DE102014209799A1

DE102014209799A1 - Apparatus, system and method for damping mechanical vibration of a structure

Info

Publication number: DE102014209799A1
Application number: DE102014209799.1A
Authority: DE
Inventors: Gabriele Michalke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2015-11-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur (14; 29; 40; 40‘). Die Vorrichtung umfasst: mindestens eine steuerbare Aktoreinrichtung (16-i) mit einem elektroaktiven Polymerbereich (17-i), welche an oder in der Struktur (14; 29; 40; 40‘) angebracht ist; wobei die Aktoreinrichtung (16-i) durch Anlegen einer elektrischen Spannung (U) an den elektroaktiven Polymerbereich (17-i) der Aktoreinrichtung (16-i) verformbar ist; und eine Steuereinrichtung (22), mittels welcher die elektrische Spannung (U) zum Dämpfen der mechanischen Schwingung der Struktur (14; 29; 40; 40‘) an den elektroaktiven Polymerbereich (17-i) anlegbar ist.The present invention provides a device, system and method for damping mechanical vibration of a structure (14; 29; 40; 40 '). The apparatus comprises: at least one controllable actuator device (16-i) having an electroactive polymer region (17-i) attached to or in the structure (14; 29; 40; 40 '); wherein the actuator device (16-i) is deformable by applying an electrical voltage (U) to the electroactive polymer region (17-i) of the actuator device (16-i); and a control device (22) by means of which the electrical voltage (U) for damping the mechanical oscillation of the structure (14; 29; 40; 40 ') can be applied to the electroactive polymer region (17-i).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur, insbesondere einer Windkraftanlage, eines Gebäudes und/oder eines Schwingungstilgers. The present invention relates to a device, a system and a method for damping a mechanical vibration of a structure, in particular a wind turbine, a building and / or a vibration absorber.

Stand der TechnikState of the art

In einer Vielzahl von Strukturen kann es zu unerwünschten mechanischen Schwingungen kommen. Gebäude, insbesondere hohe Gebäude, können beispielsweise durch Erdbeben und/oder Winde in eine mechanische Schwingung versetzt werden. Bei Windkraftanlagen befindet sich häufig eine große Masse, nämlich der Generator, an einem Turmkopf an der Spitze des Turms, wobei die Masse durch ein Anströmen einer Rotorfläche der Windkraftanlage ausgelenkt wird. Dadurch kann der Turm in mechanische Schwingungen versetzt werden. Bei Offshore-Windkraftanlagen kann eine zusätzliche Anregung mechanischer Schwingungen durch Meereswellen erfolgen, welche Schwingungen in den Turm der Windkraftanlage einkoppeln können.In a variety of structures, there may be undesirable mechanical vibrations. Buildings, especially tall buildings, can be set in mechanical vibration by earthquakes and / or winds, for example. In wind turbines is often a large mass, namely the generator, on a tower head at the top of the tower, the mass is deflected by an influx of a rotor surface of the wind turbine. As a result, the tower can be set into mechanical vibrations. In offshore wind turbines, an additional excitation of mechanical vibrations by sea waves can take place, which can couple vibrations in the tower of the wind turbine.

Inhärente Dämpfungen solcher Strukturen, beispielsweise aus einer Reibungsdämpfung in einem Fundament der Struktur und/oder zwischen Knotenpunkten innerhalb der Struktur und/oder Reibung zwischen der Struktur und an die Struktur gekoppelter Komponenten sind üblicherweise verhältnismäßig gering. Aus diesem Grund werden häufig zusätzliche Vorrichtungen zum Dämpfen mechanischer Schwingungen solcher Strukturen vorgesehen.Inherent attenuations of such structures, such as friction damping in a foundation of the structure and / or between nodes within the structure and / or friction between the structure and components coupled to the structure, are usually relatively small. For this reason, additional devices are often provided for damping mechanical vibrations of such structures.

In der EP 1 008 747 A2 ist ein Schwingungstilger für Windkraftanlagen beschrieben. Der dort beschriebene Schwingungstilger besteht im Wesentlichen aus Schwungmasse, Pendelstange, Pendellager bzw. -gelenk und Dämpfungsmitteln. Schwungmasse, Pendellänge und stärkere Dämpfungsmittel sind auf die physikalischen Eigenschaften der Windkraftanlage derart angepasst, dass die Schwungmasse im Vergleich zum Bauwerk phasenverschoben schwingt. Die Dämpfungsmittel bilden zusammen mit dem Pendelgelenk eine baulich abgeschlossene Einheit und sind im Wesentlichen aus einem oder mehreren Elastomermodulen ausgebildet.In the EP 1 008 747 A2 is described a vibration damper for wind turbines. The vibration damper described there consists essentially of flywheel, pendulum rod, pendulum bearing or joint and damping means. Flywheel, pendulum length and stronger damping means are adapted to the physical characteristics of the wind turbine so that the flywheel oscillates out of phase compared to the building. The damping means form together with the pendulum joint a structurally self-contained unit and are formed essentially of one or more elastomeric modules.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. The present invention discloses a device having the features of claim 1, a system having the features of claim 8, and a method having the features of claim 9.

Demgemäß ist vorgesehen: Eine Vorrichtung zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur mit mindestens einer steuerbaren Aktoreinrichtung mit einem aktiven Materialbereich, insbesondere mit einem elektroaktiven Materialbereich, besonders bevorzugt mit einem elektroaktiven Polymerbereich, welche an oder in der Struktur angebracht ist; die Aktoreinrichtung durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den elektroaktiven Polymerbereich der Aktoreinrichtung verformbar ist; und einer Steuereinrichtung, mittels welcher die elektrische Spannung zum Dämpfen der mechanischen Schwingung der Struktur an den elektroaktiven Polymerbereich anlegbar ist.Accordingly, provision is made for a device for damping a mechanical oscillation of a structure having at least one controllable actuator device with an active material region, in particular with an electroactive material region, particularly preferably with an electroactive polymer region, which is attached to or in the structure; the actuator device is deformable by applying an electrical voltage to the electroactive polymer region of the actuator device; and a control device, by means of which the electrical voltage for damping the mechanical vibration of the structure can be applied to the electroactive polymer region.

Aktive Materialien, welche auch „smarte Materialien“ oder „intelligente Materialien“ genannt werden, führen eine aktive Funktion, etwa eine Ausdehnung, Kraft, Formänderung, und/ oder Steifigkeitsänderung unter dem Einfluss / Zuschalten äußerer Parameter, etwa elektrischer oder magnetischer Felder oder einer Temperatur, aus.Active materials, which are also called "smart materials" or "intelligent materials" perform an active function, such as expansion, force, shape change, and / or stiffness change under the influence / addition of external parameters, such as electric or magnetic fields or temperature , out.

Des Weiteren ist vorgesehen, ein System mit einer Struktur und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung der Struktur. Furthermore, it is provided, a system having a structure and a device according to the invention for damping a mechanical vibration of the structure.

Schließlich ist vorgesehen, ein Verfahren zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur mit den Schritten: Erfassen der mechanischen Schwingung der Struktur; Anpassen einer an einen elektroaktiven Polymerbereich einer steuerbaren Aktoreinrichtung, welche an oder in der Struktur angebracht ist, anzugebenden Spannung, basiert auf der erfassten mechanischen Schwingung der Struktur; und Anlegen der angepassten Spannung an den elektroaktiven Polymerbereich der Aktoreinrichtung zum Dämpfen der mechanischen Schwingung der Struktur durch ein Verformen der Aktoreinrichtung aufgrund der angelegten angepassten Spannung.Finally, there is provided a method of damping a mechanical vibration of a structure comprising the steps of: detecting the mechanical vibration of the structure; Adjusting a voltage to be given to an electroactive polymer region of a controllable actuator device attached to or in the structure, based on the detected mechanical vibration of the structure; and applying the adjusted voltage to the electroactive polymer region of the actuator device to dampen the mechanical vibration of the structure by deforming the actuator device due to the applied adjusted voltage.

„Elektroaktive Polymere“ (EAP) ist ein Oberbegriff für eine Vielzahl von Kunststoffen, deren Gemeinsamkeiten eine Gestaltänderung durch Einfluss elektrischer Spannungen und Ladungen ist. Die zugrunde liegenden Effekte können dabei unterschiedlich sein. Man unterscheidet beispielsweise feuchte EAP (intermolekulare Bewegung von Ionen) und trockene EAP, darunter etwa elektrostriktive Polymere, piezoelektrische Polymere und dielektrische Polymere. "Electroactive Polymers" (EAP) is a generic term for a large number of plastics whose common features are a change in shape due to the influence of electrical voltages and charges. The underlying effects can be different. For example, a distinction is made between wet EAP (intermolecular movement of ions) and dry EAP, including, for example, electrostrictive polymers, piezoelectric polymers and dielectric polymers.

