JPH0821128A - 塔状構造物用制振装置 - Google Patents
塔状構造物用制振装置Info
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- JPH0821128A JPH0821128A JP17603894A JP17603894A JPH0821128A JP H0821128 A JPH0821128 A JP H0821128A JP 17603894 A JP17603894 A JP 17603894A JP 17603894 A JP17603894 A JP 17603894A JP H0821128 A JPH0821128 A JP H0821128A
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- Japan
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- tower
- vibration
- flap
- flaps
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低コストで外観を損なうことなく、塔状構造
物が林立しても制振作用が失われることがない制振効果
の大きい塔状構造物用制振装置を提供する。 【構成】 搭状構造物１の上端に付設された加速度セン
サー１８と、同塔状構造物１の上端部外周に等間隔で放
射状に水平に突設された４本以上の中心回転軸４にそれ
ぞれ横方向中心孔が固着された竪長長方形のフラップ２
と、上記各フラップ２をその中心回転軸４の周りにそれ
ぞれ所要の角度に回動するサーボモーター３と、上記加
速度センサー１８の出力に基づいて上記フラップ２の回
動角を変化させることにより、風力による同塔状構造物
への起振力と逆位相の制振力を同フラップを介して同塔
状構造物１に作用させるフラップ傾き角制御回路とを具
えたこと。
物が林立しても制振作用が失われることがない制振効果
の大きい塔状構造物用制振装置を提供する。 【構成】 搭状構造物１の上端に付設された加速度セン
サー１８と、同塔状構造物１の上端部外周に等間隔で放
射状に水平に突設された４本以上の中心回転軸４にそれ
ぞれ横方向中心孔が固着された竪長長方形のフラップ２
と、上記各フラップ２をその中心回転軸４の周りにそれ
ぞれ所要の角度に回動するサーボモーター３と、上記加
速度センサー１８の出力に基づいて上記フラップ２の回
動角を変化させることにより、風力による同塔状構造物
への起振力と逆位相の制振力を同フラップを介して同塔
状構造物１に作用させるフラップ傾き角制御回路とを具
えたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、塔状構造物用制振装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビル，タワー煙突などの塔状構造物は可
撓性で振動しやすい構造となっているので、風力を受け
ると、図５平面図に示すように、下流に発生する渦１０
によって左右方向の振動が励起される。もし、励起され
る振動２０が大きい場合には、塔状構造物は破壊などに
至り、大きな問題となることがある。ところで、この種
の塔状構造物の制振対策としては、図６側面図に示すよ
うに、塔状構造物１の周りにスタビライザー１２と呼ば
れる板を取り付け、渦１０の剥離点１１を分散し、塔状
構造物１の空力特性を改善して振動２０を起こしにくく
する手段が講じられている。また、図７側面図及び図８
VIII−VIII横断面図に示すように、塔状構造物の頂部に
重錘１５，ばね１６，オイルダンパー１７から構成さ
れ、振動数を構造物の振動数に同調させた振動系（動吸
振器と呼ばれる）を取り付けて振動を抑制する手段も講
じられている。
撓性で振動しやすい構造となっているので、風力を受け
ると、図５平面図に示すように、下流に発生する渦１０
によって左右方向の振動が励起される。もし、励起され
る振動２０が大きい場合には、塔状構造物は破壊などに
至り、大きな問題となることがある。ところで、この種
の塔状構造物の制振対策としては、図６側面図に示すよ
うに、塔状構造物１の周りにスタビライザー１２と呼ば
れる板を取り付け、渦１０の剥離点１１を分散し、塔状
構造物１の空力特性を改善して振動２０を起こしにくく
する手段が講じられている。また、図７側面図及び図８
VIII−VIII横断面図に示すように、塔状構造物の頂部に
重錘１５，ばね１６，オイルダンパー１７から構成さ
れ、振動数を構造物の振動数に同調させた振動系（動吸
振器と呼ばれる）を取り付けて振動を抑制する手段も講
じられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した前者の対策では構造物まわり全体にスタビライザ
ーを取り付ける必要があるのでコストが高く、美観上も
好ましくない。また、単独の１本塔では効果があるもの
の、複数の塔状構造物が林立している場合は、風下側の
塔状構造物に作用する風外力は既に乱れているため振動
抑制効果がない。図７〜図８に示した後者の対策として
は、所定の振動抑制効果を得るためには巨大な重錘で構
成される制振装置が必要となり、コスト面あるいは設置
方法などにおいても問題が多い。
示した前者の対策では構造物まわり全体にスタビライザ
ーを取り付ける必要があるのでコストが高く、美観上も
好ましくない。また、単独の１本塔では効果があるもの
