EP2452048A1 - Verfahren zum mindern von schwingungsamplituden - Google Patents

Verfahren zum mindern von schwingungsamplituden

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EP2452048A1
EP2452048A1 EP10744846A EP10744846A EP2452048A1 EP 2452048 A1 EP2452048 A1 EP 2452048A1 EP 10744846 A EP10744846 A EP 10744846A EP 10744846 A EP10744846 A EP 10744846A EP 2452048 A1 EP2452048 A1 EP 2452048A1
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EP
European Patent Office
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vibration
excitation
force
counterforce
excitation force
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10744846A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Peter Borufka
Hernan Victor Arrieta
Andreas Hartung
Ulrich Retze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01D25/04—Antivibration arrangements
    • F01D25/06—Antivibration arrangements for preventing blade vibration
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    • F01D5/26—Antivibration means not restricted to blade form or construction or to blade-to-blade connections or to the use of particular materials
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
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    • F04D29/668—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps damping or preventing mechanical vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/51—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for reducing a vibration amplitude of a vibratable structure that can be caused to vibrate by an excitation force.
  • Oscillatory structures are in particular stator and rotor show flour of axial compressors or turbines, especially their leaves.
  • Rotor disks and in particular their rotor blades and stator disks and in particular their stator blades in axial compressors and turbines of gas turbine engines for aircraft or other mobile or stationary applications are exposed to extreme conditions and must therefore meet extreme requirements.
  • the blades and especially their blades must withstand high centrifugal forces at high temperatures. At the same time they should have a low mass and aerodynamic reasons, a thin profile.
  • the gas flow in which the blades rotate is inhomogeneous. Downstream and, above all, upstream vanes or other devices modulate pressure, velocity and direction of the gas flow. Also, the gas flow to which the vanes are exposed is inhomogeneous. Downstream and, above all, upstream rotating blades or other devices modulate the pressure, velocity and direction of the gas flow impinging on the vanes.
  • An object of the present invention is to provide improved methods and apparatus as well as a controller and computer program for reducing vibration of a vibratable structure.
  • Various embodiments of the present invention are based on the realization that the above-described conventional methods and devices do not reduce the excitation of vibrations, but only attenuate already excited oscillations, and on the idea instead of dampening already excited oscillations now already counteract the excitation ,
  • it is only a movement of a blade or a blade that causes eddy currents which generate forces opposing the movement.
  • a counter force is generated to an excitation force stimulating a vibration.
  • the opposing force is at least predominantly directed against the stimulating force in order to at least partially compensate it. This already reduces the excitation of a vibration.
  • a vibration of a vibratable structure that can be caused to vibrate by an excitation force
  • at least one of a location dependence and a time dependence of an excitation force acting on the structure and exciting a vibration of the structure is first determined.
  • a counterforce is generated in such a way that the counterforce of the excitation force is predominantly directed counter to and thus at least partially compensates for the excitation force, in order to reduce the excitation of a vibration.
  • a deflection of the oscillatable structure can be detected and the counterforce can be generated depending on the detected deflection. For example, it is possible to dispense with the generation of an opposing force in the case of low deflections in order to save the power required for this purpose.
  • the step of determining may include empirically detecting or numerically simulating the excitation force.
  • the method is applicable to stator blades, stator disks, stator stages, rotor blades, rotor disks, rotor stages or other vibratory structures adapted for rotation about an axis.
  • the location dependence of the excitation force is in this case, in particular, an angle dependence.
  • at least one of a rotational speed and an angular position of the structure can be detected and data on at least one of the angular dependence or the time dependence of the excitation force or a counter force required for at least partial compensation of the excitation force at the detected rotational speed or angular position can be read from a data memory become.
  • the counterforce can be caused by a magnetic field generated by means of a permanent or electromagnet.
  • the action of the magnetic field may be due, for example, to magnetostatic attraction or repulsion and / or interaction with induced eddy current fields. In the latter case, there is a new form of eddy current damping.
  • An apparatus for reducing a vibration of a vibratable structure, which can be excited by an excitation force to oscillate comprises an action device for generating a counterforce such that the counterforce of the excitation force is predominantly directed counter to the excitation force and at least partially compensated to the excitation of a To reduce vibration.
  • the active device can either be arranged on the oscillatable structure or, for example, opposite it.
  • the active device may comprise a plurality of parts, one of which may be arranged on the oscillatable structure and one, for example, with respect to the vibratable structure.
  • the active device comprises, for example, a magnet for generating a magnetic field, devices for generating electrostatic attraction or repulsion, or a device for generating fluid dynamic forces.
  • the apparatus may include a sensor for detecting at least one of a displacement or a vibration amplitude or a rotational speed or an angular velocity or an angular position or a velocity or location of the vibratable structure or a temperature or a pressure or a density of a fluid.
  • the apparatus may further comprise a data memory for storing at least one of a location dependency or a time dependence of the excitation force or the counterforce required for at least partially compensating the excitation force include.
  • the apparatus may include a controller for reading data from the data memory in response to at least one of a rotational speed or an angular velocity or an angular position or a location of the structure or a temperature or pressure or density of a fluid and for controlling the actor depending on data read from the data memory.
  • Some embodiments may also be characterized as attenuating a vibration of a vibratory structure that can be caused to vibrate by an excitation force by simultaneously exciting the vibratable structure in antiphase for excitation by the excitation force, the excitation by the excitation force being excited antiphase excitation is at least partially compensated.
  • a given first excitation with a certain first phase is at least partially compensated by an additional second excitation with an opposite second phase (phase difference between the first phase and the second phase equal to 180 ° or Pi).
  • the effective or remaining excitation is thereby reduced. This results in reduced deflections, amplitudes and loads for the oscillatory structure.
  • Another apparatus for reducing a vibration of a vibratable structure that can be caused to vibrate by an excitation force includes means for generating a force having a stochastic or quasi-stochastic or pulsed location or time dependence to reduce the excitation of vibration.
  • the latter method and in the latter device is the
  • the mentioned force with a stochastic or quasi-stochastic or pulsed location or time dependence can be generated by one or more static or temporally varying electrical, magnetic or electromagnetic fields as well as the previously described, the excitation force predominantly opposing opposing force.
  • the force effect of the or the electric, magnetic or electromagnetic fields is based for example on electrostatic or magnetostatic attraction o or repulsion and / or on the interaction with induced eddy current fields.
  • the mentioned force with a stochastic or quasi-stochastic or pulse-like location or time dependence may have an axial portion (parallel to the engine axis) and / or a tangential portion (in the direction of the circumference).
  • the opposing force predominantly opposing the excitation force described above, a force with a stochastic or quasi-stochastic location or time dependence, and / or a force with a pulse-like position or time dependence can be used individually or in any desired combination.
  • the devices described above may be designed in particular for the execution of one of the methods described above. The methods described above can be carried out in particular with one of the devices described above.
  • a control for reducing a vibration of a vibratable structure, which can be excited to oscillate by an excitation force comprises a control output for controlling an active device for generating a counter force such that the counterforce of the excitation force is predominantly directed counter to the excitation force, in particular at least partially compensated to reduce the excitation of a vibration.
  • the controller is integrated into or identical to a engine control unit o.
  • a computer program for reducing vibration of a vibratable structure that may be caused to vibrate by an excitation force includes program code for performing or controlling one of the methods described above when the computer program is run on a computer or processor.
  • the present invention is particularly suitable for axial compressors, turbines, gas turbine engines for aircraft and other mobile or stationary applications. Vibrations on both built and integrally bladed rotor or stator disks with shroud or in a coverless design as well as on corresponding rotor or stator stages can be reduced.
  • the invention is suitable for example for blades or blades of non-magnetic or magnetic materials.
  • an oscillatable structure may comprise a single integral or multi-part component or a group of components coupled together.
  • oscillation refers to a periodically or approximately periodically oscillating elastic deformation of the structure or part of the structure or a periodic or approximately periodic movement of the structure due to an elastic mechanical or other suspension.
  • a constant force or a constant portion of a varying force is in many cases not suitable for exciting a vibration. Therefore, with an excitation force or a force inducing a vibration in particular a temporally or locally varying force or a temporally or locally varying proportion of a force is called. In the temporal or local means, the excitation force can thus be zero.
  • the term "force” also encompasses a force field and a plurality of forces: a plurality of forces can engage in different locations and thus generate a torque or a higher torque, which is also referred to as a torque or a higher torque is exercised by an actor on the vibratory structure, depending on whether this moment is generated by several forces acting on different locations.
  • Some embodiments of the present invention have the advantage that not only already excited vibrations dampen, but already the excitation of vibrations can be reduced. While in the conventional methods described above, the greater the amplitude of the deflection and the amplitude of the speed, the attenuation is suitable, embodiments of the present invention are suitable to suppress even small or small oscillations.
