JPH08334147A - Sloshing damper for reduction of vibration - Google Patents

Sloshing damper for reduction of vibration

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Publication number
JPH08334147A
JPH08334147A JP13922295A JP13922295A JPH08334147A JP H08334147 A JPH08334147 A JP H08334147A JP 13922295 A JP13922295 A JP 13922295A JP 13922295 A JP13922295 A JP 13922295A JP H08334147 A JPH08334147 A JP H08334147A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tank
vibration
liquid
pump
pipe
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13922295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomomichi Nakamura
友道 中村
Kazuo Hirota
和生 廣田
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP13922295A priority Critical patent/JPH08334147A/en
Publication of JPH08334147A publication Critical patent/JPH08334147A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE: To easily regulate a sloshing damper and to efficiently reduce vibration of a structure. CONSTITUTION: This sloshing damper is furnished with a tank 5 storing liquid 6 inside of it and set on a structure 1, a piping 10 connected to both side walls of the tank 5 and communicated to the inside of the tank 5 and a pump 11 provided on the piping 10, and it is devised to measure vibration of the structure 1 on which the tank 5 is set and a flow rate of liquid flowing in the piping 10 by an accelometer 14 and a flow meter 12, control the pump 11 by a control device 16 in accordance with this measured value and control a flow rate of liquid circulating in the tank 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ビル,橋,鉄塔等の構
造物の振動低減に適用されるスロッシングダンパ、特に
大型構造物の振動低減に適したスロッシングダンパに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sloshing damper applied to reduce vibration of structures such as buildings, bridges, and steel towers, and more particularly to a sloshing damper suitable for reducing vibration of large structures.

【0002】[0002]

【従来の技術】構造物の振動低減のために、従来構造物
上に付属の副構造を取りつけて、同副構造のエネルギー
吸収を利用する振動吸収装置がある。
2. Description of the Related Art In order to reduce the vibration of a structure, there is a vibration absorbing device which attaches an auxiliary substructure to the conventional structure and utilizes the energy absorption of the substructure.

【0003】従来の振動吸収装置の1例を図3によって
説明すると、この装置は、構造物1上にばね2とダンパ
3を介して質量4が取りつけられている。
An example of a conventional vibration absorbing device will be described with reference to FIG. 3. In this device, a mass 4 is mounted on a structure 1 via a spring 2 and a damper 3.

【0004】構造物1が振動すると、ばね2とダンパ3
を介して質量4が振動し、ダンパ3で吸収されるエネル
ギーにより構造物の振動を低減する。質量4の重量は、
通常構造物の振動部分の質量の数%に設定され、ばね2
の強さは、質量−ばねで構成される副系の固有振動数が
構造物の固有振動数に一致するよう設定される。ダンパ
3の強さは、構造物の振動を最も効率良く吸収できるよ
うに設定するが、この設定については古くから定式化さ
れている。
When the structure 1 vibrates, the spring 2 and the damper 3
The mass 4 vibrates via the, and the vibration of the structure is reduced by the energy absorbed by the damper 3. The weight of mass 4 is
Normally set to a few percent of the mass of the vibrating part of the structure, the spring 2
Is set so that the natural frequency of the subsystem composed of the mass-spring matches the natural frequency of the structure. The strength of the damper 3 is set so that the vibration of the structure can be absorbed most efficiently, and this setting has been formulated for a long time.

【0005】図3に示されるような副系の構造を簡単に
するため、図4(a)に示されているように、図示しな
い構造物上に取付けられたタンク5の中に液体6を入れ
た系を用いたスロッシングダンパがある。このスロッシ
ングダンパでは、タンク内の液体6の振動部分の質量が
構造物の質量の数%になるよう設定される。タンク5内
の液体の深さは、この系の固有振動数が構造物の固有振
動数に一致するように設定される。
In order to simplify the structure of the subsystem as shown in FIG. 3, as shown in FIG. 4 (a), the liquid 6 is stored in a tank 5 mounted on a structure (not shown). There is a sloshing damper that uses the inserted system. In this sloshing damper, the mass of the vibrating portion of the liquid 6 in the tank is set to be several% of the mass of the structure. The depth of the liquid in the tank 5 is set so that the natural frequency of this system matches the natural frequency of the structure.

