ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 1997 года по МПК E04B1/98 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в высотных сооружениях типа мачт, башен, вытяжных и домовых труб, а также в конструкциях большепролетных мостов для уменьшения амплитуд их колебаний при ветровом или сейсмическом воздействии.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности является динамический гаситель колебаний, включающий соединенные друг с другом маятники, выполненные в виде прикрепленных к сооружению с помощью подвесок масс, по крайней мере одна из которых расположена выше точек крепления ее подвесок к сооружению, буферное и демпфирующее устройства. Этот гаситель обеспечивает гашение колебаний сооружения любого направления с амплитудой, превышающей максимально допустимые амплитуды колебаний гасителя.

При этом подвески верхней массы прикреплены к сооружению со смещением относительно точек крепления подвесок нижней массы на угол, равный суммарному количеству подвесок.

Недостатком такого гасителя является ограниченная область применения при расположении его на сооружении в естественных условиях, что вызвано относительно значительными размерами гасителя как по высоте, так и в плане при обеспечении одинаковой парциальной частоты колебаний.

Новым в предлагаемом динамическом гасителе является то, что инерционные массы его маятников расположены коаксиально по отношению друг к другу и объединены посредством качения с возможностью их взаимного соосного перемещения. При этом сами инерционные массы выполнены с пустотами для размещения в них переменной части.

Буферное устройство в предлагаемом гасителе выполнено в виде гибкой тяги с шарнирным и амортизирующими узлами, один конец который прикреплен к наружной инерционной массе, а другой к сооружению. Подвески же инерционных масс выполнены регулируемыми по длине.

Техническим результатом этого решения является обеспечение гашения колебаний любого направления с амплитудой, превышающей максимально допустимые амплитуды колебаний гасителя в стесненных условиях его расположения.

Дополнительными техническими результатами предложенного решения является возможность более точной настройки и регулирования частоты колебаний гасителя и уменьшение в плане потребной зоны в сооружении, в которой функционирует гаситель.

На чертеже схематически изображен гаситель, общий вид.

Динамический гаситель колебаний включает инерционные массы, состоящие из наружного груза 1 и внутреннего 2, центры тяжести которых расположены по одной вертикальной оси в монтажном положении.

Наружный груз подвешен к сооружению 3 на трех маятниках 4, а внутренний оперт на один маятник 5, шарнирно связанный с демпфирующим устройством 6.

Наружный груз 1 содержит блоки роликов 7, а внутренний 2 направляющие штанги 8, которые обеспечивают коаксиальное расположение грузов друг относительно друга, а также возможность их вертикального перемещения при работе гасителя при минимальном трении в трущихся парах.

Количество пар качения должно быть не менее трех при их симметричном расположении в плане.

Грузы содержат пустоты 9, в которые закладываются переменные части масс, в виде наполнителя 10, позволяющих регулировать массу каждого груза в довольно точных пределах и, как следствие, частоту колебаний гасителя. В качестве наполнителей может быть использована металлическая дробь, окатыши и т. п.

Подвески маятников 4 выполнены, например, из двух частей, соединенных между собой резьбовой муфтой 11, что дает возможность удлинять или укорачивать длину маятников и, тем самым, обеспечивать дополнительную регулировку парциальной частоты колебаний гасителя.

Для ограничения амплитуды колебания гасителя в любом направлении имеются буферные устройства, как минимум три, расположенные в плане симметрично, каждое из которых представляет собой гибкую тягу 12, соединенную посредством амортизирующих узлов 13 и шарнирных узлов 14 с одного конца с наружным грузом 1, а с другого с сооружением 3.

Работа гасителя сводится к следующему.

После монтажа гасителя колебаний производится его настройка на фактическую частоту колебаний сооружения, на котором он устанавливается. Настройка производится путем изменения масс грузов 1 и 2, а именно: переброской наполнителей 10 из наружного груза 1 во внутренний 2 и наоборот, а также изменением длины маятников 4.

Парциальная частота гасителя должна быть равна фактической частоте колебаний сооружения 3.

Гаситель колебаний предназначен для уменьшения амплитуды колебаний, а следовательно и уровня динамических напряжений при регулярных колебаниях, например типа "ветровой резонанс". Колебания подобного рода возникают при сравнительно небольших скоростях ветра, поэтому величина их амплитуд значительно меньше отклонений сооружения при расчетных нагрузках, например ураганном ветре или сейсмических воздействиях. Однако, несмотря на относительно небольшие значения амплитуд при таких колебаниях достаточно быстро происходит накопление количества циклов колебаний, что ведет к усталостным разрушениям элементов сооружения.

Изобретение позволяет в стесненных условиях расположения гасить колебания сооружения любого направления, не теряя его работоспособности при колебаниях опоры с амплитудами, превышающими максимально допустимые амплитуды колебаний гасителя.

Динамический гаситель колебаний высотных сооружений включает маятники 4 и 5, выполненные в виде прикрепленных к сооружению 3 инерционных грузов 1 и 2, буферное 12 и демпфирующее 6 устройства. Особенностью изобретения является то, что инерционные грузы 1 и 2 расположены коаксиально по отношению друг к другу и объединены посредством пар качения 7 - 8 с возможностью их взаимного перемещения. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Динамический гаситель колебаний высотных сооружений, включающий соединенные друг с другом маятники, выполненные в виде прикрепленных к сооружению с помощью подвесок инерционных масс, по крайней мере одна из которых расположена выше точек крепления ее подвесок к сооружению, буферное и демпфирующее устройства, отличающийся тем, что инерционные массы маятников расположены коаксиально по отношению одна к другой и объединены посредством пар качения с возможностью их взаимного соосного перемещения. 2. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что инерционные массы выполнены с пустотами для размещения в них переменной части масс. 3. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что буферное устройство выполнено в виде гибкой тяги с шарнирным и амортизирующими узлами, один конец которой прикреплен к наружной инерционной массе, а другой к сооружению. 4. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что подвески инерционных масс выполнены регулируемыми по длине.