EP0686733B2

EP0686733B2 - Vibration absorber for vibration-endangered structural parts and structures

Info

Publication number: EP0686733B2
Application number: EP95105685A
Authority: EP
Inventors: Hans Prof. Dr.-Ing. Ruscheweyh; Constantin Dipl.-Ing. Verwiebe
Original assignee: Multicon Schwingungsdampfer und Planung GmbH
Current assignee: MULTICON SCHWINGUNGSDAEMPFER UND PLANUNG GMBH
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1995-04-14
Publication date: 2003-02-26
Anticipated expiration: 2015-04-14
Also published as: EP0686733A1; EP0686733B1; DK0686733T3; DK0686733T4; ATE181389T1

Abstract

The equipment is esp. for chimneys, masts, industrial tanks etc. with quasi-rotational-symmetrical-vibration characteristics. It comprises a liquid-filled tank whose weight, sloshing frequency and inherent damping characteristics are matched to the natural frequency of the building. The distance (A) from each enclosing wall (W) of the tank to the mid-point (M) of the surface of the liquid at the central perpendicular is approximately the same. The height to which the tank is filled can be less than the distance (A), and typically less than half of it. The tank may be square or can have a circular bottom (G), or it can be annular and divided by radial partitions. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für schwingungsgefährdete Bauteile und Bauwerke, vorzugsweise Schornsteine, Maste, Antennentragwerke und Industriebehälter mit einem quasi-rotalionssymmetrischen Schwingungsverhalten, aus mindestens einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter, deren Masse, Schwappfrequenz und Eigendämpfungsverhalten auf eine zu dämpfende Eigenfrequenz des schwingungsgefährdeten Bauwerks abgestimmt sind.The invention relates to a vibration damper for components and structures at risk of vibration, preferably chimneys, masts, antenna structures and industrial containers with a quasi-rotalion symmetrical Vibration behavior, from at least a container filled with a liquid, the Mass, sloshing frequency and self-damping behavior to a natural frequency of the vibration-prone structure are coordinated.

Es ist bereits seit langem bekannt, schwingungsgefährdete, insbesondere schlanke Bauwerke mit Schwingungsdämpfern zu versehen, die zur Kategorie der dynamischen Schwingungsdämpfer gehören. Derartige Schwingungsdämpfer bestehen aus einer schwingfähig an der Hauptmasse des Bauwerkes angeordneten Zusatzmasse, die über ein Dämpfungsglied mit der Hauptmasse verbunden ist. Die Ausführungsformen dieser dynamischen Schwingungsdämpfer unterscheiden sich sehr stark voneinander.It has long been known that vibration-prone, especially slim structures to be provided with vibration dampers belonging to the category include the dynamic vibration damper. Such vibration dampers consist of a arranged to vibrate on the main mass of the structure Additional mass via an attenuator is connected to the main mass. The embodiments distinguish this dynamic vibration damper very different from each other.

Während die Mehrzahl der bekannten Ausführungsformen eine oder mehrere feste Massen benutzt, die pendelnd und/oder federnd aufgehängt sind und ein oder mehrere Dämpfungselemente aufweisen, sind Ausführungen bekannt, bei denen eine Flüssigkeit als Zusatzmasse verwendet wird. Die Feder- und Dämpfereigenschaften der mit dem Bauwerk schwingenden Flüssigkeit werden zur Erzeugung eines Dämpfereffektes ausgenutzt, wobei die Masse, die Schwappfrequenz und das Eigendämpfungsverhalten der Flüssigkeit auf eine zu dämpfende Eigenfrequenz des schwingungsgefährdeten Bauwerks abgestimmt werden.While the majority of the known embodiments uses one or more solid masses, which are suspended and / or suspended or have several damping elements Designs known in which a liquid as Additional mass is used. The spring and damper properties the one vibrating with the structure Liquid is used to create a damper effect exploited, the mass, the sloshing frequency and the self-damping behavior of the liquid a natural frequency of the vibration-prone to be damped Building can be coordinated.

