг. 6 - гребенчатый узел для подавления ВВВ на фиг. 5, вид снизу;
на фиг. 7A, 7B и 7C - гребенчатый узел для подавления ВВВ на фиг. 6 вид в разрезе вдоль части линии разреза, показанной на фиг. 6, причем показаны три состояния во время вставления ребра гребня в отверстие кожуха для поддержки ребер гребня гребенчатого узла для подавления ВВВ;
на фиг. 8 - часть гребенчатого узла для подавления ВВВ на фиг. 7A, вид в разрезе вдоль линии разреза, показанной на фиг. 7A;
на фиг. 9 - часть гребенчатого узла для подавления ВВВ на фиг. 7C, вид в разрезе вдоль линии разреза, показанной на фиг. 7C, причем кожух для поддержки ребер гребня расположен на стенке трубы;
на фиг. 10-12 - другой вариант выполнения ребра на фиг. 8 и 9, а также другой способ вставления ребра гребня в кожух для поддержки ребер гребня.
Варианты осуществления изобретения
На фиг. 1 показано судно-трубоукладчик 1 во время процесса укладки трубопровода 3 на морское дно 5. На борту судна-трубоукладчика 1 имеется производственный участок, на котором передние части секций трубы сваривают с их хвостовыми частями, тем самым, увеличивая длину трубопровода. После сваривания секции трубы с трубопроводом на стороне судна трубопровод перемещают по направлению к морскому дну для освобождения места на борту для следующей секции трубы, подлежащей привариванию к концу трубопровода на стороне судна. На борту судна 1 трубопровод поддерживается с возможностью перемещения на роликах в, по существу, горизонтальной ориентации. Для поддержки трубопровода на борту судна ролики расположены на производственной палубе и на так называемом стингере, который в варианте выполнения судна-трубоукладчика 1, показанном на фиг. 1, подвешен от носовой части судна 1. Стингер 7 является изогнутой рамой, которая поддерживает трубопровод 3 при переходе от, по существу, горизонтальной ориентации в, по существу, вертикальную ориентацию. Как показано на фиг. 1, часть трубопровода 3 между концом трубопровода 3 на стороне судна и морским дном 5 имеет два изгиба в противоположных направлениях, тем самым, образуя S-образную форму. Этот способ укладки трубопровода на морское дно именуется способом S-образной укладки. Как вариант, судно-трубоукладчик может иметь на борту производственный участок, причем конец трубопровода на стороне судна удерживается в вертикальной ориентации. В этом варианте способа укладки трубопровода часть трубопровода между концом трубопровода на стороне судна и морским дном имеет два изгиба в противоположных направлениях, тем самым, образуя J-образную форму. Этот способ укладки трубопровода на морское дно именуется способом J-образной укладки. Несмотря на то, что изобретение имеет особе преимущество при способе S-образной укладки, изобретение также можно применять при способе J-образной укладки.
На фиг. 2 показана секция трубопровода 3. На стенке трубы показанной секции трубопровода 3 расположено множество гребенчатых узлов 9, 11 для подавления вибраций, вызванных вихреобразованием (ВВВ). Гребенчатые узлы 9 для подавления ВВВ образуют на трубопроводе три группы ребер 15 гребня, причем группы ребер 15 гребня проходят по трем винтовым траекториям, которые равномерно распределены по окружности стенки трубы. Ребра 15 гребня выступают от периферийной поверхности стенки трубы и уменьшают вихреобразование, когда указанная секция трубопровода 3 погружается в воду и подвергается воздействию течений.
На фиг. 3 секция трубопровода 3 на фиг. 2 показана на борту судна-трубоукладчика на фиг. 1. Секция трубопровода 3 поддерживается роликами 17. На фиг. 3 показано, что на борту судна-трубоукладчика на стенку 21 трубы должна быть установлена пара 19 гребенчатых узлов 9, 11 для подавления ВВВ. Каждый из гребенчатых узлов для подавления ВВВ содержит кожух 23, 25 для поддержки ребер гребня и множество ребер 15 гребня, поддерживаемых кожухом 23, 25 для поддержки ребер гребня и выступающих от этого кожуха. Каждый из кожухов 23, 25 для поддержки ребер гребня представляет собой полуцилиндрическое тело трубчатой формы. Каждый из кожухов 23, 25 для поддержки ребер гребня имеет два продольных края 23a, 23b и 25a, соответственно. При установке на стенку 21 трубы пары смежных продольных краев 23a, 25a; 23b сопрягаются. В показанном варианте выполнения сопрягающиеся продольные края 23a, 25a; 23b имеют дополняющие друг друга взаимосвязанные формы. В показанном варианте выполнения сопрягающиеся продольные края 23a, 25a; 23b являются ступенчатыми. Противоположные продольные края 23a, 25a; 23b каждой из пары кожухов 23, 25 для поддержки ребер гребня являются ступенчатыми в противоположных направлениях, так что, в частности, одна пара сопрягающихся продольных краев 23a, 25a блокирует перемещение кожуха 23 для поддержки ребер гребня относительно кожуха 25 для поддержки ребер гребня в одном продольном направлении трубопровода, обозначенном стрелкой A, в то время как другая пара сопрягающихся продольных краев 23b блокирует перемещение кожуха 23 для поддержки ребер гребня относительно кожуха 25 для поддержки ребер гребня в другом продольном направлении трубопровода, обозначенном стрелкой B. В результате, после того как оба кожуха 23, 25 для поддержки ребер гребня будут расположены на стенке 21 трубы, и сопрягающиеся продольные края 23a, 25a; 23b будут сопряжены, перемещение кожухов 23, 25 для поддержки ребер гребня относительно друг друга в обоих продольных направлениях трубопровода блокируется. После установки обоих кожухов 23, 25 для поддержки ребер гребня на стенку 21 трубы с сопрягающимися продольными краями 23a, 25a; 23b в сопряженном состоянии кожухи 23, 25 для поддержки ребер гребня связывают друг с другом с помощью, по меньшей мере, одной ленты 27, расположенной вокруг обоих кожухов 23, 25 для поддержки ребер гребня. Кожухи 23, 25 для поддержки ребер гребня отличаются друг от друга тем, что кожух 23 для поддержки ребер гребня поддерживает одну из трех групп ребер 15 гребня, в то время как кожух 25 для поддержки ребер гребня поддерживает две из трех групп ребер 15 гребня.
На фиг. 3, 5 и 6 также показано, что торцы 23c, 23d, 25c, 25d кожухов 23, 25 для поддержки ребер гребня также ступенчатые. Эта ступенчатая конструкция торцов позволяет взаимно соединять смежные кожухи 23, 25 для поддержки ребер гребня. Ступенчатая конструкция продольных краев и торцы кожухов для поддержки ребер гребня является предпочтительной, но может быть опущена в определенных применениях.
Как показано на фиг. 4, во время прохождения по роликам ребра 15 гребня изгибаются роликами 17. В частности, следует обратить внимание на ребро гребня, обозначенное номером поз. 15a, которое проходит по ролику, обозначенному номером поз. 17a.
На фиг. 5 и 6 показано, что кожух 23 для поддержки ребер гребня содержит множество отверстий, выполненных в виде продолговатых пазов 29a-29f. Продолговатые пазы 29 проходят через кожух 23 для поддержки ребер гребня и выходят как на внутреннюю поверхность 31, так и на наружную поверхность 33 кожуха 23 для поддержки ребер гребня. Внутренняя поверхность 31 расположена на стенке 21 трубы. Сторона пазов 29, где пазы 29 выходят на внутреннюю поверхность 31, также именуется трубной стороной, куда выходят отверстия, выполненные в виде пазов 29a-29f. Сторона пазов 29, где пазы 29 выходят на наружную поверхность 33, также именуется реберной стороной, куда выходят отверстия, выполненные в виде пазов 29a-29f. Отверстия, выполненные в виде пазов 29a-29f, выполнены с возможностью вставления в них ребер 15 гребня. На фиг. 5 и 6 два паза 29a и 29b не содержат вставленных в них ребер гребня, а в каждый из пазов 29c-29f вставлено ребро 15 гребня.
