JP2000265708A

JP2000265708A - 塔状構造物の制振装置

Info

Publication number: JP2000265708A
Application number: JP11074657A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sunada; 博幸砂田; Eiji Yamaguchi; 映二山口
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】構造が簡単でかつ低コストであり、さらに制
振効果の向上を図ることができる塔状構造物の制振装置
を提供する。【解決手段】煙突１の頂部に設けられた制振装置２は
第１の制振機構３と第２の制振機構４とで構成されてい
る。第１の制振機構３は、煙突１の周囲に複数本上下方
向に張られたケーブル７と、各ケーブル７の中央部に取
付けられたリング状の重錘８と、各ケーブル７の張力を
調節するターンバックル１０ａ，１０ｂとで構成されて
いる。重錘８は煙突１に外嵌されている。また、第２の
制振機構４は、煙突１の頂部の外周方を渦防止用の複数
のロープ２０で覆い、これらロープ２０は煙突１の周方
向に所定間隔をあけて設けられている。尚、第１の制振
機構３は第２の制振機構４のロープ２０群の内側に位置
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、煙突等の塔状構造
物の風等による振動を軽減させるための制振装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、図１０に示すように、塔状構造
物の一例である煙突３１等が風Ａを受けると、煙突３１
の風下側に多数のカルマン渦３２が発生し、これらカル
マン渦３２に起因する振動が煙突３１に発生する。この
ようにして風Ａの流れに直角方向の振動が煙突３１に生
じると、煙突３１の損傷や転倒を招く恐れがある。

【０００３】上記のような振動を軽減させる対策とし
て、例えば、特開平８−１９９８５２号公報には、煙突
を外被体で覆い、外被体本体に、断面Ｕ字形の外側リブ
を取付ける点が記載されている。これによると、風を受
けた際、風が上記外側リブに衝突して風の流れが乱さ
れ、これにより、カルマン渦の発生を防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来形式
では、構造が複雑でコストも高くなるといった問題があ
り、さらに、制振効果をより一層向上させることが望ま
れている。本発明は、構造が簡単でかつ低コストであ
り、さらに制振効果の向上を図ることができる塔状構造
物の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】上記問題を解決するため
に本第１発明における塔状構造物の制振装置は、弦の両
端部が塔状構造物の上部に取付けられ、この弦の中途に
振動体が設けられ、上記弦の張力を調節する張力調節手
段が設けられているものである。

【０００６】これによると、塔状構造物が風を受けた場
合、弦を介して振動体が振動する。この際、予め、張力
調節手段によって弦の張力を調節して、振動体の振動数
を塔状構造物の固有振動数に対してずらしておく。これ
により、風を受けた時の振動体の振動と塔状構造物の固
有振動との位相にずれが生じ、互いの振動が打ち消し合
って塔状構造物の振動が減衰する。

【０００７】また、本第２発明における塔状構造物の制
振装置は、弦は塔状構造物の周囲に複数本上下方向に張
られ、振動体として、リング状の重錘が塔状構造物の上
部に外嵌され、上記各弦の中央部に重錘が設けられてい
るものである。これによると、塔状構造物が風を受けた
場合、弦を介して重錘が振動し、重錘の振動と塔状構造
物の固有振動との位相にずれが生じ、互いの振動が打ち
消し合って塔状構造物の振動が減衰する。この際、振動
体としてリング状の重錘を用いたため、全方位からの風
に対して対応し得る。

【０００８】また、本第３発明における塔状構造物の制
振装置は、塔状構造物の上部の周囲を渦防止用の複数の
線材で覆い、これら線材は塔状構造物の周方向に所定間
隔をあけて設けられているものである。これによると、
塔状構造物が風を受けた場合、塔状構造物の外周面に衝
突した風は、下流側において、複数の線材の内側からこ
れら複数の線材間を通過して外側へ吹き抜ける。ここ
で、複数の線材間を通過する際、風が線材に衝突して風
の流れが乱されるため、カルマン渦の発生が減少し、こ
れにより、塔状構造物の振動が軽減される。