の、複数の塔状構造物が林立している場合は、風下側の
塔状構造物に作用する風外力は既に乱れているため振動
抑制効果がない。図７〜図８に示した後者の対策として
は、所定の振動抑制効果を得るためには巨大な重錘で構
成される制振装置が必要となり、コスト面あるいは設置
方法などにおいても問題が多い。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、低コストで外観を損なうことなく、塔状構造
物が林立しても制振作用が失われることがない制振効果
の大きい塔状構造物用制振装置を提供することを目的と
する。
たもので、低コストで外観を損なうことなく、塔状構造
物が林立しても制振作用が失われることがない制振効果
の大きい塔状構造物用制振装置を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、搭
状構造物の上端に付設された加速度センサーと、同塔状
構造物の上端部外周に等間隔で放射状に水平に突設され
た４本以上の中心回転軸にそれぞれ横方向中心孔が固着
された竪長長方形のフラップと、上記各フラップをその
中心回転軸の周りにそれぞれ所要の角度に回動するサー
ボモーターと、上記加速度センサーの出力に基づいて上
記フラップの回動角を変化させることにより、風力によ
る同塔状構造物への起振力と逆位相の制振力を同フラッ
プを介して同塔状構造物に作用させるフラップ傾き角制
御回路とを具えたことを特徴とする。
状構造物の上端に付設された加速度センサーと、同塔状
構造物の上端部外周に等間隔で放射状に水平に突設され
た４本以上の中心回転軸にそれぞれ横方向中心孔が固着
された竪長長方形のフラップと、上記各フラップをその
中心回転軸の周りにそれぞれ所要の角度に回動するサー
ボモーターと、上記加速度センサーの出力に基づいて上
記フラップの回動角を変化させることにより、風力によ
る同塔状構造物への起振力と逆位相の制振力を同フラッ
プを介して同塔状構造物に作用させるフラップ傾き角制
御回路とを具えたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】このような構成によれば、図１〜図２に示すよ
うに、塔状構造物１に作用する風をフラップ２が受け、
塔状構造物には風外力が作用する。この風による外力
は、駆動用モーター３が回転軸４の周りにフラップ２を
起倒的に回動することにより変化し、塔状構造物の振動
を低減する制振力として作用する。その際、駆動用モー
ター３は塔状構造物１に取り付けられた加速度センサー
１８の信号に基づいてコントローラー９で制御され、塔
状構造物１の振動を抑制するようにフラップ２の傾き角
をコントロールする。
うに、塔状構造物１に作用する風をフラップ２が受け、
塔状構造物には風外力が作用する。この風による外力
は、駆動用モーター３が回転軸４の周りにフラップ２を
起倒的に回動することにより変化し、塔状構造物の振動
を低減する制振力として作用する。その際、駆動用モー
ター３は塔状構造物１に取り付けられた加速度センサー
１８の信号に基づいてコントローラー９で制御され、塔
状構造物１の振動を抑制するようにフラップ２の傾き角
をコントロールする。
【０００７】
【実施例】本発明を火力発電プラントの長大煙突に適用
した一実施例を図面について説明すると、図１はその側
面図、図２は図１のII−II矢視横断面図、図３は図１〜
図２のフラップの制御系統図、図４は図１〜図２におけ
るフラップの制振作用を示す線図である。
した一実施例を図面について説明すると、図１はその側
面図、図２は図１のII−II矢視横断面図、図３は図１〜
図２のフラップの制御系統図、図４は図１〜図２におけ
るフラップの制振作用を示す線図である。
【０００８】まず、図１〜図２において、２は煙突１の
上端部の外周に等間隔で放射状にそれぞれ突設された外
向き半径方向の回転軸４に横方向中心孔が嵌着された鉛
直長方形の４枚のフラップ、３はそれぞれ煙突の上端部
の外周に等間隔で配設され、それぞれフラップ２を水平
回転軸４の周りに起倒的に回動するフラップ駆動用モー
ター、１８はそれぞれ煙突１の上端に突設され、その前
後左右方向の加速度を検出する加速度センサーである。
上端部の外周に等間隔で放射状にそれぞれ突設された外
向き半径方向の回転軸４に横方向中心孔が嵌着された鉛
直長方形の４枚のフラップ、３はそれぞれ煙突の上端部
の外周に等間隔で配設され、それぞれフラップ２を水平
回転軸４の周りに起倒的に回動するフラップ駆動用モー
ター、１８はそれぞれ煙突１の上端に突設され、その前
後左右方向の加速度を検出する加速度センサーである。
【０００９】次に、図３において、５は各加速度センサ
ー１８の出力をそれぞれ増幅してＡ／Ｄ変換器６に入力
するアンプ、７はＡ／Ｄ変換器６からの入力に基づいて
Ｄ／Ａ変換器８及びコントローラー９を経て各駆動モー
ター３を駆動するコンピューターである。
ー１８の出力をそれぞれ増幅してＡ／Ｄ変換器６に入力
するアンプ、７はＡ／Ｄ変換器６からの入力に基づいて
Ｄ／Ａ変換器８及びコントローラー９を経て各駆動モー
ター３を駆動するコンピューターである。
【００１０】このような構造において、図３に示すよう
に、煙突１の左右方向の振動は加速度センサー１８で検
出され、アンプ５，Ａ／Ｄ変換器６を経てコンピュータ
ー７に取り込まれる。コンピューター７からの出力はＤ
／Ａ変換機８，コントローラー９を経て駆動用モーター
３に伝えられる。これにより煙突に取り付けられた左右
