ЧТО ТАКОЕ ВИБРАЦИОННЫЙ ДЕМПФЕР СТОКБРИДЖ

Демпфер Стокбриджа — это настроенный массовый демпфер, используемый для подавления вызванных ветром вибраций на тонких конструкциях, таких как воздушные линии электропередач, длинные консольные знаки и вантовые мосты. Устройство в виде гантели состоит из двух масс на концах короткого отрезка троса или гибкого стержня, зажатого посередине к основному тросу. Гаситель предназначен для рассеивания энергии колебаний в магистральном тросе до приемлемого уровня.

Пример фотографии демпферов Стокбриджа, подвешенных на высоковольтных проводах.

Демпферы Стокбридж , установленные на высоковольтных линиях электропередач

Колебания, вызванные ветром

Ветер может генерировать три основных вида колебаний в подвесных тросах:

Галоп имеет амплитуду, измеряемую в метрах, и частотный диапазон от 0,08 до 3 Гц.

Эолова вибрация (иногда называемая флаттером) имеет амплитуду от миллиметров до сантиметров и частоту от 3 до 150 Гц.

Вибрация, вызванная следом, имеет амплитуду сантиметров и частоту от 0,15 до 10 Гц.

Демпфер Стокбриджа нацелен на колебания, вызванные эоловой вибрацией; вне этого диапазона амплитуд и частот он менее эффективен. Эоловые колебания возникают в вертикальной плоскости и вызываются попеременным срывом вихрей с подветренной стороны кабеля. Постоянный, но умеренный ветер может вызвать на линии стоячие волны, состоящие из нескольких длин волн на пролет. Эолова вибрация вызывает повреждающую усталость кабеля под напряжением и представляет собой основную причину выхода из строя жил проводника. Концы пролета линии электропередач, где она крепится к опорам электропередач, подвергаются наибольшему риску. Эффект становится более выраженным при увеличении натяжения троса, так как его естественное самозатухание уменьшается.

Описание

Оригинальная конструкция из бетонных блоков Стокбриджа

Демпфер Стокбридж был изобретен в 1920-х годах Джорджем Х. Стокбриджем, инженером компании Эдисон в Южной Калифорнии. Стокбридж получил патент США 1675391 3 июля 1928 г."гаситель вибрации". В его патенте описаны три средства гашения колебаний на линиях: мешок с металлическими штампами, привязанный к линии; короткий отрезок кабеля, зажатый параллельно основному кабелю; и короткий (30 дюймов, 75 см) трос с закрепленной на каждом конце бетонной массой. Это последнее устройство превратилось в широко используемый демпфер Стокбридж .

Вибрации в основном кабеле передавались через зажим на более короткий демпфер или"посыльный", кабель. Это будет изгибаться и заставлять симметрично расположенные бетонные блоки на его концах колебаться. Тщательный выбор массы блоков, а также жесткости и длины троса демпфера позволил бы согласовать механическое сопротивление гасителя с сопротивлением линии и значительно ослабить колебания основного троса. Поскольку демпферы Стокбридж были экономичными, эффективными и простыми в установке, они стали широко использоваться на воздушных линиях. Работа на линии под напряжением с использованием инструментов для горячего стержня означала, что можно было модернизировать демпферы на линиях, когда они были под напряжением.

Современный дизайн

Современный дизайн с металлическими весами

В современных конструкциях используются металлические грузы в форме колокола, а не бетонные блоки Стокбриджа. Раструб является полым, а трос демпфера закреплен внутри на дистальном конце, что обеспечивает относительное движение между кабелем и демпфирующими грузами. Чтобы обеспечить большую свободу движения, грузы могут быть частично прорезаны в вертикальной плоскости, что позволяет кабелю выходить за пределы раструба. В некоторых более сложных конструкциях используются грузы с асимметричным распределением массы, что позволяет демпферу колебаться в нескольких различных частотных режимах и диапазонах.

Демпферы на опорных тросах Севернского моста

Другой современный дизайн - Собачья кость , изобретенный Филипом Дулханти в 1976 году [сомнительно - обсудить], назван так из-за своей конфигурации: большая металлическая сфера, прикрепленная к концу демпфера, с меньшей сферой, выступающей сбоку от нее, напоминая собачью кость. . Демпфер смещает грузы в стороны, чтобы ввести третью степень свободы, скручивая кабель демпфера в дополнение к его изгибу вверх и вниз. В тросе демпфера создавалось дополнительное трение внутри нити, что рассеивало значительно больше энергии. [требуется проверка]

Наиболее уязвимым участком кабеля является место, где он закреплен на конце изоляционной ленты, поэтому демпферы обычно устанавливаются в ближайших пучностях (точках максимального смещения) по обе стороны от зажима. Таким образом, обычно на один пролет приходится два демпфера, хотя при необходимости на более длинных пролетах можно установить больше.

Воздушные линии электропередач образуют контактную сеть, для которой вибрации преобладают в вертикальной плоскости. Когда ожидается более одной плоскости вибрации, демпферы Стокбриджа могут быть установлены под прямым углом друг к другу. Это обычное дело, когда кабель проходит в вертикальной или не горизонтальной плоскости, например, в вантовых мостах или в растяжках радиомачты.

Ссылка: википедия .организация /вики /Stockbridge_damper