На фиг. 7A-7C показано вставление ребра 15 гребня в свободный паз 29 кожуха 23 для поддержки ребер гребня. На фиг. 7A показано ребро 15 гребня, расположенное на трубной стороне паза 29. Ребро 15 гребня имеет конец 35 ребра и основание 37 ребра. На фиг. 7A конец 35 ребра направлен к пазу 29. Ребро 15 гребня имеет такие размеры, что, как показано на фиг. 7B, в паз 29 сначала может быть вставлен конец 35 ребра 15 гребня. Ребро 15 гребня имеет на основании 37 фиксатор, выполненный в виде периферийного выступа 39. Периферийный выступ 39 выполнен с возможностью зацепления с кожухом 23 для поддержки ребер гребня на трубной стороне паза 29. Кожух 23 для поддержки ребер гребня имеет на трубной стороне паза 29 гнездо, выполненное в виде периферийного углубления 43, которое проходит по вокруг паза 29 и, как показано на фиг. 7C, выполнено с возможностью размещения в нем выступа 39. После размещения в углублении 43 выступ 39 препятствует перемещению ребра 15 гребня относительно кожуха 23 для поддержки ребер гребня из паза 29 в направлении стрелки C. Кроме того, после размещения кожуха 23 для поддержки ребер гребня на стенке 21 трубы ребро 15 гребня не может перемещаться относительно кожуха 23 для поддержки ребер гребня из паза 29 в направлении стрелки D. Следовательно, когда на стенке 21 трубы установлен кожух 23 для поддержки ребер, предотвращается смещение ребра 15 из паза 29.
Для того чтобы ребро 15 гребня могло изгибаться во время прохождения по ролику 17, как показано на фиг. 4, ребро 15 гребня выполнено гибким. Под требуемая гибкость может привести к тому, что основание 37 ребра, установленного в гнездо 43, деформируется под действием усилий, прикладываемых к концу 35 ребра роликом 17 во время прохождения ребра по ролику. Такое деформирование может в результате приводить к повреждению ребра 15 гребня или даже его вытаскивание из паза 29. Для увеличения сопротивления усилиям, прикладываемым к концу 35 ребра роликом 17 во время прохождения ребра по ролику, выступ 39 и углубление 43 имеют такие размеры, что, как показано на фиг. 7C, после размещения в углублении 43 выступ 39 расположен заподлицо с внутренней поверхностью 31 кожуха 23 для поддержки ребер гребня. Эта особенность эффективно препятствует перемещению выступа 39 в углублении 43 под действием усилий, прикладываемых к концу 35 ребра роликом 17 во время прохождения ребра по ролику. В этом контексте следует отметить, что кожух 23 для поддержки ребер гребня плотно прижимается к стенке 21 трубы роликом 17, когда ребро 15 гребня, поддерживаемое кожухом 23 для поддержки ребер гребня, проходит по ролику 17. Это препятствует отделению кожуха 23 для поддержки ребер гребня от стенки 21 трубы под действием усилий, прикладываемых к концу 35 ребра роликом 17 во время прохождения ребра по ролику, приводящему к перемещению углубления 43 от стенки 21 трубы с последующим перемещением выступа 39 из углубления 43. В другом преимущественном варианте осуществления вместо установки выступа заподлицо с внутренней поверхностью 31 кожуха 23 для поддержки ребер гребня после размещения в углублении 43 выступ 39 и углубление 43 могут иметь такие размеры, что выступ будет иметь превышенный размер по отношению к углублению 43, в частности, превышенный размер, который ведет к выступанию выступа 39 из углубления 43 после его установки. В этом отличающемся варианте осуществления выступ 39 плотно зажимается между донной поверхностью 45 углубления 43 и стенкой 21 трубы, когда кожух 23 для поддержки ребер гребня плотно прижимается к стенке 21 трубы роликом 17, в то время как ребро 15, поддерживаемое кожухом 23 для поддержки ребер гребня, проходит по ролику 17.
На фиг. 5, 6 и 7A-7C показан кожух 23 для поддержки ребер гребня. Кожух 25 для поддержки ребер гребня соответствует кожуху 23 для поддержки ребер гребня за исключением того, что кожух 25 для поддержки ребер гребня имеет две группы пазов 29 для размещения двух групп ребер гребня.