のフラップ２はそれぞれ中心回転軸４の周りに駆動用モ
ーター３で傾き角がコントロールされ、風外力を利用し
て発生する反力が制御される。その結果、風力による煙
突１への起振力が低減するように各フラップ２の傾きが
矢印方向に変動的にコントロールされるので、その風外
力が各フラップ２の作用により制振力として塔状構造物
に作用することとなる。ここで、フラップ２は煙突１の
外周に等間隔的に設置されており、塔状構造物１への任
意の方向からの風に対応することができる。
に、煙突１の左右方向の振動は加速度センサー１８で検
出され、アンプ５，Ａ／Ｄ変換器６を経てコンピュータ
ー７に取り込まれる。コンピューター７からの出力はＤ
／Ａ変換機８，コントローラー９を経て駆動用モーター
３に伝えられる。これにより煙突に取り付けられた左右
のフラップ２はそれぞれ中心回転軸４の周りに駆動用モ
ーター３で傾き角がコントロールされ、風外力を利用し
て発生する反力が制御される。その結果、風力による煙
突１への起振力が低減するように各フラップ２の傾きが
矢印方向に変動的にコントロールされるので、その風外
力が各フラップ２の作用により制振力として塔状構造物
に作用することとなる。ここで、フラップ２は煙突１の
外周に等間隔的に設置されており、塔状構造物１への任
意の方向からの風に対応することができる。
【００１１】本発明におけるフラップの制振作用につい
て説明すると、図４において、同図（Ａ）は風力が塔状
構造物に及ぼす外力の変化を示す線図である。このよう
に時間的に変動する風外力に受けて、図３に示した制御
系統の作用により、フラップ２の傾き角は、図４（Ｂ）
に示すように、矩形波状に変化するので、左右のフラッ
プ２は同図（Ｃ）に示すような矩形波状の制振力を塔状
構造物１の上端に及ぼす。その結果、煙突１には風力に
より下流に発生するカルマン渦による左右方向の起振力
及び風力を利用してフラップにより発生する制振力の両
者が作用する。ここで、制振力は起振力とは逆位相を有
するように制御されるので、煙突１の振動振幅はフラッ
プによる制振作用の結果、同図（Ｄ）に示すように減少
する。ちなみに、従来は、図３に示した制振システムは
具えていないので、煙突は風力に基づく起振力により同
図（Ｅ）に示すように、大きな振幅で左右方向へ振動し
たのである。
て説明すると、図４において、同図（Ａ）は風力が塔状
構造物に及ぼす外力の変化を示す線図である。このよう
に時間的に変動する風外力に受けて、図３に示した制御
系統の作用により、フラップ２の傾き角は、図４（Ｂ）
に示すように、矩形波状に変化するので、左右のフラッ
プ２は同図（Ｃ）に示すような矩形波状の制振力を塔状
構造物１の上端に及ぼす。その結果、煙突１には風力に
より下流に発生するカルマン渦による左右方向の起振力
及び風力を利用してフラップにより発生する制振力の両
者が作用する。ここで、制振力は起振力とは逆位相を有
するように制御されるので、煙突１の振動振幅はフラッ
プによる制振作用の結果、同図（Ｄ）に示すように減少
する。ちなみに、従来は、図３に示した制振システムは
具えていないので、煙突は風力に基づく起振力により同
図（Ｅ）に示すように、大きな振幅で左右方向へ振動し
たのである。
【００１２】本発明装置によれば、同図(C) に示すよう
に、フラップの傾き角に応じて制振力が得られ、フラッ
プ２を鉛直姿勢に立てると風の最大反力が得られ、水平
姿勢にすると反力はゼロとなり、鉛直姿勢と水平姿勢と
の中間姿勢では風に対して前傾するか後傾するかによっ
て揚力の鉛直上方向き成分，鉛直下方向き成分がそれぞ
れ発生し、この両揚力成分が横鉛直平面内で煙突に曲げ
モーメントを及ぼす。このように、傾き角により変化す
る風力を煙突の応答に対し減衰力となるように位相を制
御して煙突に作用させることにより、同図（Ｄ）に示す
ように、制振力が無い場合（同図（Ｅ))に比べて大きく
その振動を低減することができるのである。
に、フラップの傾き角に応じて制振力が得られ、フラッ
プ２を鉛直姿勢に立てると風の最大反力が得られ、水平
姿勢にすると反力はゼロとなり、鉛直姿勢と水平姿勢と
の中間姿勢では風に対して前傾するか後傾するかによっ
て揚力の鉛直上方向き成分，鉛直下方向き成分がそれぞ
れ発生し、この両揚力成分が横鉛直平面内で煙突に曲げ
モーメントを及ぼす。このように、傾き角により変化す
る風力を煙突の応答に対し減衰力となるように位相を制
御して煙突に作用させることにより、同図（Ｄ）に示す
ように、制振力が無い場合（同図（Ｅ))に比べて大きく
その振動を低減することができるのである。
【００１３】
【発明の効果】このような装置によれば、下記の効果が
奏せられる。 （１）本塔状構造物制振装置により、風外力を制振力と
して利用することにより、煙突等塔状構造物の左右方向
の振動が低減する。ここで、フラップは竪長長方形であ
るから、横方向に大きなスペースをとることなく大きな
揚力を生じて、塔状構造物の左右方向の振動を制振する
ことができる。 （２）塔状構造物に作用する風外力を制振力として利用
するのであるから、比較的簡易な小規模のシステムでこ
れを制振できる。 （３）フラップで風を受け、それを制振力として利用す
るのであるから、風の特性、つまり乱れについては全く
影響を受けることなく制振効果がある。 （４）フラップ数枚を構造物頂部に取り付けるだけであ
るから、既存の構造物にも容易に設置できる。 （５）フラップ数枚の付設で済むので、システム的にも
