NO129977B - - Google Patents

Description

Selvdempende elektrisk leder.

Den foreliggende oppfinnelse angår en forbedret, selvdempende elektrisk leder, og mer spesielt en slik leder hvor en senterkjerne er løst opphengt innenfor en ytre mantel.

Det er velkjent i fagkretser at elektriske ledere,

såsom overføringslinjer, opphengt mellom master eller tårn, er utsatt for kontinuerlige mekaniske vibrasjoner som hovedsakelig skyldes virkningen av luftstrømmer som beveger seg på tvers av linjen, hvorved lederens naturlige vibrasjonsfrekvens eller har-moniske av denne, kan falle sammen med den vibrasjonsfrekvens som forårsakes av luftstrømmene. Slike vibrasjoner bevirker et kontinuerlig oscillerende bøyemoment i opphengningspunktene, som ut-matter metallet i lederen og medfører til slutt feil eller brudd.

En tidligere utførelsesform av ledere konstruert for

å gi en høy grad av vibrasjonsdempning, og en som den foreliggende oppfinnelse er en forbedring av, består i det vesentlige av en kjerne anbragt i en hul, ytre mantel, hvor den indre diameter av mantelen er større enn den ytre diameteren på kjernen, slik at en ringformet klaring foreligger mellom dem.

I praksis er den tidligere kjente leder blitt opphengt mellom passende understøttelser eller opphengningskonstruksjoner (f.eks. tårn eller master) med forskjellig spenning/vektforhold av kjerne og mantel, hvilket tillater kjerne og mantel å søke for-skjellige nedheng. På denne måten blir kjernens topp- eller bunn-flate fysisk presset mot bunn- eller toppflaten innvendig i mantelen, - selvfølgelig avhengig av hvilke av de to (leder eller mantel) som har det høyeste spenning/vektforhold. Den fysiske kontakt mellom kjerne og mantel finner sted på en langsgående strek-ning mellom to påfølgende opphengningspunkter for lederen.

Ulikheter i spenning/vektforholdet er nødvendig ifølge teorien for den tidligere utførelsesform, for å oppnå en høy grad av selvdempning i lederen. Det betyr at ved en gitt vibrasjonsfrekvens gir det ulike spenning/vektforhold kjernen og mantelen forskjellige bølgelengder slik at de interfererer med hverandres ver-tikale bevegelser. på denne måte blir de bragt til å støte mot hverandre og avgir derved vibrasjonsenergi ved støtene.

I den tidligere ledertype skaper det trykk som kjerne og mantel berører hverandre med, på grunn av deres ulike spenning/ vektforhold et problem som den foreliggende oppfinnelse overkom-mer. Ved små vibrasjonsamplituder og for lave vibrasjonsfrekvenser, dvs. i størrelsesorden fem Hertz, er treghetskreftene som forårsakes av lederaksellerasjonen, ikke store nok til å overvinne kontaktkraften som eksisterer mellom kjerne og mantel. Kjernen og mantelen mister derfor ikke kontakt slik at støt mellom de to blir hindret. Derfor har den tidligere ledertype i virkeligheten en betraktelig aksellerasjonsterskel som må overskrides før dens høye grad av selvdempning inntrer.

En annen type lederkonstruksjon som gir vibrasjonsdempning , er vist i US-patent 3 204 021. Til dempningsformål anvender US-patentet en tilfeldig fordeling av masser som har en vesentlig vektfaktor, fordelt langs lengden av lederen. Slike masser bidrar vesentlig til totalvekten av lederen, hvorved den vekt som lederen og dens understøttende konstruksjon må bære, øker uten at tilsvarende fordeler med vesentlig økning av strømførende egenskaper fremkommer.

Nærmere bestemt angår således denne oppfinnelse en selvdempende elektrisk leder for opphengning i understøttelser med innbyrdes avstand, hvilken leder omfatter en hul mantel og en kjerne som er løst anbragt i denne. Det nye og særegne ved le-

deren ifølge oppfinnelsen består i første rekke i en anordning i lederen som varierer de relative beliggenheter av strekkspenningenes virkningslinjer i mantelen og kjernen med avstandsintervaller langs lengden av lederen når kjernen og mantelen er opp-

hengt mellom understøttelsene, hvilke varierende virkningslinjer medfører tilsvarende varierende berøringstrykk mellom mantel og kjerne i lengderetningen av lederen.

Den foreliggende oppfinnelse eliminerer således eller reduserer vesentlig akselerasjonsterskelen ved å gi vekslende tilbakevendende kontakttrykk mellom kjerne og mantel langs leng-

den av disse ved å gi den ene eller begge en bølget eller irregu-

lær konfigurasjon langs lengden av lederen, idet bølgelengden av vekslingene er av vesentlig lengde av grunner som blir forklart

i det følgende. Disse varierende kontakttrykk har tilsvarende varierende akselerasjonsterskier',. og områder med minimum-trykk har minimumsterskelverdier slik at bare tilsvarende små treghetskrefter og amplityder av ledervibrasjon er nødvendig for å igang-sette en relativ bevegelse mellom kjerne og mantel og således kjerne/mantel-sammenstøt. Områder med null trykk vil bli aktivert

når den minste bevegelse eller vibrasjon forekommer i lederen. på denne måte, dvs. ved umiddelbart støt mellom kjerne og mantel når lederen begynner å vibrere, blir lederen gjort vibrasjonsløs før metallet i denne er blitt deformert og derved svekket i lederopp-hengningsstedene.