  • Figure 1 is a schematic representation of an airfoil
  • Figure 2 is a schematic representation of a deformation of the blade of Figure 1 in a first vibration mode
  • Figure 3 is a schematic representation of a deformation of the blade of Figure 1 in a second vibration mode
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a deformation of the blade of FIG. 1 in a third vibration mode
  • Figure 5 is a schematic representation of a device for reducing a
  • FIG. 6 is a schematic flow diagram of a method for reducing a
  • FIGS. 1 to 4 each show a schematic representation of a blade 10 or of a blade of a turbine blade.
  • the blade 10 may be part of a blade or a rotor disk or a rotor stage or a vane or a stator disk or a stator.
  • the illustrated sheet 10 has no shroud. However, the following embodiments are also applicable to a running schaufei with shroud.
  • the blade 10 has a fixed end or fixed end 12 and a free end 14. At the fixed end 12, the sheet 10 passes, for example via a platform in a blade root over. Platform, blade root, disc hump, disc segment and other components of the blade or the turbine disk or the turbine stage are not shown in Figures 1 to 4.
  • the blade 10 also has a leading edge 16 and a trailing edge 18. Further, in Figure 1, a magnet 20 is shown at the free end 14 near the trailing edge 18 of the blade 10, which will be described later.
  • Figures 2 to 4 show schematic representations of snapshots of the sheet 10 in different vibration modes.
  • the shape of the undeformed sheet is indicated in each case by a contour 29.
  • the illustrations are based on numerical simulations with a complete three-dimensional blade model, which also includes a blade root, a disk bump and a disk segment in addition to the blade 10. Accordingly, a slight deformation can be seen also at the fixed end 12 of the blade 10. Since the components not shown in the figures, in particular the castellated foot, the disc bump and the disc segment have a greater rigidity than the blade 10, the deformations of the blade 10 at the fixed end 12 are significantly lower than at the free end 14.
  • FIG. 2 shows a snapshot of the first bending vibration
  • FIG. 3 shows a snapshot of the first torsional vibration
  • FIG. 4 shows a snapshot of the first bending vibration. me the first tendon vibration. The deformations are each exaggerated for clarity.
  • the vibration-mechanical tuning of a blade in particular of a blade 10 in the operating range (rotational speed, temperature, pressure, etc.) of the turbomachine, of which the blade 10 is a part, is generally carried out as an interdisciplinary iterative process to fulfill the structural mechanical integrity requirements. These include aerodynamics, structural mechanics, design and experimental validation.
  • the excitation of resonances and the associated natural vibration modes can cause strong oscillation amplitudes, correspondingly strong structural loads and, as a consequence, damage or destruction of the blade 10 or of the entire blade. If possible, the blade and in particular the blade 10 are therefore designed so that resonance frequencies of at least the fundamental
  • Vibrational modes lie outside the operating range or are not excited by occurring in the operating range oscillating forces. If this is not possible, conventional damping systems are used. These are based on mechanical friction, the generation of eddy currents or of magnetic fields due to inverse magnetostriction, which is deprived of energy in magnetostrictive materials or by eddy currents.
  • the effect of unavoidable unsteady, in particular aerodynamic excitation forces or excitation fields on the vibratory structure, in particular on the blade 10 is changed.
  • This change in the effect is made by detuning, in particular the amplitude of the excitation force, in particular by at least partial compensation of the excitation force by a counterforce, which is predominantly directed counter to the excitation force.
  • the location dependence and the time dependence of the excitation forces of the aerodynamic nature acting on the blade 10 can be determined by means of a numerical simulation or can also be detected empirically. Furthermore, for excitation of natural vibration modes required or suitable forces and their location and time dependence are determined, again empirically or from numerical simulation.
  • a vibration mode is most efficient with a force that acts on a location of maximum deflection.
  • this is a location at the free end 14 of the blade 10, for example in the middle of the free end 14, and for the first torsional vibration a location at the free end 14 near the trailing edge 18 and / or near the leading edge 16 is.
  • a magnet 20 is shown at the free end 14 near the trailing edge 18 of the sheet 10. When the magnet 20 is exposed to an alternating magnetic field of suitable direction and the alternating magnetic field oscillates at a frequency corresponding to the resonance frequency or natural frequency at the first torsional vibration, this natural vibration mode can be excited by the magnetic alternating field.
  • this natural vibration mode can be excited via the magnet 20. If the frequency at which the alternating magnetic field oscillates corresponds to the resonance frequency or natural frequency of the first chordal vibration, this natural vibration mode can be excited.
  • a plurality of natural vibration modes may be excited simultaneously with an alternating magnetic field of corresponding frequency across the magnet 20. This can be avoided, for example, by arranging a second magnet at the free end 14 near the leading edge 16 or in the middle of the free end 14, or by placing a second and a third magnet in the middle or near the leading edge 16 at the free end 14 of the Sheet 10 is arranged. Due to the orientation of these two or three magnets and the direction of the alternating magnetic field at the locations of the magnets, forces with different directions can simultaneously be exerted on the free end 14 of the blade 10 via the magnets.
  • the first bending oscillation is excited.
  • the forces exerted by the alternating magnetic field on the magnets on the free end 14 of the blade 10 have respective directions opposite to the leading edge 16 and the trailing edge 18, the first torsional vibration is excited. If the forces exerted on the free end 14 of the blade 10 by the magnetic alternating field via the magnets have the same direction at the leading edge 16 and the trailing edge 18 and an opposite direction in the middle therebetween, the first chord vibration is excited.
  • the magnetic alternating field can be generated by a magnetic coil in which a corresponding alternating current flows.
  • the alternating magnetic field may be generated by permanent magnets or DC coils through which are disposed near the circumference of the circle swept by the rotating blade 10.
  • the alternating magnetic field to which the magnet 20 is exposed may be through permanent magnets or through DC current Solenoids are generated, which rotate with a rotor.
  • the magnet 20 and possibly further magnets on the blade 10 and the alternating magnetic field are arranged and oriented such that the above-described excitation of the natural vibration modes takes place in antiphase to an excitation by the aerodynamic excitation forces already described above.
  • the excitation by the aerodynamic excitation forces and the excitation via the magnetic field and the magnet or magnets 20 on the blade 10 at least partially compensate each other, so that the vibration modes as a whole are weaker or significantly weaker or even not excited at all.
  • An antiphase excitation means a phase transmission difference between the aerodynamic excitation forces and the described magnetic excitation of 180 ° or ⁇ (Pi).
  • a counterforce is thus generated which is directed counter to the aerodynamic excitation force in order to at least partially compensate it and thus to at least reduce the excitation.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a bladed rotor disk 30 with a central element 32, on which a plurality of blades 10, as described above with reference to FIGS. 1 to 5, are arranged.
  • the bladed rotor disk 30 can rotate about an axis 34.
  • a sensor 40 is designed, for example, for detecting the rotational speed or equivalent to the angular velocity and / or the angular position. For this purpose, for example, it is connected to a shaft (not shown in FIG. 6) or optically or magnetically coupled to the bladed rotor disk 30.
  • active means 60 At the periphery of the bladed rotor disk 30 near the free ends 14 of the blades 10 are arranged active means 60, in particular permanent magnets or electromagnets.
  • the number and arrangement of the active devices 60 correspond in particular to the number and arrangement of upstream or downstream downstream stator blades. For the purposes of a clear representation, only one active device 60 is provided with a reference numeral.
  • a controller 80 comprises a data memory 82, a sensor input 84, a control output 86 and a processor 88.
  • the sensor input 84 of the controller 80 is coupled to the sensor 40.
  • the control output 86 of the controller 80 is coupled to the active devices 60. In the sense of a clear representation, only the coupling of an active device 60 to the control output 86 is shown.
  • the sensor 40, the actuators 60, and the controller 80 together form a device for reducing vibration of the integrally bladed rotor disk 30, and more particularly blades 10 of the bladed rotor disk 30. Since the bladed rotor disk 30 may or may not be part of this apparatus she in broken lines shown.
  • the controller 80 is integrated into or identical to a turbine control unit.
  • the controller 80 senses via the sensor 40 the rotational speed and / or angular position of the bladed rotor disk 30.
  • the driver 80 controls the actuators 60.
  • the controller activates 80, the active devices 60 only in one or more speed ranges, in which otherwise would be excited by the above-described excitation forces resonances of the blades 10, for example, the above with reference to Figures 2 to 4 vibration eigenmodes.
  • the controller 80 may correspondingly modulate the forces exerted by the actuators 60 on the free ends 14 of the blades 10 of the integrally bladed rotor disk 30.
  • Speed ranges or other operating parameters, on which the active devices 60 are to be controlled, and parameters for controlling the active devices 60 may be stored in the memory 82 of the controller 80.
  • the controller 80 and the sensor 40 may be omitted if the active devices 60 are permanent magnets or other devices that do not require control.
