JPS58174740A - 構造物の制振装置 - Google Patents

構造物の制振装置

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JPS58174740A
JPS58174740A JP5737182A JP5737182A JPS58174740A JP S58174740 A JPS58174740 A JP S58174740A JP 5737182 A JP5737182 A JP 5737182A JP 5737182 A JP5737182 A JP 5737182A JP S58174740 A JPS58174740 A JP S58174740A
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energy
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Yutaka Tanabe
田辺 裕
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Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、種々の構造物の振動管減衰させるために用い
る割振装置に関し、特に建物、橋梁、塔等の建造物の地
震岬による振動を抑制したり、コンプレッサのような振
動を生じる装置の振動を抑制したり、化学プラントの配
管の振動を抑制したりするのに好適な制振装置に関する
ものである。
本明細書において「構造物」なる飴は最も広義に解釈す
るものとし、外力によってまたは内的要因によって振動
音生じるあらゆる構造物を意味するものとする。
従来、地震等による′振動から構造物を保護する几め、
クーロン摩擦減衰、粘性減衰等を利用した各種の割振装
置が提案されているが、従来提案され几制振装置はいず
れも振幅及び周期が略一定の振動に対してのみ有効であ
り、地震のように振幅及び周期が不確定に変化する振動
に対しては役に立たなかった。例えば支持台に支持した
振子の上ようとする割振装置が知られている。しかしな
がらこの割振装置が有効なのは或特定の範囲の振幅及び
周期の振動に対してのみであり、設定した範囲外の振動
が起った場合には充分な制振効果1r:得ることができ
ない。を次この割振装置では、吸収し得る振動エネルギ
を増大させる几めに装置を大形化すると、構造物に停滞
振動が生じ、かえって構造物に悪影響を及ぼす結果にな
ることが多かつ几0 本発明の目的は、振動の大きさに略比例した減衰効果を
生じさせて、充分な割振効果が得られる振動の範囲を従
来よりも大−に広げることができるようにした構造物の
制振俵置管提供することにある。
本発明嬬、構造物と振動系を異にする基体と、機械的変
位に応じて発電する発電装置と、構造物の振動により誼
構造物と前記基体との間に生じる相対的な変位を前記発
電装置に伝達する機械変位伝達機構と、前記発電装置が
発生する電気エネルギを消費させるエネルギ消費回路と
により構成されるものである。
以下図面を参照して本発F!Atその実施例とともに詳
細に説明する。
vg1図は本発明の一実施例を示したもので、同図にお
いて1は基礎2の上に構築されたフレーム、6にフレー
ム1の上に支持され九石油タンク勢の構造物である。4
はフレーム1の内側に配置されて基礎2の上に固定され
九基体で、この基体4に実質的に剛体とみなすことがで
きる1![に十分強び構造体6とは振動系を異にするよ
うに設けられており、基礎2に地震等の振動が与えられ
た場合、または構造物6自体が振動し友場合、構造物6
と基11!2との間に相対的な変位が生じるようになっ
ている。本実施例では地震により構造物6と基体4との
間に図示の矢印り、N方向の往復変位が相対的に生じる
ものとする。
図示の基体4f′i、基礎2の上に設置された基台40
1と、上端が1個所で交わるように斜めに配置された複
数本の支柱402とからなり、各支柱402の下端は基
台401に固定されている。複数の支柱402の上端は
構造物30床部付近まで姑ひていて適宜の結合具により
相互に結合され、こり支柱402の上端にビン5により
梃子6の上熾s都寄りの部分が枢支されている。梃子6
の上端にハリンク7の」−が枢支され、リンク7の他端
は構造物60床部ま几はフレーム1の上部梁1aVc固
定されたブラケット8に枢支されている。
そして構造物6が正規の位置に静止している状態にある
ときに、梃子6が鉛直方向に垂下するようにリンク7の
長さが設定されている。したがって地震等により構造物
6が基体4に対して相対的に矢印A、に方向に往復移動
すると梃子6が鉛直面内で矢印B 、 B’力方向回動
し、梃子6の下端VCVi構造物6と基体4との間の相
対的な変位が拡大されて現われる。
梃子6の下端には発電装置9が固定されている。
発電装置9け、その回転軸を、梃子6の回動力向と直交
する向きに向けて堰付けられ、この発電装置の回転軸に
ビニオン歯車10が取付けられている。一方基体40基
台401上には、上記歯車10の回動の軌跡と平行な円
弧に沿って多数の歯を配列したラック12が設けられて
いる。上記ビニオン歯車10はラック12に噛合され、
構造物6の振動に伴って梃子6が往復回動すると、ビニ
オン歯車10が回転して発電装置9を駆動するO本実施
例では、リンク7、梃子6.ビニオンm車10及びシッ
ク12により、構造物6と基体4との間に生じる相対的
