Хөндлөн балкууд яаж салхины ачааллыг тэвчих вэ?

Салхины ачааллыг тэсвэрлэхэд хөндлөн баганын бүтцийн үүрэг

Дамжуулалтын башинд хөндлөн баганын бүтцийн үйл функци

Хөндлөн багана нь ихэвчлэн тээврийн том цамхаг дээр бүхнийг холбож байдаг гол хэсэг юм. Эдгээр деталиуд бүх цахилгаан шугамыг дэмждэг бөгөөд тэдгээр нь аюулгүй байдалын хувьд хангалттай зайг хадгалахын тулд салхины хажуу чиглэлд үйлчлэх хүчийг тэвчих хэрэгтэй. Тэдгээр нь гол цамхагийн бүтэц рүү бат бэхээр болтоор холбогдсон үед утастай дамжуулагчид илүү их хэлбийхээс сэргийлж, гэнэтийн цусгаарт сайн тэсвэрлэх боломжийг олгодог. Хэлбэр нь мөн их ач холбогдолтой. Өргөн хөндлөн баганууд бүтцийн дагуу жинг илүү сайн тараадаг нь сайн ч, мөн илүү их салхины эсэргүүцэл үзүүлдэг тул нэмэлтээр стрессийн цэгүүдийг үүсгэдэг. Ийм учраас инженерүүд суурилуулах талбайн нөхцөл байдалд тохирох өргөнтэй байх эсвэл хангалттай хүчтэй байх зүйлийг тодорхойлохдоо маш их цагийг зарцуулдаг.

Өндөр түвшний салхины эсэргүүцэлтэй материал сонгох: Ган, мод, композит

Гэгээтэй бүсийн хувьд бол ган нь жингийнхээ харьцаагаар маш хүчтэй учраас ноёрхож байна. Ган нь цахилгааны хурд 150 миль/цаг-аас дээш чинь тэсвэрлэж, задрахгүй байдаг. Мод одоогоор илүү хямд ч, ган шиг салхины ачаалалд тэсвэрлэх чадварын 70-80 хувийг л олж авахын тулд тусгай боловсруулалт шаардлагатай. Иймээс энэ нь маш хатуу нөхцөлд модыг илүү найдвартай бус болгоно. Гэхдээ шилэн ширмээр бэхэлсэн пластик эсвэл FRP материалууд нь илүү ихээр түгэж байна. Эдгээр найрмал материалын хүч чанар нь гантай ойролцоо боловч жин нь ойролцоогоор 40 хувиар бага юм. Түүнчлэн тэд хялбархан исэлддэггүй тул далайн ойролцоох барилга, давстай агаар нь цаг соёр өөр материалуудыг задалдаг газруудад ихэвчлэн сонгогддог.

Салхины стресстэй үеийн хөндлөн ба босоо хөндлөн бамбайнууд

Хөндлөн хөвсгөр байгууламтуудын хувьд тооцооллын шингэний динамик загварчлалын дагуу вертикаль дизайнүүдтэй харьцуулахад 18–22% илүү өндөр салхины даралт тусдаг. Вертикаль байрлал нь аэродинамик ачааллыг бууруулдаг ч дамжуулагчийн өнцгийн удирдлагад нарийн төвөгтэй байдлыг оруулдаг. Ажиллагааг сайжруулахын тулд орчин үеийн системүүд стандарт изолятор суурилуулах интерфэйсийг гэмтээхгүйгээр эсэргүүцлийн коэффициентийг 30% бууруулдаг жигд бус хэвтээ хэвтээ профайлуудыг ашигладаг.