Wie in 6A schematisch gezeigt, sind bei einer elektroaktiven Polymerschichtung 1 insbesondere zwei elektrische Kontaktschichten 3, 4 zum elektrischen Kontaktieren einer Polymerschicht 2 auf voneinander abgewandten Oberflächen der Polymerschicht 2 angebracht. Die Gestaltänderung, also eine Verformung der elektroaktiven Polymerschichtung 1, wird hierbei insbesondere durch elektrostatische Kräfte, welche auf die Polymerschicht 2 als elastisches Dielektrikum durch Aufbringen von elektrischen Ladungen auf die Kontaktschichten 3, 4 wirken, erzeugt. Die Polymerschicht 2 ist insbesondere elastisch, nicht leitfähig und ist zwischen nachgiebigen Kontaktschichten 3, 4 angebracht. As in 6A shown schematically are in an electroactive polymer layering 1 in particular two electrical contact layers 3 . 4 for electrically contacting a polymer layer 2 on opposite surfaces of the polymer layer 2 appropriate. The change in shape, ie a deformation of the electroactive polymer layer 1 , is characterized in particular by electrostatic forces acting on the polymer layer 2 when elastic dielectric by applying electrical charges to the contact layers 3 . 4 act, generated. The polymer layer 2 is particularly elastic, non-conductive and is between resilient contact layers 3 . 4 appropriate.

Wird eine elektrische Spannung an die Kontaktschichten 3, 4 angelegt, kann die Polymerschicht 2 als Dielektrikum aufgrund von sich anziehenden Ladungen in einer Feldrichtung R, das heißt senkrecht zu der Polymerschicht 2, gestaucht werden. Gleichzeitig kann, da Polymere nahezu inkompressibel sein können und ein Volumen der Polymerschicht 2 während der Verformung konstant bleibt, eine Dehnung der Polymerschicht 2 senkrecht zu der Feldrichtung R auftreten. Die Kontaktschichten 3, 4 wirken mit der dielektrischen Polymerschicht 2 als ein Kondensator. Der stauchenden elektrostatischen Anziehungskraft zwischen den Kontaktschichten 3, 4 wirkt eine Rückstellkraft der flexiblen Polymerschicht, welche insbesondere als ein Elastomer ausgebildet sein kann, entgegen. Eine aktuelle Verformung der elektroaktiven Polymerschichtung 1 ist somit ein Ergebnis einer resultierenden Kraft aus der elektrostatischen Anziehungskraft, aus einer mechanischen Kraft auf die Polymerschichtung 1 sowie aus der Rückstellkraft.Is an electrical voltage to the contact layers 3 . 4 applied, the polymer layer can 2 as a dielectric due to attractive charges in a field direction R, that is perpendicular to the polymer layer 2 to be upset. At the same time, because polymers can be nearly incompressible and a volume of the polymer layer 2 while the deformation remains constant, an elongation of the polymer layer 2 occur perpendicular to the field direction R. The contact layers 3 . 4 act with the dielectric polymer layer 2 as a capacitor. The upsetting electrostatic attraction between the contact layers 3 . 4 acts a restoring force of the flexible polymer layer, which may be formed in particular as an elastomer, contrary. An actual deformation of the electroactive polymer layer 1 is thus a result of a resultant force from the electrostatic attraction, a mechanical force on the polymer layer 1 as well as from the restoring force.

Wie in 6B gezeigt, kann die elektroaktive Polymerschichtung 1 zum Herstellen eines elektroaktiven Polymerstapels 5 (Englisch „stack“) vielfach übereinander gefaltet werden. Dabei wird die elektroaktive Polymerschichtung 1 mit einer Dicke d‘ so oft übereinander gelegt, dass eine effektive Dicke d des elektroaktiven Polymerstapels 5 entsteht. Durch Anlegen einer Spannung U’ an die Kontaktschichten 3, 4 des elektroaktiven Polymerstapels 5 ist der Stapel 5, wie in Bezug auf 6A beschrieben, entlang einer Feldrichtung R‘ komprimierbar oder dehnbar, das heißt die effektive Dicke d wird verringert oder vergrößert. Dabei können sich Abmessungen X, Y in Richtungen senkrecht zu der Feldrichtung R‘ des Polymerstapels 5 Richtungen vergrößern oder verkleinern. Statt einer einzelnen elektroaktiven Polymerschichtung 1 kann auch eine Vielzahl von einander elektrisch kontaktierenden Polymerschichtungen 1 zum Bilden des Polymerstapels 5 verwendet werden. Alternativ kann die elektroaktive Polymerschichtung auch als Rolle aufgewickelt werden, wodurch ebenfalls ein vielschichtiger Aufbau entsteht.As in 6B shown, the electroactive polymer layering 1 for producing an electroactive polymer stack 5 (English "stack") are often folded over each other. This is the electroactive polymer layering 1 with a thickness d 'overlaid so often that an effective thickness d of the electroactive polymer stack 5 arises. By applying a voltage U 'to the contact layers 3 . 4 of the electroactive polymer stack 5 is the stack 5 , as regards 6A described along a field direction R 'compressible or stretchable, that is, the effective thickness d is reduced or increased. In this case, dimensions X, Y in directions perpendicular to the field direction R 'of the polymer stack 5 Enlarge or reduce directions. Instead of a single electroactive polymer layer 1 can also be a variety of mutually electrically contacting polymer layers 1 for forming the polymer stack 5 be used. Alternatively, the electroactive polymer layer can also be wound up as a roll, which also results in a multi-layered structure.

Wo im Folgenden von einem elektroaktiven Polymerbereich gesprochen wird, soll insbesondere ein Bereich verstanden sein, welcher mindestens eine elektroaktive Polymerschichtung, insbesondere einen elektroaktiven Polymerstapel aus elektroaktiven Polymerschichtungen 1 aufweist oder daraus besteht. Wird von einem Komprimieren oder einem Dehnen einer Aktoreinrichtung gesprochen, soll darunter insbesondere verstanden sein, dass ein elektroaktiver Polymerbereich der entsprechenden Aktoreinrichtung komprimiert oder gedehnt wird, jeweils bezogen auf die Feldrichtung R bzw. R‘. Außer dem elektroaktiven Polymerbereich kann die Aktoreinrichtung beispielsweise eine elektrische Leitung, eine elektrische Leistungsschaltung und/oder ein verkapselndes Gehäuse aufweisen, insbesondere ein gegen Feuchtigkeit verkapselndes Gehäuse.Wherever an electroactive polymer region is mentioned below, in particular a region should be understood which comprises at least one electroactive polymer layer, in particular an electroactive polymer stack of electroactive polymer layers 1 or consists of. If one speaks of compressing or stretching an actuator device, it should be understood in particular that an electroactive polymer region of the corresponding actuator device is compressed or stretched, in each case based on the field direction R or R '. In addition to the electroactive polymer region, the actuator device can have, for example, an electrical line, an electrical power circuit and / or an encapsulating housing, in particular a moisture-encapsulating housing.

Die mindestens eine Aktoreinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorteilhaft an solchen Stellen der Struktur angebracht, wo eine zu erwartende mechanische Schwingung der Struktur, beispielsweise aufgrund bekannter Eigenschwingungsmoden der Struktur, einen Bauch, also ein Amplitudenmaximum aufweist. Weiterhin wird die mindestens eine Aktoreinrichtung vorteilhaft so an der Struktur angebracht, dass die Schwingung der Struktur die Verformung der Aktoreinrichtung maximal beeinflusst und umgekehrt. The at least one actuator device of the device according to the invention is advantageously attached to those points of the structure where an expected mechanical oscillation of the structure, for example due to known modes of natural vibration of the structure, a belly, ie an amplitude maximum. Furthermore, the at least one actuator device is advantageously attached to the structure in such a way that the oscillation of the structure maximally influences the deformation of the actuator device and vice versa.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass Aktoreinrichtungen mit elektroaktiven Polymerbereichen vielseitig anwendbare und kostengünstige Vorrichtungen zum Dämpfen mechanischer Schwingungen von Strukturen erlauben. The finding underlying the present invention is that actuator devices with electroactive polymer regions allow versatile and inexpensive devices for damping mechanical vibrations of structures.