Bølgeformen av kjernen eller mantelen (eller begge) gir varierende tilbakevendende kontakttrykk mellom kjerne og mantel og kan tilveiebringes ved å påtvinge en variasjon i den relative avstand mellom virkningslinjene i kjerne og mantel. (Virkningslinjen er stedkurven for den resulterende kraft av den spenning som kjerne henholdsvis mantel må oppta). <p>åtvingning av en slik variasjon kan komme i stand ved å innsette et element eller materiale av en forutbestemt tykkelse mellom kjerne og mantel på adskilte steder langs lengden av lederen mellom lederunderstøt-telsene, eller ved å sørge for en ulik fordeling av spenningen mellom de spiralslåtte metalltråder som utgjør kjerne eller mantel eller begge. i hvert tilfelle er vibrasjonsdempningen tilveiebragt med lite eller intet tillegg i ledervekten.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet nærmere under henvis- . ning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en elektrisk leder opphengt mellom un-derstøttende konstruksjoner og utført ifølge oppfinnelsen. ^ Fig. 2 er et langsgående snitt av en foretrukket utførelses- form av oppfinnelsen. Fig. 3 er et tverrsnitt tatt langs linjen IIJ-III i fig. 2.

Fig. 4 er et langsgående snitt av en annen utførelsesform

av oppfinnelsen.

Fig. 5 er et langsgående snitt av ytterligere en utførelsés- form av oppfinnelsen. Fig. 6 er et tverrsnitt av en annen utførelsesform av oppfin nelsen. Fig. 7a og 7b er tverrsnitt av en kjernestruktur som illustrerer

en annen utførelsesform av oppfinnelsen.

Fig. 8 viser sett fra siden, den kjerne som er vist i fig. 7. Fig. 9a til 9e er tverrsnitt av en kjerne som viser de skiftende posisjonene av de snodde tråder som danner kjernen. Fig. 10 er et skjematisk tverrsnitt av en selvdempende leder hvor visse komponentavstander innen lederen ifølge oppfinnelsen er illustrert.

Spesielt viser fig. 1 skjematisk en leder 10 opphengt mellom understøttende tårn eller master 11 og 12 med passende utstyr som ikke er vist. Lederen 10 består i det vesentlige av en ytre mantel 14 og en indre kjerne 15 løst anbragt i denne for å tilveiebringe mellomrom 16 mellom dem.. Som tidligere forklart, er kjerne og mantel strukket mellom understøttelser 11 og 12, med ulikt spenning/vektforhold slik at kjerne og mantel er i fysisk kontakt med hverandre.

Kjernen og mantelen (eller begge) har en bølget eller bølgeformet konfigurasjon i retning langs lederen på en tilbakevendende måte mellom understøttelsene 11 og 12, som vist i fig. 1. på denne måte kommer kjerne og mantel i kontakt med hverandre med en kraft eller et trykk som varierer på en tilsvarende gjentagende eller tilbakevendende måte når kjerne og mantel er strukket mellom understøttelsene med ulikt spenning/vektforhold. Bølgeformen er anordnet ved å variere de relative virkningslinjer eller spen-

ningenes kraftsentrum i kjerne og mantel, og dette er gjennomført ved å påtvinge sykliske variasjoner i den relative forskyvning av kjerne og mantel på forskjellige måter som forklart i det følgen-

de med referanse til de forskjellige utførelsesformer for oppfinnelsen „

Hvis kjernen 15 og mantelen 16 er opphengt med like spenning/vektforhold vil kjernen henge inne i mantelen uavhengig av mantelen og ikke berøre mantelen. Sett fra siden vil kjerne og mantel fremtre som kongruente kjedelinjer uten områder med fysisk kontakt endog om en eller begge har en bølget form. En svak synkning i spenningen i kjernen 15 forårsaker at den synker

ned inne i mantelen 14 inntil kjernen hviler på bunnen av den innvendige overflate av mantelen som vist i fig. 1, kontakten mellom de to skjer i de lave punkter i bølgedalene 17 av kjernens bølger

i en utførelsesform hvor kjernen er den bølgede del. Mellom de lave punkter har kjernen topper 18 som har en klaring på omtrent

to ganger amplityden av kjernens bølger som målt mellom bunnen av kjernen og bunnen av mantelens innvendige overflate.

Hvis spenningen i kjernen 15 reduseres ytterligere, vil

det nedadrettede trykk av kjernen mot mantelen 14 øke. Dette økte trykk fremkommer først og fremst ved de lave eller dal-kontakt-punktene 17. Når kjernens spenning reduseres ytterligere,

vil nedhenget i kjernen mellom kontaktpunktene øke slik at kla-

ringen for bølgetoppene på kjernen blir redusert, og kontaktområ-

dene 17 mellom kjerne og mantel blir bredere i retningen langsetter lederen.

