ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ

Полезная модель относится к области устройств, служащих для устранения или уменьшения колебаний высотных сооружений, и может быть использована при возведении дымовых и вентиляционных труб.
При обтекании ветровым потоком круглой трубы образуются вихри, которые периодически срываются то с одной, то с другой боковой стороны, в результате появляется переменная аэродинамическая сила, действующая перпендикулярно набегающему потоку и вызывающая вынужденные колебания трубы. Известны аэродинамические устройства для гашения колебаний в ветровом потоке высоких круглых и малой коничности газоотводящих труб, представляющие собой намотанную на трубу по спирали проволоку [1]. Однако эти устройства недостаточно эффективны.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту заявляемому объекту является гаситель колебаний дымовой трубы, преимущественно цилиндрической, содержащий три полосовые лопасти, установленные по спирали в верхней части трубы и закрепленные кромкой перпендикулярно к ее наружной поверхности, при этом для снижения трудоемкости изготовления изогнутых в пространстве лопастей они могут быть выполнены из отдельных не стыкуемых между собой пластин [2]. Спиральные лопасти делают срыв вихрей постоянным, а не периодическим, что устраняет или уменьшает колебания трубы в ветровом потоке. Однако, изготовление спиральных лопастей, даже если они изготавливаются из отдельных пластин, очень трудоемко, а сопротивление загибу спирали в закреплении ее к трубе низкое из-за малой толщины лопасти. К тому же, ветровой поток, обтекая гладкую лопасть, создает другие вихри, срыв которых может провоцировать колебания трубы.
Полезная модель решает задачу снижения трудоемкости изготовления гасителя колебаний и повышения его эффективности.
Для этого в гасителе колебаний дымовой трубы, содержащем полосовые лопасти, установленные по спирали в верхней части трубы и закрепленные кромкой перпендикулярно к ее наружной поверхности, согласно полезной модели полосовые лопасти выполнены поперечно гофрированными.
За счет поперечного гофрирования обеспечивается изгиб полосы на ребро с одновременным закручиванием по спирали, то-есть облегчается придание ей формы винтовой линии и прилегание кромки к наружной поверхности трубы, что снижает трудоемкость изготовления гасителя колебаний. Поперечно гофрированная форма лопасти создает волнообразное примыкание ее кромки к поверхности трубы, что повышает сопротивление загибу лопасти из-за разнесения точек закрепления относительно оси лопасти и тем самым возрастает прочность ее закрепления на трубе. Кроме того, при обтекании ветром гофрированной волнообразной поверхности лопасти создается турбулентность ветрового потока, что устраняет периодичность срыва вихрей и тем самым повышает эффективность гасителя колебаний.
На фиг.1 показан общий вид дымовой трубы с гасителем колебаний, на фиг.2 дан фрагмент трубы в зоне гасителя колебаний, на фиг.3, 4 и 5 - варианты профилей гофрирования лопасти.
Дымовая или вентиляционная труба 1, имеющая преимущественно цилиндрическую форму, закреплена на опорном основании 2, например фундаменте. В верхней части трубы 1 установлен гаситель колебаний 3. Гаситель колебаний 3 выполнен в виде полосовых лопастей 4, которые установлены в верхней части трубы 1 по спирали перпендикулярно ее поверхности и закреплены к ней кромкой, например сварными швами 5. Лопасти 4 выполнены поперечно гофрированными и имеют волнообразный профиль. Форма гофра 6 может быть например треугольной, синусоидальной, трапецевидной и другой. За счет поперечного гофрирования обеспечивается изгиб полосы на ребро с одновременным закручиванием по спирали, то есть облегчается
придание ей формы винтовой линии и прилегание кромки к наружной поверхности трубы,
Заявляемый гаситель колебаний работает следующим образом. Лопасти 4 гасителя колебаний 3 установлены и закреплены в верхней части трубы 1. За счет поперечного гофрирования полосы 4 облегчается придание ей формы винтовой линии и прилегание кромки к наружной поверхности трубы. Ветровой поток, обтекая трубу 1, ударяется о лопасти 4 гасителя колебаний 3, в результате создается турбулентность потока, то есть постоянное его завихрение, созданию турбулентности помогает волнообразный профиль лопасти 4. В результате этого срыв вихрей становится постоянным, а не периодическим, что устраняет или уменьшает колебания трубы в ветровом потоке. Волнообразное примыкание кромки лопасти 4 к поверхности трубы разносит точки закрепления лопасти, например сварными швами 5, относительно ее оси, что повышает сопротивление загибу лопасти от действия ветра.
По сравнению с прототипом заявляемый гаситель колебаний более эффективен и менее трудоемок в изготовлении.
Источники информации
1. Волков Э.П., Гаврилов Е.И., Дужих Ф.П. Газоотводящие трубы ТЭС и АЭС. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с.81.
2. Металлические конструкции. В 3 т.Т. 3. Специальные конструкции и сооружения: Учебник для строительных вузов; Под ред. В.В.Горева. - М.: Высшая школа, 1999, с.163, рис.8.25 (прототип).