DK169444B1 - System og fremgangsmåde til modvirkning af vindinducerede svingninger i en brodrager - Google Patents

Description

DK 169444 B1 i

Opfindelsen angår et system og en fremgangsmåde til modvirkning af vindinducerede svingninger i brodragere på lange kabelbårne broer, hvor et antal i hovedsagen symmetrisk omkring broens længdeakse anbragte kontrolflader 5 er indrettet til at udnytte vindens energi til automatisk at reducere nævnte svingninger i afhængighed af brodragerens bevægelse.

I forbindelse med langtspændende broer med utilstrækkelig 10 stivhed og dæmpning kan der optræde svingninger på grund af aerodynamisk instabilitet. Disse svingninger kan i værste fald blive fatale og medføre, at broerne falder sammen. Svingningerne betegnes også ofte med det engelske udtryk flutter. Der kan være tale om torsionssvingninger 15 eller vertikalsvingninger eller en kombination af disse. F.eks. var det tors ions svingninger, som i 1940 ødelagde Tacomabroen i USA, som på daværende tidspunkt var verdens længste hængebro.

20 Aerodynamisk instabilitet optræder, når de aerodynamiske kræfter reducerer brodragerens torsionsstivhed, eller den totale dæmpning (strukturel samt aerodynamisk) bliver negativ, hvilket vil sige, at broen tilføres mere energi, end der optages i svingningsbevægelsen. Den vindhastig-25 hed, hvor aerodynamisk instabilitet indtræder, benævnes fluttervindhastigheden eller den kritiske vindhastighed, og den aftager med faldende strukturel stivhed og dæmpning.

30 Problemet imødegås traditionelt ved f.eks. at forøge brodragerens stivhed eller ved at montere mekaniske dæmperanordninger. For et givet tværsnit af brodrageren vil dennes torsionsstivhed aftage med stigende spændvidde.

Når spændvidden Øges, er det derfor nødvendigt også at 35 øge brotværsnittet for at etablere den tilstrækkelige torsionsstivhed. Det forøgede brotværsnit giver imidlertid anledning til større vindbelastninger, som igen med- 2 DK 169444 B1 fører øgede krav til brodragerens strukturelle styrke og dermed betyder forøgede konstruktionsomkostninger. Desuden er der naturligvis af hensyn til broens udseende grænser for, hvor meget man ønsker at forøge brodragerens 5 tværsnit. Disse forhold har således sat en øvre grænse for, hvor store spændvidder, der kan opnås.

Fra US patentskrift 4 741 063 kendes et system, som benytter kontrolflader til modvirkning af vindinducerede 10 svingninger i en brodrager ved udnyttelse af vindens energi. Der er anbragt en flade på hver side af broens længdeakse. Fladerne er fortrinsvis fast monterede; men de kan også være justerbare, eventuelt ved hjælp af et automatisk styresystem.

15

Fra en artikel af H. Kobayashi, et.al. "Active control of Flutter of a suspension Bridge" (Preprint from the eighth Internationel Conference on Wind Engineering, London, Canada, July 1991) kendes et tilsvarende system, 20 hvor der anbringes to kontrolvinger over brodrageren i hver sin side af broen. Vingerne er ophængt drejeligt og kan bevæges harmonisk i takt med brodragerens bevægelser. Vindens påvirkning af vingerne frembringer herved kræfter, som kan overføres til brodrageren og modvirke 25 dennes bevægelse. Dette system betyder, at man kan gøre brodragerens mekaniske dimensioner mindre og i stedet dæmpe eventuelle svingninger ved hjælp af kontrolvingerne. Imidlertid er dette system behæftet med ulemper.

30 Det beskrevne system er en harmonisk styring, som knytter sig til en bestemt svingningsfrekvens. Dette er uhensigtsmæssigt, da de svingninger i en kabelbåret bro, som går forud for en instabilitetssituation, er en overlejring af adskillige svingningsformer med hver sin sving-35 ningsfrekvens. Kombinationen af disse svingninger er ikke af harmonisk karakter, og den beskrevne styring har således ikke generel anvendelighed.

