CHE COS'È UN ANTIVIBRANTE STOCKBRIDGE

Uno smorzatore Stockbridge è uno smorzatore a massa accordata utilizzato per sopprimere le vibrazioni indotte dal vento su strutture sottili come linee elettriche aeree, lunghe insegne a sbalzo e ponti strallati. Il dispositivo a forma di manubrio è costituito da due masse alle estremità di un breve tratto di cavo o asta flessibile, che è fissato al centro al cavo principale. Lo smorzatore è progettato per dissipare l'energia delle oscillazioni nel cavo principale a un livello accettabile.

Una foto di esempio degli ammortizzatori Stockbridge appesi sotto i cavi dell'alta tensione

Ammortizzatori Stockbridge installati su linee elettriche ad alta tensione

Oscillazione indotta dal vento

Il vento può generare tre principali modalità di oscillazione nei cavi sospesi:

Il galoppo ha un'ampiezza misurata in metri e una gamma di frequenza da 0,08 a 3 Hz

La vibrazione eolica (a volte chiamata flutter) ha un'ampiezza da millimetri a centimetri e una frequenza da 3 a 150 Hz

La vibrazione indotta da scia ha un'ampiezza di centimetri e una frequenza da 0,15 a 10 Hz

Lo smorzatore Stockbridge mira alle oscillazioni dovute alle vibrazioni eoliche; è meno efficace al di fuori di questa gamma di ampiezza e frequenza. La vibrazione eolica si verifica nel piano verticale ed è causata dall'alternanza di vortici sul lato sottovento del cavo. Un vento costante ma moderato può indurre un modello di onde stazionarie sulla linea costituito da diverse lunghezze d'onda per campata. Le vibrazioni eoliche causano dannoso stress fatica al cavo e rappresentano la principale causa di rottura dei trefoli del conduttore. Le estremità di una campata della linea elettrica, dove è fissata alle torri di trasmissione, sono le più a rischio. L'effetto diventa più pronunciato con l'aumentare della tensione del cavo, poiché il suo naturale smorzamento è ridotto.

Descrizione

Il design originale del blocco di cemento di Stockbridge

Lo smorzatore Stockbridge è stato inventato negli anni '20 da George H. Stockbridge, ingegnere per la Southern California Edison. Stockbridge ottenne il brevetto USA 1675391 il 3 luglio 1928 per a"smorzatore di vibrazioni". Il suo brevetto descriveva tre mezzi per smorzare le vibrazioni sulle lenze: un sacco di punzoni metallici legati alla lenza; un breve tratto di cavo fissato parallelamente al cavo principale; e un cavo corto (30 pollici, 75 cm) con una massa di cemento fissata a ciascuna estremità. Quest'ultimo dispositivo si è sviluppato nell'ammortizzatore Stockbridge ampiamente utilizzato.

Le vibrazioni nel cavo principale sono state trasmesse attraverso il morsetto e nello smorzatore più corto, oppure"messaggero", cavo. Ciò si fletterebbe e farebbe oscillare i blocchi di cemento posizionati simmetricamente alle sue estremità. Un'attenta scelta della massa dei blocchi, della rigidità e della lunghezza del cavo dell'ammortizzatore corrisponderebbe all'impedenza meccanica dell'ammortizzatore a quella della linea e attenuerebbe notevolmente l'oscillazione del cavo principale. Poiché gli ammortizzatori Stockbridge erano economici, efficaci e facili da installare, sono stati utilizzati regolarmente sulle linee aeree. Il lavoro in linea sotto tensione utilizzando strumenti hot stick ha consentito di adattare gli ammortizzatori alle linee mentre erano sotto tensione.

Disegni moderni

Un design moderno con pesi in metallo

I design moderni utilizzano pesi a forma di campana di metallo anziché i blocchi di cemento di Stockbridge. La campana è cava e il cavo dell'ammortizzatore è fissato internamente all'estremità distale, il che consente il movimento relativo tra il cavo e i pesi di smorzamento. Per garantire una maggiore libertà di movimento, i pesi possono essere parzialmente incassati nel piano verticale, consentendo al cavo di viaggiare al di fuori dei confini della campana. Alcuni progetti più complessi utilizzano pesi con distribuzione di massa asimmetrica, che consente allo smorzatore di oscillare in diverse modalità e intervalli di frequenza.

Ammortizzatori dogbone sui cavi di supporto stradale del Severn Bridge

Un altro design moderno è il Dogbone inventato da Philip Dulhunty nel 1976 [dubbioso - discutere] è così chiamato per la sua configurazione, una sfera metallica più grande attaccata all'estremità dell'ammortizzatore, con una sfera più piccola che sporge lateralmente da esso, simile a un osso di cane . L'ammortizzatore sposta i pesi lateralmente per introdurre un terzo grado di libertà, attorcigliando il cavo dell'ammortizzatore oltre a piegarlo su e giù. Nel cavo dell'ammortizzatore è stato creato ulteriore attrito all'interno del trefolo, dissipando molta più energia. [verifica necessaria]

La sezione più vulnerabile del cavo è dove è fissato all'estremità di una stringa isolante, quindi gli smorzatori sono generalmente installati negli antinodi più vicini (punti di massimo spostamento) su entrambi i lati del morsetto. Ci sono quindi normalmente due serrande per campata, anche se se necessario è possibile installarne di più su campate più lunghe.

Le linee di trasmissione aeree formano una catenaria per la quale la vibrazione è prevalentemente nel piano verticale. Quando è previsto più di un piano di vibrazione, gli smorzatori Stockbridge possono essere montati ad angolo retto tra loro. Questo è comune quando il cavo scorre su un piano verticale o non orizzontale, ad esempio nei ponti strallati o nei tiranti delle antenne radio.

Riferimento: wikipedia.org/wiki/Stockbridge_damper