(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレーム内に支持されるボイスコイルと、
前記ボイスコイルと同心状であり、前記ボイスコイルを介して前記フレームに対して移動可能である磁石と、
前記磁石から延長する第１端部と、前記フレームに開放可能に連結されるアームとを有し、前記磁石の往復動の所望の周波数のため調整可能である複数の撓み部と、を備え、
それぞれの前記撓み部は、前記アーム内のスロットを含み、前記スロットは、前記フレームから支持されるピンを受容し、前記ピンは、前記撓み部の有効長を調整するため前記スロット内に位置決め可能である同調マスダンパー。
【請求項２】
前記磁石に取り付けられ、第１の方向へ移動する際、第１のガイド要素と係合して、前記磁石及び撓み部を時計回り方向に回転させる第１のランプと、
前記磁石に取り付けられ、第２の方向へ移動する際、第２のガイド要素と係合して、前記磁石及び撓み部を反時計回り方向に回転させる第２のランプと、をさらに備える請求項１に記載の同調マスダンパー。
【請求項３】
少なくとも１つの撓み部上のソレノイドにより作動され、前記ソレノイドが第１の状態にある際、前記磁石及び撓み部を回転させ、前記ソレノイドが第２の状態にある際、前記撓み部を固定位置でクランプする少なくとも１つのクランプをさらに備え、
前記同調マスダンパーの周波数が、前記撓み部の前記有効長を変化させることにより調整可能であるよう、前記第１の方向への回転は、前記撓み部の前記有効長を延長し、前記第２の方向への回転は、前記撓み部の前記有効長を短縮する請求項２に記載の同調マスダンパー。
【請求項４】
前記磁石上に配置される少なくとも１つの加速度計をさらに備える請求項３に記載の同調マスダンパー。
【請求項５】
前記少なくとも１つの加速度計からの入力に基づいて、最適周波数レンジを算出する符号化命令を内部に有する制御システムをさらに備え、前記制御システムは、少なくとも１つのソレノイド作動クランプを作動させ、前記ボイスコイルを制御して前記磁石を回転さ
せて、前記撓み部を、前記算出された周波数に対応する有効長に調整するよう構成された、請求項４に記載の同調マスダンパー。
【請求項６】
前記制御システムは、２つ以上の軽度に減衰された共振周波数を含む周波数帯域を分析し、振動効果を最小化する最適周波数及び減衰を決定するよう構成された請求項５に記載の同調マスダンパー。
【請求項７】
前記ボイスコイルと直列し、前記制御システムに応答して、前記同調マスダンパーの減衰を調整する可変抵抗をさらに備える請求項５に記載の同調マスダンパー。
【請求項８】
前記制御システムを前記ボイスコイル及び前記少なくとも１つの加速度計に着脱可能に接続するテザーをさらに備える請求項５に記載の同調マスダンパー。
【請求項９】
前記ソレノイドは、前記第１の状態で起動のため作動され、前記第２の状態で停止され、これにより、前記クランプは、前記ソレノイドの故障状態に関与する請求項３に記載の同調マスダンパー。
【請求項１０】
同調マスダンパー（ＴＭＤ）を操作する方法であって、
フレームを含む少なくとも１つのＴＭＤをホスト構造物に取り付けることであって、前記ＴＭＤは、撓み部により支持される、大きな動的応答が予測される位置における前記ホスト構造物への可動マスとしてのボイスコイル及び同心状の磁石を有することと、
屈曲クランプを開放することと、
前記ボイスコイルを使用して、前記ＴＭＤの撓み長を調整し、前記磁石及び関連するランプが軸受ガイドと接触するよう促して、前記磁石及び撓み部を回転させ、前記ＴＭＤの所望の周波数を得ることと、
前記ＴＭＤを操作するため、前記撓み部を再クランプすることと、を含む方法。
【請求項１１】
前記ボイスコイルを使用して、前記撓み長を調整し、前記磁石及びランプが前記軸受ガイドと接触するよう促して、前記ＴＭＤの前記周波数を着目する前記周波数帯域より下に調整することと、
前記撓み部を再クランプすることと、
前記ボイスコイルを加振器として作動することと、
結果として得られる非連結ホスト伝達関数を計測することと、
前記非連結ホスト伝達関数及び所定の同調ロジックを用いて、好適な周波数及び減衰を決定することと、をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ボイスコイルを前記加振器として作動することと、
前記結果として得られる前記加速度計との連結ホスト伝達関数を計測して、前記予測される伝達関数と比較することと、
