Amortyzator Stockbridge - Stockbridge damper

Tłumik drgań stockbridge'a jest System TMD stosowane do tłumienia drgania wywołane przez wiatr na konstrukcji smukłych jak napowietrznych linii energetycznych , długości wystających znaków i mostki kablowe pozostał . Urządzenie w kształcie hantli składa się z dwóch obciążników na końcach krótkiego odcinka kabla lub elastycznego pręta, który jest zaciśnięty pośrodku do kabla głównego. Tłumik jest przeznaczony do rozpraszania energii drgań w kablu głównym do akceptowalnego poziomu.

Przykładowe zdjęcie amortyzatorów Stockbridge podwieszonych z przewodów wysokiego napięcia
Przepustnice pomostowe instalowane na liniach wysokiego napięcia

Drgania wywołane wiatrem

Wiatr może generować trzy główne tryby oscylacji w zawieszonych kablach:

  • Galop ma amplitudę mierzoną w metrach i zakres częstotliwości od 0,08 do 3 Hz
  • Wibracje eoliczne (czasami określane jako trzepotanie ) mają amplitudę od milimetrów do centymetrów i częstotliwość od 3 do 150 Hz
  • Drgania wywołane budzeniem mają amplitudę centymetrów i częstotliwość od 0,15 do 10 Hz

Amortyzator Stockbridge ma na celu oscylacje spowodowane wibracjami eolicznymi; jest mniej skuteczny poza tym zakresem amplitudy i częstotliwości. Drgania eoliczne występują w płaszczyźnie pionowej i są powodowane przez naprzemienne zrzucanie wirów po zawietrznej stronie kabla. Stały, ale umiarkowany wiatr może wywołać wzór fali stojącej na linii składającej się z kilku długości fal na zakres. Wibracje eoliczne powodują niszczące zmęczenie naprężeniowe kabla i stanowią główną przyczynę uszkodzenia żył przewodnika. Najbardziej zagrożone są końce przęsła linii elektroenergetycznej, gdzie jest on przymocowany do słupów transmisyjnych . Efekt staje się bardziej wyraźny wraz ze wzrostem napięcia linki, ponieważ zmniejsza się jej naturalne tłumienie .

Opis

Oryginalny projekt bloku betonowego Stockbridge

Amortyzator Stockbridge został wynaleziony w 1920 roku przez George'a H. Stockbridge'a, który był inżynierem w Southern California Edison . Stockbridge uzyskał patent USA nr 1675391 w dniu 3 lipca 1928 r. Na „tłumik drgań”. W swoim patencie opisał trzy sposoby tłumienia drgań na linach: worek z metalowymi stemplami przywiązany do linki; krótki odcinek kabla zaciśniętego równolegle do kabla głównego; oraz krótki (30 cali, 75 cm) kabel z betonową masą zamocowaną na każdym końcu. To ostatnie urządzenie rozwinęło się w szeroko stosowany amortyzator Stockbridge.

Wibracje w kablu głównym były przenoszone w dół przez zacisk i do krótszej linki amortyzatora, czyli „posłańca”. Spowodowałoby to wygięcie i spowodowanie oscylacji symetrycznie umieszczonych betonowych bloków na jego końcach. Staranny dobór masy bloków oraz sztywność i długość linki amortyzatora pozwoliłby dopasować impedancję mechaniczną amortyzatora do tej linii i znacznie osłabić oscylacje kabla głównego. Ponieważ amortyzatory Stockbridge były ekonomiczne, skuteczne i łatwe w montażu, zaczęto je rutynowo stosować na liniach napowietrznych. Praca z linią pod napięciem przy użyciu narzędzi z gorącym drążkiem oznaczała, że ​​można było zamontować amortyzatory na liniach pod napięciem.

Nowoczesne projekty

Nowoczesny design z metalowymi obciążnikami

Nowoczesne projekty wykorzystują metalowe ciężarki w kształcie dzwonu zamiast betonowych bloków Stockbridge. Dzwon jest wydrążony, a kabel amortyzatora jest przymocowany wewnętrznie do dalszego końca, co umożliwia względny ruch między linką a ciężarkami tłumiącymi. Aby zapewnić większą swobodę ruchu, ciężarki mogą być częściowo rozłożone w płaszczyźnie pionowej, co pozwala na przemieszczanie się liny poza granice dzwonu. Niektóre bardziej złożone konstrukcje wykorzystują ciężarki z asymetrycznym rozkładem masy, co umożliwia amortyzatorowi oscylacje w kilku różnych trybach częstotliwości i zakresach.

Amortyzatory Dogbone na linach nośnych drogi mostu Severn

Innym nowoczesnym projektem jest Dogbone wynaleziony przez Philipa Dulhunty'ego w 1976 roku, zwany tak ze względu na swoją konfigurację, większa metalowa kula przymocowana do końca amortyzatora, z mniejszą wystającą z niego na boki kulą przypominającą kość psa. Amortyzator odsuwa ciężary na boki, aby wprowadzić trzeci stopień swobody, skręcając kabel amortyzatora, a także zginając go w górę iw dół. W kablu amortyzatora powstało dodatkowe tarcie wewnątrz splotki, rozpraszające znacznie więcej energii.

Najbardziej wrażliwym odcinkiem kabla jest miejsce, w którym jest on zaciśnięty na końcu łańcucha izolatora , więc amortyzatory są zwykle instalowane w najbliższych węzłach przeciwwęzłowych (punktach maksymalnego przemieszczenia) po obu stronach zacisku. W związku z tym na przęsło są zwykle dwie amortyzatory, chociaż w razie potrzeby można zainstalować więcej na większych rozpiętościach.

Napowietrzne linie przesyłowe tworzą sieć trakcyjną, w której drgania występują głównie w płaszczyźnie pionowej. Gdy przewiduje się więcej niż jedną płaszczyznę drgań, tłumiki Stockbridge można montować pod kątem prostym względem siebie. Zdarza się to często, gdy przebiegi kablowe w płaszczyźnie pionowej lub poziomej złamanej, na przykład w wantowy mostów lub radia tucznych Guy-druty .

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne