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KR102507353B1 - 소형 공간 타원체 질량 진자 - Google Patents

소형 공간 타원체 질량 진자 Download PDF

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KR102507353B1
KR102507353B1 KR1020197018699A KR20197018699A KR102507353B1 KR 102507353 B1 KR102507353 B1 KR 102507353B1 KR 1020197018699 A KR1020197018699 A KR 1020197018699A KR 20197018699 A KR20197018699 A KR 20197018699A KR 102507353 B1 KR102507353 B1 KR 102507353B1
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South Korea
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pendulum
mass
vibration absorber
rods
coupling
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KR1020197018699A
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부르크하르트 달
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부르크하르트 달
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    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
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Abstract

공간 질량 진자는 진자 질량체(12) 및 적어도 3개, 바람직하게는 4개의 진자 막대(14)를 포함한다. 진자 막대(14)는 진자 질량체(12) 둘레에 분포 배열되어 있으며, 각각 제 1 결합점에서 물체(10)에 그리고 제 2 결합점에서 진자 질량체(12)의 하부 섹션에 결합된다. 적어도 2개의 진자 막대(14)는 그들의 제 1 결합점 사이의 거리가 제 2 결합점 사이의 거리보다 커지도록 치수 결정되고 펼쳐짐으로써, 진자 질량체(12)의 운동 중에 그것의 중력 중심은 진자 막대(14)에 의해 가상 타원체의 표면 상에서 안내된다.

Description

소형 공간 타원체 질량 진자
본 발명은 공간 질량 진자(spatial mass pendulum)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 질량 진자를 구비한 물체에 관한 것이다.
지금까지 오랜 기간 동안 중력장에서의 중력 진자 역할을 하는 대형 질량 진자가 건물의 진동 흡수기로 사용되었다. 이들은 바람, 파의 움직임, 지진, 폭발, 인간의 영향(사람의 움직임 등)에 의해 발생되는 진동을 줄이는 역할을 한다. 건물이 자극을 받아 진동하면, 강도, 안정성, 피로 강도 또는 건물 내에 있는 사람의 안전 및 편안함과 관련된 중대한 문제를 야기하는 응력이 발생한다. 건물 내 또는 건물 상의 질량 진자에 대한 전형적인 용도는 고층 건물, 타워 및 육교를 포함한다. 또한, 질량 진자는 진동이 바람직하지 않아 감소되어야 하는 선박이나 다른 물체에서 사용될 수 있다.
다양한 유형의 질량 진자가 알려져 있다. 각각의 질량 진자는 특정 실시예와 관계없이 진동 가능한 적절한 방식으로 물체에 연결된 질량체(진자 질량체, 진동 질량체)로 이루어진다. 상이한 설계는 질량체가 물체에 결합되는 방식 및 그것이 감쇠(damping)되는 방식에서 상이하다.
질량 진자의 진동 흡수기로서의 응용에 있어서 질량 진자의 감쇠에 관해서는, 보호되어야 할 물체로부터 진자 질량체를 진동 가능하도록 매다는 것 및 진자 질량체와 물체 사이에서 감쇠 요소를 배치하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 질량 진자의 진동주기는 감쇠되어야 할 물체의 진동 주기에 대해 조절된다. 이것은 통상적으로 모달 분석(modal analysis)으로부터 계산되거나 또는 실제 물체에서 측정된 최저 공진 주파수이다. 물체가 진동하도록 자극되면, 질량 진자는 위상 천이된 진동 운동을 겪는다. 이 상대 운동은 감쇠 요소에 의해 감쇠되므로, 유도된 기계적 에너지는 시스템으로부터 추출되어 열 에너지로 규칙적으로 소산된다. 적절한 조율을 통해, 보호되어야 할 물체의 진동 진폭과 사후 진동 시간이 모두 크게 감소된다.
일반적인 질량 진자의 유형에 관해서는, 진자 질량체가 대략 평행한 진자 막대를 통해 보호되어야 할 물체에 힌지 결합(hinged)되는 것이 공지되어 있다. 이러한 배열은 진동 과정 중에 진자 질량체가 구면 상에서 대칭으로 움직이는 구형 진자를 생성한다. 질량 진자의 진동 주기는 임의의 주어진 진동 주기, 예를 들어 진자가 부착되는 물체의 공진 주파수에 대해 조절될 수 있다.