  • the active devices 60 may also be arranged stochastically or quasi-stochastically or deterministically.
  • the active devices 60 exert forces on the free ends 14 of the blades 10 of the integrally bladed rotor disk 30 and excite the blades 10 in such a way that excitations generated by the excitation forces described at the outset are disturbed and thus reduced. This is possible, for example, if a non-linear elasticity of the integrally bladed rotor disk 30 or its blades 10 causes an interaction, in particular an energy exchange between vibration modes.
  • the blades 10 need not have magnets 20. This is the case, for example, when the blades 10 are paramagnetic or ferromagnetic or the counterforces are generated by eddy currents in the blades 10 caused by the actuators 60.
  • the active devices 60 may also contain other devices which, for example, interact electrostatically or fluidly with the blades 10, in particular their free ends 14.
  • An arrangement corresponding to FIG. 5 is also possible for a stator disk in which looted ends of blades are arranged on the outside and free ends on an inner circumference of the stator disk.
  • the active devices 60 are arranged, for example, on an adjacent rotor disk or a drum near the free ends of the blades to rotate with the rotor blades, which cause the oscillatory forces described above on the stator blades.
  • an arrangement corresponding to FIG. 5 is also possible for a stator stage or a rotor stage. But also applications for other rotating, linearly moving or stationary structures, which are exposed to oscillating excitation forces, are possible.
  • the active devices can also be arranged on the blades 10 or parts which are arranged on the blades 10 and parts which are arranged, for example, opposite the blades 10.
  • magnetic coils or permanent magnets may be disposed on the blades 10 and / or opposite them to a housing or other devices not shown in FIG.
  • the active devices 60 can also be arranged stochastically or quasi-stochastically in order to generate a force with a stochastic or quasi-stochastic local dependency.
  • the active devices 60 are electromagnets or other 30 active devices with a time-dependent controllable force effect, they can be controlled by the controller 80 in a regular or stochastic or quasi-stochastic arrangement such that each individual one of the active devices 60 generates a force with a force. generated chastical or quasi-stochastic or pulsatile time dependence. In the case of electromagnets, these are traversed by currents with a corresponding stochastic or quasi-stochastic or pulse-like time dependence.
  • FIG. 6 shows a schematic flowchart of a method for reducing one
  • a first step 101 an excitation force that can cause the vibratable structure 10 to vibrate is detected empirically or determined by numerical simulation5.
  • data relating to the time, location or angle dependence of the excitation force determined in the first step 101 is stored in a data memory 82.
  • data are stored in the data memory, which characterize a counteracting force required for at least partial compensation of the excitation force, in particular its time, position or angle dependence.
  • the first step 101 and the second step 102 may be executed prior to operation, in particular also prior to the first start-up of the oscillatable structure, and may be repeated, for example, during maintenance of the oscillatable structure.
  • a sensor signal of a sensor 40 and with it an operating parameter is detected.
  • a rotational speed, an angular position, an angular speed, a deflection, a vibration amplitude, a speed, a temperature or a pressure are detected.
  • data is read from the data memory 82 as a function of the acquired operating parameter.
  • a counter force is generated, for example by control of active devices 60.
  • the third step 103, the fourth step 104 and the fifth step 105 are carried out continuously or periodically, for example repeated.
  • the active devices are activated only when there is a critical operating state in which a resonance or vibration eigenmode of the oscillatable structure can be excited.
  • the data in the data memory 82 may be used to arrange, at the fifth step 105, permanent magnets or other active means that can not or need not be controlled so as to generate the counterforces.
  • the third step 103 and the fourth step 104 are omitted.
  • a force having a stochastic or quasi-stochastic or pulsed location and / or time dependence is generated.
  • the force is achieved, for example, by stochastic or quasi-stochastically arranged permanent magnets, in order to produce a stochastic or quasi-stochastic spatial dependence of the force.
  • the force is generated for example by one or more electromagnets, which are traversed by one or more different streams with stochastic or quasi-stochastic time dependence.
  • a force with a stochastic or quasi-stochastic locality and / or time dependence instead of a force with a stochastic or quasi-stochastic locality and / or time dependence or in addition to this, a force with a pulsed spatial and / or time dependency are generated.
  • a corresponding arrangement of permanent magnets or an arrangement of one or more electromagnets is used, which are traversed by one or more different currents with a corresponding time dependence.
  • the force with the stochastic or quasi-stochastic and / or pulse-like time and / or location dependence disturbs the structure of oscillations of the oscillatory structure and thus reduces the oscillation of the oscillatory structure or the amplitude of this oscillation.
  • the method described above with reference to FIG. 6 can be combined with the described method, in which a force having stochastic or quasi-stochastic time dependence and / or position dependence acts on the oscillatable structure.
  • the counterforce and the force with the stochastic or quasi-stochastic or pulsed time or location dependence can be generated simultaneously or alternately by the same active devices or by different groups of active devices.
  • the operating point of a turbocompressor or axial compressor is monitored. Shortly before reaching an unstable operating point where pumping can occur, a vibratable structure is caused to vibrate. This disturbs the pump surge as a stimulus. For example, the pump surge is already caused slightly outside the unstable region or at the boundary of the unstable region. The pumping falls out smaller and less violent. Consequently, the risk of damage to the turbocompressor or axial compressor decreases.
  • the present invention is implementable as a method or computer program with program code for carrying out or controlling such a method when the computer program runs on a computer or a processor.
  • the invention is as a computer program product with on a machine-readable carrier (for example, a ROM, PROM, EPROM, EEPROM or Flash memory, a CD-ROM, DVD, HD-DVD, Blue-Ray DVD , Floppy disk or hard disk) or in the form of firmware stored program code for the execution of one of the aforementioned drive when the computer program product runs on a computer, computer or processor implementable.
  • a machine-readable carrier for example, a ROM, PROM, EPROM, EEPROM or Flash memory, a CD-ROM, DVD, HD-DVD, Blue-Ray DVD , Floppy disk or hard disk
  • firmware stored program code for the execution of one of the aforementioned drive when the computer program product runs on a computer, computer or processor implementable.
  • the present invention can be read out as a digital storage medium (for example, ROM, PROM, EPROM, EEPROM or flash memory, CD-ROM, DVD, HD-DVD, Blu-ray DVD, floppy disk or hard disk) with electronically 5 readable Control signals that may interact with a programmable computer or processor system to execute any of the described methods.
  • a digital storage medium for example, ROM, PROM, EPROM, EEPROM or flash memory, CD-ROM, DVD, HD-DVD, Blu-ray DVD, floppy disk or hard disk
  • the present invention may be implemented as a controller, wherein the controller is configured to execute one of the described methods.
  • the controller may comprise a computer program, a computer program product or a digital storage medium as described in the preceding paragraph.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur (10), die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, wird entweder eine Ortsabhängigkeit oder eine Zeitabhängigkeit einer Anregungskraft, die auf die Struktur (10) einwirkt und eine Schwingung der Struktur (10) anregen kann, bestimmt (10). Eine Gegenkraft wird derart erzeugt (105), dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Mindern von Schwingungsamplituden Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mindern einer Schwingungsamplitude einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann. Schwingfähige Strukturen sind insbesondere Stator- und Rotorschaufehl von Axialverdichtern oder Turbinen, vor allem deren Blätter.
Rotorscheiben und insbesondere deren Laufschaufeln sowie Statorscheiben und insbesondere deren Leitschaufeln in Axialverdichtern und Turbinen von Gasturbinen-Triebwerken für Luftfahrzeuge oder andere mobile oder stationäre Anwendungen sind extremen Bedingungen ausgesetzt und müssen deshalb extreme Anforderungen erfüllen. Insbesondere müssen die Schaufeln und vor allem deren Blätter bei hohen Temperaturen hohen Fliehkräften standhalten. Gleichzeitig sollen sie eine geringe Masse und aus aerodynamischen Gründen ein dünnes Profil aufweisen.
Der Gasstrom, in dem die Laufschaufeln rotieren, ist inhomogen. Stromabwärts und vor allem stromaufwärts angeordnete Leitschaufeln oder andere Einrichtungen modulieren Druck, Geschwindigkeit und Richtung des Gasstroms. Auch der Gasstrom, dem die Leitschaufeln ausgesetzt sind, ist inhomogen. Stromabwärts und vor allem stromaufwärts rotierende Laufschaufeln oder andere Einrichtungen modulieren Druck, Geschwindigkeit und Richtung des Gasstroms, der auf die Leitschaufeln trifft. Somit ist jede einzelne Schaufel stark zeitabhängigen Kräften ausgesetzt. Die Zeitabhängigkeit der Kräfte ist insbesondere von der Anzahl, Geometrie und Anordnung der betrachteten Schaufeln sowie der stromaufwärts und stromabwärts angeordneten Schaufeln, von der Drehzahl und anderen Parametern des Betriebszustands abhängig. Aufgrund ihrer Elastizität können gebaute und vor allem integral beschaufelte Rotor- und Statorscheiben (engl.: bladed disks = BLISKs) Schwingungen ausführen. Diese Scheiben weisen Schwingungseigenmoden und zugehörige Resonanzfrequenzen auf. Wenn die auf eine Rotor- oder Statorscheibe wirkenden Kräfte Anteile aufweisen, die mit einer Eigenfrequenz der Rotor- bzw. Statorscheibe oszillieren, wird die zugehörige Schwingungseigenmode der Rotor- bzw. Statorscheibe angeregt. In dieser Resonanzsituation können große Schwingungsamplituden und entsprechende mechanische Belastungen für die Rotor- scheibe, insbesondere die Schaufeln und deren Blätter, entstehen. Im Extremfall kann die Rotorscheibe, insbesondere die Blätter beschädigt oder zerstört werden.