3 DK 169444 B1

Kontrolvingerne er anbragt over broen, og dette betyder, at de kommer til at sidde i et område, hvor luftstrømningen som oftest er temmelig turbulent. Dette skyldes blandt andet, at der her er anbragt de elementer, som 5 dels bærer broen, f.eks. kabler, hængere, m.v, dels beskytter og vejleder trafikken, f.eks. rækværker, autoværn, læskærme og lysmaster. Trafikken på broen medvirker ligeledes til at gøre luftstrømningen på broens overside turbulent. Det er således vanskeligt at foretage en præ-10 cis justering af broens bevægelser, når kontrolvingerne er anbragt i dette område. Desuden vil kontrolvinger anbragt på denne måde over broen i betragtelig grad påvirke broens æstetiske udseende.

15 Endvidere er der ved det i artiklen beskrevne system ikke taget hensyn til, at styringen af kontrolfladerne afhænger af vindens retning i forhold til brodrageren. Reversering af vindretningen kræver den modsatte bevægelse af kontrolfladerne for at opnå den tilsigtede virkning.

20

Ved opfindelsen tilvejebringes et system, som langt bedre end det i ovennævnte artikel beskrevne gør det muligt at udnytte vindens energi til at skabe stabiliserende aerodynamiske kræfter på meget lange broer og dermed modvirke 25 de kræfter, som sætter broen i svingninger. Systemet er upåvirket af de turbulente luftstrømninger, som findes på oversiden af en sådan bro, lige som det er i stand til at tage hensyn til skiftende vindretninger og -hastigheder samt kombinationer af adskillige svingningsformer. Flut-30 tervindhastigheden kan således øges betydeligt uden anvendelse af en stor, uhensigtsmæssig og dyr torsionsstiv brodrager.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved at anvende kontrolfla-35 der, som er opdelt i afsnit i broens længderetning. Desuden findes der et antal detektorer til måling af brodragerens bevægelser, og til hvert kontrolfladeafsnit hører DK 169444 B1 4 en lokal styreenhed, som er indrettet til at styre det pågældende kontrolfladeafsnit i afhængighed af informationer fra en eller flere detektorer.

5 Ved på denne måde at opdele kontrolfladerne i afsnit er det muligt at give systemet en ganske lang udstrækning i broens længderetning, lige som opdelingen i afsnit gør det muligt at regulere de enkelte afsnit individuelt og således tage hensyn til de svingningstendenser, som kan 10 konstateres det pågældende sted på broen, også selv om svingningerne ikke er af harmonisk karakter.

Ved som angivet i krav 2 at lade detektorerne være fordelt i broens længderetning samtidigt med, at hver lokal 15 styreenhed styrer det tilhørende kontrolfladeafsnit i afhængighed af informationer fra den eller de nærmest beliggende detektorer, opnås en yderligere forbedring af systemets evne til at tage hensyn til de lokale svingningsforhold .

20 I en særlig udførelsesform, som er beskrevet i krav 3, er detektorerne lige som kontrolfladerne anbragt i hovedsagen symmetrisk omkring broens længdeakse således, at der findes en detektor for hver lokal styreenhed, og denne 25 styrer det tilhørende kontrolfladeafsnit i afhængighed af informationer fra den tilhørende detektor.

Ved som angivet i krav 4 at forsyne systemet med en hovedstyreenhed, som kan modtage informationer fra flere 30 detektorer fordelt i broens længderetning og sende styresignaler tilbage til de lokale styreenheder opnås, at systemet endvidere kan tage hensyn til det totale svingningsbillede for hele broen.

35 I en særlig udførelsesform, som er omtalt i krav 5, styrer de lokale styreenheder det tilhørende kontrolfladeafsnit i afhængighed af det fra hovedstyreenheden modtagne 5 DK 169444 B1 styresignal.

