DE69811719T2

DE69811719T2 - Direkt- fluidischer viskositätsdämpfer

Info

Publication number: DE69811719T2
Application number: DE69811719T
Authority: DE
Inventors: A. Osterberg
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1997-11-22
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: JP2001524649A; DE69811719D1; CA2311255A1; WO1999027275A1; JP4381601B2; US5979882A; EP1032776B1; EP1032776A1

Description

HTNTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Vibrationsdämpfung und -isolierung. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung ein passives Dämpfungs- und Isoliersystem, das ein direktes Scheren eines viskosen Fluids zum Dämpfen von Vibrationsenergie verwendet.
Ein strukturelles Präzisionssystem, das eine Last wie zum Beispiel ein Teleskop trägt, ist Störungen ausgesetzt, die zu strukturellen Vibrationen führen. Solche Vibrationen können dem strukturellen System durch Bauelemente oder Anordnungen des Systems selbst zugefügt werden. Zum Beispiel durch Reaktionsrad- Anordnungen, die zum Ausrichten des Teleskops verwendet werden. Da ein solches strukturelles Präzisionssystem dazu neigt, nur wenig inhärente Dämpfung aufzuweisen, können diese Vibrationen zu einer ernsthaften Leistungsverschlechterung führen. Daher ist ein wirksames Mittel zum kontrollierten Dämpfen und Isolieren der von einem strukturellen Präzisionssystem getragenen Last von großer Bedeutung.
Um die durch Vibrationen erzeugte Leistungsverschlechterung zu minimieren, wurden typischerweise passive Dämpfungs- und Isoliersysteme (auch als "Fluiddämpfer" bekannt) zum Dämpfen und Isolieren der von einem strukturellen Präzisionssystem getragenen Last verwendet. Bekannte Fluiddämpfer wirken durch Verschieben eines viskosen Fluids von einem Fluidreservoir zu einem anderen Fluidreservoir über einen restriktiven Durchlaß. Das Scheren des viskosen Fluids, während es durch den restriktiven Durchlaß fließt, erzeugt eine Dämpfungskraft, die zur Geschwindigkeit proportional ist. Dies erfordert einen im Verhältnis zu seinem Querschnitt relativ langen restriktiven Durchlaß, damit die Dämpfungskraft proportional zur Geschwindigkeit ist und nicht von Fluiddruckabfällen am Eingang und Ausgang des restriktiven Durchlasses oder von turbulenten bis laminaren Strömungs-Betriebszuständen abhängt. Zudem muß die Masse des viskosen Fluids innerhalb des restriktiven Durchlasses minimiert werden, um nicht- lineare Fluidschwappeffekte zu verhindern. Das Patent EP-A-0 339 113 ist ein Beispiel für ein solches System.
Für einen korrekten Betrieb muß eines der Fluidreservoirs in bezug auf das andere Fluidreservoir unter Druck gesetzt werden, um das viskose Fluid zu zwingen, durch den restriktiven Durchlaß von einem Reservoir zum anderen zu fließen. Diese Druckbeaufschlagung muß von der Fluiddämpferstruktur beherrscht werden, damit der Fluiddämpfer während seiner ganzen Lebensdauer einheitlich arbeitet. Um ein Ausfließen des viskosen Fluids zu vermeiden, müssen hermetische Dichtungen verwendet werden. Diese hermetischen Dichtungen müssen so gestaltet sein, daß sie den internen Fluiddruck des Dämpfers aushalten, und sie können dem Dämpfungs- und Isoliersystem zusätzlich eine volumetrische Nachgiebigkeit verleihen. Diese volumetrische. Nachgiebigkeit kann bei Isoliersystemen günstig sein, reduziert aber die Leistung von reinen Dämpfern. Da außerdem typische hermetische Reibdichtungen dem Dämpfer zusätzlich eine unerwünschte Haftreibung verleihen, müssen haftreibungslose hermetische Dichtungen, wie zum Beispiel Faltenbälge, in den Fluiddämpfer integriert werden. Ein innerer Fluiddruck, der proportional zur Geschwindigkeit ist, macht diese Faltenbälge unter hohen Stoßbelastungen pannenanfällig. Alle diese Probleme (d. h. Erwägungen bezüglich der Strömung des viskosen Fluids in Zusammenhang mit dem restriktiven Durchlaß, Erwägungen bezüglich der Fluidabdichtung in Zusammenhang mit der Druckbeaufschlagung des viskosen Fluids, und Nicht- Linearitäten aufgrund von Fluidmassenwirkungen) führen oft dazu, daß die Gestaltung des Dämpfungs- und Isoliersystems zusätzliche Größe und Gewicht des Systems und/oder eine größere Systemkomplexität erfordert.