In der US 4,722,668 ist eine Dämpfung von Schaufelschwingungen durch am Deckband oder in der Mitte der Schaufeln angeordnete Magneten beschrieben. Die Magnete sind so angeordnet, dass an benachbarten Schaufeln angeordnete Magnete einander gegenüberliegen und einander anziehen.
In der US 5,490,759 ist ein magnetisches Dämpfungssystem zum Begrenzen von Vibrationen von Schaufelspitzen in Turbomaschinen beschrieben. Wenn Schaufelvibrationen auf- treten, werden Elektromagneten aktiviert. In den Schaufelspitzen induzierte Wirbelströme dämpfen die Schaufelvibrationen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen sowie eine Steuerung und ein Computer-Programm zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beruhen auf der Erkenntnis, dass die oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen nicht die Anregung von Schwingungen mindern, sondern erst bereits angeregte Schwingungen dämpfen, und auf der Idee, statt wie bisher bereits angeregte Schwingungen zu dämpfen nun schon der Anregung entgegenzuwirken. Bei den eingangs beschriebenen herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen ruft erst eine Bewegung einer Schaufel oder eines Blatts Wirbelströme hervor, die der Bewegung entgegen gerichtete Kräfte erzeugen. Im Gegensatz dazu wird vorliegend eine Gegenkraft zu einer eine Schwingung anregenden Anregungskraft erzeugt. Die Gegenkraft ist der Anregungskraft zumindest überwiegend entgegen gerichtet, um sie zumindest teilweise zu kompensieren. Damit wird bereits die Anregung einer Schwingung gemindert.
Die Wirkung unvermeidbarer instationärer, insbesondere aerodynamischer Anregungskräfte bzw. Anregungsfelder auf die schwingfähige Struktur, insbesondere auf die Schaufel oder das Blatt, wird also verändert. Diese Veränderung der Wirkung erfolgt durch Verstimmen (englisch: mistuning), insbesondere der Amplitude der Anregungskraft, insbeson- dere durch zumindest teilweise Kompensation der Anregungskraft durch eine Gegenkraft, die der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist.
Bei einem Verfahren zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, wird zunächst zumin- dest entweder eine Ortsabhängigkeit oder eine Zeitabhängigkeit einer Anregungskraft, die auf die Struktur einwirkt und eine Schwingung der Struktur anregen kann, bestimmt. Eine Gegenkraft wird derart erzeugt, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist und damit die Anregungskraft insbesondere zumindest teilweise kompensiert, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Dabei kann eine Auslenkung der schwingfähigen Struktur erfasst und die Gegenkraft abhängig von der erfassten Auslenkung erzeugt werden. So kann beispielsweise bei geringen Aüslenkungen auf das Erzeugen einer Gegenkraft verzichtet werden, um die dazu erforderliche Leistung einzusparen. Der Schritt des Bestimmens kann ein empirisches Erfassen oder ein numerisches Simulieren der Anregungskraft umfassen.
Insbesondere ist das Verfahren auf Statorschaufeln, Statorscheiben, Statorstufen, Rotorschaufeln, Rotorscheiben, Rotorstufen oder andere schwingfähige Strukturen, die für eine Rotation um eine Achse ausgebildet sind, anwendbar. Die Ortsabhängigkeit der Anre- gungskraft ist in diesem Fall insbesondere eine Winkelabhängigkeit. Bei rotierenden schwingfähigen Strukturen können zumindest entweder eine Drehzahl oder eine Winkelposition der Struktur erfasst werden und Daten über zumindest entweder die Winkelabhängigkeit oder die Zeitabhängigkeit der Anregungskraft oder einer zur zumindest teilweisen Kompensation der Anregungskraft erforderlichen Gegenkraft bei der er- fassten Drehzahl oder Winkelposition aus einem Datenspeicher ausgelesen werden. Die Gegenkraft kann durch ein Magnetfeld hervorgerufen werden, das mittels eines Permanent- oder Elektromagneten erzeugt wird. Die Wirkung des Magnetfelds kann beispielsweise auf magnetostatischer Anziehung oder Abstoßung und/oder auf der Wechselwirkung mit induzierten Wirbelstromfeldern beruhen. Im letztgenannten Fall liegt eine neue Form der Wirbelstromdämpfung vor.
Eine Vorrichtung zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, umfasst eine Wirkeinrichtung zum Erzeugen einer Gegenkraft derart, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist und die Anregungskraft insbesondere zumindest teilweise kompensiert, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Die Wirkeinrichtung kann entweder an der schwingfahigen Struktur oder beispielsweise dieser gegenüber liegend angeordnet sein. Alternativ kann die Wirkeinrichtung mehrere Teile umfassen, von denen einer an der schwingfähigen Struktur und einer beispielsweise gegenüber der schwingfahigen Struktur angeordnet sein kann. Die Wirkeinrichtung umfasst beispielsweise einen Magneten zum Erzeugen eines Magnetfelds, eine Einrichtungen zum Erzeugen elektrostatischer Anziehung oder Abstoßung oder eine Einrichtung zum Erzeugen von fluiddynamischen Kräften.
Ferner kann die Vorrichtung einen Sensor zum Erfassen zumindest entweder einer Auslenkung oder einer Schwingungsamplitude oder einer Drehzahl oder einer Winkelgeschwindigkeit oder einer Winkelposition oder einer Geschwindigkeit oder eines Orts der schwingfähigen Struktur oder einer Temperatur oder eines Drucks oder einer Dichte eines Fluids umfassen. Die Vorrichtung kann ferner einen Datenspeicher zum Speichern zumindest entweder einer Ortsabhängigkeit oder einer Zeitabhängigkeit der Anregungskraft oder der zur zumindest teilweisen Kompensation der Anregungskraft erforderlichen Gegenkraft umfassen. Ferner kann die Vorrichtung eine Steuerung zum Auslesen von Daten aus dem Datenspeicher in Abhängigkeit von zumindest entweder einer Drehzahl oder einer Winkelgeschwindigkeit oder einer Geschwindigkeit oder einer Winkelposition oder einem Ort der Struktur oder einer Temperatur oder einem Druck oder einer Dichte eines Fluids und zum Steuern der Wirkeinrichtung in Abhängigkeit von aus dem Datenspeicher ausgelesenen Daten umfassen.
Einige Ausführungsformen können auch so charakterisiert werden, dass eine Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, gemindert wird, indem die schwingfähige Struktur gleichzeitig zur Anregung durch die Anregungskraft gegenphasig angeregt wird, wobei die Anregung durch die Anregungskraft durch die gegenphasige Anregung zumindest teilweise kompensiert wird. Nochmals anders ausgedrückt wird eine gegebene erste Anregung mit einer bestimmten ersten Phase durch eine zusätzliche zweite Anregung mit einer entgegengesetzten zweiten Phase (Phasendifferenz zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase gleich 180° bzw. Pi) zumindest teilweise kompensiert. Die effektive bzw. verbleibende Anregung ist dadurch gemindert. Es resultieren reduzierte Auslenkungen, Amplituden und Belastungen für die schwingfähige Struktur. Bei einem weiteren Verfahren zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen
Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, wird eine Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Orts- oder Zeitabhängigkeit erzeugt, um die Anregung einer Schwingung zu mindern. Eine weitere Vorrichtung zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, umfasst eine Einrichtung zum Erzeugen einer Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Orts- oder Zeitabhängigkeit, um die Anregung einer Schwingung zu mindern. Bei dem zuletzt genannten Verfahren und bei der zuletzt genannten Vorrichtung ist die
Kraft insbesondere weniger von der Geschwindigkeit als vom Ort bzw. dem Verformungszustand der Struktur abhängig und unterscheidet sich damit von Dämpfungskräften, die vor Allem von der Geschwindigkeit der Bewegung oder Verformung einer schwingfähigen Struktur abhängen.
