ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована для защиты от вибраций высотных сооружений типа башен, мачт, дымовых труб, а также большепролетных мостов.
В последние годы в практике строительства, особенно для сооружений башенного типа, нашли широкое применение динамические гасители колебаний.
Динамическим гасителем колебаний называется устройство, состоящее из инерционной массы, присоединяемой с помощью упругой связи, соединенной параллельно с демпфирующим элементом к защищаемой конструкции. Параметры гасителя колебаний - частота колебаний, инерционная масса, квазиупругий коэффициент и коэффициент демпфирования - определяются расчетом. Если парциальная частота гасителя колебаний близка к одной из собственных частот спектра колебаний сооружения (частота колебаний сооружения определяется расчетом или измерениями на сооружении собственных частот его колебаний, как правило, первых трех), то масса гасителя колебаний совершает колебания в противофазе с колебаниями сооружения.
При этом амплитуда колебаний гасителя колебаний, как правило, значительно превышает амплитуду колебаний сооружения. Возникающие при этом упругие и диссипативные силы в элементах гасителя колебаний, воздействуя на защищаемое сооружение, значительно уменьшают амплитуду его колебаний.
Гаситель колебаний предназначен для уменьшения амплитуд колебаний сооружения и, следовательно, уровня динамических напряжений в конструктивных элементах сооружения. Особенно важное значение, с экономической точки зрения, приобретает оснащение сооружений динамическими гасителями колебаний при установке на башенные сооружения, к примеру, комплекта антенн второго оператора мобильной связи. Дело в том, что антенны РРЛ, устанавливаемые, как правило, на верхних отметках башен, требуют ограничения деформаций сооружения по углу места (угловые деформации прямо пропорциональны линейным деформациям, т.е. амплитуде колебаний сооружения) не более 30 минут. При установке на сооружении динамического гасителя колебаний, настроенного на определенную частоту, амплитуда колебаний как вершины сооружения, так и всего ствола сооружения уменьшается настолько, что на определенных уровнях (в зависимости от поставленной задачи эффективность динамического гасителя колебаний может варьироваться принятием тех или иных его параметров) возможно размещение второго комплекта оборудования другого оператора мобильной связи. Благодаря такому решению может быть достигнут значительный экономический эффект, не сопоставимый со строительством новой башни.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности является динамический гаситель колебаний, описанный в авторском свидетельстве SU 1063959 А, 30.12.1983. Известный гаситель содержит маятник, выполненный в виде инерционной массы, прикрепленной к сооружению подвесками с шарнирами. При этом инерционные массы содержат буферные устройства, выполняющие функции демпфирующих устройств.
Недостатком такого гасителя колебаний является сложность его конструкции, а также значительная трудоемкость выполнения работ по настройке, как на необходимую частоту, так и для пространственной «работы» гасителя колебаний, в том числе, невозможность регулирования сопротивления при перемещении штоков цилиндров-демпферов, не позволяя тем самым производить настройку гасителя на необходимый декремент колебаний.
Техническим результатом предлагаемого решения является обеспечение уменьшения амплитуд колебаний сооружения при собственных частотах колебаниях сооружения от 0,6 до 2,0 герц, а также реализация возможности более точной настройки гасителя колебаний на рассчитанную частоту и регулирования частоты настройки в период эксплуатации сооружения.
Для достижения технического результата в рассматриваемом динамическом гасителе колебаний высотных сооружений, включающем маятник, выполненный в виде инерционной массы, прикрепленной к сооружению с помощью шарнирно соединенных с сооружением и инерционной массой подвесок, и демпфирующее устройство, согласно полезной модели инерционная масса соединена с сооружением устройством для настройки частоты колебаний гасителя, которое состоит из пружины, внутри которой размещен винт, упирающийся в опорную пластину и имеющий возможность поступательно перемещаться (путем вращения) в гайке, сжимая или ослабляя сжатие пружины.
На фиг.1 схематически изображен гаситель колебаний (общий вид);
на фиг.2 - разрез по А-А;
на фиг.3 - разрезы Б-Б и В-В.
В нижеследующем описании, в целях объяснения, многочисленные конкретные детали приведены для обеспечения полного понимания предлагаемого технического решения. Однако очевидно, что новые варианты реализации устройства можно осуществлять на практике без этих конкретных деталей. Это раскрытие не является обширным обзором и не призвано ни идентифицировать ключевые или критические элементы, ни ограничивать объем вариантов осуществления. Единственной целью является представление некоторых концепций вариантов осуществления гасителя колебаний.
На фиг.1 изображен общий вид гасителя колебаний. К сооружению 2 жестко прикреплен элемент сооружения 6, который проходит сквозь полость в инерционной массе 3, чем обеспечивается возможность перемещения инерционной массы 3 относительно сооружения 2. Инерционная масса 3 подвешена к сооружению при помощи трех подвесок 4, прикрепленных через карданные шарниры 5 к сооружению и инерционной массе. К инерционной массе 3 через консольные элементы 18 прикреплены крепежные устройства 8, к которым посредством шарниров 9 присоединены демпфирующие устройства 7, в свою очередь, прикрепленные к элементу сооружения 6 при помощи карданных шарниров 5.