Es besteht ein Bedürfnis für verbesserte Dämpfungs- und Isoliersysteme. Insbesondere besteht ein Bedürfnis für ein Dämpfungs- und Isoliersystem, das praktisch die Probleme der Systemgestaltung in Zusammenhang mit der von der Strömung des viskosen Fluids durch den restriktiven Durchlaß gelieferten Dämpfungskraft beseitigt. Darüber hinaus besteht ein Bedürfnis für ein Dämpfungs- und Isoliersystem, das im wesentlichen die Probleme des Systembetriebs durch Ausfließen von viskosem Fluid in Zusammenhang mit der Druckbeaufschlagung des viskosen Fluids während des Betriebs des Dämpfungs- und Isoliersystems beseitigt. Das Dämpfungs- und Isoliersystem sollte diese Probleme überwinden und gleichzeitig eine in bezug auf Gewicht, Größe und Komplexität effiziente Struktur beibehalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung liefert eine strukturelle Vorrichtung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
Die strukturelle Vorrichtung kann die Merkmale eines oder mehrerer der abhängigen Ansprüche 2 bis 16 enthalten.
Die vorliegende Erfindung ist eine strukturelle Vorrichtung. Die strukturelle Vorrichtung weist einen passiven Dämpfungsmechanismus auf, der ein äußeres rohrförmiges Bauelement und ein inneres Bauelement aufweist, das im äußeren Bauelement angeordnet ist. Das innere und das äußere Bauelement sind linear zueinander beweglich, wenn Kräfte auf die strukturelle Vorrichtung ausgeübt werden. Das innere Bauelement wird vom äußeren Bauelement durch einen Fluidscherspalt getrennt, der mit einem viskosen Fluid gefüllt ist. Der Fluiddruck des viskosen Fluids bleibt konstant, während das viskose Fluid bei linearer Bewegung des äußeren und des inneren Bauelements zueinander die Kräfte durch direktes Fluidscheren abführt.
Diese strukturelle Vorrichtung mit einem passiven Dämpfungsmechanismus beseitigt praktisch die Probleme des Ausfließens von viskosem Fluid in Zusammenhang mit der Druckbeaufschlagung des viskosen Fluids während des Betriebs des passiven Dämpfungsmechanismus. Die Probleme des Ausfließens von viskosem Fluid wurden vermieden, da der Fluiddruck des viskosen Fluids konstant bleibt, während das viskose Fluid bei einer linearen Bewegung des äußeren und des inneren Bauelements zueinander die Kräfte durch direktes Fluidscheren abführt. Außerdem wurden die Probleme der Gestaltung von Dämpfungssystemen gemäß dem Stand der Technik in Zusammenhang mit der Dämpfungskraft, die vom viskosen Fluidstrom durch einen restriktiven Durchlaß erzeugt wird, beseitigt, da der Dämpfungsmechanismus der vorliegenden Erfindung mit direktem Fluidscheren anstatt mit dem Fluidscheren arbeitet, das aus dem Zwingen eines viskosen Fluids durch einen restriktiven Durchlaß entsteht. Zusätzlich überwindet diese einen passiven Dämpfungsmechanismus aufweisende strukturelle Vorrichtung diese Probleme unter Beibehaltung einer in bezug auf Gewicht, Größe und Komplexität effizienten Struktur.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine seitliche Schnittansicht einer Vibrationsdämpfungs- und Isoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine strukturelle Vorrichtung oder ein Federbein, wie zum Beispiel eine Vibrationsdämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 enthält einen Dämpfungsmechanismus 12 und einen Temperaturausgleichsmechanismus 14. Der Dämpfungsmechanismus 12 enthält ein äußeres rohrförmiges Bauelement 16 mit einer Endkappe 18 an einem ersten Ende 20 und einem sich nach innen erstreckenden, radialen Flansch 22 an einem zweiten Ende 24. Der Dämpfungsmechanismus 12 enthält weiterhin ein inneres Bauelement 25, das von einem inneren rohrförmigen Segment 26 definiert wird, welches einen ersten und einen zweiten sich nach außen erstreckenden, radialen Flansch 28 und 30 an einem ersten bzw. einem zweiten Endabschnitt 32 bzw. 34 aufweist. Das innere Bauelement 25 wird weiter durch ein inneres zylindrisches Schachtsegment 36 definiert, das sich vom zweiten Endabschnitt 34 des inneren rohrförmigen Segments 26 axial nach außen erstreckt. Das innere rohrförmige Segment 26 des inneren Bauelements 25 wird vom äußeren rohrförmigen Bauelement 16 durch einen Fluidscherspalt 37 getrennt. Erste und zweite Endbeschläge 38 und 40 werden einschraubbar in Gewindeöffnungen 42 und 44 der Endkappe 18 des äußeren rohrförmigen Bauelements 16 bzw. dem freien Ende 46 des inneren Schachtsegments 36 aufgenommen. Die Endbeschläge 38 und 40 ermöglichen die Anpassung der Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 an eine Struktur, wie zum Beispiel eine Stützstruktur. Typischerweise ist der Endbeschlag 40 am Boden befestigt, während der Endbeschlag 38 an einer Nutzlast oder ähnlichen Struktur befestigt ist.
