Tröghetsdämpare

Tröghetsdämpare ( seismisk stötdämpare , dynamisk vibrationsdämpare ) är en anordning inbyggd i strukturen av en byggnad eller annat tekniskt föremål, utformad för att minska amplituden av dess mekaniska vibrationer orsakade av dess drift, till exempel en motor eller från yttre påverkan, till exempel från seismiska vibrationer under jordbävningar eller från vindeffekter på grund av designegenskaper. Användning av spjäll i strukturer kan minska obehag för människor från vibrationer i byggnaden, samt förhindra skador eller förstörelse i händelse av jordbävningar och orkaner. Som regel är sådana spjäll betong- eller stålblock anslutna till byggnadskonstruktionen med fjädrar eller kablar, de kan också vara pendel- och flytande versioner.

Hur det fungerar

Varje oscillerande tekniskt objekt har, på grund av dess designegenskaper, sina egna resonansvibrationsfrekvenser . Om den inneboende dämpningen av systemet är tillräckligt stor, dämpas svängningarna som uppstår från störande influenser av sig själva, och deras dämpning krävs inte. Om systemet i sig avtar för långsamt, det vill säga den oscillerande energin försvinner långsammare än den kommer utifrån, är en ökning av svängningarnas amplitud möjlig upp till förekomsten av farliga resonansfenomen och den efterföljande förstörelsen av föremålet.

I det fall när det största bidraget till de slutliga vibrationerna i det oscillerande systemet görs av en av frekvenserna, är det möjligt, med hjälp av antiresonansprincipen , att utrusta det skyddade föremålet med en dämpare - en relativt liten design anpassad till den nödvändiga vibrationen objektets frekvens. Det är hon som kallas en tröghetsdämpare eller en dynamisk vibrationsdämpare.

Det följer av oscillationsteorin att i fallet med harmoniska svängningar i ett system med två frihetsgrader är det möjligt att bestämma sådana parametrar i systemet att svängningsamplituden i en av frihetsgraderna blir lika med noll . Detta fenomen kallas antiresonans . Om vi ​​betraktar en modell av ett oscillerande system med två massor på fjädrar, där m m  är huvudmassan , x m  är huvudmassans förskjutningar, k m  är styvheten hos fjädern för huvudmassan, m a , x a , k a , är liknande parametrar för den tillagda massan, och till huvudmassan utsätts för en harmonisk kraft med amplitud f 0 och frekvens Ω, då kommer systemet med differentialekvationer för rörelse att se ut:

Från lösningen av detta system är det möjligt att bestämma sådana parametrar m a och k a att den genererade tröghetskraften för rörelse av en liten massa kommer att vara lika med den störande effekten, men motsatt i tecken till den, det vill säga den kommer att helt kompensera för det. I praktiken är det omöjligt att uppnå fullständig orörlighet för det skyddade systemet, men de uppnådda reduktionerna i resonansamplituder är tillräckliga för praktisk tillämpning. Den fysiska principen för drift är att överföra den oscillerande energin från den yttre verkan från den skyddade strukturen till vibrationsdämparen med dess efterföljande avledning till motståndet i dämpningselementen.

Applikation

Tröghetsdämparen på skyskrapan Taipei 101 är utrustad med en pendelupphängning i form av en stålkula som väger 660 ton, belägen i en gruva på en höjd av 88-92 våningar [1] .

Berkut offshore borrigg är också utrustad med en tröghetsdämpare [2] .

Beläget i Almaty , är Koktobe TV-torn , 372 meter högt, tillverkat av stål och stående på en bergssluttning i ett jordbävningsutsatt område, utrustat med fyra dynamiska vibrationsdämpare med en totalvikt på 40 ton, placerade på den översta tekniska våningen .

Moscow Victory Monument på Poklonnaya Gora har en höjd på 141,8 meter och en aerodynamiskt instabil form vid flera frekvenser samtidigt. På en nivå av 110 meter, bakom skulpturens baksida, finns en 10-tons huvudvibrationsdämpare på huvudfrekvensen, och inne i byggnaden på högre höjder finns flera extra dämpare med mindre massa, för högre vibrationsfrekvenser.

Den olympiska lågans fackla i Sochi Olympic Park har en lutande form och en höjd på cirka 50 meter. Överst, bakom brännaren, är dämpare av längsgående och tvärgående vibrationer installerade.

Anteckningar

  1. ↑ taipei-101.com.tw . Hämtad 7 september 2020. Arkiverad från originalet 26 oktober 2020.
  2. ↑ Översiktsbroschyr om Sakhalin-1-projektet 2019 . www.sakhalin-1.com .

Länkar

 Jordbävningskonstruktion