前記撓み長を調整する前記ステップ、前記ボイスコイルを加振器として作動する前記ステップ、前記結果として得られる前記加速度計との連結ホスト伝達関数を計測して前記ＴＭＤの所望の周波数を得る前記ステップを、収束基準を満たすまで繰り返す、ことと、をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
テザーを前記ＴＭＤに取り付けて、前記ボイスコイル及びソレノイドに給電し、前記フレーム、前記磁石及び前記ホスト構造物上に搭載される加速度計から信号を受信することをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＴＭＤの自律的操作のため、前記ホスト構造物を動的に減衰するために、前記ＴＭＤから前記テザーを除去する、ことをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ボイスコイルに亘るデジタル的にプログラム可能なアナログ抵抗器上の電圧を変更して所望の減衰を設定することをさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのＴＭＤは、複数のＴＭＤを備え、
前記ボイスコイルを作動させる前記ステップは、前記複数のＴＭＤから選択された１つの前記ボイスコイルを加振器として作動させることを備え、
前記結果として得られる非連結ホスト伝達関数を計測する前記ステップは、前記複数のＴＭＤのそれぞれについて、前記結果として得られる非連結ホスト伝達関数を計測することを備え、
前記屈曲クランプを開放する前記ステップ、前記撓み長を調整する前記ステップ、及び前記屈曲クランプを再クランプする前記ステップは、それぞれのＴＭＤについて実行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
構造減衰システムであって、
高い動的応答が予測される位置を有するホスト構造物と、
少なくとも１つの同調マスダンパー（ＴＭＤ）であって、前記ＴＭＤは、
前記位置にて前記ホスト構造物に搭載されたフレームと、
前記フレーム内に支持されるボイスコイルと、
前記ボイスコイルと同心状であり、前記ボイスコイルを介して前記フレームに対して移動可能である磁石と、
前記磁石に連結される第１端部と、前記フレームに開放可能に連結されるアームとを有し、前記磁石の往復動の所望の周波数のため調整可能である複数の撓み部と、を備える、少なくとも１つの同調マスダンパー（ＴＭＤ）と、
前記ボイスコイルに取り付けられる少なくとも１つの加速度計と、
前記少なくとも１つの加速度計からの入力に基づき最適な周波数レンジを算出する符号化命令を内部に有する制御システムとを備え、前記制御システムは、前記ボイスコイルを制御して前記磁石を回転させ、前記撓み部を前記算出された周波数に対応する有効長に調整するよう構成された、構造減衰システム。
【請求項１８】
前記制御システムは、２つ以上の軽度に減衰された共振周波数を含む周波数帯域を分析し、振動効果を最小化する最適周波数及び減衰を決定するよう構成された請求項１７に記載の構造減衰システム。
【請求項１９】
それぞれの撓み部は、前記アーム内のスロットを含み、前記スロットは、前記フレームから支持されるピンを受容し、前記ピンは、前記撓み部の有効長を調整するため前記スロット内に位置決め可能であり、さらに、
前記磁石に取り付けられ、第１の方向に移動する際、第１のガイド要素と係合して前記磁石及び撓み部を時計回り方向に回転させる第１のランプと、
前記磁石に取り付けられ、第２の方向に移動する際、第２のガイド要素と係合して前記磁石及び撓み部を反時計回り方向に回転させる第２のランプと、
少なくとも１つの撓み部上のソレノイドにより作動され、前記ソレノイドが第１の状態にある際、前記磁石及び撓み部を回転させ、前記ソレノイドが第２の状態にある際、前記撓み部を固定位置でクランプするよう構成された少なくとも１つのクランプと、を備え、