Im Gegensatz zu statischen Lösungen wie Schwingungstilgern kann der elektroaktive Polymerbereich der Aktoreinrichtung dynamisch angesteuert werden, um jeweils eine bestimmte, erfasste Schwingung gezielt zu dämpfen. Auf diese Weise ist eine adaptive Dämpfung realisierbar. Dabei können Parameter der zu dämpfenden Schwingung erfasst und darauf basierend die adaptive Dämpfung angepasst werden. Vorteilhafterweise wird die zu dämpfende Schwingung mittels einer auf die Struktur mit der Schwingung aufmodulierte Gegenschwingung gedämpft. Unter einer Gegenschwingung soll insbesondere eine mechanische Schwingung verstanden sein, welche gegenphasig zu der zu dämpfenden Schwingung ist, welche eine im Wesentlichen gleich große Amplitude wie die zu dämpfende Schwingung aufweist, und/oder welche dieselbe Schwingungsfrequenz und/oder Schwingungsmode wie die zu dämpfende Schwingung aufweist etc.In contrast to static solutions such as vibration absorbers, the electroactive polymer region of the actuator device can be controlled dynamically in order to selectively attenuate a specific, detected vibration. In this way, an adaptive damping can be realized. In this case, parameters of the oscillation to be damped can be detected and, based on this, the adaptive damping can be adapted. Advantageously, the oscillation to be damped is damped by means of a counter-oscillation modulated onto the structure with the oscillation. Under a counter-vibration is to be understood in particular a mechanical vibration, which is in opposite phase to the vibration to be damped, which has a substantially equal amplitude as the vibration to be damped, and / or which has the same vibration frequency and / or vibration mode as the vibration to be damped Etc.

Das Aufmodulieren der Schwingung kann insbesondere durch ein periodisches Komprimieren und Dehnen des elektroaktiven Polymerbereichs der Aktoreinrichtung erfolgen, wobei eine Frequenz des periodischen Komprimierens und Dehnens auf der Schwingungsfrequenz der zu dämpfenden Schwingung basiert, insbesondere mit der Schwingungsfrequenz oder einem ganz- oder halbzahligen Vielfachen davon identisch ist. Das Komprimieren und Dehnen des elektroaktiven Polymerbereichs wird insbesondere durch das Anlegen der Spannung an den elektroaktiven Polymerbereich sowie das Laden oder Entladen des elektroaktiven Polymerbereichs im Sinne eines Kondensators bewerkstelligt.The modulating of the oscillation can be effected in particular by periodically compressing and expanding the electroactive polymer region of the actuator device, wherein a frequency of the periodic compression and stretching is based on the oscillation frequency of the oscillation to be damped, in particular identical to the oscillation frequency or an integer or half-integer multiple thereof , The compressing and stretching of the electroactive polymer region is in particular by the application of the voltage to the electroactive polymer region as well as the charging or discharging of the electroactive polymer region accomplished in the sense of a capacitor.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dämpfen mechanischer Schwingungen kann mit besonders geringem Gewicht ausgebildet werden. Dadurch kann die mindestens eine Aktoreinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit besonders geringem technischen Aufwand zumindest zum Teil an der zu dämpfenden Struktur angebracht werden, ohne dass beispielsweise größere Anpassungen an die Statik der Struktur nötig werden. Weiterhin werden durch das geringe Gewicht Schwingungseigenschaften der Struktur nur unwesentlich beeinflusst, sodass beispielsweise für ein Gewicht der Struktur dimensionierte Schwingungstilger der Struktur ihre Wirksamkeit im Wesentlichen beibehalten.The inventive device for damping mechanical vibrations can be designed with very low weight. As a result, the at least one actuator device of the device according to the invention can be attached, with very little technical effort, at least partially to the structure to be damped, without requiring, for example, major adjustments to the structural design of the structure. Furthermore, due to the low weight, vibration properties of the structure are only insignificantly influenced, so that, for example, structure-dimensioned vibration absorbers of the structure essentially retain their effectiveness.

Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vielseitig variierbar und weist einen besonders flexiblen Aufbau auf, so dass sie mit geringem technischen Aufwand auf vielfältige Einsatzgebiete hin zugeschnitten werden kann. Furthermore, the device according to the invention can be varied in many ways and has a particularly flexible construction, so that it can be tailored to a wide range of applications with little technical effort.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit den Aktoreinrichtungen mit dem elektroaktiven Polymerbereich weisen weiterhin eine hohe Energiedichte auf. Diese Energiedichte kann beispielsweise größer als 0,2 Joule/Kubikzentimeter sein. Zum Vergleich weisen beispielsweise piezoelektrische Aktoren etwa 0,1 Joule/Kubikzentimeter auf.The devices according to the invention with the actuator devices with the electroactive polymer region furthermore have a high energy density. For example, this energy density may be greater than 0.2 joules / cubic centimeter. For example, piezoelectric actuators have about 0.1 Joule / cubic centimeter for comparison.

Die Aktoreinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zudem besonders gut kapselbar, was für Offshore-Windkraftanlagen oder andere küstennahe oder auf See befindliche Gebäude vorteilhaft ist.The actuator device of the device according to the invention is also particularly good capsule, which is advantageous for offshore wind turbines or other coastal or on-site buildings.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Dämpfen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung nahezu lautlos erfolgt. Zudem kann das Dämpfen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders schnell erfolgen.Furthermore, it is advantageous that the damping by means of the device according to the invention takes place almost silently. In addition, the damping by means of the device according to the invention can be done very quickly.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung eine Mehrzahl von Aktoreinrichtungen mit je mindestens einem elektroaktiven Polymerbereich auf, wobei jede Aktoreinrichtung an der Struktur angebracht ist und wobei die Aktoreinrichtungen der ersten Mehrzahl von Aktoreinrichtungen voneinander beabstandet an der Struktur angebracht sind. Hierdurch kann besonders effizient eine mechanische Gegenschwingung auf die Struktur aufmodulierbar sein, welche vorteilhafterweise zu der mechanischen Schwingung der Struktur gegenphasig ist und/oder dieselbe Schwingungsmode und/oder dieselbe Schwingungsamplitude aufweist. Somit kann das Dämpfen besonders zielgerichtet und schnell erfolgen.According to a preferred development, the device has a plurality of actuator devices each having at least one electroactive polymer region, wherein each actuator device is attached to the structure and wherein the actuator devices of the first plurality of actuator devices are spaced from each other on the structure. As a result, a mechanical countervibration can be modulated onto the structure in a particularly efficient manner, which is advantageously in antiphase to the mechanical oscillation of the structure and / or has the same oscillation mode and / or the same oscillation amplitude. Thus, the steaming can be done very purposeful and fast.

Alternativ kann die aufmodulierbare Gegenschwingung zum Ausbilden einer resultierenden mechanischen Schwingung der Struktur gewählt werden. Beispielsweise kann, wenn die Struktur über einen Schwingungstilger verfügt, welcher insbesondere zum Tilgen einer Schwingung mit einer vorbestimmten Schwingungsfrequenz ausgebildet ist, die resultierende Schwingung der Struktur die vorbestimmte Schwingungsfrequenz und/oder Schwingungsmode aufweisen. Somit kann ein bereits vorhandener Schwingungstilger der Struktur auch für mechanische Schwingungen mit einer anderen als der vorbestimmten Schwingungsfrequenz verwendet werden.Alternatively, the modulatable counter vibration may be selected to form a resulting mechanical vibration of the structure. For example, if the structure has a vibration absorber which is particularly designed to cancel out a vibration having a predetermined vibration frequency, the resulting vibration of the structure may have the predetermined vibration frequency and / or vibration mode. Thus, an existing vibration absorber of the structure can also be used for mechanical vibrations having a vibration frequency other than the predetermined one.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Sensoreinrichtung, mittels welcher durch Messen die mechanische Schwingung der Struktur erfassbar ist. Hierdurch kann das Dämpfen besonders effizient, auf die jeweilige vorherrschende aktuelle mechanische Schwingung der Struktur angepasst erfolgen. Unter dem Erfassen der mechanischen Schwingung soll insbesondere das Erfassen von Schwingungsparametern, beispielsweise einer Schwingungsfrequenz, einer Schwingungsmode und/oder einer Schwingungsphase verstanden sein.According to a further preferred development, the device according to the invention comprises a sensor device by means of which the mechanical oscillation of the structure can be detected by measuring. As a result, the damping can be particularly efficient, adapted to the respective prevailing current mechanical vibration of the structure. The term "mechanical vibration" should be understood to mean in particular the detection of vibration parameters, for example a vibration frequency, a vibration mode and / or a vibration phase.