종래의 중력 진자의 진동 주기(T)(진동 주파수(f)의 역수)는 식
Figure 112019066079293-pct00001
(g: 지구의 중력 가속도)에 따른 진자 길이(lp)에 의해 결정진다. 회전하는 물체에서 원심 진자로서 사용될 때, 중력 가속도(g) 대신에 원심 가속도(aZF)가 사용된다. 진자 질량체(MP)의 크기, 그것의 분포(관성 질량 모멘트(Ix, Iy)) 및 진자 막대는 매우 작은 영향만 미치므로, 실제 치수 기입 시 무시 가능하다.
일반적인 구형 진자와 같은 설계 외에도, 진자 질량체를 접힌 이중 진자에 배치하거나, 또는 주 질량체에 결합된 보조 질량체를 수평면 상에서 안내하거나 또는 음의 곡률 반경을 갖는 설계가 존재한다. 이것의 목적은 상당히 낮은 전체 높이에서, 주어진 진동 주기에 필요한 진자 길이(진자 길이의 제곱근에 대한 진동 주기의 비례성에 기인하여, 진동의 주기가 증가함에 따라 이 길이는 2 차식으로(quadratically) 증가함)를 달성하는 것, 또는 2 개의 주축이, 그 주축을 중심으로 비대칭으로 진동하는 물체, 예컨대, 비대칭 기면(ground plan)을 갖는 고층 건물에 대해, 상이하게 조율될 수 있게 하는 것이다.
공지된 질량 진자의 단점은 긴 진동 주기로 인한 매우 높은 구조 높이를 갖고, 그 결과 값 비싼 건축 공간이 손실된다는 점이다. 언급된 대안은 기술적으로 복잡하고 비용-집약적인 설계를 필요로 하며, 그 중 일부는 높은 마찰을 갖는 선형 가이드 요소를 사용함으로 인해 질량 진자의 응답 특성이 저하된다. 보통의 일반적인 구형 진자는 오직 단일 방향-독립적인 진동 주기를 허용하기 때문에, 대칭적으로 진동하는 물체에만 적합하다. 실행된 물체의 경우, 그들의 계산된 예측 진동 주기가 너무 길게 결정되었다고 밝혀지는 경우가 종종 있다. 예를 들어, 고층 건물의 실제 강성은 종종 더 크고 그에 대응하여 더 짧은(실제로 측정된) 진동 주기를 가지며, 제곱 의존성(square dependence)으로 인해 설치 중 진자 길이의 상당한 단축이 필요하다. 이러한 맥락에서, 초기에 계획되는 완충 높이 또한 후속 조정을 위해 사용 불가능하다.
본 발명의 목적은 상술한 단점을 회피하는 질량 진자를 위한 대안적인 해법을 제시하는 것이다. 이 목적을 위해 개발되는 질량 진자는 전체 높이가 낮아야 하고, 두 수평 주축 모두에서 개별적으로 조율 가능하여야 하고, 마찰에 매우 강하며 응답성이 좋아야 하고, 계획된 진동 주기로 효과적으로 조율 가능하며 기하학적 형상의 변화가 거의 없어야 하고, 구현하는데 있어 비용 효율적이어야 한다.
이 목적은 청구항 제 1 항의 특징을 갖는 질량 진자에 의해 해결된다. 본 발명에 따른 질량 진자의 바람직하고 적절한 실시예들은 종속항에 명시되어 있다.
본 발명에 따른 공간 질량 진자는 진자 질량체 및 적어도 3개, 바람직하게는 4개의 진자 막대를 포함한다. 이 진자 막대는 진자 질량체 주위에 분포 배치되고, 제 1 결합점에서 물체에 그리고 제 2 결합점에서 진자 질량체의 하부 섹션에 각각 결합된다. 적어도 2개의 진자 막대는 그들의 제 1 결합점 간의 거리가 제 2 결합점 간의 거리보다 크게 되도록 치수 결정되고 펼쳐짐으로써, 진자 질량체의 운동 중, 그것의 무게 중심은 진자 막대에 의해 가상의 타원체의 표면 상에서 안내된다.