前記同調マスダンパーの周波数が、前記撓み部の前記有効長を変化させることにより調整可能であるよう、前記第１の方向への回転は、前記撓み部の前記有効長を延長し、前記第２の方向への回転は、前記撓み部の前記有効長を短縮する、請求項１７に記載の構造減衰システム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのＴＭＤは、複数のＴＭＤを備える、請求項１７に記載の構造減衰システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、一般的に、航空宇宙構造物内の動的共振を減衰する分野に関し、より具体的には、ボイルコイルと磁石の組み合わせを、アクチュエータ及び損失要素の双方として用いる同調マスダンパー（tuned mass damper：ＴＭＤ）に関する。ＴＤＭは、当該ＴＭＤが取り付けられる航空宇宙構造物内の構造の応答及びＴＭＤの応答を計測及び調整し、その後、航空宇宙構造物及びＴＭＤの組み合わせの動的応答を最大限低減するため、損失要素を調整してＴＭＤを自己調節するものである。
【背景技術】
【０００２】
同調マスダンパー（ＴＭＤ）は、構造物の軽度に減衰された振動モードに対して、この軽度に減衰されたモードへ動的に連結することにより減衰を付加する、重度に減衰された共振装置である。実際には、ＴＭＤは、同調された減衰バネ／マス共振器であり、そのためその周波数は、ホスト構造物上の軽度に減衰されたモードに近い。ＴＭＤは、問題とされるモードにとって大きな振幅動作の位置においてホスト構造物へ取り付けられ、その動作はホスト構造物の動作へ連結される。ＴＭＤが正確に同調されている場合、２つの減衰された振動モードが生じ、これらはホスト構造物の当初の軽度に減衰されたモード及びＴＭＤの重度に減衰されたモードを代替する。動的外乱環境の存在下で、航空宇宙構造物は軽度に減衰されたモードで好ましくなく応答する傾向があるため、１つ又は複数のＴＭＤの導入により、減衰で問題のあるモードによる構造物の動的応答を大幅に低減することができる。
【０００３】
ＴＭＤの据え付けに関連する課題の一つは同調である。同調は、非連結の固有周波数の正確な値の決定と、連結された装置において最良の性能を生じさせる装置のための減衰とを含む。有限要素モデルは、ホスト構造物の動力学を予測するのに有用であって、最良の性能をもたらすＴＭＤの周波数、減衰及びマスを決定するのに使用できるが、しかしながら、この有限要素モデルは有用であるためには非常に正確でなければならない。ＴＭＤのない構造物の実測モード形状もまた、最良の性能をもたらすＴＭＤの周波数、減衰及びマスを決定するのに使用できる。典型的な据え付けは、有限要素モデルを使用して、ＴＭＤ内の可動マスと、要求される減衰及び周波数の範囲とを決定することを含む。実験データは、その後、周波数、減衰及びマスを、ホスト構造物応答における最大の反応減少を生じさせる値に「同調する」のに使用される。このプロセスは、しばしば面倒であり、複数回の繰り返しを必要とする。
【０００４】
このため、同調ステップを取り除き、時間を節約し、減衰のためのより良好な全体性能をもたらして、減衰で問題のあるモードによる構造物の動的応答を低減する、自己調節型ＴＭＤを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
ここに開示される実施形態は、フレームと、このフレーム内に支持されるボイスコイルとを有する同調可能マスダンパーを提供する。このボイスコイルと同心の磁石は、ボイスコイルを介してフレームに対して移動可能である。磁石から延長する第１端部と、フレームに着脱可能に連結されるアームとを有する複数の撓み部は、磁石の往復動の所望の周波数に調整可能である。
【０００６】
同調可能マスダンパーを操作する方法は、ボイスコイルと、同心の磁石とを可動マスとして有するＴＭＤを、大きな動的応答が予測される位置においてホスト構造物へ取り付けることを含む。屈曲クランプは解放され、撓み長がボイスコイルを使用することによりＴＭＤ上で調整されて、磁石及び関連するランプが軸受ガイドと接触するよう促され、磁石及び撓み部を回転させてＴＭＤの所望の周波数を得る。撓み部はその後、ＴＭＤの操作のため再クランプされる。
【０００７】
上記説明された特徴、機能、及び利点は、本開示の多様な実施形態において独立して達成されることができ、又はさらに他の実施形態と組み合わされてよく、そのさらなる詳細は、以下の説明及び図面を参照して理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、ＴＭＤの例示的実施形態の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの実施形態の側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａの実施形態の頂部部分断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