【０００９】また、本第４発明における塔状構造物の制
振装置は、塔状構造物の上部の周囲を渦防止用の複数の
線材で覆い、これら線材は塔状構造物の周方向に所定間
隔をあけて設けられ、振動体と弦と張力調節手段とを上
記線材の内側に位置させたものである。これによると、
風を受けた時の振動体の振動と塔状構造物の固有振動と
の位相にずれが生じ、互いの振動が打ち消し合って塔状
構造物の振動が減衰することに加えて、風が線材に衝突
して風の流れが乱されるためカルマン渦の発生が減少
し、これにより塔状構造物の振動がさらに軽減される。
このように、同時に２種類の制振効果が発揮されるた
め、より一層の制振効果の向上を図ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図４に基づいて説明する。図４に示すように、１は塔
状構造物の一例である円筒状の煙突である。この煙突１
の頂部には、風による煙突１の振動を軽減するための制
振装置２が設けられている。この制振装置２は第１の制
振機構３と第２の制振機構４とで構成されている。

【００１１】上記第１の制振機構３の構成は次の通りで
ある。すなわち、図１〜図３に示すように、煙突１の頂
部の外周面に、踊場５ａ，５ｂを形成する円環状の固定
架台６ａ，６ｂが設けられている。両固定架台６ａ，６
ｂ間には、複数本の上下方向のワイヤーケーブル７（弦
の一例）が周方向に等間隔おきに張られている。上記各
ワイヤーケーブル７は上下中間箇所で２分割されてお
り、上位の分割ケーブル７ａと下位の分割ケーブル７ｂ
との間には、リング状の重錘８（振動体の一例）が設け
られている。

【００１２】上記重錘８は煙突１に外嵌されており、上
記各上位の分割ケーブル７ａの下端が上位の取付部材９
ａを介して重錘８に連結され、各下位の分割ケーブル７
ｂの上端が下位の取付部材９ｂを介して重錘８に連結さ
れている。また、上記各上位の分割ケーブル７ａの上端
は上位のターンバックル１０ａを介して上位の固定架台
６ａに連結され、各下位の分割ケーブル７ｂの下端は下
位のターンバックル１０ｂを介して下位の固定架台６ｂ
に連結されている。尚、上下各ターンバックル１０ａ，
１０ｂは各ワイヤーケーブル７の張力を調節する張力調
節手段の一例である。尚、図２に示すように、上記ワイ
ヤーケーブル７の長さをＬとすると、重錘８はＬ／２の
位置に取付けられている。

【００１３】次に、上記第２の制振機構４の構成を以下
に説明する。すなわち、図１，図３に示すように、煙突
１の頂部の外周方が複数の渦防止用のロープ２０（線材
の一例）で覆われている。これらロープ２０は煙突１の
周方向に所定間隔Ｔをあけて設けられており、各ロープ
２０の一端は上記上位の固定架台６ａの外周縁部に連結
され、他端は下位の固定架台６ｂの外周縁部に連結され
ている。尚、上記第１の制振機構３のワイヤーケーブル
７と重錘８とターンバックル１０ａ，１０ｂとは第２の
制振機構４のロープ２０の内側（すなわちロープ２０と
煙突１との間）に位置している。

【００１４】また、図３に示すように、上記ワイヤーケ
ーブル７とロープ２０とはそれぞれ煙突１の同心円上に
配置され、煙突１の外径をＤｉ，ワイヤーケーブル７が
配置された円周の直径をＤｍ，ロープ２０が配置された
円周の直径をＤｏとすると、Ｄｉ＜Ｄｍ＜Ｄｏという関
係にある。また、上記ロープ２０の直径をｄとし、ロー
プ２０の円周方向のピッチをＰとすると、以下のような
関係に設定されている。ｄ／Ｄｏ≒１×１０^-2 Ｐ／ｄ≒３また、図４に示すように、煙突１の高さをＨとすると、
上記制振装置２は地上から２／３×Ｈの高さ（すなわ
ち、煙突１に対して風Ａの外力が最も大きく作用する位
置に相当）に装着されている。