본 발명에 따르면, 진자 질량체는 진자 질량체의 하부 섹션에, 원주 둘레에 균일하게 또는 불균일하게 분포되게, 연결된 적어도 3개의, 통상적으로 4개의 진자 막대를 갖는 기본 유형의 "공간 이중 내측 스윙 암"의 적절한 구성에 의해 안내된다. 진자 질량체의 무게 중심은 타원체의 표면 상에서 움직이며, 그로 인해 주축(x 및 y 방향)에서의 상이하게 선택 가능한 곡률 반경은 본질적으로 희망의 진자 길이를 결정하고, 그러므로 두 주축 방향으로의 진자 주기를 결정한다. 진자 질량체의 운동 경로를 안내하거나 또는 다른 방식으로 영향을 미치는 다른 장치는 제공되지 않는다.
본 발명에 따른 진자 막대의 스프레드(spread)는 특히 0°가 아닌 각도를 갖는 동일한 길이의 진자 막대의 배열(비평행 배열)에 의해 및/또는 동일하지 않은 길이의 진자 막대의 사용에 의해 및/또는 수직축(z 방향)에 대해 각각의 제 1 및/또는 제 2 결합점의 상이한 좌표에 의해 달성될 수 있다.
본 발명은 근본적으로 4-부재 링크 체인(커플링 기어)의 적절한 설계를 통해, 평면 내의 한 점이 한정된 영역에서 양호한 근사로서 선형적으로 안내될 수 있다는 사실에 기초한다. 기본적인 평면 메커니즘은 (독일어로 "Roberts'scher Lenker")로 알려진) 서브타입 로버츠(직선) 메커니즘과 함께 이미 언급한 대칭형 이중 내부 스윙 암을 기초로 한다. 또한, 이중 내부 스윙 암의 적절하게 조절된 기하학적 형상을 통해, 여기서 요구되는 응용예와 관련하여, 그 반경이 커플링 기어 메커니즘의 높이보다 상당히 크고 그 중심이 메커니즘 외부에(즉, 현재의 진자 응용예에서는 메커니즘 위에) 놓이는 정의된 원형 경로 상에서 이동하는, 진동 결합의 대칭점을 판정하는 것이 가능하다. 이것을 기초로 하여, 매우 컴팩트한 평면 질량 진자가 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 평면 접근법은 적어도 3개의, 통상적으로 4개의 스윙 암(여기에서는 진자 막대)에 의해 공간 역학으로 전환된다. 지오메트리 파라미터(geometry parameter)를 조절함으로써, 진자 질량체 무게 중심의 정의된 곡률 반경(진자 길이와 동일함)을 갖는 궤적이 x 및 y 방향에 대하여 개별적으로 조율될 수 있다.
모든 질량 진자는 중력장(또는 원심력 장) 내의 높고 측방향으로 이동된 지점에서부터의 진자 질량체의 위치 에너지를 그 궤적의 가장 낮은 지점(정지점)에서의 운동 에너지로 주기적으로 변환하는 물리적 효과에 기반한다. 수학적 진자와 같은 단순화된 접근법에서, 점 진자 질량체 및 무질량 진자 막대가 가정된다. 따라서, 진자 질량체의 병진 운동의 운동 에너지만이 운동 방정식에서 고려된다. 종래의 구형 진자의 경우, 진자 질량체가 오직 낮은 각속도에 도달할 뿐이며 그로 인해 전체 운동 에너지 중 회전 에너지의 비율이 낮기 때문에, 실제 진동 주기로부터의 편차는 무시 가능하다.
그러나, 본 발명에 따른 공간 이중 내측 스윙 암과 같은 설계에서는, 결합 및 연결된 진자 질량체는 현저하게 더 높은 각속도에 도달하므로, 회전 에너지의 백분율이 더 크고, 물리적 진자에 대하여 조정된 운동 방정식이 사용된다. 따라서, 진동 주기는 변하지 않은 현수(suspension) 형상을 갖는 진자 질량체의 더 큰 관성 모멘트에 의해 연장될 수 있다.
진자 질량체의 무게 중심은 본 발명에 의해 달성 가능한 진자 높이의 감소가 충분히 활용될 수 있도록 제 2 결합점보다 높아야 한다.
