螺桨控制之主动式谐调液柱阻尼器

摘要

本案提供「螺桨控制之主动式谐调液柱阻尼器」之结构，可以有效控制结构物(包括建筑、桥梁、车辆、船舶、设备及仪器等)之震动量。本案所谓的「螺桨控制之主动式谐调液柱阻尼器(以下简称本案)」系由被动式谐调液柱阻尼器(由U形管及管内液体(或水)所构成)，一个或一个以上同轴螺桨，伺服马达，及电脑控制系统所组成，而U形管之垂直管上端可以是开口或是闭口。本案系在被动式谐调液柱阻尼器之水平管内加装一个或一个以上之同轴螺桨，而螺桨则由管外电脑控制之伺服马达来驱动。本案兼具主动式及被动式谐调液柱阻尼器之特性与优点，当结构物震动量未达到某一限度，主动控制系统不启动，伺服马达及螺桨均不转动，则本案即为被动式谐调液柱阻尼器，有很妤的减震效果，当结构物震动量超过某一限度时，电脑立即启动伺服马达来驱动螺桨，螺桨转动除增加液体流动量提高减震效果外，螺桨转动产生与震动反向的推力，将更有效降低震动量及控制震动量于一定之范围内，以达到结构物减震之目的。本案谐调液柱阻尼器之垂直管上端可以是开口或是封闭的，开口式谐调液柱阻尼器可以调整U形管内液体长度来改变液体运动之自然周期(即谐调液柱阻尼器之自然周期)，而闭口式谐调液柱阻尼器可调整U形管内液体长度、气密室气压，及气密室体积或尺寸等来改变谐调液柱阻尼器之基本周期，以配合实际应用要求，不但可以扩大液柱阻尼器之应用范围，而且更可提高减震效果。本案结构简单，按装及维护容易，不需改变原结构物之结构系统，所占空间有限(即节省空间)，应用广泛，以及减震效果优越等优点。

主权项

1.一种「螺桨控制之主动式谐调液柱阻尼器」,系由一U形管,管内液体、一个或一个以上螺桨、齿轴系统、伺服马达及电脑控制系统等所构成;其中一个或一个以上同轴串联螺桨按置在U形管之水平管内,以齿轴系统与U形管外之伺服马达连接,而伺服马达则由电脑系统控制操纵;本案兼具主动式及被动式谐调液柱阻尼器之特性与优点,当结构物震动量未达某一限度,主动控制系统不启动,伺服马达及螺桨均不转动,则U形管及内部的液体即构成为一种被动式谐调液柱阻尼器,可以有效减少结构物之震动量,如当结构物震动量超过某一限度,电脑系统立即启动伺服马达来驱动螺桨,螺桨产生与结构物震动反向的推力,可以大幅提高谐调液柱阻尼器之减震效果。2.如申请专利范围第1项所述之「螺桨控制之主动式谐调液柱阻尼器」,其中U形管之垂直管上端可以为开口或封闭,如垂直管上端为开口,则成为开口式谐调液柱阻尼器,如垂直管上端为封闭,则成为闭口式谐调液柱阻尼器,垂直管液面上方形成气密室,气密室气压、高度、体积等并无限制,应用时需配合实际需要作适当的设计,设计方法并无限制。3.如申请专利范围第2项所述之「螺桨控制之主动式谐调液柱阻尼器」,其中U形管系由二相同垂直管及一水平管所构成,U形管之材料、长度、断面形状及面积等并无限制,一般采用圆管或圆筒断面;U形管内液体及液体长度并无限制,一般采用水,液体(或水)之重量亦无限制,一般为结构物重量之0.1~2.0%;螺桨按置在U形管之水平管内之中央,螺桨数目并无限制,一般采用两个大小及形状相同之同轴螺桨,螺桨材料、叶片及大小等并无限制,一般采用三叶片螺桨,螺桨叶片外围尺寸比水平管内径小一点;U形管、管内液体、螺桨、齿轴系统、伺服马达及电脑系统(包括电脑、讯号侦测、信号放大及转换处理等)等组合配置,应用时需经适当设计,设计方法并无限制。图式简单说明:图1:平面刚架与谐调质量阻尼器图2:平面刚架与谐调液体阻尼器图3:平面刚架与谐调液柱阻尼器图4:圆形断面U形管图5:矩形断面U形管图6:U形管内之阻水格板图7:平面刚架与本案「螺桨控制之主动式谐调液柱阻尼器」