非線形パッシブ動吸振器の非線形を利用した機械・構造物の防振に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650294
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 吉武 裕 長崎大学, 工学部, 教授 (40174916)
• Keywords: 強制振動 / 自励振動 / 非線形振動 / 防振装置 / 発電装置 / フラフ-プ / 同期

Research Abstract

構造物の振動を防振する方法として動振吸器,すなわち,それ自身の振動により構造物の振動を吸収する装置があるが,吸収したエネルギは全て捨てられているのが現状である.そこで本年度は,この吸収された振動エネルギを有効利用し,発電を行なう装置に関する研究を行った.この研究は,構造物や機械の防振性能の向上による建設,製造コストの削減につながり,また,海洋構造物や電気自動車などへの適用が特に有効と思われ,省エネルギーの観点から非常に重要と考えられるからである.
機械・構造物の防振と発電を同時に行う装置として,フラフ-プの原理を利用した防振・発電装置の研究を行った.これは,非線形現象を利用しているフラフ-プを発電機に接続した装置であり,これにより,主系の防振を行うと同時に発電を行う装置であり,パッシブな非線形動吸振器である.
実験と理論解析の結果は次のようにまとめられる.
1.フラフ-プ型防振・発電装置を一自由度の強制振動系に取り付けた場合,共振振幅を約1/3程度に防振し,あわせて発電できることを確認した.
2.動振吸器とフラフ-プ型防振・発電装置を組み合わせたハイブリッド型の場合,共振振幅を約1/5程度に防振でき,発電も行えることを確認した.
3.強制振動の防振の場合,フラフ-プが主系の振動と同期して回転することにより,発電が行われる.防振に関してはフラフ-プの質量が大きいほど,その効果が大きい.しかし,フラフ-プを回転させるための初期条件が必要となる.発電量は強制力の振動数の2倍に比例する.
4.自励振動の防振にこの装置を用いると,カオス状の振動となり,渦励振の振幅を1/3程度にまで防振できる.
6.実験結果は数値解析結果と定性的に一致した.

Research Products

• [Publications] 吉武,裕ほか3名: "機械・構造物の防振と発電を同時に行う装置の研究(第1報、強制力による強制振動の場合)" 日本機械学会講演論文集. No.97-10B. 559-562 (1997)
• [Publications] 吉武裕、末岡淳男、山脇勝也: "機械・構造物の防振と発電を同時に行う装置の研究(第2報、フラフ-プを用いた防振・発電装置と動吸振器のハイブリッドの場合)" 日本機械学会講演論文集. (1998)