진자 질량체는 질량 진자 메커니즘의 필수적인 부분을 형성하며 그 자체가 결합 요소의 기능을 대신할 수 있다. 이것은 진자 막대가 적절한 조인트에 의해 진자 질량체에 직접 연결된다는 것을 의미한다. 대안으로서, 별도의 결합 요소가 제공될 수 있으며, 특히 그 위에 진자 질량체가 고정되는 판이 제공될 수 있다. 이 경우, 진자 막대와 진자 질량체의 결합은 결합 요소를 통해 실현된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 진자 막대는 2개의 주 수평 방향으로의 질량 진자의 진동 주기가 서로 독립적으로 조절될 수 있게 하는 방식으로 배열된다. 여기서, 적어도 하나의 진자 막대는 진자 질량체의 수평 원주 방향으로 상기 적어도 하나의 진자 막대에 인접한 제 1 진자 막대와의 제 1 스프레드 및 진자의 수평 원주 방향으로 상기 적어도 하나의 진자 막대에 인접한 다른 제 2 진자 막대와의 제 2 스프레드를 형성하며, 제 2 스프레드는 제 1 스프레드와 상이하다. (시스템 높이(hz)와 더불어) 본 발명에 따른 구조를 갖는 질량 진자의 한 방향으로의 진동 주기(및 진동 주파수)는 그 방향에서의 진자 막대의 유효 스프레딩에 의해 결정되며, 상이한 방향에서의 상이한 스프레드는 이들 방향에서의 상이한 진동 주기를 유도한다.
또한, 질량 진자는 수직축을 중심으로 한 비틀림 진동(torsional oscillation)을 수행하도록 설계될 수 있다. 또한, 기술된 질량 진자는 z 축을 중심으로 한 회전 자유도를 가지며 진자 질량체의 대칭축에 대응하고 필요한 경우 감쇠될 수 있는, 이러한 수직축(요우(yaw) 축)을 중심으로 한 비틀림 진동에 대해 조율될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 전술한 유형의 질량 진자를 구비한 진동하는 또는 진동하지 않는 물체에 의해 해결된다.
진동하지 않는 물체는 질량 진자에 대한 운반체로서 역할을 하는 구조물로 이해되어야 하며, 주된 목표는 물체의 진동을 감쇠시키는 것이 아니다. 그보다는, 본 발명은, 이 경우에, 대응하는 궤적을 갖는 라이드(ride) 또는 탐지기를 개발하기 위해 독립적으로 조율 가능한 진자를 목표로 한다.
그러나, 본 발명의 주된 응용 중 하나는 상술한 바와 같이 진동 흡수기로서의 질량 진자의 사용이다. 이러한 응용을 위해, 본 발명은 본 발명에 따른 질량 진자 및 적어도 하나의 감쇠 요소를 구비한 진동하는 물체, 예컨대, 건물을 제공한다. 감쇠 요소는 한편으로는 진자 질량체에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되고 그리고 다른 한편으로는 감쇠되어야 할 물체에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 아래의 설명 및 참조가 이루어진 첨부된 도면으로부터 얻어진다.
- 도 1은 치수를 포함한 고전적인 구형 진자의 측면도이다.
- 도 2는 치수를 포함한 실제 이중 진자의 측면도이다.
- 도 3은 4개의 진자 막대를 갖는 본 발명에 따른 질량 진자의 사시도이다.
- 도 4a는 치수를 포함한 본 발명에 따른 질량 진자의 제 1 측면도이다.
- 도 4b는 치수를 포함한 4a의 질량 진자의 90도 회전된 제 2 측면도이다.
- 도 5는 도 1, 도 2 및 도 4a, 도 4b의 진자 간의 크기 비교도이다.
- 도 6a는 정지 위치에 있는 본 발명에 따른 질량 진자의 측면도이다.
- 도 6b는 편향된 위치에 있는 도 6a의 질량 진자의 측면도이다.
- 도 7은 8개의 진자 막대를 갖는 본 발명에 따른 대칭 질량 진자의 사시도이다.
모든 기하학적 고려는 직교 좌표계(Cartesian coordinate system)를 기반으로 하는데, 이 직교 좌표계에서는 서로 직각인 x 축과 y 축이 수평면을 가로지르며, 이 평면에 수직인 z 축은 수직축을 나타낸다.
본 발명을 설명하기 위해, 도 1, 도 2 및 도 4는 상이한 구성에 기초한 3개의 예시적인 진자를 설명하기 위해 사용되며, 이들 모두는 실제 물체를 위한 진동 흡수기로서 적합하거나 적합할 것이다. 최대 190km/h의 풍속과 최대 9리히터 크기의 지진을 위해 설계된 209m 높이(z 방향) 건물의 경우, 450톤의 진자 질량체가 필요하다. 그것의 비대칭 기면으로 인해, 이 건물은 x 방향으로 fx = 0.25Hz 및 y 방향으로 fy = 0.16Hz의 상이한 수평 공진 주파수를 갖는다.
