QU'EST-CE QU'UN AMORTISSEUR DE VIBRATIONS STOCKBRIDGE

Un amortisseur Stockbridge est un amortisseur de masse accordé utilisé pour supprimer les vibrations induites par le vent sur les structures élancées telles que les lignes électriques aériennes, les longs panneaux en porte-à-faux et les ponts à haubans. Le dispositif en forme d'haltère se compose de deux masses aux extrémités d'une courte longueur de câble ou de tige flexible, qui est serrée en son milieu sur le câble principal. L'amortisseur est conçu pour dissiper l'énergie des oscillations du câble principal à un niveau acceptable.

Un exemple de photo d'amortisseurs Stockbridge suspendus sous des fils haute tension

Amortisseurs Stockbridge installés sur des lignes électriques à haute tension

Oscillation induite par le vent

Le vent peut générer trois grands modes d'oscillation dans les câbles suspendus :

Galop a une amplitude mesurée en mètres et une gamme de fréquences de 0,08 à 3 Hz

La vibration éolienne (parfois appelée flutter) a une amplitude de millimètres à centimètres et une fréquence de 3 à 150 Hz

Les vibrations induites par le réveil ont une amplitude de centimètres et une fréquence de 0,15 à 10 Hz

L'amortisseur Stockbridge cible les oscillations dues aux vibrations éoliennes ; il est moins efficace en dehors de cette plage d'amplitude et de fréquence. Les vibrations éoliennes se produisent dans le plan vertical et sont causées par le détachement alterné des tourbillons du côté sous le vent du câble. Un vent régulier mais modéré peut induire un schéma d'onde stationnaire sur la ligne composé de plusieurs longueurs d'onde par travée. Les vibrations éoliennes provoquent une fatigue de contrainte préjudiciable au câble et représentent la principale cause de défaillance des brins conducteurs. Les extrémités d'une travée de ligne électrique, là où elle est fixée aux pylônes de transmission, sont les plus à risque. L'effet devient plus prononcé avec l'augmentation de la tension du câble, car son auto-amortissement naturel est réduit.

Description

Conception originale de blocs de béton de Stockbridge

L'amortisseur Stockbridge a été inventé dans les années 1920 par George H. Stockbridge, qui était ingénieur pour Southern California Edison. Stockbridge a obtenu le brevet américain 1675391 le 3 juillet 1928 pour un"amortisseur de vibrations". Son brevet décrivait trois moyens d'amortir les vibrations sur les lignes : un sac de poinçons métalliques attaché à la ligne ; une courte longueur de câble serrée parallèlement au câble principal ; et un câble court (30 po, 75 cm) avec une masse de béton fixée à chaque extrémité. Ce dernier dispositif est devenu l'amortisseur Stockbridge largement utilisé.

Les vibrations dans le câble principal ont été transmises à travers la pince et dans l'amortisseur plus court, ou"Messager", câble. Cela fléchirait et ferait osciller les blocs de béton placés symétriquement à ses extrémités. Un choix judicieux de la masse des blocs, de la rigidité et de la longueur du câble de l'amortisseur permettrait d'adapter l'impédance mécanique de l'amortisseur à celle de la ligne et d'atténuer considérablement l'oscillation du câble principal. Étant donné que les amortisseurs Stockbridge étaient économiques, efficaces et faciles à installer, ils sont devenus couramment utilisés sur les lignes aériennes. Le travail en ligne sous tension à l'aide d'outils à bâtons chauds signifiait qu'il était possible de moderniser les amortisseurs sur les lignes sous tension.

Conceptions modernes

Un design moderne avec des poids en métal

Les conceptions modernes utilisent des poids en forme de cloche en métal plutôt que des blocs de béton de Stockbridge. La cloche est creuse et le câble d'amortissement est fixé intérieurement à l'extrémité distale, ce qui permet un mouvement relatif entre le câble et les poids d'amortissement. Pour offrir une plus grande liberté de mouvement, les poids peuvent être partiellement fendus dans le plan vertical, permettant au câble de se déplacer à l'extérieur des limites de la cloche. Certaines conceptions plus complexes utilisent des poids avec une distribution de masse asymétrique, ce qui permet à l'amortisseur d'osciller dans plusieurs modes et plages de fréquences différentes.

Amortisseurs Dogbone sur les câbles de soutènement du pont Severn

Une autre conception moderne est le Dogbone inventé par Philip Dulhunty en 1976 [douteux - discuter] est ainsi appelé en raison de sa configuration, une plus grande sphère métallique attachée à l'extrémité de l'amortisseur, avec une plus petite sphère en saillie sur le côté, ressemblant à un os de chien . L'amortisseur compense les poids latéralement afin d'introduire un troisième degré de liberté, tordant le câble de l'amortisseur en plus de le plier de haut en bas. Un frottement intra-brin supplémentaire a été créé dans le câble de l'amortisseur, dissipant beaucoup plus d'énergie. [vérification nécessaire]

La section la plus vulnérable du câble est celle où il est fixé à l'extrémité d'une chaîne d'isolateurs, de sorte que les amortisseurs sont généralement installés aux anti-nœuds les plus proches (points de déplacement maximal) de chaque côté de la pince. Il y a donc normalement deux amortisseurs par travée, bien que davantage puissent être installés si nécessaire sur des travées plus longues.

Les lignes de transmission aériennes forment une caténaire pour laquelle les vibrations sont majoritairement dans le plan vertical. Lorsque plus d'un plan de vibration est prévu, les amortisseurs Stockbridge peuvent être montés à angle droit les uns par rapport aux autres. Ceci est courant lorsque le câble passe dans un plan vertical ou non horizontal, par exemple dans les ponts à haubans ou les haubans de mât radio.

Référence : wikipedia.org/wiki/Stockbridge_damper