Ved en udførelsesf orm, som er beskrevet i krav 6, findes mindst to hovedstyreenheder. Ved at lade hver hovedstyre-5 enhed modtage informationer fra en del af detektorerne og tilsvarende sende styresignaler til en del af de lokale styreenheder fordelt i broens længderetning opnås en ekstra sikkerhed, hvis der opstår fejl på en af styreenhederne. I så fald vil de detektorer og de lokale styreen-10 heder, som hører til de øvrige styreenheder, fortsat kunne fungere. Kontrolfladeafsnittene er således inddelt i grupper, som hver især er fordelt over broens længde, og fejl i en styreenhed vil kun kunne sætte den tilhørende gruppe ud af funktion, hvorved opnås en væsentlig forbed-15 ring af sikkerheden for hele broen.

Ved som angivet i krav 7 endvidere at forsyne systemet med et antal sensorer, som kan måle vindens retning, og lade henholdsvis de lokale styreenheder eller hovedstyre-20 enhederne benytte de herved fremkomne informationer om vindretningen opnås et system, som kan justere kontrol-fladerne under hensyntagen til vindretningen.

Ved som angivet i krav 8 endvidere at anvende sensorer, 25 som kan måle vindens hastighed, opnås, at der også kan tages hensyn til denne i systemet.

Ved en udførelsesform, som er beskrevet i krav 9, anbringes kontrolfladerne under brodrageren og i en afstand fra 30 denne, hvor luftstrømningen er næsten uforstyrret af brodrageren. Herved opnås et system, som ikke påvirkes af de turbulente luftstrømninger, som især findes på broens overside. Krav 10 beskriver en særlig udførelsesform, hvor kontrolfladerne er fastgjort til brodrageren ved 35 hjælp af pyloner på brodragerens underside.

DK 169444 B1 6

Ved en alternativ udførelsesform, som omtales i krav 11, udgøres kontrolfladerne af udsnit af selve brodragerens overflade, idet de yderste dele af brodrageren i broens tværretning kan bevæges på en sådan måde, at brodragerens 5 tværsnit og dermed dens aerodynamiske egenskaber ændres. Herved opnås et i æstetisk henseende pænere udseende af brodrageren, idet kontrolfladerne ikke umiddelbart er synlige.

10 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen opdeles kontrolfla derne i afsnit i broens længderetning. Et antal detektorer måler brodragerens bevægelser, hvorefter en lokal styreenhed ved hvert kontrolfladeafsnit styrer dette i afhængighed af informationer fra en eller flere detekto-15 rer.

En forbedret fremgangsmåde opnås, som det beskrives i krav 13, når en eller flere hovedstyreenheder modtager informationer fra et antal detektorer og sender styresig-20 naler til et antal lokale styreenheder, idet det således bliver muligt at tage hensyn til broens totale svingningsbillede .

En yderligere forbedring af fremgangsmåden opnås ved som 25 omtalt i krav 14 at måle vindens retning ved et antal sensorer og sende signaler herom til de lokale styreenheder eller hovedstyreenhedeme og benytte disse signaler ved styringen af kontrolfladerne.

30 Opfindelsen vil blive beskrevet nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et udsnit af en hængebro hvor opfindelsen kan anvendes, fig. 2 viser et udsnit af en skråstagsbro med centrale skråstag, hvor opfindelsen kan anvendes, 35 7 DK 169444 B1 fig. 3 viser et udsnit af en bro med en første udførelsesform af styrede kontrolflader placeret i den frie strømning under brodrageren, 5 fig. 4 er en detailafbildning af et tværsnit af broen fra fig. 3, fig. 5 er et tværsnit af broen fra fig. 3, 10 fig. 6 viser, hvordan detektorer og lokale styreenheder kan forbindes til en hovedstyreenhed, fig. 7 viser en alternativ forbindelsesmåde, hvori indgår to hovedstyreenheder, 15 fig. 8 viser et udsnit af en bro med en anden udførelsesform af styrede kontrolflader integretet i brodragerens kant, og 20 fig· 9 er en detailafbildning af et tværsnit af broen fra fig. 8.

Fig. 1 og 2 viser eksempler på broer, hvor opfindelsen kan finde anvendelse.