Die erwähnte Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen 5 Orts- oder Zeitabhängigkeit kann ebenso wie die weiter oben beschriebene, der Anregungskraft überwiegend entgegengerichtete Gegenkraft durch eines oder mehrere statische oder zeitlich variierende elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder erzeugt werden. Die Kraftwirkung des oder der elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Felder beruht beispielsweise auf elektrostatischer oder magnetostatischer Anziehung o oder Abstoßung und/oder auf der Wechselwirkung mit induzierten Wirbelstromfeldern.
Die erwähnte Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Orts- oder Zeitabhängigkeit kann einen axialen Anteil (parallel zur Triebwerksachse) und/oder einen tangentialen Anteil (in Richtung des Umfangs) aufweisen. Die oben be-5 schriebene, der Anregungskraft überwiegend entgegengerichtete Gegenkraft, eine Kraft mit stochastischer oder quasi-stochastischer Orts- oder Zeitabhängigkeit und/oder eine Kraft mit pulsartiger Orts- oder Zeitabhängigkeit können einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet werden. o Die oben beschriebenen Vorrichtungen können insbesondere zur Ausführung von einem der oben beschriebenen Verfahren ausgebildet sein. Die oben beschriebenen Verfahren können insbesondere mit einer der oben beschriebenen Vorrichtungen ausgeführt werden.
Eine Steuerung zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch 5 eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, umfasst einen Steuerausgang zum Steuern einer Wirkeinrichtung zum Erzeugen einer Gegenkraft derart, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist, die Anregungskraft insbesondere zumindest teilweise kompensiert, um die Anregung einer Schwingung zu mindern. Die Steuerung ist beispielsweise in ein Turbinensteuergerät (engl.: engine control unit) o integriert oder mit diesem identisch. Ein Computer-Programm zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, umfasst Programmcode zur Durchführung oder Steuerung von einem der oben beschriebenen Verfahren, wenn das Computer-Programm auf einem Computer oder einem Prozessor abläuft.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Axialverdichter, Turbinen, Gasturbinen- Triebwerke für Luftfahrzeuge und andere mobile oder stationäre Anwendungen geeignet. Schwingungen sowohl an gebauten als auch an integral beschaufelten Rotor- oder Statorscheiben mit Deckband oder in deckbandloser Ausführung sowie an entsprechenden Rotor- oder Statorstufen können gemindert werden. Die Erfindung ist beispielsweise für Schaufeln oder Blätter aus nicht magnetischen oder magnetischen Werkstoffen geeignet.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung aber auch auf viele andere schwingfähige Strukturen anwendbar, auf die aufgrund einer Rotation ihrer selbst oder eines anderen Bau- teils oder aufgrund einer linearen Bewegung oder aus anderen Gründen eine Kraft wirkt, die eine Schwingung anregen kann. Eine schwingfähige Struktur kann ein einziges einstückig hergestelltes oder aus mehreren Teilen zusammengesetztes Bauteil oder eine Gruppe von miteinander gekoppelten Bauteilen umfassen. Mit einer Schwingung wird insbesondere eine periodisch oder näherungsweise periodisch oszillierende elastische Verformung der Struktur oder eines Teils der Struktur oder eine periodische oder näherungsweise periodische Bewegung der Struktur aufgrund einer elastischen mechanischen oder anderen Aufhängung bezeichnet.
Eine konstante Kraft oder ein konstanter Anteil einer variierenden Kraft ist in vielen Fällen nicht zur Anregung einer Schwingung geeignet. Daher wird mit einer Anregungskraft bzw. einer eine Schwingung anregenden Kraft insbesondere eine zeitlich oder örtlich variierende Kraft oder ein zeitlich oder örtlich variierender Anteil einer Kraft bezeichnet. Im zeitlichen oder örtlichen Mittel kann die Anregungskraft somit Null sein. Der Begriff„Kraft" umfasst auch ein Kraftfeld und eine Mehrzahl von Kräften. Mehrere Kräfte können an unterschied- liehen Orten angreifen und so ein Drehmomente oder ein höheres Moment erzeugen. Mit einer Kraft wird darüber hinaus auch ein Drehmoment oder ein höheres Moment bezeichnet, das von einer Wirkeinrichtung auf die schwingfähige Struktur ausgeübt wird, unab- hängig davon, ob dieses Moment durch mehrere an verschiedenen Orten angreifende Kräfte erzeugt wird.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben den Vorteil, dass nicht erst bereits angeregte Schwingungen gedämpft, sondern schon die Anregung von Schwingungen gemindert werden kann. Während bei eingangs beschriebenen herkömmlichen Verfahren die Dämpfung um so größer ist, je größer die Amplitude der Auslenkung und die Amplitude der Geschwindigkeit sind, sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet, bereits kleine Auslenkungen bzw. kleine Schwingungen zu unterdrücken.
Kurzbeschreibung der Figuren
Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Schaufelblatts;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Verformung des Schaufelblatts aus Figur 1 bei einer ersten Schwingungsmode;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Verformung des Schaufelblatts aus Figur 1 bei einer zweiten Schwingungsmode;
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Verformung des Schaufelblatts aus Fi- gur 1 bei einer dritten Schwingungsmode;
Figur 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Mindern einer
Schwingung; und Figur 6 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Mindern einer
Schwingung. Beschreibung der Ausführungsformen
Die Figuren 1 bis 4 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Schaufelblatts 10 bzw. eines Blatts einer Turbinenschaufel. Das Blatt 10 kann Bestandteil einer Laufschaufel oder einer Rotorscheibe oder einer Rotorstufe oder einer Leitschaufel oder einer Statorscheibe oder einer Statorstufe sein. Das dargestellte Blatt 10 weist kein Deckband auf. Die nachfolgenden Ausfuhrungsformen sind jedoch auch bei einer Lauf schaufei mit Deckband anwendbar. Das Blatt 10 weist ein festes Ende bzw. befestigtes Ende 12 und ein freies Ende 14 auf. Am befestigten Ende 12 geht das Blatt 10 beispielsweise über eine Plattform in einen Schaufelfuß über. Plattform, Schaufelfuß, Scheibenhöcker, Scheibensegment und andere Bestandteile der Schaufel oder der Turbinenscheibe oder der Turbinenstufe sind in den Figuren 1 bis 4 nicht dargestellt. Das Blatt 10 weist ferner eine Anströmkante 16 und eine Abströmkante 18 auf. Ferner ist in Figur 1 ein Magnet 20 am freien Ende 14 nahe der Abströmkante 18 des Blatts 10 dargestellt, der später beschrieben wird.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen schematische Darstellungen von Momentaufnahmen des Blatts 10 in verschiedenen Schwingungsmoden. Die Gestalt des unverformten Blatts ist jeweils durch eine Kontur 29 angedeutet. Die Darstellungen gehen auf numerische Simulationen mit einem vollständigen dreidimensionalen Schaufelmodell, das neben dem Blatt 10 auch einen Schaufelfuß, einen Scheibenhöcker und ein Scheibensegment umfasst, zurück. Entsprechend ist auch am befestigten Ende 12 des Blatts 10 jeweils eine leichte Verformung erkennbar. Da die in den Figuren nicht dargestellten Bestandteile, insbesondere der Schau- felfuß, der Scheibenhöcker und das Scheibensegment eine größere Steifigkeit aufweisen als das Blatt 10, sind die Verformungen des Blatts 10 am befestigten Ende 12 deutlich geringer als am freien Ende 14.
Die dargestellten Schwingungseigenmoden sind drei verschiedene fundamentale Schwin- gungsformen. Figur 2 zeigt eine Momentaufnahme der ersten Biegeschwingung, Figur 3 eine Momentaufnahme der ersten Torsionsschwingung, und Figur 4 eine Momentaufnah- me der ersten Sehnenschwingung. Die Verformungen sind zur Verdeutlichung jeweils übertrieben dargestellt.
Die zur Erfüllung der strukturmechanischen Integritätsanforderungen erforderliche schwingungsmechanische Abstimmung einer Schaufel, insbesondere eines Blatts 10 im Betriebsbereich (Drehzahl, Temperatur, Druck etc.) der Turbomaschine, deren Bestandteil das Blatt 10 ist, erfolgt in der Regel als interdisziplinärer iterativer Prozess. In diesen gehen ein die Aerodynamik, die Strukturmechanik, die Konstruktion und eine experimentelle Validierung.
Das Anregen von Resonanzen bzw. Resonanzfrequenzen und den zugehörigen Schwingungseigenmoden kann starke Schwingungsamplituden, entsprechend starke strukturelle Belastungen und in der Folge eine Beschädigung oder Zerstörung des Blatts 10 oder der gesamten Schaufel bewirken. Nach Möglichkeit werden die Schaufel und insbesondere das Blatt 10 deshalb so konstruiert, dass Resonanzfrequenzen zumindest der fundamentalen
Schwingungseigenmoden außerhalb des Betriebsbereichs liegen bzw. durch im Betriebsbereich auftretende oszillierende Kräfte nicht angeregt werden. Ist dies nicht möglich, werden herkömmlich Dämpfungssysteme verwendet. Diese beruhen auf mechanischer Reibung, der Erzeugung von Wirbelströmen oder von Magnetfeldern durch inverse Magne- tostriktion, denen in magnetostriktiven Materialien oder durch Wirbelströme Energie entzogen wird.