、撓み長を減少させるため駆動されて下部調整ランプに係合するボイスコイルを備えるＴＭＤの側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、撓み長を増加させるため駆動されて上部調整ランプに係合するボイスコイルを備えるＴＭＤの側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実質的に最大長まで回転した撓み部を備えるＴＭＤの頂部部分断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実質的に最小長まで回転した撓み部を備えるＴＭＤの頂部部分断面図である。
【図４】図４は、ＴＭＤのための制御システムのブロック図である。
【図５】図５は、ＴＭＤの調整及び操作のための例示的方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここに開示される実施形態は、バネのような弾性要素と、可動マス及び損失要素とを有して、減衰を導入するＴＭＤを提供する。このバネは、ＴＭＤを介して所望の軸上での往復動のため、ＴＭＤの動作をガイドするよう設計される。磁石と組み合わされる短絡ボイスコイルが損失要素として使用される場合、コイルに亘る抵抗を変化させて減衰を変化させることにより、付加的利益が実現され得る。ボイスコイル損失メカニズムを備えるＴＭＤは、ＣＳＡ／Ｍｏｏｇ社（http://www.csaengineering.com/）から商業的に利用可能である。本実施形態で開示される自己調節型ＴＭＤは、革新的な剛性調整機構を可能にする、アクチュエータ及び損失要素の双方としてのボイスコイル／磁石の組み合わせを使用する。
【００１０】
自己調節型ＭＴＤの基本的構成要素は、図１Ａから図１Ｃに示されている。コア１２を備えるボイスコイル１０は、フレーム１４内に支持される。図示される実施形態において、フレームは、離隔しカラム１５ｃで接続される頂部フランジ１５ａ及び底部フランジ１５ｂを用いる。図中の実施形態では開フレームとして示されているが、代替的実施形態では閉ハウジングが用いられてもよい。磁石１６は、半らせん状撓み部１８ａ及び１８ｂで形成される弾性要素により支持され、コイル１０を同心状に取り囲み、ボイスコイル１０を介してフレームに対して移動可能である。磁石１６は、軸ＡＸ上を同心状に往復する、ＴＭＤのための可動マスを提供する。撓み部１８ａ及び１８ｂは、フレーム１４から延長するピラー２０により支持される。複数の撓み部は、磁石１６から延長する第１端部と、フレーム１４に開放可能に連結されるアーム１９とを有する。図示される実施形態において、撓み部１８ａ及び１８ｂは、それぞれ、３つの対称なアーム１９を有する。代替的実施形態において、撓み部は、ピラー２０を置き換えるカラム１５ｃ上の多様な取り付け具により支持されてよく、アーム及び関連するピラーの代替的部材が、撓み部のため用いられて磁石１６を支持してよい。
【００１１】
ボイスコイル１０は、能動的に駆動されることができ、磁石１６を図１Ｂに示される中立位置から上下に移動するのに使用されることができる。制御システムによりボイルコイルに印加される大電圧は、以下でより詳細に説明されるが、磁石１６を軸方向に押して、磁石１６に取り付けられる軸受案内溝ランプ２２ａ又は２２ｂを、フレーム１４に取り付けられる軸受ガイド２４ａ又は２４ｂに接触して係合させる。ランプ及びガイドの軸方向係合により、磁石１６の回転が生じる。磁石１６の回転により、取り付けられた撓み部１８ａ及び１８ｂの回転が生じる。磁石１６が、図２Ａに図示されるように下方へ押圧される場合、軸受案内溝ランプ２２ｂ及び軸受ガイド２４ｂの間の接触は、磁石を反時計回り方向へ回転するよう強制する。磁石１６が、図２Ｂに図示されるように上方へ押圧される場合、軸受案内溝ランプ２２ａ及び軸受ガイド２４ａの間の接触は、磁石を時計回り方向へ回転するよう強制する。撓み部１８ａ及び１８ｂは、フレーム１４に対して磁石１６を弾性的に支持し、軸ＡＸ周囲で実質的に同心状であり、ピラー２０から延長するピン２８に係合するアーチ形スロット２６を含む。ピン２８は、スロット２６内に受容され、それぞれのピンは、上記撓み部１８の有効長を調整するため、スロット２６内で位置決め可能である。通常、電圧が印加されない場合、閉ソレノイド３０はクランプ３１を係止して撓み部を固定し、電圧が印加される場合、クランプを開放する。