25

Fig. 1 viser en hængebro. En brodrager 1 bæres af bærekabler 2 og hertil fastgjorte lodrette eller skrå hængere 3. Bærekablerne 2 bæres igen af et brotårn 4. Broer af denne type vil typisk have to tårne, og afstanden mellem 30 disse tårne betegnes som broens spændvidde. På hele strækningen mellem de to tårne 4 bæres brodrageren 1 således af bærekablerne 2 og hængerne 3.

Det vil kunne ses, at en sådan brodrager ved kraftige 35 vindpåvirkninger vil kunne blive udsat for betydelige kræfter, hvilket kan betyde, at der kan opstå svingninger i brodrageren. Der kan være tale om svingninger af for- 8 DK 169444 B1 skellig type. Ved vertikale svingninger vil brodragerens udsving ske i lodret retning, medens der tilsvarende ved horisontale svingninger vil ske udsving i vandret retning. Der kan også være tale om torsionssvingninger, hvor 5 hele brodrageren "vrider sig" omkring broens længdeakse. Desuden kan der forekomme kombinationer af disse svingningstyper. Eksempelvis kan det nævnes, at verdens på daværende tidspunkt længste hængebro, Tacomabroen i USA, i 1940 blev ødelagt som følge af torsionssvingninger.

10

For at imødegå disse svingninger har man tidligere været nødt til at forøge brodragerens stivhed eller montere mekaniske dæmpeanordninger. Det vil kunne ses, at jo større broens spændvidde er, jo stivere må brodrageren være op-15 bygget, hvis svingninger skal undgås. Da der imidlertid er en grænse for dimensionerne af brodragerens tværsnit og dermed for dens stivhed, sættes der altså således også hermed en øvre grænse for, hvor store spændvidder der kan bygges sikkert. Ved opfindelsen har det vist sig muligt 20 at forøge denne grænse væsentligt.

Fig. 2 viser en anden brotype, nemlig en såkaldt skråstagsbro, hvor svingningsfænomenet kan opstå og opfindelsen således finde anvendelse. Her bæres en brodrager 5 af 25 et antal såkaldte skråstag 6, som igen bæres af et brotårn 7. Også ved denne brotype benyttes et eller to brotårne, og broens spændvidde er afstanden mellem to understøtninger for brodrageren. De for hængebroen fra fig.

1 beskrevne svingningsforhold gør sig også gældende for 30 denne brotype. Der findes også kombinationer af de to brotyper, ligesom andre varianter kan tænkes. Som en fælles betegnelse benævnes disse broer ofte som kabelbårne broer.

35 Fig. 3 viser i perspektiv et udsnit af en hængebro af samme type som den på fig. 1 viste. Igen ses bærekabler 8, 9, hvortil er fastgjort et antal hængere 10, der bærer 9 DK 169444 B1 brodrageren 11. På brodragerens overside findes kørebaner 12, og der er anbragt diverse gelændere og autoværn 13.

Som det ses, er broen her forsynet med et antal kontrol-fladesektioner 14, 15, 16, 17. Hver sektion er anbragt på 5 to aerodynamisk udformede pyloner 18 og kan, som det vil blive beskrevet nærmere nedenfor, styres individuelt. Der findes kontrolfladesektioner på begge sider af brodrageren.

10 Når disse kontrolfladesektioner udsættes for vindens påvirkning, vil de, afhængigt af deres stilling, påvirke brodrageren med en kraft i op- eller nedadgående retning.

Både kraftens retning og dens størrelse kan ændres ved at ændre kontrolfladesektionens stilling. Ved vindretning 15 ind mod sektionerne 14, 15, 16 vil kontrol fladesekt ionen 14 således give en opadrettet kraft på brodrageren, medens sektionen 16 tilsvarende vil give en nedadrettet kraft. På denne måde bliver det således muligt at modvirke svingninger, som måtte være ved at opstå i broen. Er 20 brodrageren på et givet sted således ved at svinge opad, kan man ved at indstille den tilsvarende kontrolfladesek-tion påvirke brodrageren på dette sted med en nedadrettet kraft og således dæmpe svingningen.

