Кульовий гаситель вимушених коливань із в’язким тертям

Кульовий гаситель вимушених коливань із в'язким тертям, що складається з робочого тіла гасителя та пружно-демпфіруючої системи його кріплення до споруди, який відрізняється тим, що систему кріплення виконано у вигляді нерухомої опорної плити, своєю нижньою опорною поверхнею опертої та жорстко закріпленої на перекритті у верхній частині споруди, а на її верхній опорній поверхні жорстко змонтовано знімний герметичний резервуар, виконаний у вигляді сферичної виїмки та наповнений в'язкою рідиною, причому робоче тіло гасителя виконане у вигляді тіла сферичної форми та розміщене у порожнині вказаного резервуара Винахід стосується області вібростійкого будівництва і може бути використаний для захисту висотних споруд (типу телевізійних веж, башт, димарів, радіощогл тощо) від впливу небезпечних сейсмічних, вітрових та промислових вібраційних збуджень Крім того, він також може бути використаний у судноплавстві для віброзахисту (заспокоєння) великотонажних кораблів від бічної хитавиці (гойдання) на хвилях Існує маятниковий гаситель автоколивань споруд баштового типу (стаття "О применении демпфирующих устройств для гашения автоколебаний высоких сооружений башенного типа" в журналі "Строительная механика и расчет сооружений" за 1972 р, №6), який складається з робочого масивного тіла гасителя та пружно-демпфуючої системи кріплення його до споруди у вигляді підвісу ПІДВІС представляє собою набір канатів (тросів), один кінець якого з'єднаний з робочим тілом гасителя, а другий - зі спорудою Демпфірування коливань визначається силами тертя між прядями тросів при їх згинанні в процесі руху робочого тіла гасителя варіанті демпфірування коливань необхідно мати велике технологічне приміщення для обслуговування гасителя Крім того, в процесі експлуатації гасителя існує небезпека обриву підвісу з руйнівними наслідками (при масі гасителя в декілька тон) через можливу корозію та стомленість елементів кріплення тросів до споруди та самих тросів при багаторазових коливаннях За прототип винаходу нами було прийнято маятниковий гаситель з нелінійним затуханням (в кн "Динамический расчет сооружений на специальные воздействия" (Справочник проектировщика), М Стройиздат, 1981 р, стор 159-160, мал 12 11) В конструкцію гасителя входить вантаж робоче тіло гасителя, який з'єднано зі спорудою за допомогою пружно-демпфуючої системи у вигляді підвісу ПІДВІС складається з просторової рами, жорстко закріпленої відносно споруди на двох опорах, до якої на багатопрядевих тросах з жорстким осердям підвішено тіло гасителя Настройку гасителя виконують, змінюючи відстань між двома опорами Демпфірування руху робочого тіла гасителя виконується за рахунок згинання тросів та однозначно визначається силами тертя між прядями тросів підвісу Недоліком цього пристрою є те, що довжина його підвісу сягає 3-10 м, що створює незручності як в його обслуговуванні, так і настройці гасителя на власну частоту коливань споруди (що необхідно для належної роботи гасителя) При такому До недоліків даного пристрою слід віднести нетехнолопчність настройки та обслуговування гасителя у підвішеному положенні (при масі робо СО 00 1^ (О ю чого тіла в декілька тон) Для цього потрібні окреме об'ємне приміщення, спеціальні ПІДЙОМНІ пристрої та механізми, щоб знімати та встановлювати назад ПІДВІС для зміни маси тіла гасителя та відстаней між опорами для відповідної настройки гасителя Змінний температурний режим також негативно впливає на надійність та точність настройки таких ДГК на власну частоту коливань об'єкта, бо довжина підвісу може суттєво змінюватись в залежності від температури Крім того, функціонування гасителя такої конструкції не є надійним та безпечним, бо в точках підвісу існує можливість перетирання або корозії прядей тросів або елементів кріплення тросів до просторової рами (особливо в умовах агресивних середовищ на димарях ХІМІЧНИХ виробництв) Це може привести до обриву тросів підвісу з обрушенням тіла гасителя в середині висотної споруди з небезпечними наслідками В основу винаходу було покладено наступну задачу створення кульового гасителя вимушених коливань з в'язким тертям шляхом спрощення технології обслуговування та настройки гасителя на потрібну частоту і ліквідації можливостей обриву його робочого тіла забезпечити надійне та безпечне функціонування гасителя в процесі демпфірування вимушених коливань споруди Поставлена задача вирішується тим, що в кульовому гасителі вимушених коливань з в'язким тертям, який складається з робочого тіла гасителя та пружно-демпфіруючої системи кріплення його до споруди, згідно з винаходом систему кріплення виконано у вигляді нерухомої опорної плити, своєю нижньою опорною поверхнею опертої та жорстко закріпленої на перекритті у верхній частині споруди, а на й верхній опорній поверхні