Hvis spenningen i kjernen 15 fortsetter å synke, vil klaringen mellom kjerne og mantel 14 ved de opprinnelige bølge-

toppene 18 forsvinne. I forsvinningsøyeblikket (og før) vil tryk-

ket mellom kjerne og mantel være null ved disse toppområdene. på

hver side av disse områdene øker trykket gradvis med avstanden.

Trykket når et maksimum ved de opprinnelige områder med bølge-

daler 17. Med denne fordelingen av trykk i lederen 10 er det i virkeligheten ingen akselerasjonsterskelverdi som må overskrides for å få selvdempende bevegelse til å finne sted. Områder med null trykk vil bli aktivert til selvdempende støt ved den svakes-

te grad av lederbevegelse eller vibrasjon. Deler av kjernen som

ikke har kontakt med mantelen, er dessuten frie til å svinge i resonnans under lederens vibrasjon og forhøyer støtaktiviteten av kjernen mot mantelen.

Det må forstås at bare bølgeform eller bare variasjon av kontakttrykket ikke er tilstrekkelig til å overvinne terskelproble-met. De fleste overflater har i noen grad ujevnheter, slik at kontakten mellom metall flåtene finner sted på en mengde topper hvor kontakttrykket på forskjellige topper er forskjellig. Spiralviklede ledere som til vanlig benytter runde tråder, fremviser dessuten en noe bølget profil på grunn av spiralslagningen. En akse-leras jonsterskel eksisterer på tross av disse bølgebetingelser.

For å være virksom til selvdempningsformål må frekvensen av variasjonen i trykk langs lederen 10 ikke være overdrevet stor, dvs. områdene 17 og 18 med høyt og lavt (eller null) trykk, må væ-re relativt store og således fjernt fra hverandre. Grunnen for dette har å gjøre med sammenhengen mellom svingehastigheten av lederen 10 som en enkelt enhet og den relative støthastighet mellom dens komponenter, nemlig kjerne 15 og mantel 14. Vibrasjonshastig-heten til lederen bestemmer hvor hurtig vibrasjonsenergi meddeles lederen. Den relative støthastighet regulerer graden av energi-forbruk på grunn av støt. Siktemålet er å få energiforbruket til å overskride tilførselen av energi som skyldes vinden. Begge disse energier øker raskt med tilhørende hastighet. Det er derfor ønskelig at forholdet mellom støthastighet og lederens vibrasjons-hastighet er så stort som mulig.

Sammenhengen mellom avstanden av områder 17 og 18 med høyt og lavt kontakttrykk mellom kjerne og mantel og den grad kjerne og mantel er i stand til å støte mot hverandre, kan forklares som føl-ger: Dersom vibrasjonen av lederen 10 forårsaker akselerasjoner og treghetskrefter store nok til å adskille kjerne og mantel i områdene 18 med lavt eller null kontakttrykk, men ikke i de tilstøten-de områder 17 med høyere kontakttrykk, vil størrelsen som adskil-lelsen antar ved hver vibrasjonssyklug, være sterkt influert av dimensjonene på avstanden av områdene med høyere trykk på hver side av områdene med lavt eller null trykk; dvs. dersom områdene med høyere trykk er for nær områdene med lavt trykk, vil stivheten i kjerne og mantel og graden av den kurveform de forsøker å anta på grunn av deres spenninger og masser, ikke tillate store adskillel-ser av kjerne og mantel i områdene med lavt trykk. Med små områder og korte avstander av toppadskillelsen oppnås bare små støt-hastigheter. Avstandene mellom stedene med høyt og lavt kontakttrykk må derfor være relativt store, som nevnt ovenfor.

Den effektive behandling av terskeiproblemer er da å anordne kjerne og mantel eller begge med en bølgeform hvor hver

bølge har en betraktelig bølgelengde, dvs. en bølgelengde i stør-relsesorden av meter og kanskje så store som 15 meter, størrelsen av bølgelengden for en gitt konstruksjon eller installasjon avhen-ger av forskjellige lederparametre og betingelser i omgivelsene.

Når lederen 10 er strukket i marken-, eksisterer det vertikalkomponenter av spenningen langs lengden av lederen som opptar totalvekten av denne. En velkjent matematisk utledning gir følgende ligning som uttrykker dette fenomen:

I denne ligningen er

T = horisontalkomponenten av total spenning i lederen 10,

w = totalvekten pr. lengdeenhet av lederen,

x = en horisontalkomponent av avstanden langs lederen,

y = høyden av lederen over et vilkårlig referanseplan. Løsningen av denne ligningen gir y som funksjon av x, og formen av funksjonen, når den plottes, er kjedelinjens form. Funksjonen be-skriver således formen av den kurve som lederen henger etter. Imidlertid gjelder funksjonen bare for stedkurven for kreftenes resultant som spenningen virker etter langs lederen. Denne sted-kurve faller som regel sammen med den geometriske akse i lederen,

men det er ikke alltid tilfelle, som det vil gå frem av det etter-følgende.