【0006】この系には、図3に示した系のようにダン
パに相当するものがないが、揺動時のタンク5内の液体
の流れ7によって生起される流体の摩擦により、エネル
ギーを吸収する。
Although this system does not have a damper equivalent to the system shown in FIG. 3, it absorbs energy due to the friction of the fluid generated by the flow 7 of the liquid in the tank 5 during rocking. To do.

【0007】流れ7の流体の摩擦だけではエネルギー吸
収量が小さいため、より効率の良い副系を実現するため
に、図4(b)に示すように、棒8をタンク内液体の中
に多数挿入したり、図4(c)に示すように、ネット9
をタンク内の液体の中に挿入することにより、液体の摩
擦エネルギーを調節して構造物の振動を低減するものが
ある。
Since the amount of energy absorbed is small only by the friction of the fluid in the flow 7, in order to realize a more efficient subsystem, a large number of rods 8 are included in the liquid in the tank as shown in FIG. 4 (b). Insert the net 9 as shown in Fig. 4 (c).
There is one that adjusts the friction energy of the liquid and reduces the vibration of the structure by inserting the liquid into the liquid in the tank.

【0008】また、特開平05−118380号公報に
示された振動吸収装置を、図5によって説明する。この
装置は、電気粘性流体17を入れ図示しない構造物上に
取付けられたタンク5内に+電極18と−電極19を複
数並べて設置し、図示しない電圧制御装置を介して電極
18,19に印加される電圧を上下させて液体17の粘
性を増減させ、最適な粘性状態で波動を生成し構造物の
振動を低減させるものである。
The vibration absorbing device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 05-118380 will be described with reference to FIG. In this device, a plurality of + electrodes 18 and − electrodes 19 are installed side by side in a tank 5 in which an electrorheological fluid 17 is placed and which is mounted on a structure not shown, and applied to the electrodes 18 and 19 via a voltage controller not shown. The applied voltage is increased or decreased to increase or decrease the viscosity of the liquid 17 to generate a wave in an optimum viscous state and reduce the vibration of the structure.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前記の従来の図4
(b),図4(c)に示すスロッシングダンパでは、
棒,ネットの位置や本数などの最適値は経験に頼らざる
を得ず、しかも人手によってその変更作業をする必要が
ある。また、最適な調節を行うためには、構造物が振動
している必要があり、風の強い日などを選んで調節が行
われる。また、建設中の構造物など構造物の振動特性が
変化する場合には、その度ごとに調節を行う必要があ
り、以上のような点で調節が面倒となり問題となること
がある。
The above-mentioned conventional FIG.
In the sloshing damper shown in (b) and FIG. 4 (c),
Optimal values such as the positions of rods and nets and the number of rods must be relied on experience, and it is necessary to change them manually. In addition, the structure needs to be vibrating for optimal adjustment, and adjustment is performed by selecting a windy day. Further, when the vibration characteristics of a structure such as a structure under construction change, it is necessary to adjust each time, and the adjustment may be troublesome and a problem may occur.

【0010】また、図5に示される電気粘性流体を用い
た従来の装置では、スロッシングダンパに一般的に用い
られる水に比べて電気粘性流体は大幅に高額であり、ま
た粘性を変化させるには一般に数キロボルト以上の高電
圧をかける必要があり、電圧制御装置が高額となる。
Further, in the conventional apparatus using the electrorheological fluid shown in FIG. 5, the electrorheological fluid is considerably expensive as compared with the water generally used for the sloshing damper, and in order to change the viscosity. Generally, it is necessary to apply a high voltage of several kilovolts or more, and the voltage control device becomes expensive.