Ein derartiger Schwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Art ist aus der US-A-4 951 441 bekannt. Er verwendet mindestens einen rechteckigen Behälter, wobei die Frequenzabstimmung der im Behälter befindlichen Flüssigkeit in Richtung der längeren Behälterseite erfolgt. Derartige Schwingungsdämpfer sind nur in einer Schwingungsrichtung wirksam. Sollen schlanke Bauwerke mit einem quasi-rotationssymmetrischen Schwingungsverhalten, wie beispielsweise Schornsteine, Maste und Antennentragwerke gedämpft werden, ist eine Vielzahl derartiger rechteckiger Behälter mit entsprechend vielfältiger Ausrichtung erforderlich, womit sich der konstruktive Aufwand und der Platzbedarf derart vergrößern, daß der bekannte Schwingungsdämpfer bei besonders schlanken Bauwerken nicht mehr eingesetzt werden kann.Such a vibration damper at the beginning described is from US-A-4 951 441 known. It uses at least one rectangular one Container, the frequency tuning of the in the container liquid in the direction of the longer side of the container he follows. Such vibration dampers are effective only in one direction of vibration. Should slim structures with a quasi-rotationally symmetrical Vibration behavior, such as Steamed chimneys, masts and antenna structures is a variety of such rectangular containers with a correspondingly diverse orientation required, with which the design effort and the space requirement enlarge so that the known vibration damper for particularly slim structures can no longer be used.

Aus "Feasibility study on damping of wind-induced vibrations of structures by breaking of sloshing water" Journal of Wind Engineering No 32, May 1987 sind grundsätzliche Studien zu rechteckigen und auch quadratischen Behältern mit großer freier Flüssigkeitsoberfläche bekannt. Aus Wind-induced vibration of tower and practical applications of tuned sloshing damper journal of Wind Engineering, No. 37, October 1988, page 541/542 ist die Verwendung von Schwingungsdämpfern bekannt, die aus scheibenförmig übereinandergestapelten Schwingungsdämpfern mit kreisrunder Grundfläche gebildet und auf der obersten Ebene eines Leuchtturmes aufgestellt wurden. Aus den US-Patentschriften 4 783 937, 4 924 639, 4 875 313 und 4 922 671 sind insbesondere auf Hochhäusern aufgestellte Schwingungsdämpfer in Form von Becken, vorzugsweise zylindrischer Anordnung, aber auch rechteckiger Ausbildung in ein- oder mehrteiliger Ausführung bekannt.From "Feasibility study on damping of wind-induced vibrations of structures by breaking of sloshing water "Journal of Wind Engineering No 32, May 1987 basic studies on rectangular and also square containers with known large free liquid surface. From wind-induced vibration of tower and practical applications of tuned sloshing damper journal of Wind Engineering, No. 37, October 1988, page 541/542 is the use of Vibration dampers known from stacked in a disc shape Vibration dampers formed with a circular base and on the top Level of a lighthouse. From U.S. Patents 4,783 937, 4 924 639, 4 875 313 and 4 922 671 are particularly on high-rise buildings installed vibration damper in the form of a pool, preferably cylindrical arrangement, but also rectangular training in one or multi-part version known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Art derart weiterzuentwickeln, daß sich ein konstruktiv einfacher und wirkungsvoller sowie auf einfache Weise an den jeweiligen Einzelfall anzupassender Schwingungsdämpfer ergibt, der für schlanke Bauteile und Bauwerke eingesetzt werden kann.The invention has for its object to develop vibration damper of the type described in such a way that a structurally simple and effective and easy to adapt to the individual case results in vibration damper that can be used for slim components and structures.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ergibt sich durch einem Schwingungsdämpfern mit den Merkmalen des Anspruches 1.The solution to this problem by the invention results from a vibration damper with the features of claim 1.

Mit der Erfindung wird ein Schwingungsdämpfer geschaffen, dessen Dämpfungseffekt in allen horizontalen Schwingrichtungen des Bauteiles bzw. Bauwerkes in gleicher Weise und nur aufgrund der im Behälter befindlichen Flüssigkeitsmasse eintritt, so daß sich eine extrem kleine Bauweise und ein entsprechend geringes Gewicht des Dämpfers ergibt, womit insbesondere sein Einsatz im Schornsteinund Antennenbau möglich wird.With the invention Vibration damper created, its damping effect in all horizontal directions of vibration of the component or building in the same way and only because the liquid mass in the container occurs, so that an extremely small design and results in a correspondingly low weight of the damper, with which in particular its use in the chimney and Antenna construction becomes possible.