25 Kontrolfladerne er anbragt på undersiden af broen, fordi luftstrømningen her er relativt uforstyrret af broens tilstedeværelse. På oversiden er strømningen mere turbulent, blandt andet på grund af kabler, hængere, gelænder, autoværn og vindskærme samt trafikken på broen.

30

For at kunne måle de bevægelser, som opstår i broen, anbringes der et antal detektorer i brodrageren. Disse detektorer er f.eks. af accelerometre. På grundlag af målingerne fra disse detektorer styres kontrolfladesek-35 tionerne på en sådan måde, at svingninger modvirkes.

DK 169444 Bl 10 På fig. 4 ses et detailudsnit af et tværsnit af en kabel-båret bro. Igen ses brodrageren 11, hvorpå der findes en kørebane 12 og et gelænder/autoværn 13. Brodrageren er som tidligere beskrevet ophængt i hængere eller skråstag 5 10, og en kontrol fladesektion 17 er anbragt på en pylon 18. En detektor 19 måler broens bevægelser eller accelerationer det pågældende sted og sender et signal til en styreenhed 20. Denne styreenhed kan f.eks. udgøres af en computer. På basis af en styrealgoritme sender styreenhe-10 den 20 derefter et signal til en servopumpe 21, som styrer en hydraulisk cylinder 22. Den hydrauliske cylinder 22 kan så dreje kontrolfladesektionen 17 ved hjælp af en udvekslingsplade 23 og en styrestang 24. På denne måde kan kontrolfladesektionen 17 hele tiden justeres afhæng-15 igt af brodragerens bevægelser det pågældende sted, som de måles af detektoren 19.

Som det ses på fig. 5, der viser et tværsnit af hele brodrageren kan styreenheden 20 være forbundet med den til-20 svarende styreenhed 25 i brodragerens modsatte side. Systemet i denne side svarer iøvrigt helt til det netop beskrevne. Ved at lade de to styreenheder 20, 25 udveksle informationer bliver det muligt bedre at tage hensyn til den svingningstype, som eventuelt er ved at opstå det på-25 gældende sted. Hvis begge detektorerne 19, 26 f.eks. de-tekterer en opadgående bevægelse, vil der være tale om en begyndende vertikalsvingning, og begge kontrolfladesek-tionerne 14, 17 vil derfor blive justeret således, at de giver anledning til en nedadrettet kraft. Måler detekto-30 ren 19 derimod en opadgående bevægelse, medens detektoren 26 måler en nedadgående bevægelse, er der tale om en torsionssvingning, og kontrolfladesektionen 17 vil derfor blive indstillet til at give en nedadrettet kraft, medens sektionen 14 indstilles til at give en opadgående kraft, 35 således at torsionssvingningen modvirkes.

XI

DK 169444 B1

For at kunne foretage disse indstillinger af kontrolfla-desektionerne må styreenhederne 20, 25 imidlertid kende vindretningen, idet denne jo er afgørende for, hvordan kontrolfladesektionerne skal indstilles for at give de 5 ønskede kraftpåvirkninger. På fig. 5 er således også vist en vindsensor 27, som kan forsyne styreenhederne med information om vindens retning. Sensoren 27 kan også være indrettet således, at den kan give information om den aktuelle vindhastighed. På figuren er vindsensoren 27 for-10 bundet til styreenheden 20. En anden mulighed vil være, at hver af styreenhederne 20, 25 har sin egen vindsensor. Sensoren 27 kan som vist anbringes på broens underside, da luftstrømningen her er mest uforstyrret af broen, men andre placeringer er mulige.

15 På tilsvarende vis kan detektorerne 19, 26 iøvrigt erstattes af en fælles detektor, som kan udnyttes af begge styreenhederne 20, 25, idet denne fælles detektor så blot også skal kunne måle vinkeldrejninger af broen om brodra-20 gerens længdeakse.

