Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
  • Динамическое демпфирование колебаний конструкций жесткой ошиновки
  • УДК 624.042.41
    doi: 10.33622/0869-7019.2023.10.89-95
    Серафим Александрович ФОМЕНКО1, кандидат технических наук, доцент, fomenko_sa@mail.ru
    Игорь Михайлович ГАРАНЖА2, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры металлических и деревянных конструкций, garigo@mail.ru
    Антон Владимирович ТАНАСОГЛО2, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры металлических и деревянных конструкций, a.v.tan@mail.ru
    1 Донбасская национальная академия строительства и архитектуры (ДонНАСА), 86123, ДНР, г. Макеевка, ул. Державина, 2
    2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337 Москва, Ярославское ш., 26
    Аннотация. При взаимодействии гибких сооружений с ветровым потоком возможно возникновение различных явлений аэродинамической неустойчивости, например вихревое возбуждение сооружений цилиндрической формы, галопирование плохо обтекаемых конструкций с квадратным, прямоугольным или ромбовидным сечением. Опыт эксплуатации жесткой ошиновки показывает, что при относительно небольших скоростях ветра могут возбуждаться поперечные резонансные колебания, продолжающиеся в течение нескольких часов. При этом продольные колебания ошиновки в разы меньше или практически отсутствуют. Такие условия эксплуатации жесткой ошиновки показали необходимость установки дополнительных устройств (гасителей) для снижения амплитуд колебаний конструкций в резонансном режиме. Проблема уменьшения уровня колебаний конструкций во многих случаях связана с необходимостью повышения жесткости и снижения материалоемкости конструкций, при этом важно выполнение технологических требований, предъявляемых условиями эксплуатации, а также защита людей от вредного действия вибраций. В статье выделены некоторые основные способы гашения колебаний конструкций жесткой ошиновки. Метод динамического гашения колебаний заключается в присоединении к объекту виброзащиты дополнительных устройств с целью изменения его вибрационного состояния. Работа динамических гасителей основана на формировании силовых воздействий, передаваемых на объект. Этим динамическое гашение отличается от другого способа уменьшения вибрации, характеризуемого наложением на объект дополнительных кинематических связей, например закреплением отдельных его точек. Приведена математическая модель работы пластинчатого динамического гасителя колебаний с сосредоточенной массой. Для определения оптимальных параметров динамических гасителей колебаний выполнен их расчет, учитывающий совместное действие жесткой ошиновки и гасителя. Проведены экспериментальные исследования совместной работы конструкции жесткой ошиновки с пластинчатым динамическим гасителем. Подтверждена эффективность применения пластинчатых динамических гасителей с сосредоточенной массой как снаружи, так и внутри трубы-шины. Предложен вариант специального пластинчатого гасителя колебаний, который позволяет повысить логарифмический декремент колебаний в 3-3,5 раза и уменьшить амплитуду колебаний конструкций жесткой ошиновки в резонансном режиме в 12 раз.
    Ключевые слова: динамическое демпфирование колебаний, жесткая ошиновка, вихревое возбуждение ветра, пластинчатый динамический гаситель колебаний, сосредоточенная масса
  • СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
    1. Денисов Е. В., Фоменко С. А. Особенности применения конструкций жесткой ошиновки в открытых распределительных устройствах // Металлические конструкции. 2020. Т. 26. № 3. С. 117-129.
    2. Placzek A., Sigrist J., Hamdouni A. Numerical simulation of an oscillating cylinder in a cross-flow at low Reynolds number: Forced and free oscillations [Численное моделирование колебаний цилиндра в поперечном потоке при малых числах Рейнольдса: вынужденные и свободные колебания]. Computers and Fluids, 2019, vol. 48(1), pp. 80-100. doi: 10.1016/j.compfluid.2018.01.007
    3. Carassale L. Analysis of aerodynamic pressure measurements by dynamic coherent structures [Анализ измерений аэродинамического давления динамическими когерентными структурами]. Probabilistic Engineering Mechanics, 2012, vol. 28, pp. 66-74. doi: 10.1016/j.probengmech.2011.08.010
    4. Eurocode 1. EN 1990:2002+A1. Actions on Structures. General Actions. Part 1-4: Wind Actions [Действия на конструкциях. Общие положения. Ч. 1-4: Действия ветра]. Brussels, Management Centre, 2002. 148 p.