ソレノイドが係止される場合、撓み部１８ａ及び１８ｂは、磁石を中心にしてボイスコイル１０に対して振動させる、スロット２６に沿って選択された位置に係止される。ＴＭＤ内の磁石マスの振動の固有又は共振周波数は、ピン２８及びクランプ３１をスロット２６に対して位置決めすることにより、撓み部１８ａ及び１８ｂの有効長を変化させることを通じて変化させることができる。磁石１６の時計回り方向の動作は、図３Ａに示すように遠位端３２で終端するスロット２６の範囲に沿って撓み部を延長し、磁石１６の反時計回り方向の動作は、図３Ｂに示すように近位端３４で終端するスロットの範囲に沿って撓み部を短縮する。時計回り方向の回転は、磁石１６に取り付けられる第１のランプ２２ａを介して可能であり、第１の方向へ移動する際、第１のガイド要素２４ａと係合して、磁石１６及び撓み部１８ａ、１８ｂを時計回り方向に回転させる。反時計回り方向の回転は、磁石１６に取り付けられる第２のランプ２２ｂを介して可能であり、第２の方向へ移動する際、第２のガイド要素２４ｂと係合して、磁石１６及び撓み部１８ａ、１８ｂを反時計回り方向に回転させる。クランプ３１は、ソレノイド３０により作動され、少なくとも１つの撓み部をクランプオンし、ソレノイドが第１の状態にある際、磁石１６及び撓み部１８ａ、１８ｂを回転させ、ソレノイドが第２の状態にある際、撓み部を固定位置でクランプするよう構成される。ソレノイド３０は、第１の状態で起動のため駆動され、第２の状態で停止されてよく、これにより、クランプは、ソレノイドの故障状態に関与する。従って、同調マスダンパー周波数が撓み部の有効長を変化させることにより調整可能であるよう、第１の方向での回転は、撓み部の有効長を延長し、第２の方向での回転は、撓み部の有効長を短縮する。周波数は、クランプ３１及びピン２８のスロット２６内での位置に基づく範囲に亘り、調整可能である。大電圧がアクチュエータに印加されて磁石１６をクロックする際、制御システムにより電圧がクランプ３１を開放するソレノイド３０にも印加され、ピラー２０により支持されるピン２８に対して撓み部を摺動させる。
【００１２】
ＴＭＤの減衰は、例えばデジタル的にプログラム可能なアナログ抵抗器を使用して、ボイスコイル１０に亘る抵抗を変動させることにより変化させることができる。抵抗を増加させることで、ボイスコイル１０及び磁石１６の間の誘導相互作用がより多損失となり、抵抗を減少させることで、この相互作用がより少損失となる。図４に示す制御システムは、磁石１６をクロックするため、ボイスコイル１０を能動的に制御するよう用いられてよく、ＴＭＤの共振周波数を変更する、又は磁石の励磁を引き起こしてＴＭＤを加振器又はモーダルハンマーのように動作させる。制御コンピュータ４０２は、制御アルゴリズムを用いて、アナログからデジタルへの（Ａ／Ｄ）及びデジタルからアナログへの（Ｄ／Ａ）インターフェース４０４を含んでよい制御インターフェース４０３を介して受信される入力に作用する。及び、制御コンピュータ４０２は、ボイスコイル増幅器４０６を介して制御出力を提供して、ボイスコイル１０を上記で説明したように能動的に位置づける又は駆動する。制御システムは、少なくとも１つの加速度計からの入力に基づいて最適周波数レンジを算出するための符号化命令を内部に含んでよい。制御システムは、少なくとも１つのソレノイド作動クランプ３１を起動し、及びボイスコイル１０を制御して磁石を回転させ、撓み部１８ａ、１８ｂを算出された周波数に対応する有効長に調整するよう構成される。ソレノイド増幅器４０８は、制御コンピュータ４０２に接続され、上記で説明したとおり、ソレノイド３０及び関連するクランプ３１を制御可能に開放する。多様な信号コンディショニング構成要素４１０もまた用いられてよい。着脱可能なテザー４１２は、制御システム構成要素をＴＭＤ４００に連結して、ソレノイド３０及びボイスコイル１０へ接続し、及びホスト構造４１６上の少なくとも１つの加速度計４１４、磁石１６に関連付けられる少なくとも１つの加速度計４１８ａ、及びフレーム１４に取り付けられる少なくとも１つの加速度計４１８ｂへ追加的に接続する。加速度計からのデータは、信号コンディショニング要素４１０、及びＡ／Ｄ及びＤ／Ａインターフェース４０４中のＡ／Ｄを介して処理される。テザー４１２中の可変抵抗器４２０への制御接続は、ボイスコイル１０に亘り接続され、制御コンピュータ４０２の制御の下、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａインターフェース４０４中のＤ／Ａを介して、ＴＭＤの損失特性を調整する。