For typiske lederspenn kan den ovenstående ligning approk-simeres, uten å introdusere vesentlige feil i konklusjonen som trekkes, med ligningen

Eijenne ligning kan også anvendes individuelt på kjernen 15 og mantelen 14. Når den er anvendt på kjernen og mantelen, blir et tilleggsledd "p" tatt med for å ta hensyn til kontakttrykket mellom dem. Ligningene for kjerne og mantel ser da slik ut:

hvor Tc og Tm er horisontalkomponentene av kjerne- henholdsvis mantelspenningen, og Wc og Wm er deres respektive vekter pr. lengdeenhet. Siden trykket p mellom dem er resultatet av at den ene understøtter en del av den andres vekt, blir et ledd lik dette vektbidrag addert til den ene ligning og subtrahert fra den andre. Her er p målt i kraftenheter pr. lengdeenhet langs lederen 10.

De fundamentale metoder å introdusere variasjoner i p med avstanden langs lederen, kan sees av disse ligningene. Betraktes

ldx ig2 nvinagrein erefo, r eklljeer rnedn e kfa.n ekvsa. rifeorr e å i vean rikerome bpin, amså jonT c . , W Vcareiallsejor ned r yci/ T c kan praktisk in, troduseres ved f.eks. å strekke lederen in>nled-ningsvis med samme spenning/vektforhold i både kjerne og mantel, og så løse kjernen slik at den glir tilbake i mantelen. I den enden av kjernen som ble løst, vil spenningen være null, mens i den mot-satte ende vil spenningen være betydelig på grunn av friksjonen av kjernen som glir i mantelen. Kjerne og mantel kan så festes sammen med kompresjonsklemmer på flere mellomliggende punkter for å hindre ulikheten i spenning å forsvinne.

Variasjoner i vekten (wc) kan i praksis introduseres ved f.eks. å anvende med mellomrom et tungt dekke på kjerne eller mantel, som vist i nevnte us-patent.

Tilveiebringelse av variasjoner i kontakttrykket p ved å variere spenningen (T eller T ) eller vekt (W eller W ) er imid-c 3 c m x c m

lertid ikke økonomiske tilnærmelser til problemet for å redusere akselerasjonsterskeien som er nødvendig for å adskille kjerne og mantel for frembringelse av øyeblikkelig selvdempende virkning.

For eksempel er klamring av kjerne og mantel i marken et tidkreven-de tiltak og således en dyr fremgangsmåte. på samme måte er tillegg av vekter med mellomrom på kabelen ekstraordinært kostbart siden det vanligvis kreves avbrytelser av vikleoperasjonen som ellers er en kontinuerlig prosess. Videre bidrar de fordelte vektene til totalvekten av lederen, vanligvis uten å medføre fordeler med forøket styrke eller strømoverføringskapasitet siden slike vekter bare er plasert med mellomrom langs lengden av lederen.

på grunn av ulempene og vanskelighetene forbundet med å variere spenningene eller vektparametrene langs lederen 10, tar den foreliggende oppfinnelse opp variasjonen av kurveformen til

kjernen (eller mantelen), dvs. d 2 y„/dx 2 (eller d 2 y„m/dx 2).

Metoden og anordningen som gir disse variasjonene i kurveform, blir frembragt ved å fremtvinge en varierende adskillelse av kjerne og mantel som indikert ovenfor med referanse til fig. 1. Den aktuelle struktur for fremtvingelse av disse variasjonene er vist i fig. 2 til 10, og det holdes hele tiden i minne at differen-sialligningene faktisk representerer virkningslinjene eller spen-ningenes kraftsentre som kjerne og mantel må føre.

I fig. 2 er variasjonene i kurveform til kjerne 15 og mantel 14 tilveiebragt av ringformede partier 20 med redusert diameter på den innvendige overflate av mantelen og fordelt med mellomrom i vesentlig avstand i lengderetningen av mantelen. Slike partier har til oppgave å heve deler av kjernen over bunnflaten av mantelen slik at kjernen har toppområder 18 adskilt fra dalene 17 som berører mantelen som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 1. På denne måten er kjernen gjort bølgeformet og de relative kraftsentre av spenningen i kjerne og mantel er derved adskilt ved tilbakevendende, varierende avstander langs lederen 10 mellom dennes understøttelser 11 og 12 (fig. 1).

Partiene 20 med redusert diameter kan tilveiebringes pi flere måter og med et flertall virkemidler. En enkel metode for å anordne partier med redusert diameter i mantelen som er laget av snodde tråder, ville være å bøye det innerste lag med kordeller 22

i mantelen i retning innover som vist i tverrsnittet på fig. 3.

På fig. 4 er det vist en annen utførelsesform av oppfinnelsen, hvor kjernen 15 er anordnet med avstandsstykker 24 festet til og rundt kjernen på fordelte områder langs denne. Avstands-stykkene lages fortrinnsvis av et materiale med en neglisjerbar vektfaktor, eksempelvis av et hensiktsmessig plastmateriale.