Die radialsymmetrische Dämpfungswirkung des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers wird durch dessen radialsymmetrische oder quasi-radial-symmetrische Gestaltung erreicht. Zu diesem Zweck kann der Behälter erfindungsgemäß mit kreisförmiger Behältergrundfläche oder als ringförmiger Behälterausgebildet sein, der durch etwa radial verlaufende Trennwände unterteilt ist. Der Behälter kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung aber auch mit einer durch ein gleichseitiges Dreieck, ein Quadrat oder ein Vieleck mit gleich langen Seiten gebildeten Behältergrundfläche ausgebildet sein. Bei diesen quasi-radial-symmetrischen Behältern werden die Reflexionseigenschaften der Flüssigkeitswelle ausgenutzt. Es entstehen in diesem Fall rechtwinklig von der jeweiligen Wand ausgehende Wellenfronten, die sich entlang der Winkelhalbierenden der benachbarten Behälterwände kreuzen, so daß auch in diesem Fall eine Dämpferwirkung in der jeweiligen Schwingrichtung entsteht. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden derartige Behälter mit ihren Diagonalen in Hauptschwingungsrichtung des Bauteils bzw. Bauwerks ausgerichtet.The radially symmetrical damping effect of the vibration damper according to the invention through its radially symmetrical or quasi-radially symmetrical Design achieved. To this end can the container according to the invention with circular Container base or formed as an annular container be the by approximately radially extending partitions is divided. The container can according to one another feature of the invention but also with a by an equilateral triangle, a square or a Polygon with the same long sides of the container base be trained. With these quasi-radial-symmetrical Containers become the reflection properties exploited the liquid wave. Arise in this case perpendicular to the wall outgoing wave fronts that extend along the bisector cross the neighboring container walls, so that a damping effect in this case too in the respective direction of vibration. In a preferred one Implementation of the invention will be such Containers with their diagonals in the main vibration direction of the component or structure.

Um eine wirkungsvolle Schwingungsdämpfung bei gleichzeitiger Vermeidung mitschwingender toter Massen zu erreichen, kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Füllhöhe der Flüssigkeit im Behälter kleiner als der Abstand jeder die Flüssigkeitsoberfläche begrenzenden Behälterwand vom Mittelpunkt der Flüssigkeitsoberfläche, und zwar vorzugsweise kleiner als die Hälfte dieses Abstandes sein. Hierdurch wird erreicht, daß nahezu die gesamte Masse der Flüssigkeit zur Dämpfung auftretender Schwingungen herangezogen wird und die zu dämpfenden Bauteile bzw. Bauwerke nicht unnötig mit Zusatzgewichten belastet werden. Effective vibration damping while avoiding dead vibrations Reaching masses can, according to another Feature of the invention the level of the liquid in the Containers smaller than the distance of each liquid surface delimiting container wall from the center the liquid surface, preferably be less than half this distance. hereby is achieved that almost the entire mass of Liquid to dampen vibrations is used and the components to be damped or structures not unnecessarily loaded with additional weights become.

Die Seitenwände der erfindungsgemäßen Behälter können entweder rechtwinklig zur Behältergrundfläche verlaufen; sie können aber auch schräg nach innen geneigt sein, um beim Auftreffen der bei Schwingungen entstehenden Wellen eine Reflexion dieser Wellen in Richtung auf den Behälterboden zu bewirken.The side walls of the container according to the invention can either be perpendicular to the container base run; but they can also slant inwards be inclined to when hitting the vibrations emerging waves a reflection of this To cause waves towards the bottom of the container.

Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1: einen senkrechten Schnitt durch einen Behälter,
Fig. 2: eine Draufsicht auf den Behälter nach Fig. 1,
Fig. 3: einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt mit Darstellung der sich bei Schwingung ausbildenden Welle,
Fig. 4: eine Draufsicht auf einen entsprechenden quadratischen Behälter bei einer Schwingung in diagonaler Richtung,
Fig. 5: einen senkrechten Schnitt entsprechend der Fig. 1 durch eine Ausführungsform eines Behälters mit quadratischer Grundfläche, jedoch nach innen geneigten Wänden,
Fig. 6: eine Draufsicht auf den Behälter nach Fig. 5,
Fig. 7: eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung des Behälters nach den Fig. 5 und 6 unter Darstellung der sich bei Schwingungen ausbildenden Welle,
Fig. 8: eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Behälters mit dreieckiger Grundfläche,
Fig. 9: eine Draufsicht auf einen Behälter mit kreisförmiger Grundfläche,
Fig. 10: eine Draufsicht auf einen Behälter mit sechseckiger Grundfläche,
Fig. 11: eine perspektivische Ansicht eines ringförmigen, auf der Außenfläche eines kreiszylindrischen Bauwerkes angeordneten Behälters, der durch radiale Trennwände in Einzelbehälter unterteilt ist,
Fig. 12: eine Draufsicht auf die Behälter nach Fig. 11,
Fig. 13: eine Draufsicht auf einen der durch radiale Trennwände innerhalb eines ringförmigen Behälters gebildeten Behälter gemäß den Fig. 11 und 12,
Fig. 14: eine Seitenansicht eines aus zwei Ringbehältern gemäß Fig. 11 und 12 bestehenden Schwingungsdämpfers,
Fig. 15: einen senkrechten Schnitt durch das obere Ende eines schlanken Bauwerkes in Form eines aus Tragrohr und rauchgasführendem Innenrohr bestehenden Schornsteines mit auf der Innenfläche des Tragrohres angeordnetem Schwingungsdämpfer, und
Fig. 16: eine Draufsicht auf einen Schwingungsdämpfer, der durch eine Mehrzahl von auf einem Kreisring angeordneten Behältern gemäß Fig. 9 gebildet ist.