小規模であり、コスト的にも小さい。 （６）強風が吹く方向は年間を通じてかなり変動し、特
に台風の襲来時には強風の風向は大きく変化して塔状構
造物は大きく振動するから、本発明装置はこのような場
合にこそ安全対策上その制振効果が役立つことが期待さ
れる。それ故、大きな制振力を得るためにフラップは５
枚以上設けることが望ましい。
奏せられる。 （１）本塔状構造物制振装置により、風外力を制振力と
して利用することにより、煙突等塔状構造物の左右方向
の振動が低減する。ここで、フラップは竪長長方形であ
るから、横方向に大きなスペースをとることなく大きな
揚力を生じて、塔状構造物の左右方向の振動を制振する
ことができる。 （２）塔状構造物に作用する風外力を制振力として利用
するのであるから、比較的簡易な小規模のシステムでこ
れを制振できる。 （３）フラップで風を受け、それを制振力として利用す
るのであるから、風の特性、つまり乱れについては全く
影響を受けることなく制振効果がある。 （４）フラップ数枚を構造物頂部に取り付けるだけであ
るから、既存の構造物にも容易に設置できる。 （５）フラップ数枚の付設で済むので、システム的にも
小規模であり、コスト的にも小さい。 （６）強風が吹く方向は年間を通じてかなり変動し、特
に台風の襲来時には強風の風向は大きく変化して塔状構
造物は大きく振動するから、本発明装置はこのような場
合にこそ安全対策上その制振効果が役立つことが期待さ
れる。それ故、大きな制振力を得るためにフラップは５
枚以上設けることが望ましい。
【００１４】要するに本発明によれば、搭状構造物の上
端に付設された加速度センサーと、同塔状構造物の上端
部外周に等間隔で放射状に水平に突設された４本以上の
中心回転軸にそれぞれ横方向中心孔が固着された竪長長
方形のフラップと、上記各フラップをその中心回転軸の
周りにそれぞれ所要の角度に回動するサーボモーター
と、上記加速度センサーの出力に基づいて上記フラップ
の回動角を変化させることにより、風力による同塔状構
造物への起振力と逆位相の制振力を同フラップを介して
同塔状構造物に作用させるフラップ傾き角制御回路とを
具えたことにより、低コストで外観を損なうことなく、
塔状構造物が林立しても制振作用が失われることがない
制振効果の大きい塔状構造物用制振装置を得るから、本
発明は産業上極めて有益なものである。
端に付設された加速度センサーと、同塔状構造物の上端
部外周に等間隔で放射状に水平に突設された４本以上の
中心回転軸にそれぞれ横方向中心孔が固着された竪長長
方形のフラップと、上記各フラップをその中心回転軸の
周りにそれぞれ所要の角度に回動するサーボモーター
と、上記加速度センサーの出力に基づいて上記フラップ
の回動角を変化させることにより、風力による同塔状構
造物への起振力と逆位相の制振力を同フラップを介して
同塔状構造物に作用させるフラップ傾き角制御回路とを
具えたことにより、低コストで外観を損なうことなく、
塔状構造物が林立しても制振作用が失われることがない
制振効果の大きい塔状構造物用制振装置を得るから、本
発明は産業上極めて有益なものである。
【図１】本発明の一実施例を備えた塔状構造物を示す側
面図である。
面図である。
【図２】図１のII−II矢視横断面図である。
【図３】図１〜図２における塔状構造物制振装置のシス
テム構成図である。
テム構成図である。
【図４】図１〜図２における制振効果を示す線図であ
る。
る。
【図５】渦による塔状構造物の振動を示す説明図であ
る。
る。
【図６】従来の塔状構造物のスタビライザーによる制振
装置を示す側面図である。
装置を示す側面図である。
【図７】図６とは異なる従来の塔状構造物の重錘及びば
ね等からなる制振装置を示す側面図である。
ね等からなる制振装置を示す側面図である。
【図８】図７のVIII−VIII矢視平面図である。
１ 塔状構造物（煙突） ２ フラップ ３ 駆動用モーター ４ 回転軸 ５ アンプ ６ Ａ／Ｄ変換器 ７ コンピューター ８ Ｄ／Ａ変換器 ９ コントローラー １８ 加速度センサー
Claims (1)
- 【請求項１】 搭状構造物の上端に付設された加速度セ
ンサーと、同塔状構造物の上端部外周に等間隔で放射状
に水平に突設された４本以上の中心回転軸にそれぞれ横
方向中心孔が固着された竪長長方形のフラップと、上記
各フラップをその中心回転軸の周りにそれぞれ所要の角
度に回動するサーボモーターと、上記加速度センサーの
出力に基づいて上記フラップの回動角を変化させること
により、風力による同塔状構造物への起振力と逆位相の
制振力を同フラップを介して同塔状構造物に作用させる
フラップ傾き角制御回路とを具えたことを特徴とする塔
状構造物用制振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6176038A JP3064186B2 (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 塔状構造物用制振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6176038A JP3064186B2 (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 塔状構造物用制振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0821128A true JPH0821128A (ja) | 1996-01-23 |