Som det fremgår af fig. 3, er kontrolfladerne opdelt i sektioner i broens længderetning, og fig. 4 og 5 viser opbygningen af en sådan sektion. Hver af disse sektioner 25 kan fungere selvstændigt, som det netop er beskrevet; men der kan opnås en forbedret styring, hvis alle sektionerne desuden forbindes til en fælles hovedstyreenhed. Fig. 6 viser et eksempel på, hvorledes de lokale styreenheder og detektorerne kan være forbundet til en hovedstyreenhed 30 28. Den samlede information, der ligger i at betragte al le sektioner simultant, giver vigtige oplysninger om, hvilken svingningsform (eller kombination af flere) broen bevæger sig efter. Denne information kan anvendes til at optimere den totale styring af det samlede system af kon-35 trolflader. Hovedstyreenheden 28 kan forsyne de lokale styreenheder med denne information, hvorefter disse kan tage hensyn dertil ved deres styring af de pågældende 12 DK 169444 B1 kontrolfladesektioner. Det er imidlertid også muligt at lade hovedstyreenheden 28 overtage hele styringen, idet denne således selv indhenter informationer fra samtlige detektorer og derefter direkte styrer kontrolfladesektio-5 nerne. På fig. 6 er ikke vist vindsensorerne, men disse kan forbindes på samme måde som bevægelsesdetektorerne.

I det tilfælde, hvor det er hovedstyreenheden 28, som står for styringen af kontrolfladesektionerne, vil det 10 kunne ses, at antallet af detektorer ikke behøver være det samme som antallet af styref ladesektioner. Det kan således tænkes, at et mindre antal detektorer fordelt jævnt i broens længderetning vil kunne give hovedstyreen-heden 28 tilstrækkelige informationer om broens øjeblik-15 kelige svingningstilstand, medens styrefladesektionerne må anbringes med mindre afstand for at give en optimal styring. Også af mekaniske årsager kan der være en grænse for, hvor lange styref ladesektioner, man ønsker at anvende.

20

Et system som det på fig. 6 viste vil naturligvis være sårbart over for fejl i hovedstyreenheden 28. Et mere sikkert system kan derfor opnås ved at anvende flere hovedstyreenheder. På fig. 7 er vist et eksempel, hvor der 25 findes to hovedstyreenheder 28 og 29. For at give størst mulig sikkerhed, hvis en af enhederne 28, 29 bliver fejlbehæftet, forbindes hveranden sektion til hovedstyreenheden 28, medens de resterende forbindes til hovedstyreenheden 29. Hver hovedstyreenhed er således forbundet til 30 en gruppe af sektioner. På fig. 7 ses det således, at sektionerne 30, 32 er forbundet til hoveds tyreenheden 28, medens sektionerne 31, 33 er forbundet til hovedstyreenheden 29. Fordelingen af sektioner mellem de to styreenheder kan naturligvis også ske efter andre kriterier. An-35 vendes der flere end to hovedstyreenheder, fordeles sektionerne tilsvarende mellem styreenhederne. Den samlede sikkerhed for det totale system øges med antallet af ho- DK 169444 B1 13 vedstyreenheder og dermed antallet af uafhængige sektioner.

I det her beskrevne system er der, som det også fremgår 5 af fig. 3, tale om adskilte kontrolf ladesekt ioner, som hver styres af en lokal styreenhed 20, 25. Imidlertid kan der også tænkes udførelsesformer, hvor der anvendes en lang, sammenhængende kontrolflade på hver side af broen. Denne kontrolflade kan så være opbygget af et fleksibelt 10 materiale, således at de lokale styreenheder kan bevæge et afsnit af kontrolfladen.

Der behøver ikke være kontrolflader i hele broens længde. Anbringelsen af disse kan indskrænkes til de områder af 15 broen, hvor deres effekt vil blive optimal, og disse positioner vil typisk være de områder, som kan komme i kraftige svingninger. Dette vil normalt være den midterste del af broen for symmetriske svingningsformer og nær fjerdedelspunkterne af brospænd for asymmetriske sving-2 0 nings f ormer.