도 1에서 볼 수 있는 고전적인 구형 진자는 이 건물을 위한 y 방향으로의 진동 흡수기로 사용될 수 있다. MP = 450t인 진자 질량체(12)는 물체(10)상의(여기서는 해당 건물의 최상부 영역의 천정 상의) 4개의 진자 막대(14)로부터 매달려진다. 4개의 진자 막대(14) 중, 도 1의 측면도에서는 2개의 진자 막대만 볼 수 있다. 진자 막대(14)는 진자 질량체의 외주 상에 분포되어 있다. 각각의 진자 막대(14)는 한편으로는 진자 질량체(12)의 하부 섹션 내의 한 점에 결합되고, 다른 한편으로는 물체(10)의 하방으로 개방된 영역 내의 한 점에 결합되어, 진자 질량체(12)는 정지 상태에서 4개의 대략 평행한 진자 막대로부터 자유롭게 매달려지며, 즉, 이들 결합점들은 모든 가능한 이동 방향으로 진자 질량체(12)의 본질적으로 제한되지 않는 편향을 허용한다.
도 1에 도시된 진자의 경우, fy = 0.16Hz의 진자 질량체(12)의 공진 주파수를 달성하기 위해, 전술한 공식에 따라 9.7m의 진자 길이(lp)가 필요하다. 진자 길이(lp)는 진자 질량체(12)의 무게 중심(S)(질량 중심)으로부터, 진자 질량체(12)의 무게 중심이 움직일 수 있는, 진자 막대(14)의 배열에 의해 형성된 가상의 구면의 중심에 대응하는, 진자 질량체(12)의 가상의 현수점(A)까지의 범위이다.
건물 상단의 제한된 공간 및 x 및 y 방향으로의 상이한 진동 주파수로 인해, 도 2에 도시된 바와 같이 분할된 진자 막대를 갖는 이중 진자가 고전적인 구형 진자 대신 사용되었다. 프레임 구조(24)는 4개의 진자 막대(14(1))로부터 매달려 있으며, 여기서 MP = 450t인 진자 질량체(12)는 4개의 추가 진자 막대(14(2))에 의해 매달려 있다. x 방향으로의 진자 막대(14(2))의 움직임은 선형 가이드에 의해 방지되므로, x 및 y 방향으로 상이한 진자 길이 및 공진 주파수가 야기된다. 진자 막대(14(1) 및 14(2)) 중 2개의 진자 막대만 각각 도 2의 측면도에서 볼 수 있다.
이러한 구조에 의해, 가상의 현수점(A)이 더 상향으로 이동되기 때문에, 진자의 전체 높이는 이미 상당히 감소될 수 있다. 여기서 fy = 0.16Hz의 진동에 대한 lPy = 9.7m의 진자 길이는 전체 높이가 단지 7.3m인 것과 비교된다. 그러나, 이중 진자로서의 정교한 설계로 인해, 전체 시스템에 대한 결과는, 특히 복수의 진자 막대 및 프레임 구조(24)로 인해, 8.0m × 8.0m × 7.3m의 외부 치수를 갖는 570t의 추이다.
도 4는 본 발명에 따른 질량 진자를 도시하며, 이는 요구되는 기능과 관련하여 도 2에 따른 이중 진자와 등가이며, 아래에서 보다 상세하게 설명된다. 더 나은 이해를 위해, 특정 구성 요소가 더 잘 인식될 수 있는 본 발명에 따른 질량 진자의 개략적인 사시도의 참조가 여기서 이루어진다.
MP = 450t인 진자 질량체(12)는 직경 4.4m, 높이 3.8m의 기립한 강재 실린더(standing steel cylinder)로 구성된다. 진자 질량체(12)는 물체(10)상의(여기서는 건물 천장 상의) 4개의 진자 막대(14)에 의해 매달려진다. 진자 막대(14)의 상단부는 조인트 베어링(16)에 의해 제 1 결합점에서 건물 천장에 자유롭게 회전 가능하게 연결되고, 진자 막대(14)의 하단부는 조인트 베어링(18)에 의해 하부 결합점에서, 도 3에 도시된 바와 같이 진자 질량체(12)가 직립 고정되어 있는 판 등의 형상인 결합 요소(20)에, 또는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 하부 섹션에서 진자 질량체(12)에 직접적으로 자유롭게 회전 가능하게 연결된다. 제 1 경우에, 결합 요소(20)의 질량은 진자 질량체(12)의 일부로 간주되어야 한다. 어떤 경우든, 진자 질량체(12)의 무게 중심(S)은 하부 결합점 위에 있다.