Wie bereits eingangs erwähnt, wird vorliegend die Wirkung unvermeidlicher instationärer, insbesondere aerodynamischer Anregungskräfte bzw. Anregungsfelder auf die schwingfä- hige Struktur, insbesondere auf das Blatt 10 verändert. Diese Veränderung der Wirkung erfolgt durch Verstimmen (englisch: mistuning), insbesondere der Amplitude der Anregungskraft, insbesondere durch zumindest teilweise Kompensation der Anregungskraft durch eine Gegenkraft, die der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist. Die Ortsabhängigkeit und die Zeitabhängigkeit der auf das Blatt 10 wirkenden Anregungskräfte aerodynamischer Natur können mittels einer numerischen Simulation bestimmt oder auch empirisch erfasst werden. Ferner können zur Anregung von Schwingungseigenmoden erforderliche oder geeignete Kräfte und deren Orts- und Zeitabhängigkeit bestimmt werden, wiederum empirisch oder aus numerischer Simulation.
Die Anregung einer Schwingungsmode erfolgt am effizientesten mit einer Kraft, die an einem Ort maximaler Auslenkung angreift. In den Figuren 2 bis 4 ist erkennbar, dass dies für die erste Biegeschwingung ein Ort am freien Ende 14 des Blatts 10, beispielsweise in der Mitte des freien Endes 14, und für die erste Torsionsschwingung ein Ort am freien Ende 14 nahe der Abströmkante 18 und/oder nahe der Anströmkante 16 ist. In der oben bereits beschriebenen Figur 1 ist ein Magnet 20 am freien Ende 14 nahe der Abströmkante 18 des Blatts 10 dargestellt. Wenn der Magnet 20 einem magnetischen Wechselfeld geeigneter Richtung ausgesetzt ist und das magnetische Wechselfeld mit einer Frequenz oszilliert, die der Resonanzfrequenz bzw. Eigenfrequenz an der ersten Torsionsschwingung entspricht, kann diese Eigenschwingungsmode durch das magnetische Wech- selfeld angeregt werden. Wenn die Frequenzen, mit der das magnetische Wechselfeld oszilliert, der Resonanzfrequenz bzw. Eigenfrequenz der ersten Biegeschwingung entspricht, kann über den Magneten 20 diese Schwingungseigenmode angeregt werden. Wenn die Frequenz, mit der das magnetische Wechselfeld oszilliert, der Resonanzfrequenz bzw. Eigenfrequenz der ersten Sehnenschwingung entspricht, kann diese Schwingungseigenmode angeregt werden.
Wenn die Eigenfrequenzen zu verschiedenen Schwingungseigenmoden gleich oder ähnlich sind, können jedoch mit einem magnetischen Wechselfeld entsprechender Frequenz über den Magneten 20 mehrere Schwingungseigenmoden gleichzeitig angeregt werden. Dies ist beispielsweise vermeidbar, indem ein zweiter Magnet am freien Ende 14 nahe der Anströmkante 16 oder in der Mitte des freien Endes 14 angeordnet wird, oder indem ein zweiter und ein dritter Magnet in der Mitte bzw. nahe der Anströmkante 16 am freien Ende 14 des Blatts 10 angeordnet wird. Durch die Orientierung dieser zwei oder drei Magneten und die Richtung des magnetischen Wechselfelds an den Orten der Magneten können über die Magnete gleichzeitig Kräfte mit unterschiedlicher Richtung auf das freie Ende 14 des Blatts 10 ausgeübt werden. Wenn die durch das magnetische Wechselfeld über die Magneten auf das freie Ende 14 ausgeübten Kräfte an der Anströmkante 16, an der Abströmkante 18 und in der Mitte dazwischen die gleiche Richtung haben, wird die erste Biegeschwingung angeregt. Wenn die von dem magnetischen Wechselfeld über die Magneten auf das freie Ende 14 des Blatts 10 ausgeübten Kräfte jeweils an der Anströmkante 16 und an der Abströmkante 18 entgegengesetzte Richtungen aufweisen, wird die erste Torsionsschwingung angeregt. Wenn die vom magnetischen Wechselfeld über die Magneten auf das freie Ende 14 des Blatts 10 ausgeübten Kräfte jeweils an der Anströmkante 16 und der Abströmkante 18 die gleiche und in der Mitte dazwischen eine entgegengesetzte Richtung aufweisen, wird die erste Sehnenschwingung angeregt. Durch andere Orientierungen der Magneten und/oder des magnetischen Wechselfelds an den Orten der Magneten und durch eine größere Anzahl von Magneten können weitere, in den Figuren 2 bis 4 nicht dargestellte Schwingungseigenmoden angeregt werden. Das magnetische Wechselfeld kann durch eine Magnetspule erzeugt werden, in der ein entsprechender Wechselstrom fließt. Alternativ kann das magnetische Wechselfeld durch Permanentmagneten oder von Gleichstrom durchflossene Magnetspulen erzeugt werden, die nahe dem Umfang des Kreises angeordnet sind, der von dem rotierenden Blatt 10 über- strichenen wird. Wenn das Blatt 10 Teil einer Statorschaufel bzw. einer Statorscheibe, an deren inneren Umfang das freie Ende 14 des Blatts 10 angeordnet ist, oder einer entsprechenden Statorstufe ist, kann das magnetische Wechselfeld, dem der Magnet 20 ausgesetzt ist, durch Permanentmagneten oder von Gleichstrom durchflossene Magnetspulen erzeugt werden, die mit einem Rotor rotieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind der Magnet 20 und ggf. weitere Magnete am Blatt 10 sowie das magnetische Wechselfeld so angeordnet und orientiert, dass die oben beschriebene Anregung der Eigenschwingungsmoden gegenphasig zu einer Anregung durch die bereits eingangs beschriebenen aerodynamischen Anregungskräfte erfolgt. Die Anregung durch die aerodynamischen Anregungskräfte und die Anregung über das Magnetfeld und den oder die Magneten 20 am Blatt 10 kompensieren einander zumindest teilweise, so dass die Schwingungsmoden insgesamt schwächer oder wesentlich schwächer oder sogar überhaupt nicht angeregt werden. Eine gegenphasige Anregung bedeutet dabei eine Pha- sendifferenz zwischen den aerodynamischen Anregungskräften und der beschriebenen magnetischen Anregung von 180° bzw. π (Pi). Über das Magnetfeld und den Magneten 20 wird somit eine Gegenkraft erzeugt, die der aerodynamischen Anregungskraft entgegen gerichtet ist, um sie zumindest teilweise zu kompensieren und somit die Anregung zumin- dest zu mindern.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer beschaufelten Rotorscheibe 30 mit einem Zentralelement 32, an dem eine Mehrzahl von Blättern 10, wie sie oben anhand der Figuren 1 bis 5 beschrieben wurden, angeordnet ist. Die beschaufelte Rotorscheibe 30 kann um eine Achse 34 rotieren.
Ein Sensor 40 ist beispielsweise zum Erfassen der Drehzahl bzw. gleichbedeutend der Winkelgeschwindigkeit und/oder der Winkelposition ausgebildet. Dazu ist er beispielsweise mit einer in Figur 6 nicht dargestellten Welle verbunden oder optisch oder magnetisch mit der beschaufelten Rotorscheibe 30 gekoppelt.
Am Umfang der beschaufelten Rotorscheibe 30 nahe den freien Enden 14 der Blätter 10 sind Wirkeinrichtungen 60 angeordnet, insbesondere Permanentmagneten oder Elektromagneten. Anzahl und Anordnung der Wirkeinrichtungen 60 entsprechen insbesondere Anzahl und Anordnung von stromaufwärts oder auch stromabwärts benachbarten Statorschaufeln. Im Sinne einer übersichtlichen Darstellung ist nur eine Wirkeinrichtung 60 mit einem Bezugszeichen versehen.
Eine Steuerung 80 umfasst einen Datenspeicher 82, einen Sensoreingang 84, einen Steuer- ausgang 86 und einen Prozessor 88. Der Sensoreingang 84 der Steuerung 80 ist mit dem Sensor 40 gekoppelt. Der Steuerausgang 86 der Steuerung 80 ist mit den Wirkeinrichtungen 60 gekoppelt. Im Sinne einer übersichtlichen Darstellung ist dabei nur die Kopplung einer Wirkeinrichtung 60 mit dem Steuerausgang 86 dargestellt. Der Sensor 40, die Wirkeinrichtungen 60 und die Steuerung 80 bilden zusammen eine Vorrichtung zum Mindern von Schwingungen der integral beschaufelten Rotorscheibe 30 und insbesondere von Blättern 10 der beschaufelten Rotorscheibe 30. Da die beschaufelte Rotorscheibe 30 Bestandteil dieser Vorrichtung sein kann aber nicht sein muss, ist sie in unterbrochenen Linien dargestellt. Die Steuerung 80 ist beispielsweise in ein Turbinensteuergerät (engl.: engine control unit) integriert oder mit diesem identisch.