Various exemplary embodiments of the vibration damper according to the invention are shown in the drawing, namely:

Fig. 1: a vertical section through a container,
Fig. 2: 2 shows a plan view of the container according to FIG. 1,
Fig. 3: FIG. 1 shows a section corresponding to FIG. 1, showing the wave that forms when vibrating,
Fig. 4: 2 shows a plan view of a corresponding square container in the event of a vibration in the diagonal direction,
Fig. 5: 2 shows a vertical section corresponding to FIG. 1 through an embodiment of a container with a square base area, but with inwardly inclined walls,
Fig. 6: 5 shows a plan view of the container according to FIG. 5,
Fig. 7: 3 shows a representation of the container according to FIGS. 5 and 6 corresponding to FIG. 3, showing the wave that is formed in the event of vibrations,
Fig. 8: 2 shows a plan view of a further embodiment of a container with a triangular base,
Fig. 9: a plan view of a container with a circular base,
Fig. 10: a plan view of a container with a hexagonal base,
Fig. 11: 1 shows a perspective view of an annular container arranged on the outer surface of a circular cylindrical structure and divided into individual containers by radial partition walls,
Fig. 12: 11 shows a plan view of the container according to FIG. 11,
Fig. 13: 11 shows a plan view of one of the containers formed by radial partition walls within an annular container according to FIGS. 11 and 12,
Fig. 14: 11 shows a side view of a vibration damper consisting of two ring containers according to FIGS. 11 and 12,
Fig. 15: a vertical section through the upper end of a slim structure in the form of a chimney consisting of a support pipe and a flue gas-carrying inner pipe with a vibration damper arranged on the inner surface of the support pipe, and
Fig. 16: a plan view of a vibration damper, which is formed by a plurality of arranged on a circular ring container according to FIG. 9.

Fig. 1 bis 3 zeigen einen Behälter mit einer quadratischen Grundfläche G, von der sich die Behälterwände W senkrecht nach oben erstrecken. Die Behälterhöhe H ist rechts neben dem Behälter in Fig. 1 angegeben. Der Behälter ist mit einer Flüssigkeit F gefüllt, deren Füllhöhe h ebenfalls in Fig. 1 angegeben ist; sie ist erheblich kleiner als die Behälterhöhe H. Auch die Flüssigkeitsoberfläche O ist in Fig. 1 eingezeichnet.1 to 3 show a container with a square Base area G, from which the container walls W extend vertically upwards. The container height H is indicated to the right of the container in Fig. 1. The container is filled with a liquid F, the Level h is also shown in Fig. 1; it is significant smaller than the container height H. Also the liquid surface O is shown in Fig. 1.