Салхины ачааллыг зохицуулахын тулд инженерийн загварчлалын зарчим

Консоль хөвсгөр байгууламтын загварчилсан салхины ачааллын стандарт болон тооцоо

Загвар нь бүтэц дээрх ачааллыг тооцоолохын тулд өргөн хэрэглэдэг ASCE/SEI 7-22 стандартад нийцнэ. Эдгээр зааврын дагуу хүчтэй салхи шидийн үед дор хаяж 1.5 дахин аюулгүй байдлын коэффициент байх шаардлагатай. Торнадо эсвэл хүчтэй шид сайрмаг байдалд өртөмтгий бүс нутгуудад галт тээгийн хөндлөн багана бүтэн бус байдалгүйгээр цагт 100 миль (ойролцоогоор 160 км) хурдтай салхинд тэсвэртэй байх ёстой. Эд ангиудын хугацаа хэтрэх үеийн ашиглалтын чанарыг шалгахын тулд инженерчид төгсгөлөг элементийн шинжилгээ (FEA) гэж нэрлэдэг аргыг ашиглан унастай туршилт явуулдаг. Энэхүү процесс нь гарах боломж багатай, гэхдээ хүчтэй 50 жилийн турш үргэлжилсэн шидний үзэгдлийн үед юу болохыг загварчилж, хамгийн их хүндийн хүч үүсдэг цэгийг тодорхойлоход тусалдаг. Сүүлийн үеийн 2023 оны торны тэсвэрт чанарын судалгаанд илтгэсэнээр шахуу хэлбэрийн галт тээгийн хөндлөн багана нь агаар нэвтрэх боломжийг сайжруулснаар барьж буй хатуу гадаргуунууд дээр агаар баригдахгүй байх зэрэг шалтгаанаар харилцангуй хатуу дизайнтай харьцуулахад салхины даралтыг ойролцоогоор 18 хувиар бууруулдаг.

Аэродинамик хэлбэржилт ба Эсэргүүцлийн коэффициентийг бууруулах

Тойргоор ирмэг, нарийсах хэлбэр нь 2023 оны Аэродинамик Дэд бүтцийн Тайлангаар дурдсан агаарын туннелийн туршилтаар үзүүлсэнээр эсэргүүцлийг хүртэл 40%-иар бууруулдаг. Гол дизайн стратегиудад вортекс задлагдаж буйг хугалахын тулд тэгш бус хэлбэр, урд талын талбайг хамгийн бага байлгахын тулд нүхтэй гадаргуу, чухал холболтуудаас агаарын урсыг хазайлгахын тулд налуу суурилуулалтын хавтангуудыг хамруулна.

Ачааллын замын шинжилгээ: Салхины хүчийг дамжуулагчийн биеэс баганад шилжүүлэх

Сүлжээтэй гарын авдар цилиндрийн загваруудаас илүү сайн ажилладаг бөгөөд диагональ бэхэлгээгээр салхинаас үүдэлтэй стрессын 72%-ийг шууд баганы хөл рүү чиглүүлдэг. Зүүн дунд газрын цахилгааны компаниудаас цуглуулсан талбайн хүчний хэмжигдэхүүний өгөгдлүүд нь 70 миль/цаг-ийн салхинд цилиндрийн гарын авдар холболтын цэгт 30%-иар илүү их муруйлтын момент үүсдэгийг харуулж байгаа бөгөөд үр дүнтэй ачааллын замын загварчлалын чухлыг онцлон харуулж байна.

Аюулгүй байдлын хүчин зүйлс, давхардлын систем ба бүтцийн найдвартай байдал гарын авдарын загварчлалд

Торнадо түрүүлэх бүс нутгуудад хөндлөн баганы загварчлал нь нөөц системийг агуулдаг. Гол болтууд экстремаль цаг агаарт эвдэрэх үед нэмэлт клеммийн штифнүүд ажиллаж, бүтцийн гэмтлийг саатуулдаг. Олон инженер одоо улам бүр илүү ихээр устөрөгчийн арьс-полиэстерийн найрлагатай найрмаг материалыг түшлэгийн ган элементүүдийн оронд сонгож байна, учир нь тэдгээр нь илүү сайн исэлдэлтээс хамгаалагддаг. Хөвсгөрийн чийдэнгийн шинжилгээ нь эдгээр найрмаг материал нь давсны агаар ба чийгийг 25 жилийн турш өртөх үед анхны хүч чадлын талаар 90 хувийг хадгалж чаддагийг харуулсан. Загварчлалын сонголтууд NESC 2023-ийн стандарт тооцооноос 20%-иар илүү салхины хүчийг тэсвэрлэх дэлхийн торын бат бөх байдлыг шаарддаг. Энэ нэмэгдсэн заалт нь Матерь Природа цахилгаан сүлжээндээ хамгийн хүчтэй бороо цасыг авчрах үед аюулгүй байдлын заалт бүрэн хадгалагдахыг баталгаажуулдаг.