【００１３】
ホスト構造物に関連付けられる着目する周波数帯域を前提とすると、自己調節型ＴＭＤは、当該帯域内の最も低い周波数を十分に下回って選択されたテスト周波数に調整され、ボイスコイルへの電流とベースの加速度との間の、共起伝達関数を計測することができる。信号コンディショニング要素４１０の１つとしての電流モード増幅器が要求されるであろう。代替的に、ボイスコイルへの電圧とベースの加速度との間の伝達関数が使用され得るが、しかしながら、この伝達関数は、逆起電力を通じたいくらかの減衰の追加により影響されるであろう。選択された伝達関数は、ホスト構造物の非連結挙動への洞察を与えるものであり、ＴＭＤを同調するアルゴリズムの出発点として使用されてよい。計測された伝達関数は、ホスト構造物応答を低減する減衰の良好な候補である、軽度に減衰されたモードを示すものである。制御システムは、２つ以上の軽度に減衰された共振周波数を含む周波数帯域を分析し、振動効果を最小化する最適な周波数及び減衰を決定するよう構成される。この技術はまた、構造物に取り付けられる複数のＴＭＤ（図４中、関連付けられるインターフェース４０３とともに複数要素４００として示される）において適用されてよく、少なくとも１つのＴＭＤがアクチュエータとしてボイスコイルを駆動するため接続される。すべてのＴＭＤを選択されたテスト周波数へ同調することで、すべてのＴＭＤ中の加速度計は、その後、サンプリングされて応答データを収集することができ、制御システムによりすべてのＴＭＤを最適化するための決定がなされて、アクチュエータとして駆動されたＴＭＤでの、又はその近傍での外乱に対する応答が低減されてよい。それぞれのＴＭＤは、その後ボイルコイルを使用して調整され、上記で説明したようにそれぞれのＴＭＤ内の磁石をクロックしてよく、制御コンピュータは、それぞれのＴＭＤへのプログラム可能な抵抗を調整して、所望の応答を提供してよい。
【００１４】
図５に示すように、上記した実施形態の構造を有する自己調節型ＴＭＤは、大きな動的応答が予測される位置においてホスト構造物へ取り付けられる（ステップ５０２）。テザーが、その後少なくとも１つのＴＭＤに取り付けられて、ボイスコイル及びソレノイドを給電し、ＴＭＤフレーム、磁石及びホスト構造物に取り付けられた加速度計から信号を受信する（ステップ５０４）。制御システムを用いて、屈曲クランプを開放し、ボイスコイルを使用してＴＭＤが調整されて、磁石及びランプが軸受ガイドと接触するよう促し、ＴＭＤの周波数を、着目する周波数帯域より下方に調整して、撓み部を再クランプする（ステップ５０６）。制御システムは、その後ボイスコイルを加振器として作動し、結果として得られる非連結ホスト伝達関数を計測する（ステップ５０８）。非連結ホスト伝達関数及び所定の同調ロジックを用いて、好適なＴＭＤ周波数及び減衰を決定する（ステップ５１０）。制御システムをその後用いて、屈曲クランプを再度開放し、ボイスコイルを使用してＴＭＤが調整されて、磁石及びランプが軸受ガイドと接触するよう促し、撓み長を調整して、ＴＭＤの所望の周波数を得て、撓み部を再クランプする（ステップ５１２）。制御システムはその後、ボイスコイルに亘りデジタル的にプログラム可能なアナログ抵抗器上の電圧を変更して、所望の減衰を設定する（ステップ５１４）。制御システムはその後、ボイスコイルを加振器として再度作動し、結果として得られる加速度計との連結ホスト伝達関数を計測して、予測される伝達関数と比較してよい（ステップ５１６）。ステップ５０６から５１６がその後、収束基準を満たすまで繰り返されてよい（ステップ５１８）。テザーがその後ＴＭＤから除去され（ステップ５２０）、ＴＭＤは、ホスト構造物を動的に減衰するための自律動作が可能な状態となる。ここでのステップは、少なくとも１つのＴＭＤについて説明されたが、複数のＴＭＤが、上記で説明したようにＴＭＤが取り付けられる構造物の所望の減衰のため最適化されるグループとして接続され、作動され、計測され、及び同調されてよい。複数のうちのすべてのＴＭＤが、計測及び同調されつつ、複数のうちの単一のＴＭＤが、加振器として作動されてよい。
【００１５】
さらに、本開示は、以下の付記に係る実施形態を備える。
【００１６】
付記１  フレームと、
前記フレーム内に支持されるボイスコイルと、
前記ボイスコイルと同心状であり、前記ボイスコイルを介して前記フレームに対して移動可能である磁石と、
前記磁石から延長する第１端部と、前記フレームに開放可能に連結されるアームとを有し、前記磁石の往復動の所望の周波数のため調整可能である複数の撓み部と、を備える、