In Fig. 2 ist der Mittelpunkt M der Flüssigkeitsoberfläche O zu erkennen. Von diesem Mittelpunkt M hat jede die Flüssigkeitsoberfläche O begrenzende Behälterwand W auf der in der Ebene der Flüssigkeitsoberfläche O verlaufenden Mittelsenkrechten (d.h. die Senkrechte zur Schnittlinie S der Ebene der Flüssigkeitsoberfläche O mit der entsprechenden Behälterwand W) denselben Abstand A. Diese Abstände A sind in der Draufsicht in Fig. 2 eingezeichnet.In Fig. 2 is the center M of the liquid surface O to recognize. From this center M has each container wall delimiting the liquid surface O W on the in the plane of the liquid surface O extending perpendicular (i.e. the vertical to section line S of the plane of the liquid surface O with the corresponding container wall W) same distance A. These distances A are in the Top view drawn in Fig. 2.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 ist der ebenfalls mit einer quadratischen Grundfläche ausgeführte Behälter mit Behälterwänden W versehen, die schräg nach innen geneigt sind. In einem derartigen Fall ergibt sich der Abstand A jeder die Flüssigkeitsoberfläche O begrenzenden Behälterwand W zwischen dem Mittelpunkt M der Flüssigkeitsoberfläche O und der in der Ebene der Flüssigkeitsoberfläche O verlaufenden Mittelsenkrechten der Schnittlinie S der Ebene der Flüssigkeitsoberfläche O mit der entsprechenden Behälterwand W.In the second embodiment according to the 5 and 6 is also with a square Base designed containers with container walls W, which are inclined obliquely inwards. In one in such a case, the distance A results in each Liquid surface O delimiting container wall W between the center M of the liquid surface O and that in the plane of the liquid surface O perpendicular bisector of section line S of Level of the liquid surface O with the corresponding one Container wall W.

Durch eine derartige Ausbildung des Behälters, bei der der voranstehend definierte Abstand A jeder die Flüssigkeitsoberfläche O begrenzenden Behälterwand W vom Mittelpunkt M der Flüssigkeitsoberfläche O etwa gleich groß ist, ergibt sich ein quasi-rotationssymmetrisches Schwingungsverhalten der Flüssigkeit F.By designing the container in this way, at which the distance A defined above is each the container wall delimiting the liquid surface O W from the center M of the liquid surface O is approximately the same size, there is a quasi-rotationally symmetrical Vibration behavior of the liquid F.

Wenn wie in den Fig. 1 und 2 bzw. 5 und 6 dargestellte Behälter im oberen Bereich eines schwingungsgefährdeten Bauteils oder Bauwerkes, beispielsweise eines Schornsteines oder eines Mastes angeordnet werden, beginnt die Flüssigkeit F im Behälter zu schwappen, sobald dieser Schwingungsbewegungen ausführt. Es bildet sich eine zwischen gegenüberliegenden Wänden verlaufende Flüssigkeitswelle aus, die in den Fig. 3 und 4 eingezeichnet ist. Durch die schwappende Flüssigkeit wird der größte Teil der Energie im Augenblick des Auftreffens der Welle auf die jeweilige Behälterwand W dissipiert. Dies geschieht zum einen durch die hydrodynamische Kraft der Welle als Gegenschwinger und zum anderen durch das Zerplatzen der Welle, wenn sich diese bricht. Die der Reibdämpfung ähnliche Dämpfungscharakteristik der schwappenden Flüssigkeit hat zur Folge, daß bei kleinen Amplituden das größte Dämpfungsdekrement auftritt. Für einen querschwingungsgefährdeten Schornstein oder ein anderes schlankes Bauteil oder Bauwerk ergibt sich hieraus, daß gerade zu Beginn des Aufschaukelvorganges die Dämpfung besonders groß ist, so daß das Bauteil bzw. Bauwerk gar nicht erst zu größeren Amplituden aufgeschaukelt wird. Dies ist insbesondere für gallopinggefährdete Strukturen von Bedeutung. Eine Neigung der Behälterwände W zur Mitte des Behälters hin hat hierbei den Vorteil, daß das Zerplatzen der Welle beim Auftreffen auf die Behälterwand W begünstigt wird.If as shown in FIGS. 1 and 2 or 5 and 6 Container in the upper area of a vibration-prone Component or building, for example a chimney or a mast the liquid F in the container begins to close slosh as soon as this vibrates performs. An opposite is formed Liquid wave running out of walls, which in 3 and 4 is located. By the sloshing Liquid becomes most of the energy in the The moment the wave hits the respective one Container wall W dissipates. On the one hand, this happens due to the hydrodynamic force of the shaft as a counter-oscillator and secondly by the bursting of the Wave when it breaks. That of friction damping similar damping characteristics of the sloshing Liquid has the consequence that at small amplitudes the greatest damping decrement occurs. For one transverse chimney or another this results in a slim component or structure, that just at the start of the rocking process the damping is particularly large, so that the component or structure not at all to larger amplitudes is rocked up. This is especially for those at risk of galloping Structures of importance. An inclination the container walls W towards the center of the container has the advantage that the wave bursts favored when hitting the container wall W. becomes.