4개의 진자 막대(14)는 진자 질량체(12)의 원주 상에 분포 배치되고, 진자 막대는 원주 방향으로 서로 동일하거나 동일하지 않은 거리를 가질 수 있다.
하나 이상의 감쇠 요소(22)는 질량 진자와 물체(10) 사이에 배치된다. 감쇠요소(22)는 진자 질량체(12) 상에 직접 결합되거나 또는 도 3에 도시된 바와 같이 결합 요소(20) 상에 결합될 수 있다.
x 방향에서는, y 방향에 비해 더 높은 fx = 0.25Hz의 진동 주파수가 수직으로 배열된 4.0m 길이의 진자 막대(14)를 통해 달성될 수 있다(그림 4b 참조). y 방향으로의 0.16Hz의 낮은 공진 주파수에 대해, 진자 막대(14)는 3.2m 내지 5.9m로 펼쳐지고 건물의 천정에 부착된다. 이것은 진자 막대(14)의 하부 결합점이 y 방향으로 3.2m의 거리를 가지며, 동일한 방향에서의 상부 결합점 사이의 거리는 5.9m임을 의미한다(도 4a 참조).
이 특수한 현수 방법은 y 방향의 진동에 대해 9.7m의 물리적 진자 길이를 초래하지만, 전체 시스템의 높이는 도 2에 도시된 이중 진자에 비해 다시 한번 크게 줄어든다. 보다 정확하게 말하면, 도 4에 따른 진자는 대략 6.0 m × 6.0 m × 4.5 m의 총 설치 공간만 필요로 한다(진동 운동 및 결합 요소의 설치 공간을 위한 여유 공간 포함).
도 5에서는, 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 진자들이 비율을 보여주기 위해 나란한 배열로 우측에서 좌측으로 다시 도시되어 있다. 특히, 본 발명에 따른 진자의 단지 4.5m의 구조 높이는 대략 10.2 m의 고전적인 구형 진자의 y 방향에서의 보통의 요구된 진자 길이 뿐만 아니라 7.3m의 이중 진자의 것보다 상당히 낮다.
도 6a 및 도 6b는 펼쳐진 진자 막대(14)를 갖는 진자 질량체(12)의 일반적인 현수 상태(도 6a의 정지 위치) 및 한 평면에서 x 방향 또는 y 방향으로의 결과적인 진동(도 6b에서의 편향된 위치)을 도시한다. 진자 질량체(12)의 무게 중심(S)은 각 평면에서 원형 궤적 상으로 이동한다. 따라서, 무게 중심(S)은 x 축과 y 축 방향으로의 진자 길이(lPx, lPy)에 대응하며, 2개의 주축(x 축과 y 축)에 의해 결정되는 가상 타원체의 표면 상에서 움직일 수 있다. 2개의 진자 길이(lPx, lPy)는 대응하는 시스템 높이(hz) 및 진자 막대(14)의 스프레드에 의해 상이한 크기로 선택될 수 있다. 이것은 진자 길이에 크게 의존하는 2개의 주 방향에서의 질량 진자의 진동 주기가 개별적으로 조율될 수 있음을 의미한다.
도 7은 복수의 진자 막대(14)(본 케이스에는 8개의 진자 막대(14))를 갖는 대칭 설계의 질량 진자의 다른 실시예를 도시한다. 이 설계에서, 모든 진자 막대(14)는 서로에 대해 이격되게 펼쳐져 배치된다. 즉, 임의의 두 진자 막대(14) 사이의 거리는 상부 결합점에서보다 하부 결합점에서 더 작다. 비교를 위해, 도 4a 및 도 4b에 도시된 설계의 경우에서는, 이것이 2개의 주 수평 방향 중 한 방향(y 방향, 도 4a 참조)으로 인접한 진자 막대(14a)에만 적용되며, 다른 주 방향(x 방향, 도 4b 참조)으로 인접한 진자 막대(14)는 상부 및 하부 결합점 간의 거리가 실질적으로 동일하다.