ことを特徴とする同調マスダンパー。
【００１７】
付記２  それぞれの撓み部は、前記アーム内のスロットを含み、前記スロットは、前記フレームから支持されるピンを受容し、前記ピンは、前記撓み部の有効長を調整するため前記スロット内に位置決め可能である、
ことを特徴とする付記１に記載の同調マスダンパー。
【００１８】
付記３  前記磁石に取り付けられ、第１の方向へ移動する際、第１のガイド要素と係合して、前記磁石及び撓み部を時計回り方向に回転させる第１のランプと、
前記磁石に取り付けられ、第２の方向へ移動する際、第２のガイド要素と係合して、前記磁石及び撓み部を反時計回り方向に回転させる第２のランプと、をさらに備える、
ことを特徴とする付記２に記載の同調マスダンパー。
【００１９】
付記４  少なくとも１つの撓み部上のソレノイドにより作動され、前記ソレノイドが第１の状態にある際、前記磁石及び撓み部を回転させ、前記ソレノイドが第２の状態にある際、前記撓み部を固定位置でクランプする少なくとも１つのクランプをさらに備え、
前記同調マスダンパーの周波数が、前記撓み部の前記有効長を変更することにより調整可能であるよう、前記第１の方向への回転は、前記撓み部の前記有効長を延長し、前記第２の方向への回転は、前記撓み部の前記有効長を短縮する、
ことを特徴とする付記３に記載の同調マスダンパー。
【００２０】
付記５  前記磁石上に配置される少なくとも１つの加速度計をさらに備える、
ことを特徴とする付記１に記載の同調マスダンパー。
【００２１】
付記６  前記少なくとも１つの加速度計からの入力に基づいて、最適周波数レンジを算出するための符号化命令を内部に有する制御システムをさらに備え、前記制御システムは、少なくとも１つのソレノイド作動クランプを起動し、前記ボイスコイルを制御して前記磁石を回転させて、前記撓み部を、前記算出された周波数に対応する有効長に調整するよう構成され、
前記制御システムは、２つ以上の軽度に減衰された共振周波数を含む周波数帯域を分析し、振動効果を最小化する最適周波数及び減衰を決定するよう構成される、
ことを特徴とする付記５に記載の同調マスダンパー。
【００２２】
付記７  前記ボイスコイルと直列し、前記制御システムに応答して、前記同調マスダンパーの減衰を調整する可変抵抗をさらに備える、
ことを特徴とする付記６に記載の同調マスダンパー。
【００２３】
付記８  前記制御システムを前記ボイスコイル及び前記少なくとも１つの加速度計に着脱可能に接続するテザーをさらに備える、
ことを特徴とする付記６に記載の同調マスダンパー。
【００２４】
付記９  前記ソレノイドは、前記第１の状態で起動のため作動され、前記第２の状態で停止され、これにより、前記クランプは、前記ソレノイドの故障状態に関与する、
ことを特徴とする付記４に記載の同調マスダンパー。
【００２５】
付記１０  同調マスダンパー（ＴＭＤ）を操作する方法であって、
少なくとも１つのＴＭＤを構造物に取り付け、前記ＴＭＤは、撓み部により支持される、大きな動的応答が予測される位置におけるホスト構造物への可動マスとしての、ボイルコイル及び同心状の磁石を有し、
屈曲クランプを開放し、
前記ボイスコイルを使用して、前記ＴＭＤの撓み長を調整し、前記磁石及び関連するランプが軸受ガイドと接触するよう促して、前記磁石及び撓み部を回転させ、前記ＴＭＤの所望の周波数を得て、
前記ＴＭＤを操作するため、前記撓み部を再クランプする、ことを含む、
ことを特徴とする方法。
【００２６】
付記１１  前記ボイスコイルを使用して、前記撓み長を調整し、前記磁石及びランプを前記軸受ガイドと接触するよう促して、前記ＴＭＤの前記周波数を着目する前記周波数帯域より下に調整し、
前記撓み部を再クランプし、
前記ボイスコイルを加振器として作動し、
結果として得られる非連結ホスト伝達関数を計測し、
前記非連結ホスト伝達関数及び所定の同調ロジックを用いて、好適なＴＭＤ周波数及び減衰を決定する、ことをさらに含む、
ことを特徴とする付記１０に記載の方法。
【００２７】
付記１２  前記ボイスコイルを加振器として作動し、
結果として得られる前記加速度計との連結ホスト伝達関数を計測して、前記予測される伝達関数と比較し、
撓み長を調整する前記ステップ、前記ボイスコイルを加振器として作動する前記ステップ、前記結果として得られる前記連結ホスト伝達関数を計測して前記ＴＭＤの所望の周波数を得る前記ステップを、収束基準を満たすまで繰り返す、ことをさらに含む、