Wie in den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, enthält der passive Dämpfungsmechanismus 12 weiterhin eine Hängevorrichtung, wie zum Beispiel erste und zweite beabstandete Rollenmechanismen 48A bzw. 48B. Die ersten und zweiten Rollenmechanismen 48A und 48B sind zwischen dem äußeren rohrförmigen Bauelement 16 und dem inneren rohrförmigen Segment 26 angeordnet und ermöglichen die lineare Bewegung (wie durch den doppelköpfigen Pfeil 51 dargestellt) des äußeren Bauelements 16 und des inneren Bauelements 25 zueinander entlang einer Längsachse 49 der Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10. Diese lineare Bewegung des äußeren und des inneren Bauelements 16 und 25 zueinander tritt bei Anwendung von Kräften, wie zum Beispiel Vibrations- und Stoßkräften, auf die Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 auf. Der erste und der zweite Rollenmechanismus 48A und 48B enthalten je drei Rollenelemente, wie zum Beispiel Kugeln 50A und 50B, die sowohl das äußere rohrförmige Bauelement 16 als auch das innere rohrförmige Segment 26 des inneren Bauelements 25 berühren. Jede der Kugeln 50A und 50B wird innerhalb ihres eigenen Schlitzes 52A bzw. 52B auf einer Innenfläche 54 des äußeren rohrförmigen Bauelements 16 gehalten und ist entlang dieses Schlitzes beweglich. Die Schlitze 52A und 52B sind parallel zur Längsachse 49 der Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 angeordnet. Zusätzlich haben die Schlitze 52A und 52B, und somit die Kugeln 50A und 50B, einen gleichmäßigen Abstand (d. h. von etwa 120º) um den Umfang der Innenfläche 54 herum. Eine lineare Bewegung des äußeren und des inneren Bauelements 16 und 25 zueinander wird von dem ersten und dem zweiten sich nach außen erstreckenden Flansch 28 und 30 des inneren rohrförmigen Segments 26, die Enden (d. h. Anschläge) 56A bzw. 56B der Schlitze 52A bzw. 52B berühren, hubbegrenzt.
Zusätzlich dazu, daß sie eine lineare Bewegung des äußeren und des inneren Bauelements 16 und 25 zueinander erlauben, halten die ersten und zweiten Rollenmechanismen 48A und 48B auch das innere Bauelement 25 konzentrisch mit dem äußeren Bauelement 16, um den Fluidscherspalt 37 zwischen dem äußeren Bauelement 16 und dem rohrförmigen Segment 26 aufrechtzuerhalten. Der erste und der zweite Rollenmechanismus 48A und 48B halten das innere Bauelement 25 schwebend innerhalb des äußeren rohrförmigen Bauelements 16, damit das äußere und das innere Bauelement 16 und 25 linear mit einem Minimum an Haftreibung rollen können und damit eine enge Toleranzfestlegung und Fluchtung des inneren Bauelements 25 innerhalb des äußeren rohrförmigen Bauelements 16 möglich ist. Der erste Rollenmechanismus 48A hat einen Abstand zum zweiten Rollenmechanismus 48B, um Fluchtungsfehler zwischen dem inneren und dem äußeren Bauelement 16 und 25 zu minimieren.
Wie in Fig. 1 zu sehen, besitzt der passive Dämpfungsmechanismus 12 der Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 weiterhin erste und zweite elastische Fluiddichtungs-Faltenbälge 58 und 60 zur Befestigung des inneren Bauelements 25 am äußeren rohrförmigen. Bauelement 16. Der erste elastische Fluiddichtungs-Faltenbalg 58 bildet eine hermetische Dichtung zwischen der Endkappe 18 am ersten Ende 20 des äußeren rohrförmigen Bauelements 16 und dem ersten sich nach außen erstreckenden, radialen Flansch 28 am ersten Endabschnitt 32 des rohrförmigen Segments 26. Der zweite elastische Fluiddichtungs-Faltenbalg 60 bildet eine hermetische Dichtung zwischen dem sich nach innen erstreckenden, radialen Flansch 22 am zweiten Ende 22 des äußeren rohrförmigen