Спосіб гасіння основного тону згинальних коливань жорсткої ошиновки

УКРАЇНА (19) UA (11) 40431 (13) U (51) МПК (2009) F16F 15/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС видається під відповідальність власника патенту ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) СПОСІБ ГАСІННЯ ОСНОВНОГО ТОНУ ЗГИНАЛЬНИХ КОЛИВАНЬ ЖОРСТКОЇ ОШИНОВКИ 1 2 (13) 40431 (11) Одначе цей спосіб на практиці показав себе не ефективним, бо канати включаються в роботу тільки при дуже великих амплітудах коливань (при прискореннях середніх перетинів труби-шини більше 9.81м/с2), та суттєво збільшує масу конструкції. Відомий спосіб гасіння коливань, наприклад, простої системи з одним степенем свободи [2] (основна маса Μ на основній пружині R), що складається в приєднанні до неї додаткової маси m та пружини r - динамічного гасителя коливань (ДГК) зі спеціальним налаштуванням частоти власних коливань ДГК на частоту вимушених коливань q. Наприклад, при гармонічному збудженні основної підсистеми силою P(t)=P0*sin(q*t) умова налаштування ДГК має такий вигляд: q2=r/m. Недоліком такого способу є складність визначення та вимірювання в натурних умовах експлуатації об'єкта частот збудження та власної частоти ДГК. Також не використовуються в способі параметри основної системи. Відомі і інші способи гасіння коливань [3]: на сторінках 102-107 описані, загалом, варіанти виконання пристрою ДГК маятникового інерційного типу. На сторінці 108 описаний ударний гаситель коливань (УГК) и на сторінці 109 - гасителькоректор коливань. Звичайний спосіб гасіння коливань вітрового резонансу основної системи і поля UA Корисна модель відноситься, наприклад, до будівництва чи енергосистем і призначена для зниження рівня амплітуд основного тону згинальних коливань в елементах жорсткої ошиновки. Застосовуватись модель може як на нових об'єктах відкритих розподільних пристроїв (ВРП) на стадії їх первинного проектування, так і в процесі експлуатації, ремонту чи реконструкції ВРП (наприклад, при підсиленні елементів жорсткої ошиновки). При цьому передбачається, що маса труб-шин змінюється в процесі експлуатації (закріплення та зняття проводів і оснащення; ожеледь; сніг), а їх розміщення може бути на висотах понад 10м, у площині, близької до горизонтальної. Така система має частоту ω власних згинальних коливань основного тону в вертикальній площині. При критичній для цієї системи швидкості вітру Vкр (що приблизно дорівнює 0.8*D*ω) виникає вітровий резонанс і труба сильно розгойдується в вертикальній площині, збільшуючи динамічні напруження та прогини, які небезпечно складаються зі статичними. Для шин ВРП великі коливання заборонені також і із-за небезпечності пробивання електричного заряду. Відомий спосіб коректування коливань горизонтальних елементів жорсткої ошиновки шляхом розміщення всередині шини довжиною на частину прогону, чи на весь прогін, одного, чи декількох канатів [1]. U ня до трубної конструкції зі змінною в процесі експлуатації масою зосереджених мас динамічного гасителя коливань шляхом закріплення їх за допомогою пружних елементів, який відрізняється тим, що при первинному встановленні динамічного гасителя коливань і після кожної зміни мас трубишини вимірюють її повний статичний прогин, а потім змінюють маси і/або жорсткості пружних елементів гасителя таким чином, щоб зрівняти відносні пружні прогини мас гасителя з виміряним повним прогином труби-шини з закріпленим на ній гасителем. (19) (21) u200812462 (22) 23.10.2008 (24) 10.04.2009 (46) 10.04.2009, Бюл.№ 7, 2009 р. (72) КУЛЯБКО ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ, UA, МУЩАНОВ ВОЛОДИМИР ПИЛИПОВИЧ, UA, МАСЛОВСЬКИЙ АНТОН ВІКТОРОВИЧ, UA, ДЕНИСОВ ЄВГЕНІЙ ВАЛЕРІЙОВИЧ, UA (73) ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ, UA, ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ, UA (57) Спосіб гасіння основного тону згинальних коливань жорсткої ошиновки, що включає приєднан 3 гає в настройці ДГК на частоту ω (ω 2=r/m). Для цього проводяться попередні розрахунки і натурні випробування з визначення ω, а потім підбираюся відповідні параметри ДГК на (m і r), задаючись спочатку одним із них (m чи r) та обчислюючи (чи вимірюючи) потім другий. Всі вони мають досить незручні технології налаштування гасителів при необхідності частої зміни маси об'єкта. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, прототипом, є спосіб гасіння основного тону згинальних коливань трубної конструкції, що включає приєднання до трубної конструкції зі змінною в процесі експлуатації масою (заповнення трубопроводу, сніг, ожеледь) зосереджених мас динамічного гасителя коливань шляхом закріплення їх за допомогою пружних елементів [4] [с.74. мал.3.1, а-г]. Недоліком такого способу можна вважати складність при його налаштуванні. В сучасній літературі по ДГК прийняті терміни «легкий» та «тяжкий» ДГК. В роботі [4] не уточнюється, як проводити «підстроювання ДГК» (особливо для «тяжкого» типу ДГК) для отримання оптимальних результатів при зміні маси об'єкту. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення технології настроювання ДГК при встановленні їх на горизонтальних елементах жорсткої ошиновки при одночасному збільшенні поглинаючих властивостей гасителя, для чого в середньому перерізі прогону труби-шини кріпиться ДГК, який шляхом зрівнювання статичних прогинів ДГК та труби-шини с ДГК (Yст с ДГК=Yст ДГК) налаштовується на частоту основного тону згинальних коливань труби-шини. При цьому величина амплітуди згинальних коливань труби-шини при вітровому резонансі може знижуватись в десятки разів, що знижує ризик її руйнування від втомлюваності. Поставлена задача вирішується тим, що в способі гасіння основного тону згинальних коливань жорсткої ошиновки, що включає приєднання до трубної конструкції зі змінною в процесі експлуатації масою зосереджених мас динамічного гасителя коливань шляхом закріплення їх за допомогою пружних елементів, відповідно до корисної моделі, при первинному встановленні динамічного гасителя коливань, у вузлі з'єднання його з трубною конструкцією і в зонах можливого зіткнення мас гасителя з трубою-шиною монтують демпфуючі елементи, і після кожної зміни мас труби-шини вимірюють її повний статичний прогин, а потім змінюють маси і/або жорсткості пружних елементів гасителя таким чином, щоб зрівняти відносні пружні прогини мас гасителя з виміряним повним прогином труби-шини з закріпленим на ній гасителем. Як приклад, спосіб може застосовуватись на двоконсольному ДГК з набором мас, який закріплений до труби шини в її середньому перетині. ДГК приєднується до струмоведучої труби-шини вздовж її осі (Фіг.3), а до неструмоведучих трубчатих елементів він може приєднуватись і поперек їх осей (Фіг.2). (Маса труби-шини може при експлуатації змінюватися внаслідок різної кількості відводів повітряних ліній електропередач, що можуть 40431 4 приєднуватися та від'єднуватися, тимчасової присутності на ній відкладень ожеледі та ін.) Сутність винаходу пояснюється графічними матеріалами, на яких зображені: Фіг.1 - варіант схеми-прикладу реалізації способу настройки ДГК, встановленого на трубі-шині (вздовж її осі), де Ycm с ДГК - статичний прогин шини з установленим на ній ДГК, Ycm ДГК - статичний прогин консолей ДГК відносно горизонтальної позначки осі консолі в закладенні, де 1 - труба-шина, 2 ДГК, 3 - змінні маси ДГК, 4 - пружні елементи (консолі) ДГК, Фіг.2, 3 - варіанти встановлення ДГК на трубу поперек та вздовж її осі, де 1 - труба-шина, 3 змінні маси ДГК, 4 - пружні елементи (консолі) ДГК, 5 - вузол з'єднання труби-шини і ДГК, 6 - додаткові демпфуючі елементи, Фіг.4, 5 - дві проекції схеми кріплення набору вантажів до консолі, де 3 - змінні маси ДГК, 4 пружні елементи (консолі) ДГК, Фіг.6, 7 - приклади опорного вузла ДГК при його встановленні на трубі вздовж чи поперек осі труби-шини, де 1 - труба-шина, 6 - додатковий демпфуючий елемент. Спосіб гасіння основного тону згинальних коливань жорстокої ошиновки полягає в тому, що при первинній установці ДГК, див. (1) на Фіг.1, у вузлі (2) з'єднання його з трубною конструкцією (3) і в зонах можливого зіткнення мас гасителя (4) з трубою-шиною (3) монтують демпфуючі елементи, див. (5) на Фіг.2, 3, і після кожної суттєвої зміни мас труби-шини, заміряють її повний статичний прогин (Ycm с ДГК) - за допомогою нівеліра, рейки, натягнутої нитки, лазерного променя, чи іншим чином. Знаючи цей прогин, змінюють маси (4) і/або жорсткості пружних елементів (6) ДГК таким чином, щоб прогин кожної зосередженої маси ДГК був рівним виміряному прогину труби-шини (див. схему на Фіг.1). В зв'язку з цим робоча частота ДГК настроюється завжди на частоту основного тону згинальних коливань труби-шини після кожної зміни кількості і маси відводів від труби-шини. Отже, зміна критичної швидкості вітру при вітровому резонансі (що відбулася із-за зміни параметрів мас труби-шини, та її частоти) буде врахована і скомпенсована за допомогою запропонованого методу. Спосіб гасіння основного тону згинальних коливань жорсткої ошиновки працює наступним чином. При суттєвій зміні мас труби-шини (3) кожний раз змінюється її статичний прогин, величину якого (від ваги труби-шини разом з ДГК) вимірюють. Потім настроюють ДГК (1) шляхом зміни його мас (4) і/або їх положення на пружних елементах (6) так, щоб статичний прогин труби-шини разом з ДГК зрівняти зі статичними відносними прогинами мас ДГК. В результаті чого, при достатньо точній настройці ДГК (1) на частоту власних коливань труби-шини, згідно запропонованого способу, труба-шина залишається практично нерухомою, а маси (4) ДГК здійснюють коливання на пружних елементах (6). Окрім того, енергія коливань трубишини поглинається додатковими демпфуючими елементами (5), розміщеними як у вузлі приєднан 5 ня (2) ДГК до труби-шини, так і в місцях можливих зіткнень мас ДГК с трубою-шиною. Джерела інформації: 1. Руководящий документ по проектированию жесткой ошиновки ОРУ и ЗРУ 110-500кВ. - М: ООО «Техносервис-Электро», 2007. - 35с. - аналог. 2. Дж.П. Ден-Гартог. Механические колебания: - М.: Физматгиз, 1960. - 580с. - аналог. 40431 6 3. Коренев Б.Г., Резников Л.М. Динамические гасители колебаний: Теория и технические приложения. - М.: Наука. Гл. ред. физ. мат., 1988. - 304с. - аналог. 4. Кириенко В.И., Шимановский В.Н., Коршунов Д.А., Смирнов Ю.В. Висячие трубопроводные переходы. - К.: «Будівельник», 1968. - 160с. - прототип. 7 Комп’ютерна верстка О. Рябко 40431 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601