ことを特徴とする付記１１に記載の方法。
【００２８】
付記１３  テザーを前記ＴＭＤに取り付けて、前記ボイスコイル及びソレノイドに給電し、前記ＴＭＤのフレーム、磁石及びホスト構造物上に搭載される加速度計から信号を受信する、ことをさらに含む、
ことを特徴とする付記１２に記載の方法。
【００２９】
付記１４  前記ＴＭＤの自律的操作のため、前記ホスト構造物を動的に減衰するために、前記ＴＭＤから前記テザーを除去する、ことをさらに含む、
ことを特徴とする付記１３に記載の方法。
【００３０】
付記１５  前記ボイスコイルに亘るデジタル的にプログラム可能なアナログ抵抗器上の電圧を変更して、所望の減衰を設定する、ことをさらに含む、
ことを特徴とする付記１３に記載の方法。
【００３１】
付記１６  前記少なくとも１つのＴＭＤは、複数のＴＭＤを備え、
前記ボイスコイルを作動させる前記ステップは、前記複数のＴＭＤから選択された１つの前記ボイルコイルを加振器として作動させることを備え、
前記結果として得られる非連結ホスト伝達関数を計測する前記ステップは、前記複数のＴＭＤのそれぞれについて、前記結果として得られる非連結ホスト伝達関数を計測することを備え、
前記屈曲クランプを開放する前記ステップ、前記撓み長を調整する前記ステップ、及び前記屈曲クランプを再クランプする前記ステップは、それぞれのＴＭＤについて実行される、
ことを特徴とする付記１１に記載の方法。
【００３２】
付記１７  付記１に記載の前記同調マスダンパーを備える構造減衰システムであって、
高い動的応答が予測される位置を有するホスト構造物と、
前記ボイルコイルに取り付けられる少なくとも１つの加速度計と、
前記少なくとも１つの加速度計からの入力に基づき最適な周波数レンジを算出するための符号化命令を内部に有する制御システムと、をさらに含み、前記制御システムは、前記ボイルコイルを制御して前記磁石を回転させ、前記撓み部を前記算出された周波数に対応する有効長に調整するよう構成される、
ことを特徴とする構造減衰システム。
【００３３】
付記１８  前記制御システムは、２つ以上の軽度に減衰された共振周波数を含む周波数帯域を分析し、振動効果を最小化する最適周波数及び減衰を決定するよう構成される、
ことを特徴とする付記１７に記載の構造減衰システム。
【００３４】
付記１９  それぞれの撓み部は、前記アーム内のスロットを含み、前記スロットは、前記フレームから支持されるピンを受容し、前記ピンは、前記撓み部の有効長を調整するため前記スロット内に位置決め可能であり、さらに、
前記磁石に取り付けられ、第１の方向に移動する際、第１のガイド要素と係合して前記磁石及び撓み部を時計回り方向に回転させる第１のランプと、
前記磁石に取り付けられ、第２の方向に移動する際、第２のガイド要素と係合して前記磁石及び撓み部を反時計回り方向に回転させる第２のランプと、
少なくとも１つの撓み部上のソレノイドにより作動され、前記ソレノイドが第１の状態にある際、前記磁石及び撓み部を回転させ、前記ソレノイドが第２の状態にある際、前記撓み部を固定位置でクランプするよう構成される少なくとも１つのクランプと、を備え、
前記同調マスダンパーの周波数が、前記撓み部の前記有効長を変化させることにより調整可能であるよう、前記第１の方向への回転は、前記撓み部の前記有効長を延長し、前記第２の方向への回転は、前記撓み部の前記有効長を短縮する、
ことを特徴とする付記１７に記載の構造減衰システム。
【００３５】
付記２０  前記少なくとも１つのＴＭＤは、複数のＴＭＤを備える、
ことを特徴とする付記１７に記載の構造減衰システム。
【００３６】
ここに本開示の多様な実施形態が特許法で要求されるとおりに詳細に説明されたものであり、当業者は、ここに開示される特定の実施形態に対する修正及び置換を認識するであろう。こうした修正は、以下の請求項に規定されるような本開示の範囲及び意図するところの範囲内にある。
【図１Ａ】
0006466378.tif 000002
【図１Ｂ】
0006466378.tif 000003
【図１Ｃ】
0006466378.tif 000004
【図２Ａ】
0006466378.tif 000005
【図２Ｂ】
0006466378.tif 000006
【図３Ａ】
0006466378.tif 000007
【図３Ｂ】
0006466378.tif 000008
【図４】
0006466378.tif 000009
【図５】
0006466378.tif 000010