Einrichtung zur Ermittlung des statischen und dynamischen Verhaltens einer
Konstruktion, die mindestens ein gespanntes Seil aufweist.
Im Hauptpatent ist eine Einrichtung zur Ermittlung des statischen und dynamischen Verhaltens von Konstruktionen, die gespannte Seile, insbesondere elektrische Freileitungen, enthalten, mittels eines verkleinerten, winkeltreuen Modelles nach den Gesetzen der Ahn- lichkeitsmeehanik beschrieben, die darin besteht, dass mindestensein Seil der Hauptausführung im Modell durch ein Zugmittel ersetzt ist, welches zwar massstabtreu angeordnet, aber nicht maBstabtreu konstruiert ist.
Die vorliegende Zusatzerfindung besteht darin, da¯ mindestens an einer Stelle des Modelles wenigstens ein Kondensator mit durch mechanische Einwirkung veränderlicher Ka- pazität eingebaut ist, der mit einer Vorrich- tun, zur Anzeige einer an dieser Stelle des Modelles wirkenden Kraft verbunden ist.
Zweckmässig besitzt der Messkondensator wenigstens eine elastische Elektrodenplatte, die sich beim m Auftreten von Zugkräften verformt, so dass dadurch der Elektroden- abstand und. damit die KapazitÏt des Kondensators verändert wird. Der Kondensator ist beispielsweise in eine kapazitive Brückenschaltung eingebaut,indereneinerDiagonale die Messvorriohtung liegt. Diese kann ein Oszillograph, zum Beispiel ein Kathoden strahloszillograph sein, der die KrÏfte in Funktion der Zeit direkt in Kurvenform sichtbar macht.
Nach vorgängiger statischer Eichung ge stattet eine solche Einrichtung die unmittel- bare Messung stattischer und dynamischer KrÏfte durch Messen der Ausschläge des Leuchtfleokes auf dem Leuchtschirm der Oszillographenrohre. Der Weg des Leucht fleckes kann mittels Photoapparat photogra- phisch oder mittels Kino-Kamera kinema tograzphisch aufgenommen und auf diese Weise festgehalten werden. Die Os, zillo- gramme liefern die gesuchten Kräfte in Funktion der Zeit.
Bei der praktischen Ausf hrung sind zweckmϯig folgende Regeln zu beachten. : Der elastische Belag des Me¯kondensators ist so zu wÏhlen, da¯ seine mechanische Eigenfrequenz wesentlichhoher liegt als die praktisch bedeutsamen Schwingungsfrequenzen, die am Modell auftreten können. Die Kapazität des Kondensators muss mogliehst gross gewählt werden, um die Empfindlichkeit der Einrich- tung zu steigern. Dies f hrt zu sehr kleinen PlattenabstÏnden. Ferner dürfen die Elektro denabstände bei den am Modell auftretenden Kräften nur um Bruchteile von Millimetern geÏndert werden, damit durch den Kondensator die tatsächliche Modellseillänge nicht verÏndert wird.
Ausserdem darf der Kondensator durch sein Eigengewicht die statischen und dynamischen Vorgänge, die sich auf dem Modelleiter abspielen, nicht merklich beeinflussen, weshalb sein Gewicht ein Minimum (Bruchteile von einem Gramm) sein muss.
Aus demselben Grunde sind die elektrischen Zuleitungen zum Messkondensator äusserst leicht und flexibel herzustellen. Die Emp- findlichkeit des Me¯kondensators in gewissen Messbereichen kann dadurch erhöht werden, dass den Platten eine Vorspannung gegeben wird, so daB sie sich erst beim Aufireten von bestimmten Kräften voneinander entfernen können.
Ein praktisch brauchbarer Messkondensa- tor besteht beispielsweise aus zwei dünnen Stahlblattfed, ern mit einer hochwertigen Iso- lationseinlage als Dielektrikum. Die Blattfedern können je nach der Grosse der zu messenden Kräfte nur am einen Ende oder an beiden Enden vernietet werden. Zweck- mässig ist das Modell an der Mess stelle aufgeschnitten und sind die beiden BelÏge des Kondensators an den freien Enden der Schnittstelle befestigt. Vorzugsweise sind dabei an den Aussenseiten der Platten Fassun- gen zum Anschluss der beiden Enden des Seilmodelles, zum Beispiel kleine Haken, Ísen, Klemmen, Klammern oder dergleichen, angebracht, welche die infolge der Kräfte an der Messstelle auftretenden Bewegungen auf den Kondensator übertragen.
Zweck- mässig sind an den KondensatorbelÏgen die Stromzuführungen angelötet, die zur Erzielung einer st¯rungs- und fehlerfrcien Messung hochflexibel und möglichst leicht sein sollen.
Statt die Beläge des Kondensators selbst federnd auszubilden. kann man sie auch an irgendwie gestalteten Federn befestigen, zum Beispiel an je zwei gespannten Stahlsaiten befestigen. Zur r Veränderung der Empfind lichkeit der Me¯vorrichtung kann der Plat tenabstand verstellbar gemacht werden. Es liann aber auch die Elastizität der Elektro- den einstellbar gemacht werden, zum Beispiel durch Vers-chieben der Einspannstelle der die Elektrode bildenden Blattfeder oder durch Änderung der Spannung der Befestigungs- saiten des Kondensatorbelages oder dergleichen.
