WAT IS EEN STOCKBRIDGE TRILLINGSDEMPER

Een Stockbridge-demper is een afgestemde massademper die wordt gebruikt om door de wind veroorzaakte trillingen op slanke constructies zoals bovengrondse hoogspanningslijnen, lange uitkragende borden en tuibruggen te onderdrukken. Het haltervormige apparaat bestaat uit twee massa's aan de uiteinden van een kort stuk kabel of flexibele staaf, die in het midden aan de hoofdkabel is geklemd. De demper is ontworpen om de energie van oscillaties in de hoofdkabel af te voeren tot een aanvaardbaar niveau.

Een voorbeeldfoto van Stockbridge-dempers die onder hoogspanningsdraden hangen

Stockbridge-dempers geïnstalleerd op hoogspanningsleidingen

Wind-geïnduceerde oscillatie

Wind kan drie belangrijke oscillatiemodi in hangende kabels genereren:

Galop heeft een amplitude gemeten in meters en een frequentiebereik van 0,08 tot 3 Hz

Eolische trillingen (ook wel flutter genoemd) hebben een amplitude van millimeters tot centimeters en een frequentie van 3 tot 150 Hz

Wake-geïnduceerde trillingen hebben een amplitude van centimeters en een frequentie van 0,15 tot 10 Hz

De Stockbridge-demper richt zich op oscillaties als gevolg van eolische trillingen; buiten dit amplitude- en frequentiebereik is het minder effectief. Eolische trillingen treden op in het verticale vlak en worden veroorzaakt door het afwisselend afstoten van wervels aan de lijzijde van de kabel. Een constante maar matige wind kan een staande golfpatroon op de lijn veroorzaken dat uit verschillende golflengten per overspanning bestaat. Eolische trillingen veroorzaken schadelijke spanningsmoeheid aan de kabel en zijn de belangrijkste oorzaak van het falen van geleiderstrengen. De uiteinden van een overspanning van een hoogspanningslijn, waar deze aan de zendmasten is vastgeklemd, vormen het grootste risico. Het effect wordt meer uitgesproken bij verhoogde kabelspanning, omdat de natuurlijke zelfdemping wordt verminderd.

Beschrijving

Het originele betonblokontwerp van Stockbridge

De Stockbridge-demper werd in de jaren 1920 uitgevonden door George H. Stockbridge, die ingenieur was voor Edison in Zuid-Californië. Stockbridge verkreeg op 3 juli 1928 het Amerikaanse octrooi 1675391 voor een"trillingsdemper". Zijn patent beschreef drie manieren om trillingen op lijnen te dempen: een zak met metalen ponsen die aan de lijn was vastgemaakt; een kort stuk kabel parallel aan de hoofdkabel geklemd; en een korte (30 inch, 75 cm) kabel met aan elk uiteinde een betonnen massa. Dit laatste apparaat ontwikkelde zich tot de veelgebruikte Stockbridge-demper.

Trillingen in de hoofdkabel werden door de klem naar beneden geleid naar de kortere demper, of"boodschapper", kabel. Dit zou buigen en ervoor zorgen dat de symmetrisch geplaatste betonblokken aan de uiteinden gaan oscilleren. Zorgvuldige keuze van de massa van de blokken en de stijfheid en lengte van de demperkabel zou de mechanische impedantie van de demper afstemmen op die van de lijn, en de oscillatie van de hoofdkabel aanzienlijk verminderen. Omdat Stockbridge-dempers economisch, effectief en eenvoudig te installeren waren, werden ze routinematig gebruikt op bovenleidingen. Live-line werken met behulp van hot-stick tools betekende dat het mogelijk was om dempers achteraf op lijnen aan te brengen terwijl ze onder spanning stonden.

Moderne ontwerpen

Een modern design met metalen gewichten

Moderne ontwerpen gebruiken metalen klokvormige gewichten in plaats van Stockbridge's betonblokken. De bel is hol en de demperkabel is intern bevestigd aan het distale uiteinde, waardoor relatieve beweging tussen de kabel en de dempingsgewichten mogelijk is. Om meer bewegingsvrijheid te bieden, kunnen de gewichten gedeeltelijk in het verticale vlak worden geplaatst, waardoor de kabel buiten de grenzen van de bel kan gaan. Sommige complexere ontwerpen gebruiken gewichten met een asymmetrische massaverdeling, waardoor de demper kan oscilleren in verschillende frequentiemodi en -bereiken.

Dogbone-dempers op de wegondersteuningskabels van de Severn-brug

Een ander modern ontwerp is de Dogbone, uitgevonden door Philip Dulhunty in 1976 [twijfelachtig - bespreken], zo genoemd vanwege zijn configuratie, een grotere metalen bol bevestigd aan het uiteinde van de demper, met een kleinere bol die er zijwaarts uitsteekt, die lijkt op een hondenbot . De demper verplaatst de gewichten zijwaarts om een ​​derde vrijheidsgraad te introduceren door de demperkabel te draaien en op en neer te buigen. Er werd extra wrijving tussen de strengen gecreëerd in de demperkabel, waardoor aanzienlijk meer energie werd gedissipeerd. [verificatie nodig]

Het meest kwetsbare deel van de kabel is waar het wordt vastgeklemd aan het uiteinde van een isolatorstreng, dus dempers worden meestal geïnstalleerd op de dichtstbijzijnde anti-knooppunten (punten van maximale verplaatsing) aan weerszijden van de klem. Er zijn dus normaal gesproken twee dempers per overspanning, hoewel er indien nodig meer kunnen worden geïnstalleerd bij grotere overspanningen.

Bovengrondse transmissielijnen vormen een bovenleiding waarvan de trillingen voornamelijk in het verticale vlak plaatsvinden. Wanneer meer dan één trillingsvlak wordt verwacht, kunnen Stockbridge-dempers haaks op elkaar worden gemonteerd. Dit is gebruikelijk wanneer de kabel in een verticaal of niet-horizontaal vlak loopt, bijvoorbeeld in tuibruggen of tuidraden van zendmasten.

Referentie: wikipedia.org/wiki/Stockbridge_damper