| JP3064186B2 JP3064186B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=16006640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6176038A Expired - Fee Related JP3064186B2 (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 塔状構造物用制振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3064186B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005083266A1 (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 風力発電装置およびそのアクティブ制振方法並びに風車タワー |
| WO2007089136A2 (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-09 | Pantheon Bv | Wind turbine tower vibration damping |
| WO2008049426A1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-05-02 | Vestas Wind Systems A/S | A method for damping tower oscillations, an active stall controlled wind turbine and use hereof |
-
1994
- 1994-07-05 JP JP6176038A patent/JP3064186B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005083266A1 (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 風力発電装置およびそのアクティブ制振方法並びに風車タワー |
| US7692322B2 (en) | 2004-02-27 | 2010-04-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower |
| US8026623B2 (en) | 2004-02-27 | 2011-09-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd | Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower |
| US8115331B2 (en) | 2004-02-27 | 2012-02-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower |
| US8299643B2 (en) | 2004-02-27 | 2012-10-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower |
| US8395273B2 (en) | 2004-02-27 | 2013-03-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower |
| US8546968B2 (en) | 2004-02-27 | 2013-10-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower |
| WO2007089136A2 (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-09 | Pantheon Bv | Wind turbine tower vibration damping |
| WO2007089136A3 (en) * | 2006-02-03 | 2007-09-27 | Pantheon Bv | Wind turbine tower vibration damping |
| WO2008049426A1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-05-02 | Vestas Wind Systems A/S | A method for damping tower oscillations, an active stall controlled wind turbine and use hereof |
| US7919880B2 (en) | 2006-10-24 | 2011-04-05 | Vestas Wind Systems A/S | Method for damping tower oscillations, an active stall controlled wind turbine and use hereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3064186B2 (ja) | 2000-07-12 |
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