Bauelements 16 und dem zweiten sich nach außen erstreckenden, radialen Flansch 30 am zweiten Endabschnitt 34 des rohrförmigen Segments 26. Die Elastizität des ersten und des zweiten Faltenbalgs 58 und 60 ermöglicht eine lineare Bewegung des äußeren und des inneren Bauelements 16 und 25 zueinander, und die Elastizität wirkt so, daß das innere Bauelement 25 in bezug auf das äußere rohrförmige Bauelement 16 zentriert wird (diese Stellung ist in Fig. 1 gezeigt). Eine erste Feder 90, die zwischen der Endkappe 18 und dem ersten Endabschnitt 32 eingesetzt ist, und eine zweite Feder 91, die zwischen dem sich nach innen erstreckenden, radialen Flansch 22 und dem zweiten Endabschnitt 34 eingesetzt ist, können hinzugefügt werden, um die axiale Steifheit und die Zentrierkraft zu verstärken, die von den Faltenbälgen 58 und 60 erzeugt werden. Die Bereiche zwischen dem ersten und dem zweiten Faltenbalg 58 und 60 und dem äußeren rohrförmigen Bauelement 16 definieren erste und zweite Fluidkammern 62 und 64 auf beiden Seiten des Fluidscherspalts 37. Die wirksamen Bereiche des ersten und des zweiten Faltenbalgs 58 und 60 werden so gewählt, daß sie das gleiche verschobene Volumen wie der Außendurchmesser des inneren rohrförmigen Segments 26 des inneren Bauelements 25 haben. Dies verhindert jede volumetrische Veränderung zwischen den Fluidkammern 62 und 64, wenn das innere Bauelement 25 in bezug auf das äußere rohrförmige Bauelement 16 verschoben wird, und verhindert Druckveränderungen zwischen den Fluidkammern 62 und 64 und der Fluidströmung durch den Fluidscherspalt 37.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, enthält der Temperaturausgleichsmechanismus 14 der Dämpfungs- und. Isoliervorrichtung 10 einen, elastischen Fluiddichtungs- Faltenbalg 66, der sich innerhalb des inneren rohrförmigen Segments 26 des inneren Bauelements 25 befindet. Ein erstes Ende 68 des Faltenbalgs 66 des Temperaturausgleichsmechanismus 14 ist mit einer Endwand 70 des inneren Bauelements 25 fest verbunden. Ein Faltenbalgstopfen 72 ist an einem zweiten Ende 74 des Faltenbalgs 66 befestigt. Der Faltenbalg 66 des Temperaturausgleichsmechanismus 14 definiert eine Temperaturausgleichsfluidkammer 76, die mit dem Fluidscherspalt 37 und der ersten und der zweiten Fluidkammer 62 und 64 über eine Fluidflußöffnung 78 in Verbindung steht, die sich durch das innere Bauelement 25 erstreckt.
Ein geeignetes, im wesentlichen unverdichtbares, viskoses Fluid 80, wie zum Beispiel ein dämpfendes Siliciumfluid, wird durch eine Einfüllöffnung 82 (die sich am Boden der Gewindeöffnung 44 im inneren Schaftsegment 36 des inneren Bauelements 25 befindet) eingefüllt, um den Fluidscherspalt 37, die erste und die zweite Fluidkammer 62 und 64, die Temperaturausgleichsfluidkammer 76 und die Öffnung 78 zu füllen. Das viskose. Fluid 80 wird durch die Einfüllöffnung 82 eingefüllt, nachdem der Fluidscherspalt 37, die erste und die zweite Fluidkammer 62 und 64, die Temperaturausgleichsfluidkammer 76 und die Öffnung 78 evakuiert wurden. Wenn das viskose Fluid 80 eingefüllt wurde, wird die Einfüllöffnung 82 mit einem Stopfen 84 dicht verschlossen, und der Endbeschlag 40 wird innerhalb der Gewindeöffnung 44 befestigt. In der Praxis dehnt und kontrahiert sich der Faltenbalg 66 des Temperaturausgleichsmechanismus 14, um die thermische Ausdehnung und Kontraktion des viskosen Fluids 80 aufgrund von Temperaturänderungen auszugleichen. Durch den Ausgleich der thermischen Ausdehnung und Kontraktion des viskosen Fluids 80 gewährleistet der Temperaturausgleichsmechanismus 14, daß der Fluiddruck des Fluids 80 unabhängig von Temperaturänderungen konstant bleibt.