Салхины даралтаас үүсэх хэлбэлзэл ба урт хугацааны бүтцийн бат бөх чанар

Шугамын бүтэц дэх салхины даралтаас үүсэх хэлбэлзлийн механизм

Хөндлөн баганууд нь эргэлдэх урсгал, сүүдрийн хөдөлгөөн болон амрах явцад гарч болох хөдөлгөөнтэй тулгардаг бөгөөд эдгээр нь жигд бус хэлбэр өөрчлөлтөнд 37% хариуцлага хуваарилдаг гэж 2020 оны Шугаман бус Динамика судалгаа харуулсан. Эдгээр эрсдэл нь салхины чиглэл урт хэвтээ хөндлөн баганатай (8 метрээс дээш) налуу байх үед ихэсдэг бөгөөд динамик стрессийг ихэсгэдэг.

Урт дахинасын хөндлөн баганы хувьд хурлын эрсдэл ба шингэрүүлэх аргачлал

Салхины турбулентчлэл хөндлөн баганы натурал давтамжтай тохирч үед хурал үүсдэг бөгөөд ингэснээр стресийн концентрацийг 160–300%-иар нэмэгдүүлдэг. Орчин үеийн шийдэл нь резонанс энергийг задлах зориулалттай тохируулсан массын шингэрүүлэгч болон вискоз уян харимхайн хучилтыг нэгтгэсэн байдаг. Тайфуны бүсэд хийсэн талбайн туршилтууд эдгээр аргууд нь хамгийн өндөр хэлбэлзлийн далайцдыг 55–72%-иар бууруулдаг талаарх динамик хурлын эрсдэлийн шинжилгээг баталгаажуулсан.

Цикл салхины ачааллаас үүдэлтэй хөгжилтийн гэмтэл: Талбайн нотолгоо болон арилгах арга зам

Давтан салхины нөлөөгөөр зангилагт микроскопын трещин үүсэх бөгөөд нэгэн инфраструктурын тайлангийн мэдээлснээр 12,000 цикл хойш ачааллын багтаамж 22%-иар буурсан байдаг. Одоогийн үед цахилгаан-оптик сенсоруудыг хиймэл материалд нэвтрүүлснээр хагарал 3 мм-ээс хэтрэхээс өмнө цочролыг цаг үед нь хянах, урьдчилан сэргийлэх боломжийг олгодог.

Бодит дээрх ажиллагаа: Хурц салхины үеийн тохиолдол

Циклон хүчтэй салхины дараахь хөндлөн баганы гэмтлийн шинжилгээ

Циклоны дараахь судалгаанууд нь Категори 4–5 буйданд тогтмол давтагдах гэмтлийн загварыг илрүүлсэн. 2025 онд 250 км/цаг-ийн салхийг агаарын туннельд загварчилсан судалгаагаар гурван үндсэн гэмтлийн хэлбэрийг тогтоожээ:

1. Материалын давхарга нь цулзан хугацаа хугацаагаар дахин дахин ачаалал өгөгдсөний дараа модон хөндлөн баганад
2. Болтны тасралт галт тэргэний холболтын цэгт, харь гарцын хүч хэтрэх нь загвараас 12%-иар илүү байсан
3. Хиймэл материалаар хийсэн зангилын цочрол 140 км/цаг-ийн тогтвортой салхинд эхлэж үүссэн

Эдгээр дүгнэлтүүд нь 2023 оны Гольфийн хойгийн тайфуны улиралд хийсэн талбайн ажиглалттай таарч байгаа бөгөөд гэмтсэн хөндлөн баганы 78% нь баганы холболтоос 30 см-ийн дотор хүчний концентрац үзүүлсэн байв.

