O QUE É UM AMORTECEDOR DE VIBRAÇÃO STOCKBRIDGE

Um amortecedor Stockbridge é um amortecedor de massa sintonizado usado para suprimir vibrações induzidas pelo vento em estruturas esbeltas, como linhas de energia aéreas, sinais em balanço longos e pontes estaiadas. O dispositivo em forma de haltere consiste em duas massas nas extremidades de um pequeno comprimento de cabo ou haste flexível, que é preso em seu meio ao cabo principal. O amortecedor é projetado para dissipar a energia das oscilações no cabo principal a um nível aceitável.

Uma foto de exemplo de amortecedores Stockbridge pendurados em fios de alta tensão

Amortecedores Stockbridge instalados em linhas de alta tensão

Oscilação induzida pelo vento

O vento pode gerar três modos principais de oscilação em cabos suspensos:

Gallop tem uma amplitude medida em metros e uma faixa de frequência de 0,08 a 3 Hz

A vibração eólica (às vezes chamada de vibração) tem uma amplitude de milímetros a centímetros e uma frequência de 3 a 150 Hz

A vibração induzida por esteira tem uma amplitude de centímetros e uma frequência de 0,15 a 10 Hz

O amortecedor Stockbridge visa oscilações devido à vibração eólica; é menos eficaz fora dessa amplitude e faixa de frequência. A vibração eólica ocorre no plano vertical e é causada pelo derramamento alternado de vórtices no lado sotavento do cabo. Um vento constante, mas moderado, pode induzir um padrão de onda estacionária na linha que consiste em vários comprimentos de onda por extensão. A vibração eólica causa fadiga por tensão prejudicial ao cabo e representa a principal causa de falha de fios condutores. As extremidades de um trecho de linha de energia, onde ela é presa às torres de transmissão, correm maior risco. O efeito torna-se mais pronunciado com o aumento da tensão do cabo, pois seu autoamortecimento natural é reduzido.

Descrição

O projeto original de blocos de concreto de Stockbridge

O amortecedor Stockbridge foi inventado na década de 1920 por George H. Stockbridge, que era engenheiro da Southern California Edison. Stockbridge obteve a patente americana 1675391 em 3 de julho de 1928 para um"amortecedor de vibrações". Sua patente descrevia três meios de amortecimento de vibrações nas linhas: um saco de perfurações de metal amarrado à linha; um pequeno comprimento de cabo preso paralelamente ao cabo principal; e um cabo curto (30 pol., 75 cm) com uma massa de concreto fixada em cada extremidade. Este último dispositivo desenvolveu-se no amplamente utilizado amortecedor Stockbridge.

As vibrações no cabo principal foram transmitidas através da braçadeira e para o amortecedor mais curto, ou"mensageiro", cabo. Isso flexionaria e faria com que os blocos de concreto colocados simetricamente em suas extremidades oscilassem. A escolha cuidadosa da massa dos blocos, a rigidez e o comprimento do cabo amortecedor combinariam a impedância mecânica do amortecedor com a da linha e atenuariam bastante a oscilação do cabo principal. Como os amortecedores Stockbridge eram econômicos, eficazes e fáceis de instalar, eles se tornaram usados ​​rotineiramente em linhas aéreas. O trabalho em linha viva usando ferramentas de hot stick significava que era possível adaptar amortecedores a linhas enquanto energizadas.

designs modernos

Um design moderno com pesos de metal

Os projetos modernos usam pesos de metal em forma de sino em vez dos blocos de concreto de Stockbridge. A campânula é oca e o cabo amortecedor é fixado internamente na extremidade distal, o que permite o movimento relativo entre o cabo e os pesos amortecedores. Para proporcionar maior liberdade de movimento, os pesos podem ser parcialmente entalhados no plano vertical, permitindo que o cabo se desloque para fora dos limites do sino. Alguns projetos mais complexos usam pesos com distribuição de massa assimétrica, o que permite que o amortecedor oscile em vários modos e faixas de frequência diferentes.

Amortecedores Dogbone nos cabos de suporte rodoviário da Ponte Severn

Outro design moderno é o Dogbone inventado por Philip Dulhunty em 1976 [duvidoso – discuta] é assim chamado devido à sua configuração, uma esfera de metal maior presa à extremidade do amortecedor, com uma esfera menor projetando-se lateralmente, lembrando um osso de cachorro . O amortecedor desloca os pesos lateralmente para introduzir um terceiro grau de liberdade, torcendo o cabo do amortecedor, além de dobrá-lo para cima e para baixo. Fricção intra-fio adicional foi criada no cabo amortecedor, dissipando significativamente mais energia. [verificação necessária]

A seção mais vulnerável do cabo é onde ele é preso ao final de uma cadeia de isoladores, portanto, os amortecedores são normalmente instalados nos anti-nós mais próximos (pontos de deslocamento máximo) de cada lado da braçadeira. Existem assim normalmente dois registos por vão, embora mais possam ser instalados se necessário em vãos mais longos.

As linhas aéreas de transmissão formam uma catenária para a qual a vibração é predominantemente no plano vertical. Quando mais de um plano de vibração é antecipado, os amortecedores Stockbridge podem ser montados em ângulos retos entre si. Isso é comum quando o cabo passa em um plano vertical ou fora da horizontal, por exemplo, em pontes estaiadas ou cabos de sustentação de mastros de rádio.

Referência: wikipedia.org/wiki/Stockbridge_damper