    5. Holmes J. Wind Loading of Structures [Ветровые нагрузки на сооружения]. London, Taylor & Francis, 2017. 433 p.
    6. Li T., Zhang J., Zhang W. Nonlinear characteristics of vortex-induced vibration at low Reynolds number [Нелинейные характеристики вибрации, вызванной вихрем, при малых числах Рейнольдса]. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 2021, vol. 16(7), pp. 2753-2771. doi: 0.1016/j.cnsns.2020.10.014
    7. Togbenou K., Li Y., Chen N., Liao H. An efficient simulation method for vertically distributed stochastic wind velocity field based on approximate piecewise wind spectrum [Эффективный метод моделирования вертикально распределенного стохастического поля скорости ветра на основе приближенного кусочного спектра ветра]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2016, vol. 151, pp. 48-59. doi: 10.1016/j.jweia.2016.01.005
    8. Uematsu Y., Koo C. Wind-tunnel study of wind loads on circular cylindrical structures [Исследование ветровой нагрузки на круглые цилиндрические конструкции в аэродинамической трубе]. Journal of Wind Engineering, 2018, no. 33, pp. 17-25. doi: 10.5359/jwe.33.17
    9. Paz M., Kim Y. Structural dynamics: theory and computation [Строительная динамика: теория и расчеты]. Springer, 2019. 652 p.
    10. Sathia K. Principles of structural analysis: static and dynamic loads [Принципы анализа сооружений: статические и динамические нагрузки]. New York, Bentley Institute Press, 2020. 707 p.
    11. Simiu E., Yeo D. Wind effects on structures: modern structural design for wind [Воздействие ветра на конструкции: современное проектирование конструкций под ветровые воздействия ]. Wiley-Blackwell, 2019. 520 p.
    12. Hanratty T. Physics of gas-liquid flows [Физика газо- и жидкостных потоков]. Cambridge University Press, 2018. 354 p.
    13. Cebeci T. An engineering approach to the calculation of aerodynamic flows [Инженерный подход к расчету аэродинамических течений]. Springer, 2009. 411 p.
    14. Prandtl L., Tietjens O. Fundamentals of hydro- and aeromechanics [Основы гидро- и аэродинамики]. Dover Publications, 2021. 304 p.
    15. Sagaut P., Cambon C. Homogeneous turbulence dynamics [Динамика однородной турбулентности]. Springer, 2018. 926 p.
    16. СОУ 40.132385941-39:2011. Проектирование жесткой ошиновки в открытых распределительных устройствах напряжением от 110 до 750 кВ. Методические указания. Харьков : институт "Укрэнергосетьпроект", 2020. 79 с.
    17. СТО 56947007-29.060.10.006-2008. Методические указания по расчету и испытаниям жесткой ошиновки ОРУ 110-500 кВ. М. : Россети ФСК ЕЭС, 2018. 63 с.
    18. Design guide for rural substations [Руководство по проектированию сельских электрических подстанций]. RUS Bulletin 1724E-300. Washington, United States department of Agriculture, 2021. 764 p.
    19. Gorokhov Y. V., Mushchanov V. F., Kulyabko V. V. Ways of antihunting rigid conductors structures of outdoor switchgears of the power supply network construction [Способы защиты конструкций жестких проводников ОРУ электросетевых конструкций]. Modern Building Materials, Structures and Techniques, 2017, vol. 22(6), pp. 619-627.
    20. Lewandowski R., Grzymis_awska J. Dynamic analysis of structures with multiple tuned mass dampers [Динамический анализ конструкций с несколькими настроенными массовыми демпферами]. Journal of Civil Engineering and Management, 2009, no. 15(1), pp. 77-86. doi: 10.3846/1392-3730.2009.15.77-86
    21. Пат. РФ № 2402129. Устройство для передачи и распределения электроэнергии / Долин А. П., Долин С. А. Опубл. 20.10.2010. Бюл. № 29.
    22. Пат. № 40099. Струнный демпфер для гашения изгибных колебаний ветрового резонанса трубы / Кулябко В. В., Мущанов В. Ф., Масловский А. В. [и др. ]. Киев, 2009. Бюл. № 7.
    23. Пат. № 40431. Способ гашения основного тона изгибных колебаний жесткой ошиновки / Кулябко В. В., Мущанов В. Ф., Масловский А. В. [и др.]. Киев, 2009. Бюл. № 7.
    24. Fomenko S., Garanzha I., Tanasoglo A., Vershinin V. Theoretical and experimental researches of spring damping flexural oscillations for beam structures. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 661, pp. 1-6. doi: 10.1088/1757-899X/661/1/012053
    25. Fomenko S., Garanzha I., Tanasoglo A. Damper as a rigid Insert for rigid bus structures oscillation damping [Демпфер в качестве жесткой вставки для гашения колебаний жестких шинных конструкций]. Materials Science Forum, 2018, vol. 931, pp. 14-18. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.931.14

  • Для цитирования: Фоменко С. А., Гаранжа И. М., Танасогло А. В. Динамическое демпфирование колебаний конструкций жесткой ошиновки // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 10. С. 89-95. doi: 10.33622/0869-7019.2023.10.89-95

НАЗАД