Vorteilhafterweise wird die Aktoreinrichtung als Teil der Sensoreinrichtung verwendet. Dazu können elektrische Parameter der Aktoreinrichtung wie eine anliegende elektrische Spannung und/oder eine elektrische Ladung gemessen werden. In Verbindung mit vorbestimmten Parametern wie Abmessungen der Aktoreinrichtung und/oder einer verformungsabhängigen Kapazität der Aktoreinrichtung kann beispielsweise aus den gemessenen elektrischen Parametern über die elektrische Kapazität der Aktoreinrichtung auf eine gegenwärtige Verformung der Aktoreinrichtung, insbesondere des Polymerbereichs der Aktoreinrichtung, geschlossen werden. Somit können ein oder mehrere der Schwingungsparameter erfassbar sein.Advantageously, the actuator device is used as part of the sensor device. For this purpose, electrical parameters of the actuator device such as an applied electrical voltage and / or an electrical charge can be measured. In conjunction with predetermined parameters such as dimensions of the actuator device and / or a deformation-dependent capacity of the actuator device, for example, from the measured electrical parameters on the electrical capacitance of the actuator device on a current deformation of the actuator device, in particular the polymer region of the actuator device are closed. Thus, one or more of the vibration parameters may be detectable.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Sensoreinrichtung eine Auswerteeinrichtung auf, welche mit der mindestens einen Aktoreinrichtung elektrisch verbunden ist. Die Auswerteeinrichtung ist zum Erfassen der Schwingung der Struktur mittels Auswerten der an dem elektroaktiven Polymerbereich anliegenden Spannung ausgebildet. Die Auswerteeinrichtung kann auch in der Steuereinrichtung integriert oder mit dieser identisch sein. Mittels der so ausgebildeten Auswerteeinrichtung erfolgt das Erfassen der mechanischen Schwingung der Struktur mit besonders geringem technischen Aufwand und besonders präzise.According to a further preferred development, the sensor device has an evaluation device which is electrically connected to the at least one actuator device. The evaluation device is designed to detect the oscillation of the structure by evaluating the voltage applied to the electroactive polymer region. The evaluation device can also be integrated in the control device or be identical to it. By means of the evaluation device formed in this way, the detection of the mechanical Oscillation of the structure with very little technical effort and very precise.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, basierend auf der mittels der Sensoreinrichtung erfassten Schwingung der Struktur die anlegbare Schwingung derart anzupassen, dass, durch das Verformen der mindestens einen Aktoreinrichtung aufgrund der angelegten angepassten Spannung, eine Gegenschwingung auf die Struktur aufmodulierbar ist oder aufmoduliert wird, welche zu der Schwingung der Struktur gegenphasig ist. Hierdurch erfolgt das Dämpfen der mechanischen Schwingung besonders zielgerichtet und schnell.According to a further preferred refinement, the control device is designed to adapt the applied oscillation based on the oscillation of the structure detected by the sensor device such that a counter oscillation can be modulated onto the structure by deforming the at least one actuator device on the basis of the applied adjusted voltage or is modulated, which is in phase opposition to the vibration of the structure. As a result, the damping of mechanical vibration is particularly targeted and fast.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, mechanische Energie, welche durch das Dämpfen der Schwingung der Struktur entzogen wird, als eine elektrische Nutzenergie einem Verbraucher bereitzustellen. Elektroaktive Polymerschichten können bekannter Weise auch in einem Generatormodus verwendet werden. Dazu kann eine Kapazitätsänderung des elektroaktiven Polymerbereichs, während der elektroaktive Polymerbereich im Sinne eines Kondensators geladen ist, ausgenutzt werden. Die so gewonnene elektrische Nutzenergie kann beispielsweise dem öffentlichen Stromnetz als Verbraucher bereitgestellt werden. Ist die Struktur eine Windkraftanlage, kann die elektrische Nutzenergie mittels einer Leistungsschaltung einer von der Windkraftanlage aus Windenergie gewonnenen weiteren elektrischen Nutzenergie hinzugefügt werden. Die gewonnene elektrische Nutzenergie kann zum Betreiben einer Aktoreinrichtung verwendet werden und/oder zum Dämpfen an einer anderen Stelle in der Struktur verwendet werden. Ebenso kann die gewonnene elektrische Nutzenergie dazu beitragen, den Eigenbedarf der Struktur zu decken, an der die Aktoreinrichtung angebracht ist, beispielsweise den Eigenbedarf an elektrischer Energie eines Krans oder eines Windkraftgenerators, oder der Beleuchtung einer Brücke.According to a further preferred development, the control device is designed to provide mechanical energy, which is extracted by damping the vibration of the structure, as a useful electrical energy to a consumer. Electroactive polymer layers can also be used in a generator mode in a known manner. For this purpose, a change in capacitance of the electroactive polymer region, while the electroactive polymer region is charged in the sense of a capacitor, can be utilized. The thus obtained useful electrical energy can be made available to the public power grid as a consumer, for example. If the structure is a wind turbine, the useful electrical energy can be added by means of a power circuit of a further useful electrical energy derived from wind energy from the wind turbine. The recovered useful electrical energy may be used to operate an actuator device and / or used to attenuate it elsewhere in the structure. Likewise, the recovered useful electrical energy can help to meet the intrinsic needs of the structure to which the actuator device is attached, such as the intrinsic electrical power requirements of a crane or wind power generator, or the lighting of a bridge.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Struktur ein Bauwerk. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Struktur eine Windkraftanlage, wobei die Aktoreinrichtung zumindest zum Teil an einem Turmsegment eines Turms der Windkraftanlage zum Dämpfen der Schwingung angeordnet ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Struktur ein Gebäude, wobei die Aktoreinrichtung zumindest zum Teil an einer Wand des Gebäudes angeordnet ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Struktur ein Schwingungstilger, beispielsweise ein Schwingungstilger einer Windkraftanlage oder eines Gebäudes. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Struktur ein Baukran.According to a preferred embodiment, the structure is a building. According to a further preferred development, the structure is a wind power plant, wherein the actuator device is arranged at least partially on a tower segment of a tower of the wind power plant for damping the vibration. According to a further preferred development, the structure is a building, wherein the actuator device is arranged at least partially on a wall of the building. According to a further preferred development, the structure is a vibration damper, for example a vibration damper of a wind power plant or a building. According to a further preferred development, the structure is a construction crane.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Anpassen der anzulegenden Spannung derart, dass bei dem Anlegen der angepassten Spannung an die Aktoreinrichtung durch das Verformen der Aktoreinrichtung eine Gegenschwingung auf die Struktur aufmoduliert wird, wobei die Gegenschwingung zu der Schwingung der Struktur gegenphasig ist und/oder dieselbe Schwingungsmode aufweist. Hierdurch kann das Dämpfen der mechanischen Schwingung der Struktur besonders effizient und schnell erfolgen.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the adaptation of the voltage to be applied is such that upon application of the adjusted voltage to the actuator device by deforming the actuator means a counter-vibration is modulated onto the structure, the counter-vibration is in phase opposition to the vibration of the structure and / or has the same vibration mode. As a result, the damping of the mechanical vibration of the structure can take place particularly efficiently and quickly.

Alternativ kann die aufmodulierbare Gegenschwingung zum Ausbilden einer resultierenden mechanischen Schwingung der Struktur gewählt werden, wobei die oben erläuterten Vorteile möglich sind.Alternatively, the modulatable counter vibration may be selected to form a resulting mechanical vibration of the structure, with the advantages discussed above being possible.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The present invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the schematic figures of the drawings. Show it:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie ein schematisches Blockschaltbild eines Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 12 is a schematic block diagram of a mechanical vibration damping apparatus of a structure according to a first embodiment of the present invention and a schematic block diagram of a system according to a second embodiment of the present invention;

2A eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2A a schematic view of a device for damping a mechanical vibration of a structure according to a third embodiment of the present invention;

2B bis 2D: verschiedene mögliche Gestaltungsformen für die Aktoreinrichtungen der Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 B to 2D : various possible designs for the actuator devices of the device according to the third embodiment of the present invention;

3A eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3A a schematic cross-sectional view of a device according to the invention for damping a mechanical vibration of a structure according to a fourth embodiment of the present invention;

3B eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3B a device according to the invention for damping a mechanical vibration of a structure according to a fifth embodiment of the present invention;

4 ein schematisches Schaltbild einer Sensoreinrichtung, welche in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein kann; 4 a schematic diagram of a sensor device, which may be part of the device according to the invention in various embodiments of the present invention;

5 ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 5 a schematic flowchart for explaining a method for damping a mechanical vibration of a structure according to a sixth embodiment of the present invention; and

6A und 6B eine beispielhafte elektroaktive Polymerschichtung und einen beispielhaften elektroaktiven Polymerstapel. 6A and 6B an exemplary electroactive polymer layer and an exemplary electroactive polymer stack.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Index „i“ in Bezugszeichen ist im Dienste der Knappheit und Klarheit als Platzhalter für verschiedene Ziffern zu verstehen, soweit nicht explizit etwas anderes beschrieben ist.In all figures, the same or functionally identical elements and devices - unless otherwise stated - provided with the same reference numerals. The index "i" in reference numerals is to be understood as a substitute for scarcity and clarity as a placeholder for various numbers, unless explicitly described otherwise.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 10-1 zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur 14 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt weiterhin ein Blockschaltbild des Systems 11 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic block diagram of a device 10-1 for damping a mechanical vibration of a structure 14 according to a first embodiment of the present invention. 1 further shows a block diagram of the system 11 according to a second embodiment of the present invention.