In Fig. 4 ist dargestellt, daß sich bei einem Behälter mit quadratischer Grundfläche G zwischen jeweils gegenüberliegenden Behälterwänden W verlaufende Wellen a und b ausbilden, wenn der Behälter in diagonaler Richtung schwingt. Diese Schwingungsrichtung ist mit einem Doppelpfeil in Fig. 4 angedeutet. Die jeweils zur gegenüberliegenden Wand laufenden Wellen a und b schneiden sich im Bereich der Winkelhalbierenden zwischen den benachbarten, jeweils die Welle a bzw. b initiierenden Behälterwänden W. Es ergibt sich somit trotz der Ausbildung des Behälters mit quadratischer Grundfläche G ein quasi-rotationssymmetrisches Schwingungsverhalten, das wegen der Interferenz der Wellen a und b eine stärkere Dämpfung hervorruft als bei einer Anordnung des Behälters mit parallel bzw. rechtwinklig zur Hauptschwingungsrichtung ausgerichteten Behälterwänden W.In Fig. 4 it is shown that there is a container with a square base G between each opposite container walls W extending Form shafts a and b when the container is in swings diagonally. This direction of vibration is indicated with a double arrow in Fig. 4. The waves running to the opposite wall a and b intersect in the area of the bisector between the neighboring ones, each the wave a or b initiating container walls W. It results itself with the square despite the design of the container Base area G is a quasi-rotationally symmetrical Vibration behavior because of the interference which causes waves a and b to be more damped than with an arrangement of the container with parallel or perpendicular to the main vibration direction aligned container walls W.

Aufgrund dieses Schwingungsverhalten der Flüssigkeit F können nicht nur rotationssymmetrische Behälter eingesetzt werden, wie dies der Behälter mit kreisförmiger Grundfläche G in Fig. 9 zeigt, sondern gemäß Fig. 8 auch Behälter mit einem gleichseitigen Dreieck als Grundfläche G und gemäß Fig. 10 Behälter, deren Grundfläche G durch ein Vieleck mit gleich langen Seiten gebildet wird. In allen diesen Fällen ist der Abstand jeder die Flüssigkeitsoberfläche O begrenzenden Behälterwand W vom Mittelpunkt M der Flüssigkeitsoberfläche 0 auf der in der Ebene der Flüssigkeitsoberfläche 0 verlaufenden Mittelsenkrechten etwa gleich groß. Die Mittelsenkrechten sind auch in den Fig. 8 bis 10 strichpunktiert eingezeichnet.Because of this vibration behavior of the Liquid F can not only be rotationally symmetrical Containers are used, as is the case with the container circular base G in Fig. 9 shows, but according Fig. 8 also containers with an equilateral triangle as base area G and according to FIG. 10 container whose Base area G by a polygon with the same length Pages is formed. In all of these cases the distance is each delimiting the liquid surface O Container wall W from the center M of the liquid surface 0 on the in the plane of the liquid surface 0 perpendicular bisectors approximately the same large. The central perpendiculars are also in FIGS. 8 to 10 dash-dotted lines.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 11 bis 13 ist ein schlankes Bauwerk B als Abschnitt eines kreiszylindrischen Rohres dargestellt. Es kann sich hierbei um einen Schornstein, einen Mast, ein Antennentragwerk, einen Industriebehälteroder ein anderes Bauwerk bzw. Bauteil handeln, dessen Höhe im Verhältnis zu seiner Grundfläche sehr groß ist und das schwingungsgefährdet ist. Der Querschnitt des schlanken Bauwerkes B muß hierbei nicht kreisförmig sein; diese Querschnittsform wurde auf den Zeichnungen lediglich wegen der besseren Darstellungsmöglichkeit gewählt. Derartige schlanke Bauwerke B sind anfällig für insbesondere dynamische, d.h. instationär wirkende Windlasten.In the embodiment according to FIGS. 11 to 13 is a slim structure B as a section of a circular cylindrical tube shown. It can be this around a chimney, a mast, an antenna structure, an industrial container or other structure or component, its height in relation to its footprint is very large and that is at risk of vibration is. The cross section of the slim Building B need not be circular; this Cross-sectional shape was only on the drawings chosen because of the better representation. Such slim structures B are particularly vulnerable dynamic, i.e. unsteady wind loads.