Wenn die beschaufelte Rotorscheibe 30 rotiert, erfasst die Steuerung 80 über den Sensor 40 die Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit und/oder die Winkelposition der beschaufelten Rotorscheibe 30. Abhängig von den über den Sensor erfassten Parametern steuert die Ansteuerung 80 die Wirkeinrichtungen 60. Beispielsweise aktiviert die Steuerung 80 die Wirkeinrichtungen 60 nur in einem oder mehreren Drehzahlbereichen, in denen anderenfalls durch die eingangs beschriebenen Anregungskräfte Resonanzen der Blätter 10 ange- regt würden, beispielsweise die oben anhand der Figuren 2 bis 4 dargestellten Schwingungseigenmoden. Zur Berücksichtigung des Einflusses von Rotorscheiben, die mit anderen Drehzahlen rotieren, kann die Steuerung 80 die von den Wirkeinrichtungen 60 auf die freien Enden 14 der Blätter 10 der integral beschaufelten Rotorscheibe 30 ausgeübten Kräfte entsprechend modulieren. Drehzahlbereiche oder andere Betriebsparameter, von denen abhängig die Wirkeinrichtungen 60 zu steuern sind, und Parameter zur Steuerung der Wirkeinrichtungen 60 können im Speicher 82 der Steuerung 80 abgelegt sein.
Die Steuerung 80 und der Sensor 40 können entfallen, wenn die Wirkeinrichtungen 60 Permanentmagneten oder andere Einrichtungen sind, die einer Steuerung nicht bedürfen.
Anstelle der beschriebenen Anordnung der Wirkeinrichtungen 60 entsprechend der Anordnung von stromaufwärts und/oder stromabwärts benachbarten Leitschaufeln oder anderen den Gasstrom beeinflussenden Einrichtungen können die Wirkeinrichtungen 60 auch sto- chastisch bzw. quasi-stochastisch oder deterministisch angeordnet sein. In diesem Fall üben die Wirkeinrichtungen 60 auf die freien Enden 14 der Blätter 10 der integral beschaufelten Rotorscheibe 30 Kräfte aus und regen die Blätter 10 in einer Weise an, dass durch die eingangs dargestellten Anregungskräfte erzeugte Anregungen gestört und somit gemindert werden. Dies ist beispielsweise möglich, wenn über eine nicht-lineare Elastizität der integral beschaufelten Rotorscheibe 30 oder deren Blätter 10 eine Wechselwirkung, insbesondere ein Energieaustausch zwischen Schwingungsmoden erfolgt. Wenn die Wirkeinrichtungen direkt mit den Blättern 10 wechselwirken, müssen die Blätter 10 keine Magneten 20 aufweisen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Blätter 10 paramagnetisch oder ferromagnetisch sind oder die Gegenkräfte durch Wirbelströme in den Blättern 10 erzeugt werden, die durch die Wirkeinrichtungen 60 hervor gerufen werden. 5 Die Wirkeinrichtungen 60 können anstelle von Permanentmagneten oder Elektromagneten auch andere Einrichtungen enthalten, die beispielsweise elektrostatisch oder fluiddyna- misch mit den Blättern 10, insbesondere deren freien Enden 14 Wechsel wirken.
Eine der Figur 5 entsprechende Anordnung ist auch für eine Statorscheibe möglich, bei der l o befestigte Enden von Blättern außen und freie Enden an einem inneren Umfang der Statorscheibe angeordnet sind. In diesem Fall sind die Wirkeinrichtungen 60 beispielsweise an einer benachbarten Rotorscheibe oder einer Trommel nahe den freien Enden der Blätter angeordnet, um mit den Rotorblättern zu rotieren, welche die eingangs beschriebenen oszillierenden Kräfte auf die Statorblätter hervorrufen. Ferner ist eine der Figur 5 entspre- 15 chende Anordnung auch für eine Statorstufe oder eine Rotorstufe möglich. Aber auch Anwendungen für andere rotierende, linear bewegte oder ruhende Strukturen, die oszillierenden Anregungskräften ausgesetzt sind, sind möglich.
Anders als anhand der Figur 5 dargestellt können die Wirkeinrichtungen auch an den Blät- 20 tern 10 angeordnet sein oder Teile, die an den Blätter 10 angeordnet sind, und Teile, die beispielsweise den Blättern 10 gegenüber angeordnet sind, aufweisen. Insbesondere können Magnetspulen oder Permanentmagneten an den Blättern 10 und/oder diesen gegenüber an einem Gehäuse oder anderen in Figur 5 nicht dargestellten Einrichtungen angeordnet sein.
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Anstelle einer regelmäßigen Anordnung der Wirkeinrichtungen 60, wie sie in Figur 5 angedeutet ist, können die Wirkeinrichtungen 60 auch stochastisch oder quasi-stochastisch angeordnet sein, um eine Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen Ortsabhängigkeit zu erzeugen. Wenn die Wirkeinrichtungen 60 Elektromagneten oder andere 30 Wirkeinrichtungen mit einer zeitabhängig steuerbaren Kraftwirkung sind, können sie bei regelmäßiger oder stochastischer oder quasi-stochastischer Anordnung so durch die Steuerung 80 gesteuert werden, dass jede einzelne der Wirkeinrichtungen 60 eine Kraft mit sto- chastischer oder quasi-stochastischer oder pulsartiger Zeitabhängigkeit erzeugt. Im Fall von Elektromagneten werden diese von Strömen mit einer entsprechenden stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Zeitabhängigkeit durchflössen.
5 Die Kraft mit der stochastischen oder quasi-stochastischen und/oder pulsartigen Zeit- und/oder Ortsabhängigkeit stört den Aufbau von Schwingungen der schwingfähigen Struktur und mindert somit die Schwingung der schwingfahigen Struktur bzw. die Amplitude dieser Schwingung. o Sowohl die Gegenkraft als auch die Kraft mit stochastischer oder quasi-stochastischer oder pulsartiger Zeit- und/oder Ortsabhängigkeit können jeweils Anteile bzw. Komponenten in axialer Richtung bzw. parallel zur Achse 34 und Anteile bzw. Komponenten in umfänglicher Richtung bzw. Richtung senkrecht zur Achse 34 aufweisen. 5 Figur 6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Mindern einer
Schwingung einer schwingfahigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann. Obwohl dieses Verfahren auch auf schwingfähige Strukturen anwendbar ist, die sich von den oben anhand der Figuren 1 bis 4 dargestellten Blättern unterscheiden und auch mit Vorrichtungen ausführbar ist, die sich von der oben anhand der o Figur 5 dargestellten Vorrichtung unterscheiden, werden nachfolgend Bezugszeichen aus den Figuren 1 bis 5 verwendet, um das Verständnis zu erleichtern.
Bei einem ersten Schritt 101 wird eine Anregungskraft, welche die schwingfähige Struktur 10 zum Schwingen anregen kann, empirisch erfasst oder durch numerische Simulation5 bestimmt. Bei einem zweiten Schritt 102 werden Daten, welche die Zeit-, Orts- oder Winkelabhängigkeit der im ersten Schritt 101 bestimmten Anregungskraft in einem Datenspeicher 82 abgelegt. Alternativ werden im zweiten Schritt 102 Daten im Datenspeicher abgelegt, welche eine zur zumindest teilweisen Kompensation der Anregungskraft erforderliche Gegenkraft, insbesondere deren Zeit-, Orts- oder Winkelabhängigkeit charakterisieren. Der0 erste Schritt 101 und der zweite Schritt 102 können vor dem Betrieb, insbesondere auch vor der ersten Inbetriebnahme der schwingfahigen Struktur ausgeführt und beispielsweise bei einer Wartung der schwingfahigen Struktur wiederholt werden. Bei einem dritten Schritt 103 wird ein Sensorsignal eines Sensors 40 und mit ihm ein Betriebsparameter erfasst. Insbesondere werden eine Drehzahl, eine Winkelposition, eine Winkelgeschwindigkeit, eine Auslenkung, eine Schwingungsamplitude, eine Geschwin- digkeit, eine Temperatur oder ein Druck erfasst. Bei einem vierten Schritt 104 werden abhängig von dem erfassten Betriebsparameter Daten aus dem Datenspeicher 82 gelesen. Bei einem fünften Schritt 105 wird abhängig von den beim vierten Schritt 104 aus dem Datenspeicher 82 gelesenen Daten eine Gegenkraft erzeugt, beispielsweise durch Steuerung von Wirkeinrichtungen 60. Der dritte Schritt 103, der vierte Schritt 104 und der fünfte Schritt 105 werden beispielsweise kontinuierlich ausgeführt oder periodisch wiederholt.