Formen på avstandsstykkéne kan være ringformet eller sylindrisk, og de kan ta form av ringformede utvekster, f.eks. dannet ved å vikle et bånd rundt kjernen.

Avstandsstykkéne 24 virker på samme måte som områdene 20 med redusert diameter på mantelen 14. Avstandsstykkéne tjener til å adskille toppområdene fra bunnflaten i mantelen og i lengderetningen fra bølgedalene 17 som er i kontakt med bunnoverflaten.

Andre heveinnretninger enn de beskrevne kan benyttes for å adskille mantel og kjerne på en gjentagende måte i lengderetningen^ lederen 10. F.eks. kan kjernen dekkes med et kontinuerlig belegg av et materiale 25 som har varierende tykkelsesdimensjoner langs kjernen som vist i fig. 5. I denne figur er virkningslinjen av spenningen i kjernen vist ved en stiplet linje kongruent med aksen for kjernen.

Fig. 6 viser i et tverrsnitt et elliptisk avstandselement med form av et belegg av et materiale 25A påført omkring kjernen 15 på en tilsvarende måte til den i fig. 5. En bølget virk-ningslin je på kjernen er imidlertid frembragt ved å dreie kjernen under viklingen av denne slik at et uregulært elliptisk tverrsnitt av belegget roterer langs lengden av kjernen i mantelen. på denne måte bevirkes de relative beliggenheter av kraftens sentre for kjerne og mantel til å endre seg med den roterende anordning av det elliptiske belegg.

Andre avstandsanordninger kan anvendes i stedet for eller 1 kombinasjon med avstandsstykkéne resp. avstandselementene i fig.

2 til 6, for å adskille virkningslinjene til kjerne og mantel på

en gjentagende måte langs lengden av kjernen.

Kjerne eller mantel eller begge kan gjøres bølgeformet på en måte som nå skal beskrives uten å bruke avstandsanordningene som ble beskrevet ovenfor. Dette kan oppfylles ved å frembringe en ulike og eksentrisk spenningsfordeling blant spiralviklede tråder 26 (fig. 7 til 9) som utgjør kjerne eller mantel. I figurene 7 til 9 er for tydelighets skyld bare kjernen 15 vist. Den ulike fordeling av spenning kan frembringes ved å spinne kjerne eller mantel med grupper av slakke og stramme trådkordeller eller ved å benytte grupper av tråder som har forskjellige spenning-forlengel-seskarakteristikker, dvs. forskjellig herding, legering eller hardhetskarakteristikker. (I fig. 7 og 9 er kordeller med høyere spenning illustrert med et pluss (+)-tegn). Når kjerne eller mantel er strukket i marken, vil de relativt slakke eller myke kordeller anta mindre spenning enn de stramme eller harde metallkordellér. Dette forårsaker at kraftens senter fra spenningen i hele kjerne eller mantel, trekker vekk fra de kordeller som antar mindre spenning og mot de kordeller som antar høyere spenning. Virkningslinjen av spenningen beveger seg således bort fra den geometriske akse eller sentret på kjernen eller mantelen til de kordeller som har høyere (+) spenning. Hvis trådene eller kordellene 26 er på-ført kjernen i et spiralformet lag, følger stedkurven for det geometriske senter en skruelinje rundt virkningslinjen. Og siden virkningslinjen er konform med en kjedelinje som forklart ovenfor, går den geometriske akse i spiral- eller skrueform rundt kjede-

linjen, hvilket resulterer i en bølgeform på kjerne eller mantel,

som vist i fig. 8.

Det må bemerkes at bruk av tråder eller kordeller med

ulik spenning og lagt i spiral, frembringer en bølgeform hvor hver bølge har en bølgelengde lik slaglengden for trådkordellen med den høyere spenning. Slaglengden svarer til en fullstendig omdreining av spiralen. Hvis de til nå anvendte, slaglengder benyttes, blir denne bølgelengde for kort til i lengderetningen å adskille områ-

dene 17 og 18 med høyt og lavt trykk, som eksisterer mellom kjerne og mantel. Imidlertid kan en bølgelengde av bølgeformen som er lengre enn slaglengden, oppnås ved å anvende to lag 27 og 28 av trådkordeller 26 lagt i spiral med kordeller av ulike spenninger i begge lag, som vist i fig. 7, og slaglengder som er svakt forskjellige. Bølgeformen i den fullstendige kjerne eller mantel vil bli superponeringen av den bølgeform som ville fremkommet med ulike spenninger i kordellene ved bare ett lag 28 av de to lag (tilfelle 1) og bare det ytre lag 27 av de to lag (tilfelle 2).

I hvert tilfelle ville den geometriske akse til kjernen eller mantelen følge en spiral rundt virkningslinjen av spenningen i dis-

se. Spiralen har en bølgelengde lik slaglengden i det indre lag i tilfelle 1, og det ytre lag i tilfelle 2.