På fig. 8 er vist en alternativ udførelsesform for opfindelsen. I stedet for at anbringe kontrolfladerne på pyloner under brodrageren er fladerne her integreret i selve 25 brodrageren. Her er selve brodragerens yderste kant op delt i sektioner, som kan bevæges i lodret retning og dermed ændre broens geometri. På tilsvarende vis som tidligere beskrevet udnytter disse flader vindens energi til at give brodrageren en kraftpåvirkning i opad- eller ned-30 adgående retning. På figuren ses sektionerne 34, 35, 36, hvor sektionen 34 er indstillet til at ændre kræfterne på brodrageren i nedadgående retning, medens sektionen 36 er indstillet til at ændre kræfterne på brodrageren i opadgående retning med vindretning ind mod de viste sektio-35 ner.

14 DK 169444 B1

Sektionerne er indrettet til at kunne dreje om en rotationsakse 37, og virkemåden fremgår tydeligere af fig. 9.

Det ses heraf, at den yderste del 34 kan drejes omkring rotationsaksen 37. Ved den stiplede linie 38 er vist sek-5 tionens øverste stilling, medens 39 tilsvarende viser sektionens nederste stilling. Bevægelsen af sektionen styres som tidligere ved hjælp af en hydraulisk cylinder 40 og en styrestang 41. Den hydrauliske cylinder 40 styres, som det tidligere er beskrevet, af en servopumpe, 10 der igen er styret af en lokal styreenhed. løvrigt svarer styringen til den tidligere beskrevne.

Ved denne udførelsesform undgås de ekstra styreflader, som ophænges under broen. Dette har dels en omkostnings-15 mæssig betydning, og dels vil det give broen et i æstetisk henseende pænere udseende.

Den styrealgoritme, som anvendes i henholdsvis de lokale styreenheder og hovedstyreenhederne vil afhænge af det 20 aktuelle brokoncept, idet der skal tages hensyn til mange forhold, såsom f.eks. broens spændvidde og dimensionerne på brodrageren. Styrealgoritmerne baseres på, at kontrolfladerne hele tiden skal levere kræfter, som er modsat rettede af brokantens bevægelser. Ved torsionsbevægelser 25 af brodrageren kan dette f.eks. gøres ved i princippet at lade kontrolfladerne bevæge sig med samme frekvens som brodragerens torsionsbevægelse, men blot faseforskudt i forhold hertil. Der vil typisk være tale om faseforskydning på 60 til 90°. Også den aktuelle udformning af kon-30 trolfladerne vil afhænge af det pågældende brokoncept.

Det ovenstående er eksempler på, hvorledes et system ifølge opfindelsen kan udføres, og det vil kunne forstås, at enkeltheder kan ændres på mange måder inden for opfin-35 delsens rammer. Således kan der f.eks. benyttes andre udformninger af kontrolfladerne end de her beskrevne, og styresystemet vil kunne udvides, så det tager hensyn til yderligere målte parametre.

Claims (14)

1. System til modvirkning af vindinducerede svingninger i 5 en brodrager (11) på lange kabelbårne broer, hvor et antal i hovedsagen symmetrisk omkring broens længdeakse anbragte kontrolflader (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) er indrettet til at udnytte vindens energi til automatisk at reducere nævnte svingninger i afhængighed af brodragerens 10 bevægelse, kendetegnet ved, at kontrolfladerne (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) er opdelt i afsnit i broens længderetning, og at der desuden findes et antal detektorer (19, 26) til måling af brodragerens bevægelser, samt at en til hvert kontrolfladeafsnit (14, 15, 16, 17, 34, 15 35, 36) hørende lokal styreenhed (20, 25) er indrettet til at styre det pågældende kontrolfladeafsnit (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) i afhængighed af informationer fra en eller flere af nævnte detektorer (19, 26).

2. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de nævnte detektorer (19, 26) er fordelt i broens længderetning, og at hver lokal styreenhed (20, 25) styrer det tilhørende kontrolfladeafsnit (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36. i afhængighed af informationer fra den eller de nær-25 mest beliggende detektorer (19, 26).

