Hidrológiai Közlöny 1970 (50. évfolyam)

3. szám - Dr. Haszpra Ottó: Hidraulikus rezgéstani vizsgálatok betétgerenda rugalmas kismintáján. II.

Dr. Haszpra O.: Hidraulikai rezgéstani vizsgálatok II. Hidrológiai Közlöny 1970. 3. sz. 107 kult rezgésekre bizonyos átlagos rezgésszám megállapítható. Ez az átlagos rezgésszám a gerenda mélységi helyzetének függvényében lassan változik. A legmélyebb helyzetben összefüggés érvényes, ahonnan a 2 X 2 szálas felfüggesztésben jelentkező AS,n = 2P

m erőt a 2V»=0,65, 1 Is a vízfelszín közelében jV„= 0,45, 1 Is A S

m= 0,250 Al Al = 1,075 • 10

4 — [kii], 2,33 -10"

5 l l 1

J (37a) (37b) ill. a főkivitelen a Al AS

V= 8,6 • 10

4 — [Mp] (38) körüli középérték állapítható meg. A részletesebb feldolgozást a 3 jelű pont mozgásaira vonatkozóan a 7. ábra mutatja. Az eredmények azonban ettől jelentéktelenül különböznek a többi mért pontra vonatkozóan is, akár a vízszintes, akár a függőleges rezgésekről van szó. Hasonló a helyzet a másodlagos rezgésekre vonatkozóan, amelyek a sajátrezgésszámhoz közeli rezgésszámmal, de kicsiny amplitúdóval telepszenek rá az elsődlegesen gerjesztett és általában nagyobb amplitúdójú rezgésekre. Az elsődleges függőleges rezgések kétszeres amplitúdója (3, 4, 5 jelű pont) a valóságra átszámítva egyes helyzetekben 2 — 4 cm-t is elér, a másodlagos (rezonáns) rezgések kétszeres amplitúdója az 1 mm-t ritkán haladja meg (3 mm-t ér el a 12. oszcillogramon), bár a felszín közelében uralkodóvá válhat. Ez azt jelenti, hogy a gerjesztő rezgések létrehozzák a saját frekvenciának megfelelő rezgéseket is, de ezek nagyobb mértékben nem tudnak kifejlődni a víz és a gerenda együttes csillapításával szemben. A függőleges rezgések vizsgálata azt mutatja, hogy bár az átlagos rezgésszámok mindhárom pontban általában megegyeznek, de időnként ellenfázisig fokozódó eltolódás áll elő (13., 14. oszcillogramok). Ebből, de már abból a tényből is, hogy a három pont kirezgései nem azonos amplitúdójúak, az adódik, hogy a gerenda nem merev tömegként rezeg, hanem függőleges síkban hajlító rezgéseket is végez. A hajlító rezgések során létrejövő görbe tengelyvonal meghatározására — a már említett okok miatt — szükséges lenne a három pont mozgásainak egy műszerrel történő felvétele, továbbá megfelelő műszerrel — pl. a középső ponthoz viszonyított — differenciálgörbék meghatározása. Az oszcillogramok vizsgálata során 3 cm-t kitevő relatív behajlás-változást is mértünk a 3 és 5 pontok között. Ez nem az abszolút elmozdulás, mert az a mérőfej mérési tartományán kívül esett. Az oszcillogramok áttanulmányozásával megállapítottuk a 3, 4 és 5 jelű pontok függőleges mozgásában mutatkozó maximális hullámmagasságot, vagyis a kétszeres amplitúdó pillanatnyi maximumát. A 8a) ábra a 3 jelű pont maximális a ingadozását mutatja a gerenda mélységi helyzetének függvényében, az a=/lZ

ma

x-ot magyarázó ábrával együtt. A 8c) és 8d) ábra a 4 és 5 jelű pontok maximális pillanatnyi ingadozását mutatja. A 3 jelű pont ingadozásaiból meghatározhatók a felhúzók öl élben jelentkező erőingadozások. (21a) szerint az egyik 2 szálas felfüggeszt és megnyúlása és a kötélben ébredő P

m erőváltozás között a modellben Al P

m — =2,33-10-' — l 0,125 képlet szolgáltatja. A (38) képlet felhasználásával, miután a felfüggesztő kötél L hosszával a görbével kiegyenlített a értékeket elosztottuk, kiszámítottuk a kötélerő ingadozásait és ugyancsak a 8a) ábrába felraktuk. A 8b) ábrán megrajzoltuk a gerendára ható függőleges hidrodinamikai terhelés átlagértékének [6, 7] görbéjét, majd ehhez pozitív és negatív irányban hozzáadtuk az előbb kapott ASv erőingadozás felét. így meglehetős valószínűséggel megkaptuk azt a két erőgörbét l'SV AS