【0011】本発明は、以上の問題点を解決することが
できる振動低減用のスロッシングダンパを提供しようと
するものである。
The present invention is intended to provide a sloshing damper for vibration reduction which can solve the above problems.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の振動低減用のス
ロッシングダンパは、内部に液体を収容し構造物に設置
されたタンク、前記タンクの両側壁に接続されタンク内
に連通する配管、前記配管に設けられたポンプ、及びタ
ンクの設置される前記構造物の振動と前記配管を流れる
液体の流量に基づいてポンプを制御する制御装置を備え
たことを特徴とする。
A sloshing damper for vibration reduction according to the present invention is a tank that accommodates a liquid therein and is installed in a structure, a pipe that is connected to both side walls of the tank and communicates with the inside of the tank, A pump provided in the pipe, and a control device that controls the pump based on the vibration of the structure in which the tank is installed and the flow rate of the liquid flowing through the pipe are provided.

【0013】[0013]

【作用】本発明においては、ポンプから流れ出た液体
は、配管を通ってタンクの側面からタンク内に流入して
タンク内を流れる。さらに、反対側のタンクの側面から
出た液体は、配管を通ってポンプに戻り、循環する。こ
のために、タンク内の液体に強制的に流れを作ることに
より、液面の揺動、すなわち、スロッシングによる流体
の摩擦がエネルギーを吸収する。
In the present invention, the liquid flowing out of the pump flows into the tank from the side surface of the tank through the pipe and flows in the tank. Further, the liquid flowing out from the side surface of the opposite tank is returned to the pump through the pipe and circulates. Therefore, by forcibly creating a flow in the liquid in the tank, the fluctuation of the liquid surface, that is, the friction of the fluid due to sloshing absorbs energy.

【0014】このスロッシングによる流体の摩擦によっ
て生起されるエネルギー吸収量は、タンク内を流れる液
体の流量によって決定されるが、本発明においては、こ
のエネルギー吸収量は、ポンプの回転数により容易に調
節することができる。即ち、構造物の振動の加速度およ
び配管を流れる液体の流量を計測して制御装置に入力
し、構造物の振動が最小になるようにポンプを制御し、
配管内を流れる液体の流量を設定する。これによって、
タンク内を流れる液体の流量が構造物の振動に対して最
適となるように制御され、構造物の振動を効果的に吸収
することができる。
The energy absorption amount generated by the friction of the fluid due to the sloshing is determined by the flow rate of the liquid flowing in the tank. In the present invention, this energy absorption amount is easily adjusted by the rotational speed of the pump. can do. That is, the acceleration of vibration of the structure and the flow rate of the liquid flowing through the pipe are measured and input to the control device, and the pump is controlled so that the vibration of the structure is minimized.
Set the flow rate of the liquid flowing in the pipe. by this,
The flow rate of the liquid flowing in the tank is controlled to be optimum for the vibration of the structure, and the vibration of the structure can be effectively absorbed.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の一実施例を、図1及び図2によって
説明する。図1に示すように、構造物1上に設置され内
部に液体6を収容したタンク5の対向する両側壁には、
ディフューザ13を介して1本の配管10が接続されて
おり、同配管10はタンク5の内部に連通している。配
管10の途中にはポンプ11が設けられており、また配
管10のポンプ11の出口側の部分には流量計12が設
けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, on opposite side walls of the tank 5 installed on the structure 1 and containing the liquid 6 therein,
One pipe 10 is connected via a diffuser 13, and the pipe 10 communicates with the inside of the tank 5. A pump 11 is provided in the middle of the pipe 10, and a flow meter 12 is provided at a portion of the pipe 10 on the outlet side of the pump 11.