Die Vorrichtung 10-1 gemäß der ersten Ausführungsform weist eine steuerbare Aktoreinrichtung 16-1 mit einem elektroaktiven Polymerbereich 17-1 auf, welcher an der Struktur 14 angebracht ist. Die Aktoreinrichtung 16-1 ist durch Anlegen einer elektrischen Spannung U an den elektroaktiven Polymerbereich 17-1 der Aktoreinrichtung 16-1 verformbar. Des Weiteren wird die Aktoreinrichtung 16-1 durch die mechanische Schwingung der Struktur 14 zeit- und/oder teilweise ebenfalls verformt.The device 10-1 According to the first embodiment has a controllable actuator device 16-1 with an electroactive polymer region 17-1 on which of the structure 14 is appropriate. The actuator device 16-1 is by applying an electrical voltage U to the electroactive polymer region 17-1 the actuator device 16-1 deformable. Furthermore, the actuator device 16-1 through the mechanical vibration of the structure 14 time and / or partially also deformed.

Die Vorrichtung 10-1 gemäß der ersten Ausführungsform weist weiterhin eine Steuereinrichtung 22 auf, welche über elektrische Leitungen L1, L2 mit der Aktoreinrichtung 16-1 verbunden ist. Mittels der Steuereinrichtung 22 ist die elektrische Spannung U zum Dämpfen der mechanischen Schwingung der Struktur 14 an den elektroaktiven Polymerbereich 17-1 anlegbar. Das System 11 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung 10-1 und die Struktur 14. The device 10-1 According to the first embodiment further comprises a control device 22 on, which via electrical lines L1, L2 with the actuator device 16-1 connected is. By means of the control device 22 is the electrical voltage U for damping the mechanical vibration of the structure 14 to the electroactive polymer region 17-1 applied. The system 11 According to the second embodiment of the present invention, the device comprises 10-1 and the structure 14 ,

Anhand der folgenden Figuren werden konkrete Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert, wobei der Fokus auf einer jeweiligen Gestaltungsform und Anordnung der steuerbaren Aktoreinrichtung an der jeweiligen Struktur liegt. Die Steuereinrichtung 22 ist dabei häufig aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet.Specific embodiments of the device according to the invention will be explained with reference to the following figures, the focus being on a respective design form and arrangement of the controllable actuator device on the respective structure. The control device 22 is often not shown for reasons of clarity.

2A zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 10-2 zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur 29 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2A shows a schematic view of a device 10-2 for damping a mechanical vibration of a structure 29 according to a third embodiment of the present invention.

Gemäß der dritten Ausführungsform wird die Vorrichtung 10-2 zum Dämpfen einer Windkraftanlage 29 vorgesehen. Die Windkraftanlage 29 weist einen Turm 30 auf, welcher an einem ersten Ende mit dem Erdboden E verbunden ist und an dessen zweiten, anderen Ende ein Turmkopf 32 montiert ist. An dem Turmkopf 32 ist ein Rotor 31 mit Rotorblättern 31’ montiert. Innerhalb des Turmkopfes 32 ist gemäß der dritten Ausführungsform auch eine Steuereinrichtung 22 montiert und mit einer Aktoreinrichtung 16-1 über elektrische Leitungen verbunden. Im Sinne der Übersichtlichkeit sind die Steuereinrichtung 22 und die elektrischen Leitungen in 2A nicht dargestellt. Der Turm 30 kann beispielsweise ein Gittermastturm oder eine aus – etwa zusammengeflanschten – hohlyzylinderförmigen Turmsegmenten zusammengesetzte Röhre sein.According to the third embodiment, the device 10-2 for steaming a wind turbine 29 intended. The wind turbine 29 has a tower 30 on, which is connected at a first end to the ground E and at the second, other end of a tower head 32 is mounted. At the tower head 32 is a rotor 31 with rotor blades 31 ' assembled. Inside the tower head 32 is also a control device according to the third embodiment 22 mounted and with an actuator device 16-1 connected via electrical lines. For the sake of clarity, the control device 22 and the electrical wires in 2A not shown. The tower 30 For example, a lattice mast tower or a hohly cylinder-shaped tower segments which are approximately flanged together can be a composite tube.

Die Aktoreinrichtungen 16-2, 16-3, 16-4 sind voneinander beabstandet an dem Turm 30 der Windkraftanlage 29 angebracht. Jede der Aktoreinrichtungen 16-i weist einen elektroaktiven Polymerbereich 17-2, 17-3, 17-4 auf, welcher an dem Turm 30 angebracht ist. Für Details hierzu wird auf die 2B bis 2D verwiesen. The actuator devices 16-2 . 16-3 . 16-4 are spaced from each other at the tower 30 the wind turbine 29 appropriate. Each of the actuator devices 16-i has an electroactive polymer region 17-2 . 17-3 . 17-4 on which at the tower 30 is appropriate. For details on this will be on the 2 B to 2D directed.

Die Steuereinrichtung 22 ist zum Steuern der steuerbaren Aktoreinrichtungen 16-i ausgebildet. Mittels der Steuereinrichtung 22 ist jeweils eine elektrische Spannung zum Dämpfen der mechanischen Schwingung der Windkraftanlage 29 an die elektroaktiven Polymerbereiche der Aktoreinrichtungen 16-i anlegbar. Die Aktoreinrichtungen 16-i sind durch Anlegen der elektrischen Spannung an die elektroaktiven Polymerbereiche verformbar. Die mechanische Schwingung der Windkraftanlage 29 kann beispielsweise im Wesentlichen einen ersten Knotenpunkt an dem ersten Ende des Turms 30 aufweisen, wo der Turm 30 mit dem Erdboden E in Berührung kommt. An dem Turmkopf 32 kann die mechanische Schwingung im Wesentlichen eine maximale Amplitude aufweisen (z.B. bei einer nullten Schwingungsmode) oder im Wesentlichen einen zweiten Knotenpunkt aufweisen (z.B. bei einer ersten Schwingungsmode).The control device 22 is for controlling the controllable actuator devices 16-i educated. By means of the control device 22 is in each case an electrical voltage for damping the mechanical vibration of the wind turbine 29 to the electroactive polymer regions of the actuator devices 16-i applied. The actuator devices 16-i are deformable by applying the electrical voltage to the electroactive polymer regions. The mechanical vibration of the wind turbine 29 For example, it may essentially be a first node at the first end of the tower 30 show where the tower is 30 with the ground E comes into contact. At the tower head 32 For example, the mechanical oscillation may have a maximum amplitude substantially (eg, at a zeroth oscillation mode) or may have a substantially second node (eg at a first oscillation mode).

Gemäß der dritten Ausführungsform ist je eine Aktoreinrichtung 16-i an dem ersten Ende des Turms 30, an dem zweiten Ende des Turms 30 sowie in der Mitte zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Turms 30 angeordnet. Mittels der Steuereinrichtung können jeweils verschiedene elektrische Spannungen, zeitlich versetzt, an die jeweiligen elektroaktiven Polymerbereiche der Aktoreinrichtungen 16-i angelegt werden, wodurch eine Gegenschwingung auf die Windkraftanlage 29 als Struktur 14 aufmodulierbar ist. Dazu sind die Aktoreinrichtungen 16-i mit dem Turm 30 fest verbunden. Die Aktoreinrichtungen 16-i fungieren hierbei gleichzeitig als Sensoreinrichtung zum Erfassen der mechanischen, zu dämpfenden Schwingung der Struktur 14. Aus einer gemessenen, an dem jeweiligen Polymerbereich 17-i der Aktoreinrichtung 16-i anliegenden Spannung und/oder einer Auslenkung, das heißt einer Komprimierung und/oder Dehnung, des jeweiligen elektroaktiven Polymerbereichs, kann die zu dämpfende mechanische Schwingung der Windkraftanlage 29 erfasst werden. Zum Erfassen der Schwingung können weitere elektrische Parameter der Polymerbereiche 17-i verwendet werden, beispielsweise ein Strom, eine Ladung, eine Kapazität etc. Eine Auswerteeinrichtung zum Durchführen des Erfassens der Schwingung mittels Auswertens der an den elektroaktiven Polymerbereichen anliegenden Spannungen kann dazu in dem Turmkopf 32 ausgebildet sein. Alternativ kann eine solche Auswerteeinrichtung auch für jede Aktoreinrichtung 16-i separat ausgebildet sein, wie beispielsweise in Bezug auf 4 beschrieben.According to the third embodiment is ever an actuator device 16-i at the first end of the tower 30 , at the second end of the tower 30 as well as in the middle between the first and the second end of the tower 30 arranged. By means of the control device in each case different electrical voltages, offset in time, to the respective electroactive polymer regions of the actuator devices 16-i be created, creating a counter-vibration on the wind turbine 29 as a structure 14 can be modulated. These are the actuator devices 16-i with the tower 30 firmly connected. The actuator devices 16-i act here as a sensor device for detecting the mechanical vibration to be damped structure 14 , From a measured, at the respective polymer area 17-i the actuator device 16-i applied voltage and / or a deflection, that is, a compression and / or elongation of the respective electroactive polymer region, can be damped mechanical vibration of the wind turbine 29 be recorded. For detecting the oscillation, further electrical parameters of the polymer regions 17-i For example, a current, a charge, a capacitance, etc. may be used. An evaluation device for carrying out the detection of the oscillation by means of evaluating the voltages applied to the electroactive polymer regions can be used in the tower head 32 be educated. Alternatively, such an evaluation device can also be used for each actuator device 16-i be formed separately, such as with respect to 4 described.