Beispielsweise werden beim fünften Schritt 105 die Wirkeinrichtungen nur dann aktiviert, wenn ein kritischer Betriebszustand vorliegt, bei dem eine Resonanz bzw. eine Schwingungseigenmode der schwingfähigen Struktur angeregt werden kann.
Ferner können die Daten im Datenspeicher 82 dazu verwendet werden, um beim fünften Schritt 105 Permanentmagneten oder andere Wirkeinrichtungen, die nicht gesteuert werden können oder müssen, so anzuordnen, dass die Gegenkräfte erzeugt werden. In diesem Fall entfallen der dritte Schritt 103 und der vierte Schritt 104.
Bei einem alternativen Verfahren zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, wird eine Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Orts- und/oder Zeitabhängigkeit erzeugt. Die Kraft wird beispielsweise durch stochastisch oder quasi- stochastisch angeordnete Permanentmagneten erfolg, um eine stochastische bzw. quasi- stochastische Ortsabhängigkeit der Kraft zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich wird die Kraft beispielsweise durch einen oder mehrere Elektromagneten erzeugt, die von einem oder mehreren verschiedenen Strömen mit stochastischer oder quasi-stochastischer Zeitabhängigkeit durchflössen werden.
Anstelle einer Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen Orts- und/oder Zeitabhängigkeit oder zusätzlich zu dieser kann eine Kraft mit einer pulsartigen Orts- und/oder Zeitabhängigkeit erzeugt werden. Dazu wird insbesondere eine entsprechende Anordnung von Permanentmagneten oder eine Anordnung von einem oder mehreren Elektromagneten verwendet, die von einem oder mehreren verschiedenen Strömen mit entsprechender Zeitabhängigkeit durchflössen werden.
Die Kraft mit der stochastischen oder quasi-stochastischen und/oder pulsartigen Zeit- und/oder Ortsabhängigkeit stört den Aufbau von Schwingungen der schwingfähigen Struktur und mindert somit die Schwingung der schwingfahigen Struktur bzw. die Amplitude dieser Schwingung.
Das oben anhand der Figur 6 dargestellte Verfahren ist mit dem beschriebenen Verfahren, bei dem eine Kraft mit stochastischer oder quasi-stochastischer Zeitabhängigkeit und/oder Ortsabhängigkeit auf die schwingfähige Struktur wirkt, kombinierbar. Die Gegenkraft und die Kraft mit der stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsförmigen Zeit- oder Ortsabhängigkeit können gleichzeitig oder abwechselnd von den selben Wirkeinrichtungen oder von verschiedenen Gruppen von Wirkeinrichtungen erzeugt werden.
Bei einer Variante des beschriebenen Verfahrens wird der Betriebspunkt eines Turbokompressors oder Axialverdichters überwacht. Kurz bevor ein instabiler Betriebspunkt erreicht wird, bei dem Pumpen auftreten kann, wird eine schwingfähige Struktur zum Schwingen angeregt. Dadurch wird der Pumpstoß als Anregung gestört. Beispielsweise wird der Pumpstoß bereits etwas außerhalb des instabilen Bereichs oder an der Grenze des instabilen Bereichs hervorgerufen. Der Pumpstoß fallt damit kleiner und weniger heftig aus. Folglich sinkt das Risiko einer Schädigung des Turbokompressors oder Axialverdichters.
Die vorliegende Erfindung ist als Verfahren oder als Computer-Programm mit Programmcode zur Durchführung oder Steuerung eines solchen Verfahrens, wenn das Computer- Programm auf einem Computer oder einem Prozessor abläuft, implementierbar. Ferner ist die Erfindung als Computer-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger (beispielsweise einem ROM-, PROM-, EPROM-, EEPROM- oder Flash-Speicher, einer CD-ROM, DVD, HD-DVD, Blue-Ray-DVD, Diskette oder Festplatte) oder in Form von Firmware gespeichertem Programmcode zur Durchführung von einem der genannten Ver- fahren, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Computer, Rechner oder Prozessor abläuft, implementierbar. Ferner kann die vorliegende Erfindung als digitales Speichermedium (beispielsweise ROM-, PROM-, EPROM-, EEPROM- oder Flash-Speicher, CD-ROM, DVD, HD-DVD, Blue-Ray-DVD, Diskette oder Festplatte) mit elektronisch 5 auslesbaren Steuersignalen, die so mit einem programmierbaren Computer- oder Prozessor-System zusammenwirken können, dass eines der beschriebenen Verfahren ausgeführt wird, implementiert werden.
Ferner kann die vorliegende Erfindung als Steuerung implementiert werden, wobei die l o Steuerung ausgebildet ist, um eines der beschriebenen Verfahren auszuführen. Die Steuerung kann ein Computer-Programm, ein Computer-Programm-Produkt oder ein digitales Speichermedium umfassen, wie sie im vorangehenden Absatz beschrieben wurden.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur (10), die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, mit fol- genden Schritten:
Bestimmen (101) zumindest entweder einer Ortsabhängigkeit oder einer Zeitabhängigkeit einer Anregungskraft, die auf die Struktur (10) einwirkt und eine Schwingung der Struktur (10) anregen kann;
Erzeugen (105) einer Gegenkraft derart, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
2. Verfahren nach dem vorangehenden Verfahrensanspruch, bei dem eine Auslenkung der schwingfähigen Struktur (10) erfasst (103) und die Gegenkraft abhängig von der erfassten Auslenkung erzeugt (105) wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, bei dem der
Schritt des Bestimmens (101) ein empirisches Erfassen oder numerisches Simulieren der Anregungskraft umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, bei dem die schwingfähige Struktur (10) für eine Rotation um eine Achse (34) ausgebildet ist, die Ortsabhängigkeit eine Winkelabhängigkeit ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, ferner mit folgendem Schritt: Erfassen (103) zumindest entweder einer Drehzahl oder einer Winkelgeschwindigkeit oder einer Winkelposition oder einer Geschwindigkeit oder eines Orts der Struktur (10) oder einer Temperatur oder eines Drucks oder einer Dichte; Auslesen (104) von Daten über zumindest entweder die Winkelabhängigkeit oder die Zeitabhängigkeit der Anregungskraft oder Gegenkraft bei der erfassten Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit oder Winkelposition oder Geschwindigkeit oder Ort oder Temperatur oder Druck oder Dichte aus dem Datenspeicher (82).
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, bei dem das Erzeugen (105) einer Gegenkraft ein Erzeugen eines Magnetfelds mittels eines Permanent- oder Elektromagneten (60) umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, ferner mit fol- gendem Schritt:
Erzeugen einer Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen oder anderen vorbestimmten Orts- bzw. Zeitabhängigkeit, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
8. Vorrichtung zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur (10), die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, mit: einer Wirkeinrichtung (60) zum Erzeugen einer Gegenkraft derart, dass die Ge- genkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Wirkeinrichtung (60) einen Magneten zum Erzeugen eines Magnetfelds umfasst.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, ferner mit: einem Sensor (40) zum Erfassen zumindest entweder einer Auslenkung oder einer Schwingungsamplitude oder einer Drehzahl oder einer Winkelposition oder einer Geschwindigkeit oder eines Orts der schwingfähigen Struktur (10) oder einer Temperatur oder eines Drucks oder einer Dichte.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner mit: einem Datenspeicher (82), zum Speichern zumindest entweder einer Ortsabhängigkeit oder einer Zeitabhängigkeit der Anregungskraft oder der Gegenkraft.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , ferner mit: einer Steuerung (80) zum Auslesen von Daten aus dem Datenspeicher (82) in Abhängigkeit von zumindest entweder einer Drehzahl oder einer Geschwindigkeit oder einer Winkelgeschwindigkeit oder einer Winkelposition der Struktur (10) und zum Steuern der Wirkeinrichtung (60) in Abhängigkeit von aus dem Datenspeicher (82) ausgelesenen Daten.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner mit: einer Einrichtung (60) zum Erzeugen einer Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen oder anderen vorbestimmten Orts- bzw. Zeitabhängigkeit, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13 ausgeführt wird.
16. Steuerung (80) zum Mindern einer Schwingung einer schwingfahigen Struktur (10), die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, mit: einem Steuerausgang (86) zum Steuern einer Wirkeinrichtung (60) zum Erzeugen einer Gegenkraft derart, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
17. Computer-Programm mit Programmcode zur Durchführung oder Steuerung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Computer- Programm auf einem Computer oder einem Prozessor (88) abläuft.
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