Um das in den Fig. 11 und 12 dargestellte Bauwerk B wirkungsvoll zu dämpfen, ist es in seinem oberen Endbereich mit einem ringförmigen Behälter R versehen, der unmittelbar auf der Mantelfläche des das schlanke Bauwerk darstellenden kreiszylindrischen Rohres angeordnet ist. Dieser kreisringförmige Behälter R ist durch radial verlaufende Trennwände T in eine Mehrzahl von Behältern unterteilt, von denen einer in Fig. 13 in einer Draufsicht dargestellt ist.To the structure shown in FIGS. 11 and 12 To dampen B effectively, it is in its upper Provide the end area with an annular container R, the directly on the lateral surface of the slim circular cylindrical structure Pipe is arranged. This circular container R is through a radially extending partition walls T in one Divided a plurality of containers, one of which is in Fig. 13 is shown in a plan view.

Auch bei dem in Fig. 13 dargestellten Behälter ist der Abstand A jeder die Flüssigkeitsoberfläche begrenzenden Behälterwand W vom Mittelpunkt M der Flüssigkeitsoberfläche auf der in der Ebene der Flüssigkeitsoberfläche verlaufenden Mittelsenkrechten jeder Behälterwand W etwa gleich groß. Es ergibt sich somit eine Mehrzahl von Behältern mit quasi-rotationssymmetrischem Schwingungsverhalten der jeweils eingefüllten Flüssigkeit, so daß das Bauwerk B in jeder Schwingungsrichtung gedämpft und vor Schwingungsproblemen geschützt ist.Also in the container shown in Fig. 13 is the distance A from each of the boundaries of the liquid surface Container wall W from the center M of the Liquid surface on the level of the liquid surface trending perpendicular to each Container wall W approximately the same size. It follows a plurality of containers with quasi-rotationally symmetrical Vibration behavior of each filled Liquid so that the building B in each Damped vibration direction and facing vibration problems is protected.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 sind zwei kreisringförmige Behälter R im Abstand übereinanderliegend auf der Mantelfläche des kreiszylindrischen Bauwerkes B angeordnet. Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle zweier getrennter kreisringförmiger Behälter R einen derartigen Behälter zu verwenden, der zusätzlich zu den radialen Trennwänden T durch waagerecht verlaufende Trennwände in übereinanderliegende Teilbehälter unterteilt ist.14 are in the embodiment of FIG two circular containers R one above the other at a distance on the lateral surface of the circular cylindrical Building B arranged. It goes without saying it is also possible to replace two separate circular ones Container R to use such a container which in addition to the radial partitions T through horizontally running partitions into superimposed ones Partial container is divided.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 15 ist der kreisringförmige Behälter R auf der Innenseite des das schlanke Bauwerk B symbolisierenden kreiszylindrischen Rohres angeordnet. Dieses Rohr stellt beispielsweise das außenliegende Tragrohr eines Schornsteines dar, der mit einem abgasführenden Innenrohr I versehen ist, das auf seiner Mantelfläche eine Isolierung i trägt und mit einer Abdeckhaube C versehen ist, die den Ringraum zwischen Isolierung i und äußerem Tragrohr B abdeckt.15 is the circular container R on the inside of the slim building B symbolizing circular cylindrical Pipe arranged. This pipe represents, for example the outside support pipe of a chimney is provided with an exhaust pipe inner tube I. is that an insulation i carries and is provided with a cover C, which the Annulus between insulation i and outer support tube B covers.