【0016】14は構造物1上に設置された加速度計、
15はタンク5内に設けられ同タンク5内の液体6の波
高を計測する波高計であり、前記流量計12,前記加速
度計14及び前記波高計15の信号は、構造物1上に設
置された制御装置16へ入力され、これらの信号に基づ
いて制御装置16は電圧を制御してポンプ11に出力す
るようになっている。
Reference numeral 14 denotes an accelerometer installed on the structure 1.
Reference numeral 15 is a wave height meter provided in the tank 5 for measuring the wave height of the liquid 6 in the tank 5, and the signals of the flow meter 12, the accelerometer 14, and the wave height meter 15 are installed on the structure 1. The controller 16 controls the voltage based on these signals and outputs the voltage to the pump 11.

【0017】本実施例においては、ポンプ11から出た
液体は、流量計12およびディフューザ13を経てタン
ク5内に流入してタンク内の液体6と混合したあと、反
対側のタンク側壁から流出して、配管10を通りポンプ
11へと戻って循環する。
In this embodiment, the liquid discharged from the pump 11 flows into the tank 5 through the flow meter 12 and the diffuser 13 to mix with the liquid 6 in the tank, and then flows out from the side wall of the tank on the opposite side. And passes through the pipe 10 and returns to the pump 11 for circulation.

【0018】構造物1の振動加速度は加速度計14を用
いて計測され、配管10内の液体の流量は流量計12に
よって計測され、また、タンク内の液体の波高は波高計
15を用いて計測される。これらの計測値は、制御装置
16に入力され、これらの計測値に基づいて制御装置1
6はポンプ11へ入力される電圧を制御して、配管10
を流れる液体は最適な流量になるように調節される。
The vibration acceleration of the structure 1 is measured by using the accelerometer 14, the flow rate of the liquid in the pipe 10 is measured by the flow meter 12, and the wave height of the liquid in the tank is measured by the wave height meter 15. To be done. These measured values are input to the control device 16, and the control device 1 is based on these measured values.
6 controls the voltage input to the pump 11,
The liquid flowing through is adjusted to have an optimum flow rate.

【0019】制御装置16の制御フローを、図2によっ
て説明する。風外力などを受ける制御対象の構造物1
は、その特性により出力加速度が決定される。加速度計
14で計測された構造物1の出力加速度および流量計1
2で計測された配管10を流れる流量の信号は制御装置
16に入力され、これらに基づいてポンプ11に入力さ
れる電圧が決定される。この電圧によりポンプ11の回
転数、従って配管10を流れる液体の流量が決定され、
制御対象である構造物1の特性が変化して出力加速度が
変化する。
The control flow of the controller 16 will be described with reference to FIG. Structure 1 to be controlled subject to wind force
The output acceleration is determined by its characteristics. Output acceleration of the structure 1 measured by the accelerometer 14 and the flow meter 1
The signal of the flow rate flowing through the pipe 10 measured in 2 is input to the control device 16, and the voltage input to the pump 11 is determined based on these signals. This voltage determines the number of revolutions of the pump 11, and thus the flow rate of the liquid flowing through the pipe 10,
The characteristics of the structure 1 to be controlled change and the output acceleration changes.

【0020】制御装置16においては、配管10を流れ
る液体の流量の変化による構造物1の出力加速度の変化
の割合が0となり、出力加速度が最小となる電圧になる
まで前記の制御のループを繰り返し行ない、かくて、構
造物1の振動を最も低減するような調節を自動的に行う
ことができる。
In the control device 16, the above-mentioned control loop is repeated until the rate of change in the output acceleration of the structure 1 due to the change in the flow rate of the liquid flowing through the pipe 10 becomes 0, and the voltage at which the output acceleration becomes the minimum is obtained. This can be done and thus the adjustment can be automatically made to minimize the vibration of the structure 1.