이상으로부터, 본 발명이 상술한 실시예에 한정되지 않는다는 것은 당연하다. 전문가는 일반적으로 이 새로운 설계에 기초하여, 진자 막대의 적절한 스프레드 배열에 의해 주어진 진자 질량체를 통해 원하는 진동 주파수(필요하다면 2개의 주 방향에서 상이한 주파수)가 달성될 수 있음을 알 수 있을 것이며, 여기서, 진자 높이는 공지된 설계에 비해 실질적으로 감소될 수 있다. 이론상, 이를 위해 적어도 3개의 진자 막대가 필요하지만, 일반적으로 4개의 진자 막대를 사용해야 하며, 필요하다면 더 많은 진자 막대가 사용될 수 있다.
진동이 감쇠되어야 하는 진동하는 물체(10)로서, 선박, 해양 설비, 회전자 및 회전자 블레이드와 같은 진동하거나 또는 회전하는 기계 부품 및 임의의 다른 구조물이 또한 고층 건물, 타워, 다리 등의 건물과 더불어 고려될 수 있다.
또한, 본 발명은, 예를 들어, 라이드 또는 탐지기를 개발하기 위해 진동하는 물체에 결합되지 않는 독립적으로 조율 가능한 진자로서 이용될 수 있다. 소형의 조절 가능한 키네매틱스는 가장 단순한 경우에 타원체 표면 상의 한 점을 안내하는데 사용할 수 있다.
각각의 진자 막대(14)는 적절한 제 1 및 제 2 조인트 베어링(16, 18)을 갖는 강성 요소로서 설계될 수도 있고, 또는 결합점에서의 회전을 허용하는 로프, 벨트, 체인 또는 텐셔닝(tensioning) 요소 등과 같은 기능적으로 동등한 가요성 텐션 링크로서 설계될 수도 있다.
10 물체
12 진자 질량체
14 진자 막대
16 제 1 (상부) 결합점(조인트 베어링)
18 제 2 (하부) 결합점(조인트 베어링)
20 결합 요소
22 감쇠 요소
24 프레임 구조

Claims (8)

  1. 진자 질량체(12) 및 상기 진자 질량체(12) 둘레에 분포 배열되고 제 1 결합점에서 물체(10)에 그리고 제 2 결합점에서 상기 진자 질량체(12)의 하부 섹션에 각각 결합된 적어도 3개의 진자 막대(14)를 포함하는 공간 질량 진자 방식의 보호되어야 할 상기 물체에 대한 진동 흡수기로서,
    적어도 2 개의 진자 막대(14)는 그들의 제 1 결합점 간의 거리가 그들의 제 2 결합점 간의 거리보다 크게 되도록 치수 결정되고 펼쳐짐으로써, 상기 진자 질량체(12)의 운동 중에, 그것의 무게 중심이 상기 진자 막대(14)에 의해 가상 타원체의 표면 상에서 안내되고, 상기 진자 막대는 2개의 주 수평 방향으로의 상기 진동 흡수기의 진동 주기가 서로 독립적으로 조절될 수 있게 하는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 진자 질량체(12)의 상기 무게 중심(S)은 상기 제2 결합점 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 진동 흡수기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진자 질량체(12)는 결합 요소(20)에 고정되고, 상기 진자 질량체(12)에 대한 상기 진자 막대(14)의 결합은 상기 결합 요소(20)를 통해 실현되는 것을 특징으로 하는 진동 흡수기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 결합 요소(20)는 판의 형상인 것을 특징으로 하는 진동 흡수기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 진자 막대(14)는 상기 진자 질량체(12)의 수평 원주 방향으로 상기 적어도 하나의 진자 막대(14) 부근의 제 1 진자 막대(14)와의 제 1 스프레드, 및 상기 진자 질량체(12)의 수평 원주 방향으로 상기 적어도 하나의 진자 막대(14) 부근의 다른 제 2 진자 막대(14)와의 제2 스프레드를 형성하며, 상기 제 2 스프레드는 상기 제 1 스프레드와 상이한 것을 특징으로 하는 진동 흡수기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 질량 진자는 수직축(z)을 중심으로 한 비틀림 진동을 수행하도록 설계된 것을 특징으로 하는 진동 흡수기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 진동 흡수기를 구비한 것을 특징으로 하는 진동하는 또는 진동하지 않는 물체(10).
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 진동 흡수기 및 일측으로는 상기 진자 질량체(12)에 직접적으로 또는 간접적으로 결합되고 그리고 타측으로는 상기 물체(10)에 직접적으로 또는 간접적으로 결합된 적어도 하나의 감쇠 요소(22)를 구비한 것을 특징으로 하는 진동하는 물체(10).
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