な変位【発電装置9に伝達す 5− る機械変位伝達機構が構成されている。
発111装置9の・出力端KVi、この発電装置が発生
する電気エネルギを消費させるエネルギ消費回路が接続
されている。このエネルギ消費回路は発電装置の負荷と
なるものであれば如何なるものでもよいが、通常は第2
図に示すように抵抗器16を用いるか、または完全な短
絡回路(第2図において抵抗器16の抵抗値全零にした
もの)を用いる。
この場合は発を機の内部抵抗によりエネルギが消費これ
る。
尚発電装置9は、可動側磁極の機械的変位に応じ−(電
気エネルギを発生するものであれば如何なる杉弐のもの
でもよく、交流発I[aまたは直流発[徐の如何全問わ
ない。
上ηCのように構成すると、地311I轡により構造物
6が振動したときに梃子6が回動し、発it装@9が回
転躯動場れる。これにより構造物6の振動エネルギが旺
気エネルギKf換される。この電気エネルギは発電装置
9に接続されたエネルギ消費回路により(P*されるた
め、構造物6の振動エネル 6− ギが消費されたことになり、振動は減衰していく。
周知のように、発電装置9の起電力は、発電装置の電機
子コイルと鎖交する磁束の時間的な変化本に比例する几
め、減衰効果は構造物6の振動の大きさに比例して増減
する。即ち、振動が小さい場合には吸収される振動エネ
ルギの量が少なく、振動が大きくなるにつれて吸収され
る振動エネルギの量も増大する。したがって広範囲の振
幅の振動に対して常に適切な減衰効果【得ることができ
、減衰効果が過大になって構造物に停滞振動が生じるこ
ともない。ta本発明の制振装置は振動エネルギを直接
電気エネルギに変換するので、別個のエネルギ源【必要
とせず、停電に4つ皮場合でも使用できる。更に装置の
主要な構成部品にはゴム。
ピストン、シリンダ等の経年変化を示し易い部品を用い
る盛装がない友め、経年変化により振動の減衰効果が失
なわれることがなく□、半永久的に使用することができ
る。また減衰効果はエネルギ消費回路の抵抗1変えるこ
とにより種々u4整することができる。
尚構造物の振動を発電装置1に伝える皮めの機械変位伝
達機構は、構造物と基体との間の相対的な変位(上記の
例ては往復運動)を発電装置を駆動するのに適し次変位
(上記の例では回転運動)に変換する機構を含むもので
あればよく、上記実施例のものに限定される本のではな
込。例えば第6図に示すように、梃子6の下端に円弧状
のラック15を取付け、基体40基台401上に固定し
た発電装置t17の回転軸に取付けたビニオン歯車18
を上記ラック15に噛合せるようにしてもよい。
また第4図は機械変位伝達機構の他の構成例を示したも
ので、この例では基体2oの上に発電装置1i21が喉
付けられるとともに、蚊基体2oに固定はれたブラケッ
ト22に回動板26が、その略中央部においてビン24
により回動自在に支持され、回動板26の下部に設けら
れ交円弧状のラック25が発電装置1121の回転軸に
取付けられたビニオン−単26に噛合されている。回動
板23の上部Kiビン27が固定され、このビン27は
構造物30床部首九は該床部を支えるフレーム1の梁1
mに固定された結合部材28に設けられ几逆U字状の溝
28a内に係入されている。
上記の各実施例では、構造物30床部に本発明の制振装
置を結合しているが、構造物の床部以外の部分に本発明
の制振装置を結合することもできる。例えば第5図は基
[2の上に設置され次構造物6の側壁3aに本発明の制
振装rltを結合した例を示し友もので、この例では、
基礎2の上に設置された基体61の上部にビン′62に
より梃子66が枢支され、この梃子63の上端は、構造
物6の11tai3mに固定され次結合部材34にリン
ク35を介して結合されてbる。基体61の下部には歯
車66 、66’が横方向に間隔をあけて取付けられ、
これらの歯車にラック67が噛合されている。そしてラ
ック67の中央gK設けられた孔に梃子66の下端が係
入され、梃子′660回動に伴ってラック67が水平方
向に往復動するようになっている。またランク67をガ
イドする几め、該ラック67の上面に係合するガイドロ
ーラ38 、38’ 9− が基体31に取付けられている。そして歯車66゜66
′の少なくと吃一方に発電装置(図示せず。)の回転軸
が結合されている。この例では、構造物6に矢印A、A
’方向の振動が生じた際に梃子66がビン32′t−支
点にして往復回動し、これによりラック67が水平方向
に往復動して歯車36゜66′全同転させる。歯車66
 、66’の少なくとも一方は発電装置の回転軸に結合
されているので該発電装置が発電し、その発電エネルギ
が消費されることにより振動が減衰させられる。
粥5図に示しfc、例において、梃子66を用いずに、
クツクロア’t*接構造物6の餉壁6aに結合すること
もできる。ま几第5図の例において同様の制振装置11
′frJll造物60両−に配設することもできる。
上記の各実施例では、構造物の一方向の振動のみt減衰
させるようにしているが、構造物に2以上の本発明の制
振装[を結合することにより、2以上の異なる方向の振
動を減衰させることができる。まfc簿造*’ex 、
yテーブルの如き基体に対−10= して互いに直交する2方向に変位自在な支持台−トに支
持して、該支持台の基体に対するX方向及びY方向の変
位をそれぞれ伝達機構を介して異なる発電装置に伝達す
るように構成することもで裏る。
上記の説明では、発電装置として回転形のものを用い次