2B bis 2D zeigen, beispielhaft für eine erste Aktoreinrichtung 16-3, verschiedene mögliche Gestaltungsformen für die Aktoreinrichtungen 16-i der Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 B to 2D show, by way of example for a first actuator device 16-3 , various possible designs for the actuator devices 16-i the device according to the third embodiment of the present invention.

Gemäß 2B kann eine der Aktoreinrichtungen 16-i vollständig innerhalb eines hohlzylinderförmigen Turmsegments 34-i des Turms 30 der Windkraftanlage 29 angeordnet sein. Die entsprechende Aktoreinrichtung 16-i ist dabei als Hohlzylinder H ausgebildet. Eine äußere Mantelfläche des Hohlzylinders weist eine erste elektrische Kontaktschicht 15-1 auf und eine innere Mantelfläche des Hohlzylinders weist eine zweite elektrische Kontaktschicht 15-2 auf. Zwischen der ersten und der zweiten Kontaktschicht 15-1, 15-2 ist ein elektroaktiver Polymerbereich 17-i der Aktoreinrichtung 16-i angeordnet. Der Polymerbereich 17-i weist im Wesentlichen mit dem Hohlzylinder konzentrisch gestapelte elektroaktive Polymerschichtungen auf. Die erste Kontaktschicht 15-1 ist gemäß 2A an einer inneren Oberfläche des Turmsegments 34-i angebracht. Alternativ können eine, mehrere oder alle Aktoreinrichtungen 16-i auch an einer äußeren Oberfläche des Turmsegments 34-i angebracht sein.According to 2 B can be one of the actuator devices 16-i completely within a hollow cylindrical tower segment 34-i of the tower 30 the wind turbine 29 be arranged. The corresponding actuator device 16-i is designed as a hollow cylinder H. An outer circumferential surface of the hollow cylinder has a first electrical contact layer 15-1 on and an inner circumferential surface of the hollow cylinder has a second electrical contact layer 15-2 on. Between the first and the second contact layer 15-1 . 15-2 is an electroactive polymer region 17-i the actuator device 16-i arranged. The polymer area 17-i has substantially with the hollow cylinder concentrically stacked electroactive polymer layers. The first contact layer 15-1 is according to 2A on an inner surface of the tower segment 34-i appropriate. Alternatively, one, several or all actuator devices 16-i also on an outer surface of the tower segment 34-i to be appropriate.

Wie in 2C gezeigt, kann eine der Aktoreinrichtungen 16-i der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform auch über einen Übergang 18 zwischen einem i-ten Turmsegment 34-i und einem (i+1)-ten Turmsegment 34-(i+1) des Turms 30 angeordnet sein. Dabei kann die entsprechende Aktoreinrichtung 16-i genau wie gemäß 2A beschrieben als Hohlzylinder H ausgebildet sein. As in 2C shown can be one of the actuator devices 16-i the device according to the first embodiment also via a transition 18 between an i-th tower segment 34-i and an (i + 1) th tower segment 34- (i + 1) of the tower 30 be arranged. In this case, the corresponding actuator device 16-i exactly as according to 2A described be designed as a hollow cylinder H.

Wie in 2D gezeigt, kann eine der Aktoreinrichtungen 16-i der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform auch als Segment eines wie in Bezug auf 2B, 2C beschriebenen Hohlzylinders ausgebildet sein. Das Segment S kann dabei vollständig innerhalb eines einzelnen Turmsegments 34-i, analog zu dem Hohlzylinder H in 2B, angeordnet sein oder kann über einen Übergang 18 zwischen zwei Turmsegmenten 34-i, 34-(i+1), analog dem Hohlzylinder H in 2C, angeordnet sein. Aktoreinrichtung 16-i kann auch flach ausgebildet sein.As in 2D shown can be one of the actuator devices 16-i the device according to the invention according to the third embodiment also as a segment of a as in relation to 2 B . 2C be formed hollow cylinder described. The segment S can be completely within a single tower segment 34-i , analogous to the hollow cylinder H in 2 B , be arranged or can have a transition 18 between two tower segments 34-i . 34- (i + 1) , analogous to the hollow cylinder H in 2C be arranged. actuator device 16-i can also be flat.

3A zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10-3 zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3A shows a schematic cross-sectional view of a device according to the invention 10-3 for damping a mechanical vibration of a structure according to a fourth embodiment of the present invention.

Gemäß der vierten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10-3 zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung eines Schwingungstilgers 40 ausgebildet. Im in 3A gezeigten Beispiel ist der Schwingungstilger 40 über eine starre Stange 41 an einem Aufhängepunkt 42 des Turmkopfs 32 einer Windkraftanlage 29’ befestigt. Der Schwingungstilger 40 ist dabei insbesondere so gewählt, dass die Windkraftanlage 29’ eine Schwingungsmode einer Eigenschwingung der Windkraftanlage 29‘ mit einer Schwingungsfrequenz aufweist, welche auch die Schwingungsfrequenz einer Eigenschwingung des Schwingungstilgers 40 ist. Somit kann der Schwingungstilger 40 vorteilhaft die mechanische Schwingungsenergie der mechanischen Schwingung der Windkraftanlage 29’ aufnehmen. According to the fourth embodiment, the device according to the invention 10-3 for damping a mechanical vibration of a vibration damper 40 educated. Im in 3A example shown is the vibration damper 40 over a rigid rod 41 at a suspension point 42 of the tower head 32 a wind turbine 29 ' attached. The vibration absorber 40 is chosen in particular so that the wind turbine 29 ' a vibration mode of self-oscillation of the wind turbine 29 ' having an oscillation frequency, which is also the oscillation frequency of a natural oscillation of the vibration absorber 40 is. Thus, the vibration damper 40 advantageous the mechanical vibration energy of the mechanical vibration of the wind turbine 29 ' take up.

An dem Schwingungstilger 40 sind eine zweite Aktoreinrichtung 16-4 und eine dritte Aktoreinrichtung 16-5 derart angeordnet, dass durch eine Schwingungsbewegung des Schwingungstilgers 40 die zweiten und dritten Aktoreinrichtungen 16-4, 16-5 komprimierbar, entspannbar und/oder dehnbar sind. Insbesondere können die zweiten und dritten Aktoreinrichtungen 16-4, 16-5 derart an verschiedenen Seiten des Schwingungstilgers 40 angeordnet sein, in welche der Schwingungstilger 40 zu schwingen ausgebildet ist, dass, während die zweite Aktoreinrichtung 16-4 komprimiert wird, die dritte Aktoreinrichtung 16-5 gedehnt wird und umgekehrt. Die zweiten und dritten Aktoreinrichtungen 16-4, 16-5 und gegebenenfalls weitere, vierte Aktoreinrichtungen 16-i können speichenartig lateral an dem Schwingungstilger 40 angebracht sein. Dadurch kann, durch Anlegen von elektrischen Spannungen an eine, mehrere oder alle der zweiten bis vierten Aktoreinrichtungen 16-i eine zweidimensionale Gegenschwingung auf den Schwingungstilger 40 aufmoduliert werden, welche der zu dämpfenden mechanischen Schwingung des Schwingungstilgers 40 gegenphasig ist, aber im Übrigen vorteilhafterweise dieselbe Schwingungsfrequenz und/oder Schwingungsamplitude aufweist. At the vibration damper 40 are a second actuator device 16-4 and a third actuator device 16-5 arranged such that by a vibration movement of the vibration absorber 40 the second and third actuator devices 16-4 . 16-5 Compressible, Relaxable and / or Stretchy. In particular, the second and third actuator devices 16-4 . 16-5 so on different sides of the vibration absorber 40 be arranged, in which the vibration damper 40 is designed to swing that while the second actuator device 16-4 is compressed, the third actuator device 16-5 is stretched and vice versa. The second and third actuator devices 16-4 . 16-5 and optionally further, fourth actuator devices 16-i can be spoke-like laterally on the vibration damper 40 to be appropriate. As a result, by applying electrical voltages to one, several or all of the second to fourth actuator devices 16-i a two-dimensional counter-vibration on the vibration absorber 40 be modulated, which to be damped mechanical vibration of the vibration absorber 40 is in opposite phase, but otherwise advantageously the same vibration frequency and / or vibration amplitude.