Сэргээш засварын амжилт: Тайфуны бүсэд хөндлөн баганы тэсвэрт чадлыг сайжруулах

Ази дахь эрэгийн бүсийн цахилгаан хангамжийн компаниуд зориудын сэргээш засварыг ашиглан хөндлөн баганы солилтын зардлыг 40%-иар бууруулсан:

• Аэродинамик хучлага салааны даралтыг 18%-иар бууруулсан (220 км/цагийн тайфуны загварчлалд баталгаажсан)
• Диагональ нийлмэл бэхэлгээ торсион хатын чанарыг хоёр дахин нэмэгдүүлсэн
• Урдчилан татсан туслуур татуур хажуу чиглэлд ирэх ачааллын 35%-ийг тогтвортой баганы хэсэгт шилжүүлдэг

Окинавад хийсэн зургаан жилийн судалгаанд сэргээш засвартай хөндлөн багана тусдаа эмчилгээ хийлгэх шаардлагагүйгээр тайфуны 93%-ийг тэвчих бол legacy системүүд зөвхөн 52%-ийг л тэвчсэн байна.

Салхины ачааллыг илүү сайн зохицуулахын тулд хөндлөн тогтоогчийн технологийн шинэчлэл

Орчин үеийн хөндлөн тогтоогчийн загвар нь материал судлал, ухаалаг технологийг ашиглан салхины ачаалалд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг. 2023 оны дамжуулалтын инфраструктурын судалгааны мэдээллээр харьцуулахад устгалын ачааллыг 15–40% илүү сайн бууруулдаг байна.

Салхины эзлэх талбайг хамгийн бага болгосон нийлмэл хөндлөн тогтоогч

Нүүрстөрөгчийн шилжүүлэгт полимерээр (CFRP) хийсэн хөндлөн тогтоогч нь гангаас 65% хөнгөн бөгөөд салхины нөлөөлөх талбайг 28% багасгадаг. Тэдгээрийн анхдагч чанар нь доминант чиглэлдэх салхины чиглэлтэйгээр хүчийг тусгаж чаддаг. Зулзангийн цорго цөгцтэй нийлмэл материалыг циклоны имитацид 34% салхины даралтыг бууруулж, хатуу мод эсвэл гангуудын механик ажиллагаатай адилхан үзүүлэлттэй байдаг.

Салхинаас үүсэх хүчний стрессыг бодит цагт хянах ухаалаг сенсор

0.5° нарийвчлал бүхий микро цахилгаан механик систем (MEMS) нь салхи сайрах үед хазайлтыг хянах боломжийг олгох бөгөөд 55 миль/цаг-аас дээш хурдтай салхинд визуал шалгалтаас 53% илүү хурдан засварлах арга хэмжээ авахад тусалдаг. Интеграцлагдсан ачааллын хуваарилалтанд миллисекундын шинэчлэлтийг хангаж, цаашдын гэмтлийг урьдчилан сэргийлэхэд тусалдаг.

Модуль ба Тохируулагч Аэродинамик Далавчны Систем

Эргэх агаарын хөндий хэлбэртэй далавчууд нь 2024 оны салхины туннелийн туршилтаар эргэлдэх хөдөлгөөнөөс үүсэх булгийг 19%-иар бууруулсан. Телескоп жийрэгчид нь 1.8 метр хүртэл дахь зайг тохируулах боломжийг олгох бөгөөд суурин нөхцөл байдалд нийцүүлэн ачааллын харьцааг оновчтой болгодог. 45 миль/цаг-д автоматаар задлагддаг аэродинамик хамгаалалтууд нь талбайн туршилтаар турбулентийг 27% бууруулсан.

Түгээмэл асуулт

Өндөр салхитай бүс нутагт далавчны хувьд ямар материал нь хамгийн тохиромжтой вэ?

Голдуу өндөр салхитай бүс нутагт ган нь хүч чадал, найдвартай байдлаараа давуу талтай тул илүүд үздэг. Гэсэн хэдий ч шилэн ширмээр баталгаажсан пластик (FRP) нь жингийн хөнгөн чанар, коррозорын эсрэг тэсвэрт чадварын талаархаа түгээмэл болсоор байгаа бөгөөд ялангуяа элсэрхэг хэсгүүдэд түгээмэл хэрэглэгддэг.

Хөндлөн хөвчтэй дамжуулагчийн тулгуур хэвтээ ба босоо байрлалын ялгаа гэж юу вэ?

Босоо байрлалынхан аэродинамикийн ачааллыг багасгадаг ч дамжуулагчийн өнцгийг зохицуулахад тусгай анхаарал шаарддаг. Харин хөндлөн хөвчтэй тулгуур нь цахилгаан дамжуулагчийн тулгуурт илүү их салхины даралт үзүүлдэг.