Как описано выше, для того чтобы ребро 15 гребня могло изгибаться во время прохождения по ролику 17, как показано на фиг. 4, ребро 15 гребня выполнено гибким. И, наоборот, во избежание деформирования кожухов 23, 25 для поддержки ребер гребня под действием усилий, прикладываемых к ним во время прохождения кожухов по роликам 17, в частности, во избежание возникновения так называемой волны от ролика и, в то же время эффективной поддержки ребер гребня 15 гребня кожухи 23, 25 для поддержки ребер гребня выполнены жесткими. Поскольку по изобретению ребро 15 гребня и кожух 23, 25 для поддержки ребер гребня являются отдельными элементами, которые собирают в гребенчатый узел для подавления ВВВ, ребро 15 гребня и кожух 23, 25 для поддержки ребер гребня могут быть изготовлены из материалов, имеющих разные свойства. Ребро 15 может быть изготовлено из материала, разработанного для получения гибкости, необходимой для изгибания ребра 15 гребня, проходящего по ролику, и восстановления его формы после прохождения по ролику. С другой стороны, кожух 23, 25 для поддержки ребер гребня может быть изготовлен из материала, разработанного для получения жесткости, необходимой для предотвращения образования волны от ролика и эффективной поддержки ребра 15. В предпочтительном варианте осуществления кожух для поддержки ребер гребня изготовлен из полиолефина, например, из полипропилена. Однако кожух для поддержки ребер гребня также можно изготавливать, например, из жесткого полиэтилена (HDPE (полиэтилен высокой плотности)) и другого материала, например, можно использовать АБС-пластик. В предпочтительном варианте осуществления ребро изготовлено из полиуретана, но вместо полиуретана можно использовать вулканизированный эластомер, например, резину, или пластомер (блок-сополимер LLDPE (линейный полиэтилен низкой плотности)). Другие материалы для изготовления кожуха для поддержки ребер гребня и/или ребра гребня могут менее пригодными, равнопригодными или более пригодными. Объем настоящего изобретения никоим образом не ограничивается до какого-либо конкретного материала.
Кроме того, присоединение ребра 15 гребня к кожуху 23, 25 для поддержки ребер гребня согласно изобретению не требует приклеивания или прикрепления ребра 15 гребня к кожуху 23, 25 для поддержки ребер гребня с помощью крепежных средств. Это является преимуществом в том смысле, что сборка гребенчатого узла для подавления ВВВ согласно изобретению не требует этапа приклеивания или этапа прикрепления, что упрощает сборку. Кроме того, совместимость клея и материалов для изготовления ребра 15 гребня и кожуха 23, 25 для поддержки ребер гребня не является проблемой при проектировании материалов для изготовления ребра 15 гребня и кожуха 23, 25 для поддержки ребер гребня. Кроме того, поскольку прикрепление ребра 15 гребня к кожуху 23, 25 для поддержки ребер гребня согласно изобретению не требует использования крепежных элементов для прикрепления ребра 15 гребня к кожуху 23, 25 для поддержки ребер гребня, совместимость материала крепежных элементов с окружающей средой, в которой используются гребенчатые узлы для подавления ВВВ, не является проблемой.
Как показано на фиг. 7A-7C, донная поверхность 45 углубления 43 и верхняя поверхность 41 выступа 39, которая обращена к донной поверхности 45 углубления 43, имеют ответные гнездовые формы, выполненные в форме ориентирующих выступов, в частности, параллельных ориентирующих выступов 47, и впадин 49, проходящих между соседними ориентирующими выступами. После размещения выступа 39 в углублении 43, как показано на фиг. 7C, каждый ориентирующий выступ 47 сопрягается с впадиной 49 и вставляется в нее. Сопрягающиеся ориентирующие выступы 47 и впадины 49 имеют ответные взаимодействующие формы. Ориентирующие выступы 47 и впадины 49 проходят перпендикулярно продольному направлению продолговатого паза 29. Ориентирующие выступы 47 и впадины 49, проходящие перпендикулярно продольному направлению продолговатого паза 29, обеспечивают распределенную передачу усилий, которые действуют в продольном направлении паза 29 между выступом 39 и углублением 43, когда ребро 15 гребня проходит по ролику 17. Распределенная передача таких усилий препятствует возникновению чрезмерных срезающих усилий в ребре 15 гребня на одном конце паза 29, что может стать причиной срезания конца 35 ребра.
На фиг. 8 и 9 показан другой вариант выполнения ребра 15 гребня на фиг. 7A-7C. Паз 29 и углубление 43 кожуха 23 для поддержки ребер гребня соответствуют пазу 29 и углублению 43 кожуха 23 для поддержки ребер гребня на фиг. 7A-7C. Ребро 115 соответствует ребру 15 гребня с концом 35 и выступом 39 на основании 37 ребра за исключением того, что конец 35 имеет носовидные выступы 51, которые после вставления ребра 115 в паз 29 и размещения выступа 39 в углублении 43, зацепляются, как показано на фиг. 9, за периферию паза 29, где паз 29 выходит на наружную поверхность 33 кожуха 23 для поддержки ребер гребня. Носовидные выступы препятствуют перемещению ребра 15 гребня из паза 29 в направлении стрелки D перед установкой кожуха 23 для поддержки ребер гребня на стенку 21 трубы. Носовидные выступы не являются обязательными.