Die erste Aktoreinrichtung 16-4 und die zweite elektrische Aktoreinrichtung 16-5 weisen jeweils eine dritte elektrische Kontaktschicht 15-3 und eine vierte elektrische Kontaktschicht 15-4 auf, zwischen welchen jeweils ein als Stapel von elektroaktiven Polymerschichtungen ausgebildeter elektroaktiver Polymerbereich 17-5 angeordnet ist. Jeweils die erste elektrische Kontaktschicht 15-3 ist mit einer innenliegenden Oberfläche 35-1 des Turms 30 verbunden. Jeweils die vierte elektrische Kontaktschicht 15-4 ist mit dem elektroaktiven Polymerbereich 17-5 sowie mit dem Schwingungstilger 40 verbunden.The first actuator device 16-4 and the second electrical actuator device 16-5 each have a third electrical contact layer 15-3 and a fourth electrical contact layer 15-4 on, between which in each case as a stack of electroactive polymer layers formed electroactive polymer region 17-5 is arranged. In each case the first electrical contact layer 15-3 is with an inside surface 35-1 of the tower 30 connected. In each case the fourth electrical contact layer 15-4 is with the electroactive polymer region 17-5 as well as with the vibration damper 40 connected.

3B zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3B shows a device according to the invention for damping a mechanical vibration of a structure according to a fifth embodiment of the present invention.

Die Vorrichtung 10-4 gemäß der fünften Ausführungsform ist zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung eines Schwingungstilgers 40’. Der Schwingungstilger 40’ ist innerhalb eines Turms 30 einer Windkraftanlage 29’’ zum Tilgen einer mechanischen Schwingung der Windkraftanlage 29’’ angeordnet. Dazu ist der Schwingungstilger 40’ über die starre Stange 41 an einem Aufhängepunkt 42’ befestigt. Der Aufhängepunkt 42 ist über eine Aktoreinrichtung 16-6 der Vorrichtung 10-4 gemäß der fünften Ausführungsform mit dem Turmkopf 32 der Windkraftanlage 29’’ gekoppelt. Dazu ist an dem Aufhängungspunkt 42’ eine fünfte elektrische Kontaktschicht 15-5 und an dem Turmkopf 32 eine sechste elektrische Kontaktschicht 15-6 angeordnet, zwischen welchen ein elektroaktiver Polymerbereich 17-7 als elektroaktiver Polymerstapel ausgebildet ist. Die Aktoreinrichtung 16-6 weist eine Rotationssymmetrie auf und ist insbesondere, bis auf die Stange 41, zylindersymmetrisch oder kugelsymmetrisch. Eine Symmetrieachse der Zylindersymmetrie kann so angeordnet sein, dass eine am häufigsten zu erwartende mechanische Schwingung des Schwingungstilgers 40’ hauptsächlich eine Bewegung des Aufhängepunkts 42’ senkrecht zu der Symmetrieachse der Zylindersymmetrie bewirkt.The device 10-4 According to the fifth embodiment, for damping a mechanical vibration of a vibration absorber 40 ' , The vibration absorber 40 ' is inside a tower 30 a wind turbine 29 '' for extinguishing a mechanical vibration of the wind turbine 29 '' arranged. This is the vibration damper 40 ' over the rigid rod 41 at a suspension point 42 ' attached. The suspension point 42 is via an actuator device 16-6 the device 10-4 according to the fifth embodiment with the tower head 32 the wind turbine 29 '' coupled. This is at the suspension point 42 ' a fifth electrical contact layer 15-5 and at the tower head 32 a sixth electrical contact layer 15-6 arranged between which an electroactive polymer region 17-7 is designed as an electroactive polymer stack. The actuator device 16-6 has a rotational symmetry and is particular, except for the rod 41 , cylindrically symmetric or spherically symmetric. An axis of symmetry of the cylinder symmetry may be arranged such that a most frequently expected mechanical vibration of the vibration absorber 40 ' mainly a movement of the suspension point 42 ' effected perpendicular to the axis of symmetry of the cylinder symmetry.

Wie in Bezug auf die vorangehenden Ausführungsformen beschrieben, kann auch die Aktoreinrichtung 16-6 gemäß der fünften Ausführungsform 10-4 mittels einer Steuereinrichtung 22 (nicht gezeigt) derart gesteuert werden, dass dem Schwingungstilger 40’ eine der zu dämpfenden mechanischen Schwingung gegenphasige Gegenschwingung aufmoduliert wird.As described with respect to the preceding embodiments, the actuator device 16-6 according to the fifth embodiment 10-4 by means of a control device 22 (not shown) are controlled such that the vibration damper 40 ' one of the mechanical oscillation to be damped is modulated in antiphase counter-oscillation.

4 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Sensoreinrichtung 24, welche in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein kann. 4 shows a schematic diagram of a sensor device 24 which may be part of the device according to the invention in various embodiments of the present invention.

Gemäß 4 umfasst die Sensoreinrichtung 24 mindestens eine Aktoreinrichtung 16-7 der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eine Auswerteeinrichtung 25, welche mit der mindestens einen Aktoreinrichtung 16-7 elektrisch verbunden ist. Die Auswerteeinrichtung 25 ist weiterhin zum Erfassen der mechanischen, zu dämpfenden Schwingung der Struktur 14 mittels Auswertens der an dem elektroaktiven Polymerbereich 17-8 der Aktoreinrichtung 16-7 anliegenden Spannung U ausgebildet ist. Die Spannung U liegt an dem elektroaktiven Polymerbereich 17-8 über eine siebte und eine achte elektrische Kontaktschicht 15-7, 15-8 an, zwischen welchen der elektroaktive Polymerbereich 17-8 angeordnet und mittels welchen er elektrisch kontaktiert ist. According to 4 includes the sensor device 24 at least one actuator device 16-7 the device according to the invention and an evaluation device 25 , which with the at least one actuator device 16-7 electrically connected. The evaluation device 25 is also for detecting the mechanical vibration of the structure to be damped 14 by evaluating the at the electroactive polymer region 17-8 the actuator device 16-7 applied voltage U is formed. The voltage U is applied to the electroactive polymer region 17-8 via a seventh and an eighth electrical contact layer 15-7 . 15-8 between which the electroactive polymer region 17-8 arranged and by means of which it is electrically contacted.

Ein erstes Datensignal U_Mess, welches Informationen über die an dem elektroaktiven Polymerbereich 17-4 anliegende Spannung U umfasst, wobei das erste Signal U_Mess auch die Spannung U selbst sein kann, wird von einem zweiten Datensignal U_Soll, mittels einer Vergleichseinrichtung 49 subtrahiert. Das zweite Datensignal U_Soll ist von der Steuereinrichtung 22 ausgebbar und legt fest, welche Spannung zum Dämpfen der zu dämpfenden Schwingung an die Aktoreinrichtung 16-7 angelegt werden soll. Alternativ kann das zweite Datensignal U_Soll auch eine konstante, vorbestimmte Referenzspannung vorgeben. Das Ergebnis des Subtrahierens ist einem Regler 50 der Auswerteeinrichtung 25 übermittelbar. Der Regler 50 erzeugt, basierend auf dem Ergebnis des Subtrahierens, ein drittes Datensignal U_Mod. Das dritte Datensignal U_Mod ist zum Steuern eines Pulsweitenmodulators 52 der Auswerteeinrichtung 25 derart ausgebildet, dass der Pulsweitenmodulator 52 basierend auf dem dritten Datensignal U_Mod einen ersten Wechselrichter 54 der Auswerteeinrichtung 25 ansteuert.A first data signal U _Mess , which contains information about the electroactive polymer region 17-4 applied voltage U includes, wherein the first signal U _{measurement can} also be the voltage U itself is from a second data signal U _Soll , by means of a comparison device 49 subtracted. The second data signal U _Soll is from the control device 22 can be output and determines which voltage for damping the vibration to be damped to the actuator device 16-7 should be created. Alternatively, the second data signal U _{Soll can} also specify a constant, predetermined reference voltage. The result of the subtraction is a controller 50 the evaluation device 25 transmittable. The regulator 50 generates, based on the result of the subtraction, a third data signal U _Mod . The third data signal U _Mod is for controlling a pulse width modulator 52 the evaluation device 25 formed such that the pulse width modulator 52 based on the third data signal U _Mod a first inverter 54 the evaluation device 25 controls.