【００１５】上記構成における作用を以下に説明する。
煙突１が風Ａを受けた場合、図２に示すように、ワイヤ
ーケーブル７と共に重錘８が水平方向へ振動する。この
際、重錘８の振動数をω，ばね定数をｋ，ワイヤーケー
ブル７の張力をＳ，ワイヤーケーブル７の全長をＬ，重
錘８の質量をｍとすると以下のような関係式（１），
（２）が成り立つ。 ω＝（ｋ／ｍ）^1/2 ・・・（１）ｋ＝４×Ｓ／Ｌ・・・（２）上記式（１），（２）で示されるように、ターンバック
ル１０ａ，１０ｂを操作して各ワイヤーケーブル７の張
力Ｓを調節することにより、ばね定数ｋの値が変化し、
振動数ωを変えることができる。このようにして、予
め、重錘８の振動数ωを煙突１の固有振動数に対してず
らしておく。

【００１６】これにより、風Ａを受けた時の重錘８の振
動と煙突１の固有振動との位相にずれが生じ、重錘８の
振動と煙突１の振動とが互いに打ち消し合って、煙突１
の振動が減衰する。以上が第１の制振機構３による制振
効果である。尚、重錘８をリング状に形成しているた
め、東西南北全方位からの風Ａに対して対応し得る。ま
た、第２の制振機構４による制振効果は次の通りであ
る。すなわち、図３に示すように、煙突１が風Ａを受け
た場合、煙突１の外周面に衝突した風Ａは、下流（風
下）側において、複数のロープ２０の内側からこれら複
数のロープ２０間を通過して外側へ吹き抜ける。ここ
で、複数のロープ２０間を通過する際、風Ａがロープ２
０に衝突して風の流れが乱されるため、カルマン渦の発
生が減少し、これにより、煙突１の振動が軽減される。

【００１７】上記のように、第１の制振機構３と第２の
制振機構４とによって同時に２種類の制振効果が発揮さ
れるため、より一層の制振効果の向上を図ることができ
る。上記実施の形態では、弦の一例としてワイヤーケー
ブル７を用いているが、ロープや鎖を用いてもよい。ま
た、線材の一例としてロープ２０を用いているが、トリ
ップワイヤーや細長い棒体を用いてもよい。

【００１８】また、図１，図３に示すように、第２の制
振機構４の各ロープ２０間の上下複数箇所を連結用ロー
プ２１で周方向に連結してもよい。このように、各ロー
プ２０間を連結用ロープ２１で連結することによって、
上記ロープ２０が風等で揺れるのを防止することができ
る。また、上記実施の形態では、図１に示すように複数
のロープ２０を上下鉛直方向に張っているが、他の実施
の形態として、図５に示すように、複数のロープ２０を
螺旋状に傾斜させてもよい。尚、この際、最初の実施の
形態と同様に、ロープ２０の揺れを防止するために、各
ロープ２０間を連結用ロープ２１で連結してもよい。

【００１９】また、上記実施の形態では、図３に示すよ
うに横断面が円形の煙突１を挙げたが、他の実施の形態
として、横断面が円形以外、例えば、図６，図７に示す
ように横断面が四角形や、図８に示すように横断面が八
角形、あるいは図９に示すように横断面が三角形等の多
角形のものであってもよい。この際、図６，図７に示す
断面四角形の煙突１に対しては、重錘８が四角枠状に形
成され、図８に示す断面八角形の煙突１に対しては、重
錘８が八角枠状に形成され、図９に示す断面三角形の煙
突１に対しては、重錘８が三角枠状に形成されている。