Bei allen Ausführungsbeispielen in den Fig. 11 und 12, 14 und 15 ist die Gesamtmasse der als schwingungsdämpfende Zusatzmasse wirkende Flüssigkeit F auf die Teilbehälter verteilt, die wegen ihrer geringen Abmessungen und niedrigen Füllhöhe eine hohe Schwappfrequenz haben, so daß sich eine hohe Dämpferwirkung mit vernachlässigbar kleiner tot mitschwingender Masse ergibt. Das Eigendämpfungsverhalten der einzelnen Behälter hängt hierbei nicht nur von ihrer absoluten Größe, der Masse der Flüssigkeit F und dem jeweiligen Flüssigkeitsstand, sondern auch von ihrer Lage zur Schwingungsrichtung ab. Durch eine Variation dieser Parameter, insbesondere der Größe und Form der einzelnen Behälter und der Art und Menge der Flüssigkeit F lassen sich diese Schwingungsdämpfer auf besonders wirksame Weise auf mindestens eine zu dämpfende Eigenfrequenz des schlanken Bauwerkes B abstimmen.In all of the exemplary embodiments in FIG. 11 and 12, 14 and 15 is the total mass as the vibration damping Additional mass liquid F distributed to the sub-containers because of their small dimensions and low filling level a high one Sloshing frequency, so that there is a high damping effect with negligibly small dead resonating Mass results. The self-damping behavior the individual container does not just depend on it absolute size, the mass of the liquid F and the respective liquid level, but also from their Position from the direction of vibration. Through a variation this parameter, especially the size and shape of the individual containers and the type and amount of liquid F these vibration dampers can be particularly special effective way in at least one to be damped Adjust the natural frequency of the slim building B.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 16 wird eine Mehrzahl von kreiszylinderförmigen Behältern ringförmig auf der Außenseite des das schlanke Bauwerk B symbolisierenden kreiszylindrischen Rohres angeordnet. Auch hier kann durch unterschiedliche Flüssigkeitsfüllungen eine unterschiedliche Dämpfungswirkung in verschiedenen Schwingungsrichtungen des Bauwerkes B erreicht werden.16 is in the embodiment a plurality of circular cylindrical containers ring-shaped on the outside of the slim structure B symbolizing circular cylindrical tube arranged. Here too, different liquid fillings can be used a different damping effect in different directions of vibration of the Building B can be reached.

Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS

AA: Abstanddistance
aa: Wellewave
BB: Bauwerkbuilding
bb: Wellewave
cc: Abdeckhaubecover
FF: Flüssigkeitliquid
GG: GrundflächeFloor space
HH: Behälterhöhecontainer height
hH: Füllhöhefilling height
ll: Innenrohrinner tube
MM: MittelpunktFocus
OO: Flüssigkeitsoberflächeliquid surface
RR: Behältercontainer
SS: Schnittlinieintersection
TT: Trennwandpartition wall
VV: Verbindungsstrebeconnecting strut
WW: Behälterwandcontainer wall

Claims

Vibration absorber for vibration-endangered slender structural parts or structures, such as chimneys, masts, antenna supporting structures and industrial tanks with a virtually rotationally symmetrical vibrational behaviour, comprising liquid-filled tanks, which are arranged annularly with a radially symmetrical or virtually radially symmetrical arrangement on the structure and the masses, sloshing frequency and natural vibrational behaviour of which are adjusted to match a natural frequency of the vibration-endangered structure to be absorbed, characterized in that for each of the tanks the distance (A) of each tank wall (W) bounding the liquid surface (O) from the centre point (M) of the liquid surface (O) on the perpendicular running in the plane of the liquid surface (O) with respect to the line of intersection (S) of the plane of the liquid surface (O) with the corresponding tank wall (W) is approximately equal and the tanks are arranged externally on or inside the shell of the slender structural part or structure (B).
Vibration absorber according to Claim 1, characterized in that the filling level (h) of the liquid in the tanks is less than the distance (A) of each tank wall (W) bounding the liquid surface (O) from the centre point (M) of the liquid surface (O)
Vibration absorber according to Claim 2, characterized in that the filling level (h) of the liquid (F) in the tanks is less than half the distance (A) of each tank wall (W) bounding the liquid surface (O) from the centre point (M) of the liquid surface (O).
Vibration absorber according to Claim 1, characterized in that the tanks are designed with a circular tank base area (G).
Vibration absorber according to at least one of Claims 1 to 3, having a plurality of tanks of approximately the same shape and size as one another, characterized in that the tanks are formed by subdividing a tank (R) which is annular overall by means of approximately radially running separating walls (T).
Vibration absorber according to Claim 5, characterized in that the annular tank (R) is arranged externally on the shell of the slender structural part or structure (B).
Vibration absorber according to Claim 5, characterized in that the annular tank (R) is arranged inside the shell of the slender structural part or structure (B).
Vibration absorber according to Claim 1, characterized in that the tank is designed with a tank base area (G) formed by an equilateral triangle, a square or a polygon with sides of the same length.
Vibration absorber according to Claim 8, characterized in that the tanks are aligned which their diagonals in the principal direction of oscillation of the structural part or structure (B).
Vibration absorber according to one of the preceding claims, characterized in that the tank walls (W) run approximately at right angles with respect to the base area (G).
Vibration absorber according to at least one of Claims 1 to 9, characterized in that the tank walls (W) run obliquely inclined inwards.