Mittels des ersten Wechselrichters 54 ist ein elektrischer Gleichstrom DC empfangbar, welcher von einem zweiten Wechselrichter 58 der Vorrichtung ausgebbar ist. Der zweite Wechselrichter 58 ist über einen Versorgungs-Wechselstrom AC-2 einer Windkraftanlage oder ein öffentliches Stromnetz mit elektrischer Energie versorgbar. Zwischen den ersten und zweiten Wechselrichter 54, 56 ist eine Kapazität 56 zwischengeschaltet.By means of the first inverter 54 is an electrical DC DC receivable, which from a second inverter 58 the device can be dispensed. The second inverter 58 is powered by a supply AC-AC power of a wind turbine or a public power grid with electrical energy. Between the first and second inverters 54 . 56 is a capacity 56 interposed.

Der erste Wechselrichter 54 verwendet den empfangenen Gleichstrom DC zum Erzeugen eines Wechselstroms AC-1 zum Bereitstellen einer angepassten Spannung U an den Polymerbereich 17-8 der Aktoreinrichtung, basierend auf dem dritten Datensignal U_Mod.The first inverter 54 uses the received DC DC to generate an AC current AC-1 to provide a matched voltage U to the polymer region 17-8 the actuator device, based on the third data signal U _Mod .

5 zeigt ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Dämpfen einer mechanischen Schwingung einer Struktur gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren ist insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einem erfindungsgemäßen System durchführbar. Für Details wird daher auf die vorangehende Beschreibung verwiesen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin entsprechend der oben beschriebenen Varianten der Vorrichtung und des Systems anpassbar. In einem Schritt S01 wird die mechanischen Schwingung der Struktur erfasst. 5 FIG. 12 is a schematic flowchart for explaining a method of damping mechanical vibration of a structure according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. The method can be carried out in particular with a device according to the invention or a system according to the invention. For details, therefore, the preceding Description referenced. The inventive method is further adaptable according to the above-described variants of the device and the system. In a step S01, the mechanical vibration of the structure is detected.

In einem Schritt S02 wird eine an einen elektroaktiven Polymerbereich 17-i einer steuerbaren Aktoreinrichtung 16-i, welche an oder in der Struktur 14; 29; 40; 40‘ angebracht ist, anzulegende Spannung U, basierend auf der erfassten mechanischen Schwingung der Struktur 14; 29; 40; 40‘, angepasst.In a step S02, an electro-active polymer region is added 17-i a controllable actuator device 16-i which on or in the structure 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' is to be applied voltage U, based on the detected mechanical vibration of the structure 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' , customized.

In einem Schritt S03 wird die angepasste Spannung U an den elektroaktiven Polymerbereich 17-i der Aktoreinrichtung 16-i zum Dämpfen der mechanischen Schwingung der Struktur 14; 29; 40; 40‘ durch ein Verformen der Aktoreinrichtung 16-i aufgrund der angelegten angepassten Spannung U angelegt.In a step S03, the adjusted voltage U becomes the electroactive polymer region 17-i the actuator device 16-i for damping the mechanical vibration of the structure 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' by deforming the actuator device 16-i due to the applied adjusted voltage U applied.

Das Anpassen S02 der Spannung U kann etwa mittels der Steuereinrichtung 22 der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen. Die anzulegende Spannung U kann insbesondere derart angepasst werden, dass bei dem Anlegen S03 der angepassten Spannung U an die Aktoreinrichtung 16-i durch das Verformen der Aktoreinrichtung 16-i eine Gegenschwingung auf die Struktur 14; 29; 40; 40‘ aufmoduliert wird, wobei die Gegenschwingung zu der Schwingung der Struktur 14; 29; 40; 40‘ gegenphasig ist.The adaptation S02 of the voltage U can be approximately by means of the control device 22 the device according to the invention take place. The voltage U to be applied can in particular be adapted in such a way that, when the voltage U is applied, the adjusted voltage U is applied to the actuator device 16-i by deforming the actuator device 16-i a counter-vibration on the structure 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' modulated, the counter-vibration to the vibration of the structure 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' is in phase opposition.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.

Bei der Struktur mit der zu dämpfenden mechanischen Schwingung kann es sich beispielsweise auch um ein beliebiges turmartiges Bauwerk, etwa ein Hochhaus, um eine Treppe, einen Kran, eine Offshore-Plattform, eine Bauplattform oder um eine Brücke handeln. Auch jegliche andere Struktur, welche Schwingungsanregungen, beispielsweise durch Wind, Wellen oder tektonische Bewegungen, besonders ausgesetzt ist, kann vorteilhaft mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gedämpft werden.The structure with the mechanical oscillation to be damped can also be, for example, any tower-like structure, such as a skyscraper, a staircase, a crane, an offshore platform, a construction platform or a bridge. Any other structure which vibration excitations, for example by wind, waves or tectonic movements, particularly exposed, can be advantageously damped with the device according to the invention.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1008747 A2 [0004]

Claims

Contraption ( 10-i ) for damping a mechanical vibration of a structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) with: at least one controllable actuator device ( 16-i ) with an electroactive polymer region ( 17-i ), which on or in the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) is attached; wherein the actuator device ( 16-i ) by applying an electrical voltage (U) to the electroactive polymer region ( 17-i ) of the actuator device ( 16-i ) is deformable; and a control device ( 22 ), by means of which the electrical voltage (U) for damping the mechanical vibration of the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) to the electroactive polymer region ( 17-i ) can be applied.

Device according to claim 1, wherein the device ( 10-i ) a plurality of actuator devices ( 16-i ) each having at least one electroactive polymer region ( 17-i ) having; each actuator device ( 16-i ) on the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) is attached; and wherein the actuator devices ( 16-i ) of the first plurality of actuator devices ( 16-i ) spaced from each other on the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) are mounted.

Contraption ( 10-i ) according to one of the preceding claims 1 or 2, with a sensor device ( 24 ), by means of which the mechanical oscillation of the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) is detectable.

Device according to one of the preceding claims 1 to 3, wherein the sensor device ( 24 ) an evaluation device ( 25 ), which with the at least one actuator device ( 16-i ) is electrically connected and which for detecting the vibration of the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) by evaluating the at the electroactive polymer region ( 17-i ) voltage applied (U) is formed.

Contraption ( 10-i ) according to one of the preceding claims 3 or 4, wherein the control device ( 22 ) is designed, based on the means of the sensor device ( 24 ) detected vibration of the structure ( 14 ) to adapt the applied voltage (U) such that, by deforming the at least one actuator device ( 16-i ) due to the applied adjusted voltage (U), a counter-vibration on the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) which can be modulated to the oscillation of the structure ( 14 ) is in phase opposition.

Contraption ( 10-i ) according to one of the preceding claims 1 to 5, wherein the control device ( 22 ) is adapted to generate mechanical energy by damping the vibration of the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) is withdrawn as providing a useful electrical energy to a consumer.

Contraption ( 10-i ) according to one of the preceding claims 1 to 6, wherein the structure ( 14 ; 29 ) is a structure or the structure ( 14 ; 29 ) a wind turbine ( 29 ); and wherein the actuator device ( 16-i ) at least partially on a segment ( 34-i ) of a tower ( 30 ) of the wind turbine ( 29 ) is arranged to damp the vibration or wherein the structure ( 14 ) is a building; and wherein the actuator device ( 16-i ) is at least partially disposed on a wall of the building or wherein the structure ( 14 ; 40 ; 40 ' ) a vibration damper ( 40 ; 40 ' ) or where the structure ( 14 ) is a construction crane.

System ( 11 ) with: a structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ); and a device ( 10-i ) for damping a mechanical vibration of the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) according to one of the preceding claims 1 to 7.

Method for damping a mechanical vibration of a structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' comprising the steps of: detecting (S01) the mechanical vibration of the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ); Adjusting (S02) one to an electroactive polymer region ( 17-i ) a controllable actuator device ( 16-i ), which on or in the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 '), voltage (U) to be applied, based on the detected mechanical vibration of the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ); and applying (S03) the adjusted voltage to the electroactive polymer region ( 17-i ) of the actuator device ( 16-i ) for damping the mechanical vibration of the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) by deforming the actuator device ( 16-i ) due to the applied adjusted voltage (U).

A method according to claim 9, wherein the adaptation (S02) of the voltage (U) to be applied is effected in such a way that when the applied voltage (U) is applied to the actuator device (S03) (S03). 16-i ) by deforming the actuator device ( 16-i ) a counter-vibration on the structure ( 14 ) is modulated, the counter-vibration to the vibration of the structure ( 14 ; 29 ; 40 ; 40 ' ) is in phase opposition.