3. System ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at detektorerne (19, 26) er anbragt i hovedsagen symmetrisk omkring broens længdeakse således, at der fin- 30 des en detektor (19, 26) for hver lokal styreenhed, (20, 25. og at hver styreenhed (20, 25) styrer det tilhørende kontrolfladeafsnit (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) i afhængighed af informationer fra den tilhørende detektor (19, 26) . 35

4. System ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at der desuden findes en hovedstyreenhed (28), som er ind DK 169444 B1 rettet til at modtage informationer fra et antal af nævnte detektorer (19, 26) og i afhængighed heraf sende styresignaler til et antal af nævnte lokale styreenheder (20, 25). 5

5. System ifølge krav 4, kendetegnet ved, at hver lokal styreenhed (20, 25) styrer det tilhørende kon-trolfladeafsnit (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) i afhængighed af et fra hovedstyreenheden (28) modtaget styresig- 10 nal.

6. System ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at der findes mindst to hovedstyreenheder (28, 29), og at hver hovedstyreenhed (28, 29) er indrettet til at 15 modtage informationer fra et antal af nævnte detektorer (19, 26) og sende styresignaler til et antal af nævnte lokale styreenheder (20, 25).

7. System ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at 20 der findes et antal sensorer (27) til måling af vindretning, og at de lokale styreenheder (20, 25) eller hovedstyreenhederne (28, 29) desuden styrer de nævnte kontrol-fladeafsnit (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) i afhængighed af signaler fra disse sensorer (27). 25

8. System ifølge krav 7, kendetegnet ved, at de nævnte sensorer (27) desuden kan måle vindhastighed.

9. System ifølge krav 1-8, kendetegnet ved, at 30 kontrolfladerne (14, 15, 16, 17) er anbragt under brodrageren (11) og i en afstand fra denne, hvor luftstrømningen er næsten uforstyrret af brodrageren.

10. System ifølge krav 9, kendetegnet ved, at 35 kontrolfladerne (14, 15, 16, 17) er fastgjort til brodrageren (11) ved pyloner (18) på undersiden af brodrageren (11). DK 169444 B1

11. System ifølge krav 1-8, kendetegnet ved, at kontrolfladerne (34, 35, 36) udgøres af udsnit af selve brodragerens (11) overflade, idet de yderste dele af brodrageren (11) i broens tværretning er indrettet til at 5 kunne bevæges således, at brodragerens (11) tværsnit og dermed dens aerodynamiske egenskaber ændres.

12. Fremgangsmåde til modvirkning af vindinducerede svingninger i en brodrager (11) på lange kabelbårne bro- 10 er, hvor et antal i hovedsagen symmetrisk omkring broens længdeakse anbragte kontrolflader (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) udnytter vindens energi til automatisk at reducere nævnte svingninger i afhængighed af brodragerens bevægelse, kendetegnet ved, at kontrolfladerne 15 (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) opdeles i afsnit i broens længderetning, og at et antal detektorer (19, 26) måler brodragerens bevægelser, hvorefter en til hvert kontrol-fladeafsnit (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) hørende lokal styreenhed (20, 25) styrer det pågældende kontrolflade-20 afsnit (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) i afhængighed af informationer fra en eller flere af nævnte detektorer (19, 26).

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet 25 ved, at en eller flere hovedstyreenheder (28, 29) modtager informationer fra et antal af nævnte detektorer (19, 26. og i afhængighed heraf sender styresignaler til et antal af nævnte lokale styreenheder (20, 25).

14. Fremgangsmåde ifølge krav 12 eller 13, kende tegnet ved, at et antal sensorer (27) måler vindretning og sender signaler herom til de lokale styreenheder (20, 25) eller hovedstyreenhederne (28, 29), hvorefter disse desuden styrer de nævnte kontrolfladeafsnit 35 (14, 15, 16, 17, 34, 35, 36) i afhængighed af signalerne fra vindsensorerne (27).