На фиг. 10, 11 и 12 показан еще один вариант выполнения ребра 15 гребня на фиг. 7A-7C. Паз 29 и углубление 43 кожуха 23 для поддержки ребер гребня соответствуют пазу 29 и углублению 43 кожуха 23 для поддержки ребер гребня на фиг. 7A-7C. Ребро 215 соответствует ребру 15 гребня с концом 35 и выступом 239 на основании 237 ребра за исключением того, что, как показано, выступ 239 выполнен с возможностью деформирования во вставленном состоянии, причем применительно к этому состоянию выступ 239 можно вставлять в паз с реберной стороны паза 29, т.е. стороны, противоположной трубной стороне, в направлении, обозначенном стрелкой D. Это позволяет сначала вставлять в паз 29 основание 237 ребра 215 гребня. После того как выступ 239 достигнет углубления 43, выступ 239 восстанавливает первоначальную форму, как показано на фиг. 11, тем самым, препятствуя перемещению ребра 215 гребня из паза 29 в направлении стрелки C. Как показано на фиг. 12, когда кожух 23 для поддержки ребер гребня расположен на стенке 21 трубы, выступ 239 деформирован так, что он соответствует углублению 43, тем самым дополнительно препятствуя перемещению ребра 215 гребня из паза 29 в направлении стрелки C. В этом контексте снова следует отметить, что кожух 23 для поддержки ребер гребня плотно прижимается к стенке 21 трубы роликом 17, когда ребро 15 гребня, поддерживаемое кожухом 23 для поддержки ребер гребня, проходит по ролику 17. Таким образом, во время прохождения ролика 17 усилие, с помощью которого выступ 239 деформируется так, чтобы он соответствовал углублению 43, увеличивается, тем самым увеличивая сопротивление вытаскиванию ребра 215 гребня из паза 29 в направлении стрелки C под действием усилий, прикладываемых к концу 35 ребра роликом 17 во время прохождения по ролику.
На фиг. 8-12 показан кожух 23 для поддержки ребер гребня. Кожух 25 для поддержки ребер гребня соответствует кожуху 23 для поддержки ребер гребня за исключением того, что кожух 25 для поддержки ребер гребня имеет две группы пазов 29 для размещения двух групп ребер гребня.
На фиг. 3, 5 и 6 кожухи 23, 25 для поддержки ребер гребня выполнены с возможностью закрывания половины периферийной поверхности трубопровода. Как вариант, кожухи 23, 25 для поддержки ребер гребня могут быть выполнены с возможностью закрывания другой части периферийной поверхности трубопровода, в частности, но без ограничения, одной третьей периферийной поверхности трубопровода. В случае, если кожухи для поддержки ребер гребня закрывают одну третью периферийной поверхности трубопровода, для закрывания всей периферийной поверхности трубопровода требуются три кожуха для поддержки ребер гребня.
Несмотря на то, что принципы изобретения описаны со ссылкой на конкретные варианты осуществления, следует принять во внимание, что это описание приведено только в качестве примера, а не ограничения до объема защиты, определенного формулой изобретения.
1. Гребенчатый узел для подавления вибраций, вызванных вихреобразованием, содержащий: кожух для поддержки ребер гребня, выполненный с возможностью установки вплотную к наружной поверхности секции трубы; по меньшей мере одно ребро гребня, имеющее конец ребра и основание ребра; причем кожух для поддержки ребер гребня содержит отверстие, выполненное с возможностью вставления в него ребра; ребро имеет фиксатор на основании ребра, выполненный с возможностью зацепления с кожухом для поддержки ребер гребня на трубной стороне отверстия; при этом отверстие является пазом, отличающийся тем, что паз имеет размеры, позволяющие вставлять ребро в паз с трубной стороны паза с концом ребра, продвигаемым до тех пор, пока основание ребра не войдет в зацепление с кожухом.
2. Гребенчатый узел по п. 1, отличающийся тем, что ширина паза меньше общей толщины фиксатора на основании ребра.
3. Гребенчатый узел по п. 1 или 2, отличающийся тем, что жесткость кожуха для поддержки ребер гребня больше жесткости ребра гребня.