V ill. S; —s—J" amelyek között a függőleges hidrodinamikai terhelésből a gerenda rezgéseinek és görgősúrlódásának figyelembe vételével a két kötélre ható erő ingadozik. A felhúzószerkezet méretezéséhez ezt az erőt még meg kell növelni a 28 Mp-os gerenda vízbeli súlyával 24,5 Mp-dal. Mivel a 8b) ábra szerint a hidrodinamikus felhúzóerő szükséglet minimuma —22 Mp, ezt a vízben mért súllyal megnövelve, a tényleges felhúzóeröszükséglct minimuma a két kötélen együttesen: S

l min = - 22 + 24,5 = + 2,5 Mp. A maximális érték hasonló megfontolással, mivel az ábrából Sv max = 31 Mp, ] max — 1 24,5=55,5 Mp. Tekintettel arra, hogy az erőingadozás igen nagy, a felhúzó erő minimuma pedig igen kicsi, nem állíthatjuk, hogy a gerenda sohasem fog a pillanatnyi felúszás állapotába kerülni. Tömegének növelése tehát két okból is célszerű, ha ez az átbocsátási állapot: mértékadó. Egyrészt csökkenti a kilengéseket és így a kötélerő ingadozását, másrészt növeli a vízben mért súlyt. A kötélen való zökkenés veszélye ezzel kiküszöbölhető. Ennek az esetleges tömegnövelésnek a mértékére gazdaságos javaslatot tenni a görbéknek igen munkaigényes feldolgozásával lehetne. Az is kétségtelen viszont, hogy legmegnyugtatóbban a kérdést a teljes terhelés mérésével (valamivel nagyobb méréshatárú mérőfejjel), tehát nem csupán az ebben bekövetkező változások mérésével volna lehetséges tisztázni. Még megjegyzendő, hogy S

t max csaknem kimeríti az adott relatív nyúlású kötélre megengedhető terhelést, ha a megengedett feszültség pl. 1400 kp/cm

2. (Kérdés, hogy ez a feszültség megengedhető-e.) A [6, 7] vizsgálatok során bemutattuk, hogy bizonyos szintek között a függőleges hidrodinamikai terhelés azonos szinten is bizonyos határok között ingadozik. Ez az ingadozás 17 Mp-ot, vagy a középhez viszonyítva +8,5 Mp-ot ért el a görgősúrlódás nélkül. Csúszósúrlódás feltételezésével is csak 37 Mp-ot, azaz +18,5 Mp-ot. Lényegesen, ill. jelentősen kisebb értéket tehát, mint a 7c) ábrán szereplő 52, ill. +26 Mp. Ennek oka az, hogy a [6, 7] vizsgálatokban használt gerenda tömeg szempontjából nem volt modellhelyes, mivel a tulajdonképpeni feladathoz, az erők időbeli átlagának meghatározásához ez nem is volt szükséges. Tömege 63,7 tonnás főkivitelnek felelt meg. A felhúzóerő ingadozásait a bizonyos súlylyal kiegyensúlyozott és ütközővel ellátott felfüggesztő kötél ütközési pontjának megmozdulása jelezte. Ehhez a gerenda bizonyos fokú megemelkedése, ill, megsiillyedése volt szükséges. A gerendát támadó hidrodinamikai erő, a vízben mért súly ós a felhúzókötélben változó erő előjeles összege okozta a gerenda gyorsulását. A rövid ideig tartó erőlökések a nagyobb tömegű gerendát (és az ellensúlyt) kisebb gyorsulással mozgatják és így az ugyanazon idő alatt kevesebbet mozdul el, mint a kisebb tömegű gerenda. Ugyanaz az erőlökés tehát a nagyobb tö-