【0021】本実施例では、以上の通り配管10を流れ
る液体の流量を制御することによりタンク5内を流れる
液体の流量が制御され、タンク5内の液面の動揺、すな
わち、スロッシングによる液体の摩擦を最適な値として
構造物1の振動を効果的に吸収することができる。
In the present embodiment, the flow rate of the liquid flowing in the tank 5 is controlled by controlling the flow rate of the liquid flowing in the pipe 10 as described above, and the fluctuation of the liquid level in the tank 5, that is, the liquid caused by sloshing The vibration of the structure 1 can be effectively absorbed by setting the friction to the optimum value.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明では、内部に液体を収容したタン
クの両側壁に配管を接続してタンク内に連通させ、配管
に設けられたポンプをタンクの設置される構造物の振動
と配管を流れる液体の流量に基づいて制御を行うように
しているので、タンク内の液体の流れによりエネルギー
吸収量を増し、しかも、自動的、かつ、容易に最適なダ
ンパとなるように、ポンプ、従って、配管を流れる液体
の流量を調節することができる効果を有する。
According to the present invention, pipes are connected to both side walls of a tank that contains a liquid therein so that the tank communicates with the inside of the tank, and a pump provided in the pipe is used to prevent vibration and vibration of a structure in which the tank is installed. Since the control is performed on the basis of the flow rate of the flowing liquid, the pump, and thus the automatic damper, and the pump, and therefore the automatic damper, can easily and efficiently increase the energy absorption amount by the liquid flow in the tank. It has the effect that the flow rate of the liquid flowing through the pipe can be adjusted.

【0023】したがって、経験的な作業を行うことな
く、また設置後のコスト等が大幅に低減されると共に、
構造物に速応した制振効果を得ることができる。
Therefore, without performing empirical work, the cost after installation is greatly reduced, and
It is possible to obtain a vibration damping effect that responds quickly to the structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例の制御フロー図である。FIG. 2 is a control flow chart of the embodiment.

【図3】従来の振動吸収装置の1例の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of an example of a conventional vibration absorber.

【図4】図4(a),図4(b)及び図4(c)はそれ
ぞれ従来の振動低減用のスロッシングダンパの例を示す
斜視図である。
4 (a), 4 (b) and 4 (c) are perspective views showing examples of conventional sloshing dampers for vibration reduction.

【図5】従来の電気粘性流体を用いた振動吸収装置の斜
視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a vibration absorbing device using a conventional electrorheological fluid.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 構造物 2 ばね 3 ダンパ 4 質量 5 タンク 6 液体 7 液体の流れ 8 棒 9 ネット 10 配管 11 ポンプ 12 流量計 13 ディフューザ 14 加速度計 15 波高計 16 制御装置 17 電気粘性流体 18 +電極 19 −電極 1 Structure 2 Spring 3 Damper 4 Mass 5 Tank 6 Liquid 7 Liquid Flow 8 Bar 9 Net 10 Piping 11 Pump 12 Flowmeter 13 Diffuser 14 Accelerometer 15 Wave Height Meter 16 Controller 17 Electrorheological Fluid 18 + Electrode 19-Electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に液体を収容し構造物に設置された
タンク、前記タンクの両側壁に接続されタンク内に連通
する配管、前記配管に設けられたポンプ、及びタンクの
設置される前記構造物の振動と前記配管を流れる液体の
流量に基づいてポンプを制御する制御装置を備えたこと
を特徴とする振動低減用のスロッシングダンパ。
1. A tank that contains a liquid inside and is installed in a structure, a pipe connected to both side walls of the tank and communicating with the inside of the tank, a pump provided in the pipe, and the structure in which the tank is installed. A sloshing damper for vibration reduction, comprising a control device for controlling a pump based on vibration of an object and a flow rate of a liquid flowing through the pipe.
JP13922295A 1995-06-06 1995-06-06 Sloshing damper for reduction of vibration Withdrawn JPH08334147A (en)

Priority Applications (1)

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JP13922295A JPH08334147A (en) 1995-06-06 1995-06-06 Sloshing damper for reduction of vibration

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JP (1) JPH08334147A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014198596A (en) * 2013-03-30 2014-10-23 株式会社石井鐵工所 Vibration control device of flat bottom cylindrical tank
KR20160052886A (en) * 2014-10-29 2016-05-13 현대중공업 주식회사 Liquefied gas storage tank and liquid cargo transportation equipment for land and sea including the same

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