Элемент сооружения 6 представляет собой консоль из металлической трубы, прикрепленной к сооружению 2, вокруг которой за счет цилиндрического отверстия в инерционной массе 3 последняя может совершать колебания.
Крепежные устройства 8 представляют собой конструктивные элементы, обеспечивающие возможность крепления к инерционной массе 3 гасителя колебаний демпфирующих устройств 7, а также включающие в свою конструкцию горизонтальные оси 9, обеспечивающие возможность совершать угловые перемещения демпфирующим устройствам 7.
Консольные элементы 18 выполнены в виде отрезков швеллеров и предназначены для крепления к инерционной массе карданных шарниров 5 и крепежных устройств 8 для крепления к инерционной массе 3 цилиндров-демпферов.
Устройство 15 для настройки частоты колебаний гасителя колебаний состоит из пружины 10, внутри которой размещен винт 16. упирающийся в опорную пластину 17 и имеющий возможность поступательного перемещения (путем вращения) в гайке 12, сжимая или ослабляя при этом сжатие пружины 10, изменяя тем самым ее жесткость, что приводит к изменению частоты колебаний гасителя колебаний. Гайка 12 жестко прикреплена к оси 13, имеющей возможность вращения во втулке 14, прикрепленной к консольному элементу 11 инерционной массы 3.
Консольный элемент 11, прикрепленный к инерционной массе 3, служит для крепления к инерционной массе 3 втулки 14.
Демпфирующие устройства 7 выполнены в виде цилиндров-демпферов с устройством для регулирования перетекания воздуха из одной полости цилиндра в другую, регулируя таким образом величину сопротивления при перемещении штока цилиндров-демпферов и позволяя настраивать величину декремента колебаний.
На фиг.2 представлен разрез А-А. К элементу сооружения 6 при помощи карданных шарниров 5 прикреплены пружины 10 и цилиндры-демпферы 7, которые при помощи оси 9 соединены с крепежным устройством 8. Внутри пружин 10 размещены винты 16, упирающиеся в опорные пластины 17 и имеющие возможность поступательного перемещения (путем вращения) в гайке 12, увеличивая или ослабляя при этом сжатие пружины 10, изменяя тем самым ее жесткость, что приводит к изменению частоты колебаний гасителя колебаний.
На разрезе Б-Б (фиг.3) подвески 4 одним концом прикреплены к сооружению 2, а другим - к трем из шести консольным элементам 18 инерционной массы 3. К трем другим консольным элементам 18 прикреплены крепежные устройства 8.
На разрезе В-В (фиг.3) представлено крепление элемента 6 через фланец 19 к сооружению 2.
В еще одном варианте исполнения динамический гаситель колебаний высотных сооружений (типа башен, мачт, дымовых труб и т.п.) включает маятник 1 в виде инерционной массы 3, которая подвешена к сооружению 2 на трех подвесках 4 с карданными шарнирами 5, при помощи которых инерционная масса 3 присоединяется к сооружению 2. Во внутренней полости инерционной массы расположен элемент сооружения 6 в виде отрезка трубы, прикрепленный при помощи фланца 19 к сооружению 2. К консольным элементам 18 инерционной массы 3 присоединяются крепежные устройства 8, к которым посредством горизонтальных шарниров 9, присоединены демпфирующие устройства 7, прикрепляемые при помощи карданных шарниров 5 к элементу сооружения 6, а также устройства 15 для настройки частоты колебаний гасителя.
Устройство для настройки частоты колебаний гасителя 15 состоит из пружины 10, внутри которой размещен винт 16, упирающийся в опорную пластину 17 и имеющий возможность поступательного перемещения (путем вращения) в гайке 12, сжимая или ослабляя при этом сжатие пружины 10 (изменяя ее жесткость), что приводит к изменению частоты колебаний гасителя колебаний. Гайка 12 жестко прикреплена к оси 13, имеющей возможность вращения во втулке 14, прикрепленной к консольному элементу 11 инерционной массы 3.
Демпфирующие устройства 7 выполнены в виде цилиндров-демпферов с устройством для регулирования перетекания воздуха из одной полости цилиндра в другую, что позволяет таким образом регулировать величину сопротивления при перемещении штоков цилиндров-демпферов и позволяет настраивать величину декремента колебаний.
Выше были описаны примеры раскрытия предлагаемого технического решения. Конечно, невозможно описать все мыслимые комбинации компонентов или способов, но специалисту в данной области техники очевидно, что возможны многие дополнительные комбинации и перестановки. Соответственно, предлагаемое техническое решение призвано охватывать все такие изменения, модификации и вариации, которые отвечают сущности и объему формулы предлагаемого технического решения. Кроме того, в той степени, в которой термин "включает в себя" используется в подробном описании или в формуле, такой термин призван быть включительным аналогично термину "содержащий", поскольку "содержащий" интерпретируется при использовании в качестве переходного слова в формуле.