Die am Modell auf die beschriebene Art gemessenen KrÏfte werden mit dem aus den Modellgesetzen bestimmten KrÏfteverhÏltnis multipliziert, um die tatsächlich, das hei¯t in der Hauptausf hrung auftretenden KrÏfte zu ermitteln.
SelbstverstÏndlich lassen sich Messungen an mehreren Messstellen gleichzeitig ausfüh- ren. Bei Verzweigungen des Modelles, zum Beispiel dort, wo das Leitungsseil des Modelles an einem Hängeisolator aufgehängt ist, kann man die auf die einzelnen Teile wirkenden Kraftkomponenten messen. Man kann aber auch, um gewisse Kraftkomponenten zu messen, an der betreffenden Stelle des Modelles die Kraft künstlieh in ihre Komponen- ten zerlegen, indem man an der AleBstelle Hilfsdrähte in Richtung der Komponenten anbringt und in jeden Hilfsdraht einen Kon- densator einbaut. Auch die auf die Masten einer Modellfreileitung wirkenden KrÏfte lassen sich mittels entsprechend eingebauter Kondensatoren messen.
Device for determining the static and dynamic behavior of a
Construction that has at least one tensioned rope.
The main patent describes a device for determining the static and dynamic behavior of structures that contain tensioned ropes, in particular electrical overhead lines, by means of a scaled-down, conformal model according to the laws of mechanical similarity, which consists in the fact that at least one rope of the main design is Model is replaced by a traction device, which is arranged true to scale, but not constructed true to scale.
The present additional invention consists in that at least one capacitor with a capacitance that can be changed by mechanical action is installed at least at one point on the model, which is connected to a device for displaying a force acting at this point on the model.
The measuring capacitor expediently has at least one elastic electrode plate which deforms when tensile forces occur, so that the electrode spacing and. so that the capacitance of the capacitor is changed. The capacitor is built into a capacitive bridge circuit, for example, in whose one diagonal the measuring device is located. This can be an oscilloscope, for example a cathode ray oscilloscope, which makes the forces as a function of time directly visible in the form of a curve.
After a previous static calibration, such a device enables the direct measurement of stately and dynamic forces by measuring the deflections of the light spot on the fluorescent screen of the oscilloscope tubes. The path of the light spot can be photographed with a camera or cinematically tograzphically with a cinema camera and recorded in this way. The Os, zillograms provide the forces sought as a function of time.
The following rules should be observed during the practical implementation. : The elastic covering of the Mē condenser is to be chosen so that its mechanical natural frequency is much higher than the practically significant oscillation frequencies that can occur on the model. The capacitance of the capacitor must be chosen to be as large as possible in order to increase the sensitivity of the device. This leads to very small plate gaps. Furthermore, the electrode spacing may only be changed by fractions of a millimeter for the forces that occur on the model, so that the capacitor does not change the actual model rope length.
In addition, the capacitor must not noticeably influence the static and dynamic processes that take place on the modeliter due to its own weight, which is why its weight must be a minimum (fractions of a gram).
For the same reason, the electrical leads to the measuring capacitor are extremely easy and flexible to produce. The sensitivity of the Mēcapacitor in certain measuring ranges can be increased by applying a bias voltage to the plates so that they can only move away from each other when certain forces arise.
A practically useful measuring capacitor consists, for example, of two thin steel leaf springs with a high-quality insulation insert as a dielectric. The leaf springs can only be riveted at one end or at both ends, depending on the magnitude of the forces to be measured. The model is expediently cut open at the measuring point and the two layers of the capacitor are attached to the free ends of the interface. Sockets for connecting the two ends of the cable model, for example small hooks, eyes, clamps, brackets or the like, are preferably attached to the outer sides of the plates, which transfer the movements occurring as a result of the forces at the measuring point to the capacitor.
The power supply lines are expediently soldered to the capacitor pads and should be highly flexible and as light as possible in order to achieve an interference-free and error-free measurement.
Instead of making the surfaces of the capacitor itself resilient. you can also attach them to springs designed in some way, for example to two tensioned steel strings. To change the sensitivity of the Mo device, the distance between the plates can be made adjustable. However, the elasticity of the electrodes can also be made adjustable, for example by shifting the clamping point of the leaf spring forming the electrode or by changing the tension of the fastening strings of the capacitor coating or the like.
The forces measured on the model in the manner described are multiplied by the force ratio determined from the model laws in order to determine the forces that actually occur, that is, in the main execution.
Of course, measurements can be carried out at several measuring points at the same time. If the model branches, for example where the cable of the model is suspended from a suspension insulator, the force components acting on the individual parts can be measured. However, in order to measure certain force components, the force can be artificially broken down into its components at the relevant point in the model by attaching auxiliary wires in the direction of the components and installing a capacitor in each auxiliary wire. The forces acting on the masts of a model overhead line can also be measured using built-in capacitors.