Hvis det indre og ytre lag 28 og 27 av kordellene 26

hadde samme lengde og retning på slagningen, ville superponeringen av bølgeformen som skyldes hvert lag, resultere i forøket eller forminsket bølgeform, respektivt avhengig av om kordellene med høy-

ere spenning i de to lag er sammen på samme side av kjernen som i fig. 7a eller i opposisjon som i fig. 7b. Begge situasjoner kan oppnås, og den resulterende grad av bølgefortii ville ikke forandres langs lengden av kjernen fordi den reldive orientering av de indre og ytre grupper av kordeller med høyere spenning ikke ville forand-

res på grunn av den like lange slaglengde.

Hvor slaglengden gjøres svakt forskjellig, forandres imidlertid den relative orientering av de indre og ytre lag 27 og 28 kontinuerlig langs lengden av kjernen 15 som frembringer områder med forøkelse 30 vekslende' med områdene med forminskning 29 av bølgeformen, som vist i fig. 8. Bølgelengden av bølgeformen er lik gjennomsnittet av slaglengdene til de to (indre og ytre) lag. Bølgelengden av vekslingen mellom forøkelse og forminskelse, dvs. amplityden av bølgeformen, er større enn bølgelengden på bølge-

formen, og kan vises ved formelen 1 2 hvor Lx og L2 er slaglengden <L>2-<L>1

av de indre og ytre lag 27 resp. 28. Bølgelengden til vekslingen av bølgeformens amplityde kan lett reguleres over et vidt område ved riktig valg av og i^.

I ovenstående illustrasjoner er retningen pi slagningen av de to lagene den samme, og dette resulterer i at den geometriske akse for kjernen følger en spiralformet bane langs virknings-lin jen. Denne slagretningen kan på den annen side gjøres motsatt. Betrakt det tilfellet hvor dette gjøres, pg hvor slaglengdene er like. Fig. 9 viser en serie med tverrgående snitt av en kjerne konstruert på denne måte, tverrsnittene er tatt med mellomrom på en fjerdedel av den spiralformede slaglengde langs kjernen. Se-rien viser hvordan trådene eller kordellene med høyere spenning

(+) beveger seg rundt den geometriske aksen til kjernen med avstanden langs kjernen. Billedserien viser videre at retningen av bevegelsen er motsatt for de to lag 27 og 28 som resulterer' i forskjellige relative orienteringer for de to grupper med trådkordeller av høyere spenning på forskjellige områder langs kjernen. Forandringen i den relative orientering er rask og utfører en fullstendig syklus over en slaglengde.

Det går klart frem av fig. 9 at superponering av tilfelle 1 og 2 i dette tilfelle resulterer i en polarisasjon av bølge-formen. Selv om tilfelle 1 og 2 hver viser en spiralformet bølge-form, vil de superponert forøke hverandre i vertikal retning, men tendere til å oppheve hverandre i horisontal retning. Denne opphe-velse behøver ikke være fullstendig, men differansen i vertikal-

og horisontalamplityde av bølgeformen angir at kjernen 15 har en viss grad av vertikal polarisasjon i sin bølgeform. Hadde kjernen blitt konstruert med de indre og ytre grupper med kordeller av høyere spenning overfor hverandre på siden av denne i stedet for på bunn og topp av kjernen, ville det ha resultert i en horisontal polarisasjon.

Da slaglengden av de to lag 27 og 28 er like i den ovenstående diskusjon, vil polarisasjonsretningen ikke forandres med stedet langs kjernen. Dersom slaglengdene av de to lag imidlertid er svakt forskjellig, vil polarisasjonsplanet rotere med stedet langsetter kjernen 15 og utfører en fullstendig rotasjon

L1L2

pa strekningen = — . En slik kjerne vil, sett fra siden, frem-<L>2"<L>1

vise den samme profil som den kjerne som har samme lengde i begge slagretninger. Formen er som vist i fig. 8, med vekslende områder

30 og 29 med bølgeform av høy og lav amplityde i vertikalplanet.

I bruk vil områdene 30 med bølgeform av høy amplityde

bli områder 17 med høyt trykk mellom kjerne og mantel, og lav-amplityde-områdene 29 vil bli områder 18 med lavt trykk.

Bruken av grupper av kordeller av høyere spenning i to

lag for å oppnå bølgeformede variasjoner med relativt lang bølge-lengde kan skje i forbindelse med manteler såvel som kjerner.

Videre kan lange bølgelengder i variasjonen av trykket mellom kjer-

ne og mantel oppnås med ett av lagene (27 eller 28) i kjernen og det andre i mantelen. I tillegg kan det som ble oppnådd med to lag, også oppnås med tre eller flere lag lagt, enten samme type av bølgeform eller typer hvor amplityder og polarisasjoner blir modulert på mer kompliserte måter. Det praktiske resultat er imidlertid det samme, variasjoner i kontakttrykket mellom kjerne og mantel blir frembragt.

Ovenstående er eksempler på strukturer som fremtvinger

en variasjon i de relative posisjoner av virkningslinjene for kjerne og mantel langs lederen 10. I hvert tilfelle er dette opp-

nådd ved enten å påføre en struktur av varierende dimensjon mellom de to virkningslinjer eller ved å anordne kordeller av tråd som utgjør kjernen eller mantelen, med forskjellig spenning. Virke-

måten av slike strukturer kan illustreres ved å dele opp adskil-lelsen av virkningslinjene i følgende avstander-

1. Avstanden mellom kjernens virkningslinje og det geomet-

riske sentrum av kjernen.