【００２０】また、上記実施の形態では、図４に示すよ
うに、塔状構造物の一例として煙突１を挙げたが、煙突
１に限ったものではなく、送電線等の鉄塔や縦長のビ
ル，主塔等であってもよい。また、上記実施の形態で
は、図１に示すように、制振装置２を第１の制振機構３
と第２の制振機構４とで構成しているが、第１の制振機
構３と第２の制振機構４とのいずれか一方のみだけを煙
突１等の塔状構造物に設けても制振効果が得られる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本第１発明によれば、塔状
構造物が風を受けた場合、弦を介して振動体が振動す
る。この際、予め、張力調節手段によって弦の張力を調
節して、振動体の振動数を塔状構造物の固有振動数に対
してずらしておく。これにより、風を受けた時の振動体
の振動と塔状構造物の固有振動との位相にずれが生じ、
互いの振動が打ち消し合って塔状構造物の振動が減衰す
る。また、制振装置の構造が簡単で低コスト化を実現す
ることができる。

【００２２】また、本第２発明によれば、塔状構造物が
風を受けた場合、弦を介して重錘が振動し、重錘の振動
と塔状構造物の固有振動との位相にずれが生じ、互いの
振動が打ち消し合って塔状構造物の振動が減衰する。こ
の際、振動体としてリング状の重錘を用いたため、全方
位からの風に対して対応し得る。また、本第３発明によ
れば、塔状構造物が風を受けた場合、塔状構造物の外周
面に衝突した風は、下流側において、複数の線材の内側
からこれら複数の線材間を通過して外側へ吹き抜ける。
ここで、複数の線材間を通過する際、風が線材に衝突し
て風の流れが乱されるため、カルマン渦の発生が減少
し、これにより、塔状構造物の振動が軽減される。ま
た、制振装置の構造が簡単で低コスト化を実現すること
ができる。

【００２３】また、本第４発明によれば、同時に２種類
の制振効果が発揮されるため、より一層の制振効果の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の実施の形態における制振装置の一部切
欠き正面図である。

【図2】同、制振装置の第１の制振機構の動作を示す図
である。

【図3】図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。

【図4】同、制振装置を設けた煙突の正面図である。

【図5】本発明の他の実施の形態における制振装置の第
２の制振機構の正面図である。

【図6】本発明の他の実施の形態における制振装置の一
部切欠き平面図であり、煙突の断面形状が四角形の場合
を示す。

【図7】図６におけるＸ−Ｘ矢視図である。

【図8】本発明の他の実施の形態における制振装置の一
部切欠き平面図であり、煙突の断面形状が八角形の場合
を示す。

【図9】本発明の他の実施の形態における制振装置の一
部切欠き平面図であり、煙突の断面形状が三角形の場合
を示す。

【図10】従来の煙突の周囲に発生するカルマン渦の平面
図である。

【符号の説明】

１煙突（塔状構造物）２制振装置７ワイヤーケーブル（弦）８重錘（振動体）１０ａ，１０ｂターンバックル（張力調節手段）２０ロープ（線材）Ｔ所定間隔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】弦の両端部が塔状構造物の上部に取付け
られ、この弦の中途に振動体が設けられ、上記弦の張力
を調節する張力調節手段が設けられていることを特徴と
する塔状構造物の制振装置。
【請求項2】弦は塔状構造物の周囲に複数本上下方向
に張られ、振動体として、リング状の重錘が塔状構造物
の上部に外嵌され、上記各弦の中央部に重錘が設けられ
ていることを特徴とする請求項１記載の塔状構造物の制
振装置。
【請求項3】塔状構造物の上部の周囲を渦防止用の複
数の線材で覆い、これら線材は塔状構造物の周方向に所
定間隔をあけて設けられていることを特徴とする塔状構
造物の制振装置。
【請求項4】塔状構造物の上部の周囲を渦防止用の複
数の線材で覆い、これら線材は塔状構造物の周方向に所
定間隔をあけて設けられ、振動体と弦と張力調節手段と
を上記線材の内側に位置させたことを特徴とする請求項
１または請求項２に記載の塔状構造物の制振装置。