が、リニアモータと同様に固定側及び可動側の磁極を直
線的にまたは円弧に沿って配列して両者を相対的に変位
させる形式の発電装置を用いること本できる。
@1図及び第5図乃至145図に示し次基体の構成、機
械変位伝達機構の構成、及び制振装置と構造物との結合
構造等はあくまでも一例を示し友ものであり、保護すべ
き構造体の形状、構造や、発電装置の構造、或いは振動
の姿態等に応じて各部に種々の変形を加えることができ
るのは勿論でおる。
第2図に示し次的ではエネルギ消費回路の抵抗値を一定
とし九が、発電機にi続すべき抵抗器を複数個用意して
おいて切換スイッチにより[1数の抵抗器を適宜に選択
して発電機の出力端に接続し得るようにしておけば、制
振効果の―贅を容易に行なうことができ便利である。
本発明において、構造物が大形化した場合、発電装置も
大形になることが考えられるが、本発明で用いる発電装
置は損失が多く、効率が低いもので良いので、発電装置
が大形化する場合でも比較的安価に製作することができ
る。
本発明の制振装置は、“振動を短時間で減衰させること
が必JI&な場合に広く適用でき、建物やタンク、或い
は種々の機械装置等を地震から保護する目的の外、化学
プラントの配管の脈動にょる撮動金除去する目的で使用
することができる。ま友原子力発電所等の特に重9i!
な構造物全地震等の振動から保護する場合等にも有用で
ある。
以上のように、本発明によれば、振動エネルギ?電気エ
ネルギに変、換して消費させることにより振動金減衣さ
せるの耳、振動の揚幅が一定しない場合でも光分な制振
効果を得ることができる。また振動の撮幅に略比例して
振動エネルギの減衰量が変化するので、常に適切な制振
効果を得て、構造物に停滞振動が生じるのを防ぐことが
できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
@1図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第2図は
本発明で用いるエネルギ消費回路の一例を示す接続図、
第3図乃至第5図はそれぞれ本発明の他の異なる実施例
の概略構成図である。 3・・・構造物、4・・・基体、6・・・梃子、7・・
・リンク、9・・・発電装置、10・・・ビニオン歯車
、12・・・ラック、15・・・ラック、17・・・発
電装置、18・・・ビニオン歯車、20・・・基体、2
6・・・回動板、25・・・ラック、26・・・ビニオ
ン歯車、27・・・ビン、28・・・結合部材、61・
・・基体、66・・・梃子、65・・・リンク、66.
66’・・・歯車、67・・・ラック。 代理人 弁理士  松  本  英  *’:”、’−
,,”!”矢″き 、? \1)− = 13− 手続補正書(自発) 昭和57年6 月 18日 特許庁長官着 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 特願昭57−57571号 2、発明の名称 構造物の制振装置 3、補正をする者 事件との関ffl!許出願人 (528)千代田化工建設株式会社 4、代 理 人 刊05東J:L都港区新橋4丁目31
番6号 文114ヒ゛ル6階5、補正の対象 明細書の発明の詳細なりqの―及び図面第 1− (1)第り12行の「構造体3」を「構造物3」に訂正
する。 (2)第4j[第5行の「基礎2」を「基体4」に訂正
する。 f3)  $$14][11116行CD rllll
ls部IFj)j’t rm[Fす」に訂正する。 (4)第7jjlpH0行の「減衰効果が過大になって
Jを削除する。 (51$1110頁第16行〜同第20行の「上記の・
・・できる、」を下記の通り訂正する。 「 上記の各実施例の割振装置は、構造物と基体との間
に生じる相対的変位の方向と一散する方向の振動を最吃
効果的に減衰させることができるが、構造物と基体との
間の変位の方向に対して角1をもった方向の振動が生じ
た際にもその分力によって構造部と基体との間に変位を
生じさせることができるので振動減衰効果を得ることが
できる。一般に最低2台の割振装置を構造物と基体との
間に生じさせる変位の方向を異ならせて設置することに
より、あらゆる方向の振動を減衰させることが 2− できる。」 (6)第11員第15行の「構造体」を「構造物」に訂
正する。 以  上 5−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 構造−の振動を減衰させる割振装置において、前記構造
    物と振動系を異にする基体と、機械的変位に応じて発電
    する発電装置と、前記構造物の振動により該構造物と前
    記基体との間に生じる相対的な変位を帥記発電装置に伝
    達する機械変位伝達機構と、前記発電装置が発生する電
    気エネルギを消費させるエネルギ消費回路とを具備し皮
    ことを特徴とする構造物の割振装置。
JP5737182A 1982-04-08 1982-04-08 構造物の制振装置 Granted JPS58174740A (ja)

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JPS58174740A true JPS58174740A (ja) 1983-10-13
JPH0118306B2 JPH0118306B2 (ja) 1989-04-05

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