2. Avstanden mellom det geometriske senter av kjernen og overflaten som deltar i kontakten med mantelen. 3. Avstanden mellom overflaten av mantelen som deltar i kontakten med kjernen, og det geometriske senter av

mantelen.

4. Avstanden mellom det geometriske senter av mantelen og virkningslinjen til mantelen.

Disse avstander er vist i tverrsnittet i fig. 10, hvor a er beliggenheten av kjernens virkningslinje, b er kjernens geometriske sentrum, c_ er kontaktpunktet mellom kjerne og mantel, d er mante-

lens geometriske sentrum, og e_ er beliggenheten av mantelens virk-ningslin je .

Tverrsnittet i fig. 10, tjener bare til å illustrere forholdene,i praksis vil konstruksjonen av kjerne og mantel være mer komplisert. De geometriske sentre til kjerne og mantel vil 1 de fleste tilfelle være noe tilfeldig, siden aksiell symmetri vil mangle i mange konstruksjoner. I disse tilfelle kan et vilkårlig referansepunkt som er fast i forhold til geometrien av tverrsnittet til den involverte del (kjerne eller mantel), anvendes til det foreliggende formål som det geometriske sentrum.

Et tilbakeblikk på fig. 1 til 10 viser at hver av de nevnte avstander kan varieres for å oppnå variasjon i de relative posisjoner av virkningslinjene til kjerne 15 og mantel 14. Avstand 1 ble variert i fig. 7 og 9, avstand 2 ble variert i fig. 2 til 6, og avstandene 3 og 4 ville blitt variert ved å anvende prinsippene i figurene på mantelen.

Basiskonstruksjonen i den foreliggende oppfinnelse er

da en løskjerneleder 10 i hvilken en eller flere av de ovennevnte avstander som atskiller kjerne og mantel, er bragt til å variere langs lengden av lederen ved å variere strukturen som bestemmer avstanden. Den avstand over hvilken variasjonen generelt gjentar seg langs lederen, må være stor, slik at vesentlig atskillelse av kjerne og mantel kan oppnås i områdene med lavt trykk når lederen begynner å vibrere. på denne måte kan støt av høy hastighet mellom kjerne og mantel finne sted i disse områdene med lavt trykk for å avgi vibrasjonsenergi og derved bevirke hurtig, virknings-full selvdempning av lederen.

De selvdempende egenskaper i lederen ifølge oppfinnelsen ble demonstrert i forsøk utført for å sammenligne slike egenskaper med tidligere typer løskjerneledere, dvs. en leder uten syklisk variasjon av kontakttrykket mellom kjerne og mantel. I disse forsøk blir et spenn av en understøttet leder eksitert eller vib-rert med kraft fra en vibrasjonsmotor, og dempningshastigheten ble målt når den eksiterende kraft ble fjernet. I denne type forsøk er den signifikante parameter det logaritmiske dekrement eller den logaritmiske forminskelse som er den naturlige logaritme til forholdet mellom amplitydene til to påsigende vibrasjonsperioder. For å oppnå tilfredsstillende selvdempning i de ledere det dreier seg om, må det logaritmiske dekrement overskride 0,005, når den overskrider denne verdi, overskrider avgivelsen av energi innen lederen den hastighet som energi kan mottas fra vinden for å opprettholde ledervibrasjonenQ

To serier forsøk ble utført: ett med den tidligere ledertype og ett med den samme leder forsynt med avstandsstykker 24 av den type som er beskrevet i forbindelse med fig. 4„ Loga-ritmisk dekrement ble målt ved forskjellige vibrasjonsfrekvenser, med lederen under forskjellige spenninger, og med forskjellige de-linger av spenning mellom kjerne og mantel. De følgende tall er noen eksempler på resultater av forsøkene.

For en leder uten anordning for syklisk variasjon av kontakttrykket mellom kjerne og mantel og med lederspenning på 2 300 kp hvorav 500 kp var på kjerne, og med en frekvens på omkring 15,5 Hz, var det logaritmiske dekrement 0,016 for en fri-spenn-vibrasjons-amplityde i overkant av 1,5 mm fra topp til topp. Dette tilsvarer en maksimal akselerasjon på 0,73 g. For lavere vibrasjonsamplityder og dermed akselerasjoner var det logaritmiske dekrement 0,002. En amplityde på 1,5 mm er således nødvendig før selvdempningen blir tilstrekkelig til å forhindre ytterligere økning av amplityden.

Når lederen ble utstyrt med avstandsstykker på samme må-te som i fig. 4, men med alle andre parametre som før (se ovenfor), ble det logaritmiske dekrement 0,012 for alle vibrasjonsamplityder ned til et fritt spenn amplityde på 0,15 mm fra topp til topp, som tilsvarer en toppakselerasjon på omtrent 0,08 g. Selvdempende virkning er således effektiv i den foreliggende oppfinnelse ved mye lavere vibrasjonsamplityder.