4. Гребенчатый узел по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что кожух для поддержки ребер гребня и ребро гребня выполнены из материалов, имеющих разные свойства.
5. Гребенчатый узел по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что кожух для поддержки ребер гребня выполнен из полиолефина, такого как полипропилен.
6. Гребенчатый узел по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что ребро выполнено из материала, выбранного из группы, включающей в себя: полиуретан, вулканизированный эластомер, такой как резина, и пластомер, такой как блок-сополимер линейного полиэтилена низкой плотности.
7. Гребенчатый узел по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что кожух содержит на трубной стороне отверстия гнездо для фиксатора.
8. Гребенчатый узел по п. 7, отличающийся тем, что фиксатор и гнездо имеют ответные гнездовые формы.
9. Гребенчатый узел по п. 8, отличающийся тем, что ответные гнездовые формы являются взаимодействующими формами, которые выполнены с возможностью блокировки перемещения фиксатора относительно отверстия в направлении вдоль наружной поверхности кожуха для поддержки ребер гребня.
10. Гребенчатый узел по п. 9, отличающийся тем, что отверстие является пазом, и ответные гнездовые формы являются взаимодействующими формами, которые выполнены с возможностью блокировки перемещения фиксатора относительно отверстия в продольном направлении паза.
11. Гребенчатый узел по п. 10, отличающийся тем, что взаимодействующие формы содержат выступы, которые проходят перпендикулярно продольному направлению паза.
12. Гребенчатый узел по любому из пп. 7-11, отличающийся тем, что гнездо имеет углубление, в котором расположен фиксатор.
13. Гребенчатый узел по п. 12, отличающийся тем, что фиксатор и углубления имеют такие размеры, что фиксатор установлен заподлицо с внутренней поверхностью кожуха, когда фиксатор расположен в углублении.
14. Гребенчатый узел по любому из пп. 7-12, отличающийся тем, что фиксатор и гнездо выполнены таким образом, что фиксатор выступает от внутренней поверхности кожуха, когда фиксатор установлен.
15. Кожух для поддержки ребер гребня гребенчатого узла для подавления вибраций, вызванных вихреобразованием, по любому из пп. 1-14.
16. Ребро гребня гребенчатого узла для подавления вибраций, вызванных вихреобразованием, по любому из пп. 1-14.
17. Способ сборки гребенчатого узла для подавления вибраций, вызванных вихреобразованием, включающий в себя этапы, на которых:
- обеспечивают наличие кожуха для поддержки ребер гребня, который выполнен с возможностью установки вплотную к наружной поверхности секции трубы, причем кожух для поддержки ребер гребня содержит отверстие, выполненное с возможностью вставления в него ребра;
- обеспечивают наличие по меньшей мере одного ребра гребня, предназначенного для вставления в отверстие, причем ребро имеет конец ребра и основание ребра, при этом ребро имеет фиксатор на основании ребра;
- вставляют ребро в отверстие так, что после вставления фиксатор на основании ребра входит в зацепление с кожухом для поддержки ребер гребня на трубной стороне отверстия, и конец ребра выступает с противоположной стороны отверстия, причем отверстие является пазом,
отличающийся тем, что
- вставление ребра в паз выполняют с трубной стороны паза, причем конец ребра продвигают до тех пор, пока основание ребра не зацепится с кожухом, при этом паз имеет соответствующие размеры.
18. Способ сборки по п. 17, отличающийся тем, что
- наличие ребра гребня и кожуха для поддержки ребер гребня обеспечивают посредством транспортирования ребра гребня и кожуха для поддержки ребер гребня к месту сборки; и
- ребро гребня вставляют в отверстие кожуха для поддержки ребер гребня на месте сборки.
19. Способ обеспечения трубопровода гребнем для подавления вибраций, вызванных вихреобразованием, включающий в себя этапы, на которых:
- обеспечивают наличие гребенчатого узла для подавления вибраций, вызванных вихреобразованием, по любому из пп. 1-14, предпочтительно способом по п. 17 или 18;
- устанавливают кожух для поддержки ребер гребня с ребром гребня, вставленным в отверстие кожуха для поддержки ребер гребня, на наружную поверхность стенки трубопровода.
20. Способ по п. 19, также содержащий этап, на котором посредством обвязывания кожух для поддержки ребер гребня присоединяют к стенке трубопровода.