Wenn im Betrieb Vibrations- und Stoßkräfte auf die Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 ausgeübt werden, bewegen sich das äußere rohrförmige Bauelement 16 und das innere Bauelement 25 linear entgegengesetzt zueinander entlang der Achse 49. Diese entgegengesetzte lineare Bewegung bewirkt ein direktes Fluidscheren des viskosen Fluids 80 innerhalb des Fluidscherspalts 37 zwischen dem äußeren rohrförmigen Bauelement 16 und dem inneren rohrförmigen Segment 26. Während dieser zueinander entgegengesetzten linearen Bewegung des äußeren und des inneren Bauelements 16 und 25 bleibt der Fluiddruck des viskosen Fluids 80 konstant (d. h. er steigt nicht und sinkt nicht). Dieses direkte Fluidscheren beruht auf dem viskosen Widerstand des Fluids 80, der eine Gegenkraft zu den Vibrations- und Stoßkräften erzeugt, die eine sehr lineare Funktion der Geschwindigkeit und rein dissipativ ist. Dies führt zu einer Dämpfung, die durch Änderung der Abmessungen des Fluidscherspalts 37 und/oder der Viskosität des viskosen Fluids 330 gesteuert werden kann. Der erste und der zweite Faltenbalg 58 und 60 und der Temperaturausgleichsfaltenbalg 66 liefern eine statische Steifheit, die durch die Wahl des Materials für die Faltenbälge 58, 60 und 66, die Dicke des Materials und die Anzahl und/oder die Abmessungen der Faltungen oder durch das Hinzufügen der ersten und der zweiten Feder 90 und 91 entsprechend eingestellt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 110 eine Länge von 12" (was der Grund für das Weglassen eines Mittelabschnitts der Vorrichtung 10 in Fig. 1 ist) und einen Durchmesser von 1,25". Der Dämpfungshub der Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 beträgt ± 0,25", und der Fluidscherspalt 37 hat eine Weite von 0,002". In der einen bevorzugten Ausführungsform sind das äußere und das innere Bauelement 16 und 25 aus dem gleichen Material hergestellt (d. h. Aluminium). Alternativ kann aber das äußere rohrförmige Bauelement 16 aus einem ersten Material mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE - coefficient of thermal expansion) und das innere Bauelement 25 aus einem zweiten Material mit einem zweiten CTE geformt sein, der sich vom ersten CTE unterscheidet, so daß bei Temperaturänderungen das erste und das zweite Material des äußeren Bauelements 16 bzw. des inneren Bauelements 25 sich je mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ausdehnen bzw. kontrahieren, wodurch die Abmessungen des Fluidscherspalts 37 geändert werden, um die Viskositätsänderungen des viskosen Fluids 80 auszugleichen, die auch durch Temperaturveränderungen verursacht werden. Zum Beispiel kann in dieser alternativen Ausführungsform das äußere rohrförmige Bauelement 16 aus Stahl hergestellt sein, wie z. B. 440- C Stahl mit einem CTE von 5,6E-06 in./in.-ºF, während das innere Bauelement 25 aus Aluminium hergestellt ist, das einen CTE von 12,4E-06 in./in.-ºF aufweist.
Diese Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 mit einem passiven Dämpfungsmechanismus 12 beseitigt praktisch die Probleme des Ausfließens von viskosem Fluid 80 in Zusammenhang mit der Druckbeaufschlagung des viskosen Fluids 80 während des Betriebs der Dämpfungsvorrichtung 10. Die Probleme des Ausfließens von viskosem Fluid 80 wurden überwunden, da der Fluiddruck des viskosen Fluids 80 in den Fluidkammern 62 und 64 aufgrund der sorgfältigen Auswahl der Geometrien konstant bleibt, während das viskose Fluid 80 die Vibrations- und Stoßkräfte bei linearer Bewegung des äußeren und des inneren Bäuelements 16 und 25 zueinander durch direktes Fluidscheren abführt. Dadurch werden die Faltenbälge 58 und 60 nicht durch hohe Stoßlasten über die Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 druckbeaufschlagt, und durch Fluidmassenwirkungen verursachte Nicht-Linearitäten werden minimiert. Weiter wurden die Probleme des Stands der Technik bei der Gestaltung der Dämpfungssysteme in Zusammenhang mit der durch die Strömung von viskosem Fluid durch einen restriktiven Durchlaß gelieferten Dämpfungskraft beseitigt, da die Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung über direktes Fluidscheren statt mit dem Fluidscheren arbeitet, das durch das Zwingen eines viskosen Fluids durch einen restriktiven Durchlaß entsteht. Zusätzlich überwindet diese Dämpfungs- und Isoliervorrichtung 10 diese Probleme unter Beibehaltung einer in bezug auf Gewicht, Größe und Komplexität wirksamen Struktur.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, daß Veränderungen in der Form und in Einzelheiten durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Strukturelle Vorrichtung, die folgendes aufweist:

einen passiven Dämpfungsmechanismus (12), der folgendes enthält:

ein äußeres rohrförmiges Bauelement (16);

ein inneres Bauelement (25) innerhalb des äußeren Bauelements, wobei das innere und das äußere Bauelement bei einer Anwendung von Kräften auf die strukturelle Vorrichtung linear zueinander beweglich sind, wobei das innere Bauelement und das äußere Bauelement durch einen Fluidscherspalt (37) beabstandet sind; und

ein viskoses Fluid (80), das den Fluidscherspalt füllt, wobei der Fluiddruck des viskosen Fluids konstant bleibt, während das viskose Fluid nach linearer Bewegung des äußeren und des inneren Bauelements zueinander die Kräfte durch direktes Fluidscheren abführt,

wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß das innere Bauelement folgendes enthält:

ein inneres rohrförmiges Segment (26), das vom äußeren rohrförmigen Bauelement so beabstandet ist, um den Fluidscherspalt zu definieren, wobei ein erster Endabschnitt (32) des inneren rohrförmigen Segments dem ersten Ende des inneren Bauelements entspricht und ein zweiter Endabschnitt (34) des inneren rohrförmigen Segments dem zweiten Ende des inneren Bauelements entspricht; und

ein inneres zylindrisches Schachtsegment (36), das sich vom zweiten Endabschnitt des inneren rohrförmigen Segments nach außen erstreckt.

2. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der passive Dämpfungsmechanismus weiterhin ein Hängemittel (48A, 48B) aufweist, um das innere rohrförmige Segment konzentrisch zum äußeren rohrförmigen Bauelement zu halten und um den Fluidscherspalt zwischen dem äußeren rohrförmigen Bauelement und dem inneren rohrförmigen Segment aufrechtzuerhalten.

3. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Hängemittel mehrere Rollenelemente (50A, 50B) aufweist, die zwischen dem äußeren rohrförmigen Bauelement und dem inneren rohrförmigen Segment positioniert, sind, um eine lineare Bewegung des äußeren rohrförmigen Bauelements und des inneren rohrförmigen Segments zueinander zu erlauben.

4. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Rollenelemente Kugeln sind.

5. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Hängemittel erste und zweite beabstandete Rollenmechanismen (50A, 50B, 52A, 52B) aufweist, die zwischen dem äußeren rohrförmigen Bauelement und dem inneren rohrförmigen Segment positioniert sind, um eine lineare Bewegung des äußeren rohrförmigen Bauelements und des inneren rohrförmigen Segments zueinander zu erlauben.

6. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der erste und der zweite Rollenmechanismus jeweils mehrere Rollenelemente (50A, 50B) aufweisen, die das äußere rohrförmige Bauelement und das innere rohrförmige Segment berühren, wobei die mehreren Rollenelemente innerhalb von und beweglich entlang mehrerer Schlitze (52A, 52B) auf einer Innenfläche (54) des äußeren rohrförmigen Bauelements gehalten werden.

7. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die mehreren Rollenelemente des ersten und des zweiten Rollenmechanismus jeweils mindestens drei Kugeln aufweisen, die in gleichmäßigem Abstand auf dem Umfang der Innenfläche (54) des äußeren rohrförmigen. Bauelements angeordnet sind.

8. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der jede Kugel innerhalb ihres eigenen Schlitzes angeordnet ist.

9. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Hängemittel erste und zweite beabstandete Rollenmechanismen (48A, 48B) aufweist, die zwischen dem äußeren rohrförmigen Bauelement und dem inneren. Bauelement angeordnet sind, um eine lineare Bewegung des äußeren und des inneren Bauelements zueinander zu ermöglichen.

10. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der erste und der zweite Rollenmechanismus jeweils mehrere Rollenelemente (50A, 50B) aufweisen, die das äußere und das innere Bauelement berühren, wobei die mehreren Rollenelemente innerhalb von und beweglich entlang mehrerer Schlitze (52A, 52B) auf einer Innenfläche des äußeren rohrförmigen Bauelements gehalten werden.

11. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die mehreren Rollenelemente des ersten und des zweiten Rollenmechanismus jeweils mindestens drei Kugeln aufweisen, die in gleichmäßigem Abstand auf dem Umfang der Innenfläche (54) des äußeren rohrförmigen Bauelements angeordnet sind.

12. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Temperaturausgleichsmechanismus (14) aufweist, der so auf den passiven Dämpfungsmechanismus einwirkt, daß der Fluiddruck innerhalb des passiven Dämpfungsmechanismus durch die Einwirkungen von Temperaturänderungen auf die strukturelle Vorrichtung konstant gehalten wird.

13. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der der Temperaturausgleichsmechanismus einen elastischen Fluid-Faltenbalg (66) aufweist, der eine Fluidkammer definiert, in der viskoses Fluid enthalten ist, wobei die Fluidkammer mit dem Fluidscherspalt in Fluidkontakt steht.

14. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das äußere rohrförmige Bauelement aus einem ersten Material gebildet ist, das einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, und das innere Bauelement aus einem zweiten Material gebildet ist, das einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der sich von dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten unterscheidet, so daß bei Temperaturänderungen das erste und das zweite Material des äußeren bzw. des inneren Bauelements sich in unterschiedlichem Ausmaß ausdehnen und zusammenziehen, wodurch die Abmessungen des Fluidscherspalts verändert werden, um die Viskositätsänderungen des viskosen Fluids, die auch durch Temperaturänderungen verursacht werden, auszugleichen.

15. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kräfte Vibrations- und Stoßkräfte sind, und die strukturelle Vorrichtung eine vibrationsdämpfende und isolierende Vorrichtung zum Abführen von Vibrations- und Stoßkräften ist.

16. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste und die zweite Fluiddichtung erste und zweite Fluidreservoirs (62, 64) definieren, die auf beiden Seiten des Fluidscherspalts angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Fluidreservoir mit dem Fluidscherspalt in Fluidkontakt stehen, wobei die Wirkvolumen des ersten und des zweiten Reservoirs im wesentlichen das gleiche verdrängte Volumen wie ein Außendurchmesser des inneren rohrförmigen Segments aufweisen, um einen Fluß des viskosen Fluids vom ersten und zweiten Reservoir während der linearen Bewegung des inneren und des äußeren Bauelements zueinander zu verhindern, wodurch die Druckbeaufschlagung der ersten und der zweiten Dichtung vermieden wird.

17. Strukturelle Vorrichtung nach Anspruch 3, die weiterhin folgendes enthält:

eine erste Feder (90), die zwischen einem ersten Ende (32) des inneren Bauelements und einem ersten Ende (20) des äußeren Bauelements angeordnet ist, und

eine zweite Feder (91), die zwischen einem zweiten Ende (34) des inneren Bauelements und einem zweiten Ende (24) des äußeren Bauelements angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Feder die statische Steifheit der strukturellen Vorrichtung vergrößern.