Ved lavere forsøksfrekvenser på omkring 7 Hz og ved samme spenning og fordeling som ovenfor hadde den tidligere ledertype et logaritmisk dekrement på 0,0143 for vibrasjonsamplityder over 3,2 mm nivået. Dette tilsvarer en maksimal akselerasjon på omtrent 0,32 g. Lederen i den foreliggende oppfinnelse hadde ved 7 Hz vibrasjonsfrekvens et logaritmisk dekrement på 0,0064 for amplityder ned til ca. 0,3 mm fra topp til topp. Også denne gang ble amplityden hvor selvdempningen blir effektiv, vesentlig redusert ved anvendelse av avstandsstykker 24.

Av den foregående beskrivelse skulle det nå være klart at ved hjelp av denne oppfinnelse er det tilveiebragt en ny anordning for vesentlig økning av selvdempningsevnen til en løskjerne-leder. Dette er gjort ved å anordne en bølgeform (av vesentlig bølgelengde) på kjernen eller mantelen (eller begge) i lederen, slik at vekslende områder med høyt eller lavt eller null kontakttrykk eksisterer mellom kjernen og mantelen langs lederen på en gjentagende måte mellom understøttelsene for lederen. På denne måte har de delene av kjernen og mantelen som har lavt eller null kontakttrykk, tilsvarende lave akselerasjonsterskler og tilveie-bringer derved umiddelbart relativ bevegelse av kjerne og mantel for å få i stand umiddelbart støtforløp mellom dem.

Claims (10)

1. I» Selvdempende elektrisk leder (10) for opphengning i under-støttelser (11,12) med innbyrdes avstand, hvilken leder omfatter en hul mantel (14) og en kjerne (15) som er løst anbragt i denne, karakterisert ved

   en anordning (20,24,25,25A,27,28) i lederen (10) som varierer de relative beliggenheter av strekkspenningenes virkningslinjer i mantelen (14) og kjernen (15) med avstandsintervaller langs lengden av lederen når kjernen og mantelen er opphengt mellom under-støttelsene (11,12), hvilke varierende virkningslinjer medfører tilsvarende varierende berøringstrykk (17,18) mellom mantel (14) og kjerne (15) i lengderetningen av lederen.
2. 2. Leder ifølge krav 1, karakterisert vedat anordningen for å variere de relative beliggenheter av virk-ningslin jene i mantelen og kjernen, innbefatter partier (20) med redusert indre diameter på mantelen (14) på steder fordelt langs lengden av lederen (10) «
3. 3. Leder ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen for å variere de relative beliggenheter av virk-ningslin jene til mantel og kjerne, innbefatter avstandsstykker (24) anbragt rundt kjernen (15) på steder fordelt langs lengden av lederen (10) .
4. 4. Leder ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at kjernen omfatter et antall snodde tråder (26) og anordningen i lederen for å variere de relative beliggenheter av virkningslinjene i mantelen (14) og kjernen (15) , omfatter en eksentrisk fordeling av spenningen blant trådene.
5. 5. Leder ifølge krav 4, karakterisert ved at den eksentriske fordelingen av spenningen er frembragt av en gruppe nær hverandre beliggende tråder (27) som har en spennings/ forlengelses-karakteristikk forskjellig fra de resterende tråder (28) .
6. 6. Leder ifølge et av de foregående krav 1 - 3, karakterisert ved at kjernen (15) omfatter minst to lag (27,28) av tråder snodd i spiral med en ulik fordeling av spenning blant trådene i begge lag, og at slaglengden i det ene lag er forskjellig fra den i det andre lag.
7. 7. Leder ifølge et av de foregåendekrav, karakterisert ved at anordningen (20,24,25,25A,27,28) i lederen (10) for å variere avstanden mellom kjerne (15) og mantel (14) langs lengden av lederen, er plasert med mellomrom som er kortere enn avstanden mellom de understøttelser (11,12) på hvilke lederen skal opphenges, slik at når den er opphengt, vil de relative virkningslinjer i mantel og kjerne variere syklisk langs lengden av lederen mellom understøttelsene.
8. 8. Leder ifølge krav 7, karakterisert ved at anordningen for å variere avstanden mellom mantel og kjerne omfatter et avstandselement (25A) plasert mellom mantel (14) og kjerne (15) og strekker seg i lengderetningen av denne, hvilket avstandselement (25A) er eksentrisk i forhold til lederen (10), og avstandselementets eksentrisitet dreies om kjernen i lengde-r etningen av denne.
9. 9. Leder ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at anordningen i lederen for å variere avstanden mellom mantel og kjerne, omfatter et belegg (25) av et materiale anbragt omkring kjernen (15) og mellom mantelen (14) og kjernen, hvilket belegg har en syklisk varierende tykkelse langs lengden av kjernen.
10. 10. Leder ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at anordningen i lederen for å variere avstanden mellom mantel og kjerne, omfatter et belegg (25A) av et materiale anbragt på kjernen og utformet med et uregelmessig tverrsnitt.