жорстко змонтовано знімний герметичний резервуар, виконаний у вигляді сферичної виїмки та наповнений в'язкою рідиною, причому робоче тіло гасителя виконане у вигляді тіла сферичної форми та розміщене у порожнині вказаного резервуару Єдина та головна ознака (систему кріплення виконано у вигляді нерухомої опорної плити, своєю нижньою опорною поверхнею опертої та жорстко закріпленої на перекритті у верхній частині споруди, а на її верхній опорній поверхні жорстко змонтовано знімний герметичний резервуар, виконаний у вигляді сферичної виїмки та наповнений в'язкою рідиною, причому робоче тіло гасителя виконане у вигляді тіла сферичної форми та розміщене у порожнині вказаного резервуару) дозволяє зняти питання про безпеку та надійність функціонування гасителя в процесі демпфірування вимушених коливань Це пов'язано з тим, що робоче тіло гасителя знаходиться у порожнині жорстко змонтованого на нерухомій опорній плиті резервуару і не може вийти за межі його сферичної виїмки Крім того, робоче тіло сферичної форми має можливість перекочуватись у довільному напрямку вітрового, силового або кінематичного збудження споруди Тому демпфірування вимушених коливань споруди може здійснюватись також у довільному напрямку без додаткової переналадки гасителя На роботу гасителя такої конструкції практично не впливає температурний режим, бо в ній відсутній довгий ПІДВІС, який може скорочуватись 56783 або подовжуватись в залежності від температури оточуючого середовища Крім того, робота гасителя не залежить від присутності або відсутності в атмосфері агресивних викидів ХІМІЧНИХ виробництв із-за того, що в конструкції гасителя нема елементів, які б могли піддатись корозії Для експлуатації такого гасителя не потрібно мати об'ємне приміщення, бо його конструкція компактна та може бути розміщена у невеликому неотеплюваному приміщенні Настройку гасителя можна виконувати дуже просто та технологічно, змінюючи масу робочого тіла, КІЛЬКІСТЬ та тип в'язкої рідини та радіус сферичної виїмки резервуару Демпфірування вимушених коливань здійснюється за рахунок взаємодії робочого тіла та в'язкої рідини, що реалізує класичну схему в'язкого опору в механічних віброзахисних системах Величину в'язкого опору можна змінювати як за рахунок зміни типу рідини (м в'язкості) так і за рахунок зміни радіуса сферичної оболонки робочого тіла На малюнку Фіг 1 показано загальний вид запропонованого кульового гасителя вимушених коливань із в'язким тертям, на Фіг 2 - вид А на Фіг 1 Розташування та закріплення елементів гасителя на висотній споруді (або іншому об'єкті) здійснюється наступним чином На перекриття споруди 1 жорстко закріплюють нерухому опорну плиту 2 гасителя На верхній поверхні плити 2 жорстко монтують герметичний резервуар 3 зі сферичною виїмкою 4 На поверхню сферичної виїмки 4 у найнижчій її точці через технологічний отвір 5 вільно встановлюють робоче тіло 6 сферичної форми Далі резервуар 3 заповнюють в'язкою рідиною 7 (типу технічного масла) та щільно закривають отвір 5 Для зливу рідини 7 у нижній частині резервуара передбачено зливний отвір 8 В динаміці кульовий гаситель спрацьовує у той же спосіб, що і прототип При відхиленні висотного об'єкту від вертикалі в один бік робоче тіло 6 перекочується в протилежний бік, поступально піднімаючись по сферичній виїмці 4 резервуару З на відповідну зовнішньому збудженню висоту та гасить вимушені коливання висотного об'єкту При цьому кінетична енергія коливань об'єкту перетворюється на потенціальну енергію підйому робочою тіла 5 гасителя Завдяки взаємодії робочого тіла 6 із в'язкою рідиною 7 частина цієї енергії неконсервативно витрачається на роботу сил в'язкого тертя в механічній системі "гаситель - висотний об'єкт" Такий відбір енергії коливань в системі "гаситель висотний об'єкт" поступово призводить до зменшення початкової амплітуди вимушених коливань об'єкта та стабілізації и на визначеному нормативними документами обмеженому рівні Цей рівень можна вибирати та регулювати в залежності від вимог будівельних стандартів (або інших нормативних документів) за допомогою зміни чотирьох важливих параметрів цього гасителя маси та радіуса робочого тіла 6, радіуса сферичної виїмки 4, в'язкості (типу) рідини 7 Отже, при застосуванні запропонованого гасителя питання безпеки та надійності його функціонування не виникає Крім того, просто та техноло 5 56783 пчно вирішено задачу настройки та обслуговуванвування та настройки гасителя на потрібну частоту ня всіх його елементів і ліквідації можливостей обриву його робочого тіла забезпечити надійне та безпечне функціонування Таким чином, поєднання запропонованих гасителя в процесі демпфірування вимушених ознак дозволяє отримати очікуваний технічний коливань споруди результат шляхом спрощення технології обслуго Мг.1 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24