آشنایی با پدیده ی گالوپینگ

نوسانات ناشی از باد 

سه نوع حرکت ناشی از باد به شرح زیر وجود دارد:

الف) گالوپینگ: گالوپ نوسان عرضی برخی از ساختارها است که به دلیل توسعه نیروهای آیرودینامیکی در مرحله حرکت است. این ویژگی با افزایش دامنه ارتعاش عرضی با افزایش سرعت باد مشخص می شود. مقطع غیر دایره ای بیشتر مستعد این نوع نوسان است

ب) لرزش: فلاتر حرکت ناپایدار نوسان سازه ای است که به دلیل اتصال بین نیروی آیرودینامیکی و تغییر شکل الاستیک سازه ایجاد می شود. شاید رایج ترین شکل، حرکت نوسانی ناشی از خم شدن و پیچ خوردگی باشد. عرشه های پل معلق دهانه بلند یا هر عضوی از سازه با مقادیر زیاد d/t (جایی که d عمق یک سازه یا عضو سازه ای موازی با جریان باد است و t کمترین بعد جانبی یک عضو است)

ج) Ovalling: این سازه های دیواری با انتهای باز در یک یا هر دو انتها مانند مخازن ذخیره روغن و برج های خنک کننده طبیعی عمل می کنندکه در آنها نسبت قطر حداقل بعد جانبی به ضخامت دیوار از 100 یا بیشتر است، مستعد نوسانات بیضی شکل هستند. این نوسانات با تغییر شکل شعاعی دوره ای ساختار توخالی مشخص می شود.

تاثیر باد بر سازه 

سه نوع مختلف اثرات روی ساختار ایجاد می کند: استاتیک ، پویا و آیرودینامیکی. پاسخ بار به نوع ساختار بستگی دارد. هنگامی که سازه در پاسخ به بار باد منحرف می شود ، باید اثرات دینامیکی و آیرودینامیکی را علاوه بر اثر استاتیک تحلیل کرد.

پدیده ی گالوپینگ

پدیده ی گالوپینگ نوسان دامنه زیاد و فرکانس پایین خطوط برق بر اثر باد است. حرکت سیم ها بیشتر در سطح عمودی است، اگرچه حرکت افقی یا چرخشی نیز امکان پذیر است. حالت فرکانس طبیعی حدود 1 هرتز است، که باعث می شود حرکت دوره ای اغلب به عنوان رقص هادی نیز شناخته شود. پدیده ی گالوپینگ می تواند یک مشکل مهم برای اپراتورهای سیستم انتقال باشد، به ویژه در مواردی که خطوط باز هستند یا کشورهایی که در معرض بادهای فراوان و در معرض بارگذاری یخ هستند. . طراحان می توانند برای حل این معضل از رساناهای صاف استفاده کنند که و ویژگی های آیرودینامیکی آنها باعث کاهش حرکت می شود. علاوه بر این، دستگاههای ضد گالوپ ممکن است روی خط نصب شوند تا حرکت نوسانی را به یک حرکت با آسیب کمتر تبدیل کنند. همچنین استفاده از اتصالات عایق محکم تر، باعث کاهش حرکت گالوپینگ می شود. این اقدامات می تواند پرهزینه باشد. در صورت ایجاد توده ی یخ در خطوط انتقال، ممکن است انتقال نیرو در خط افزایش یابد. ساده ترین راه حرارت دادن و ذوب شدن یخ می باشد اما از دست دادن ناگهانی یخ از یک خط می تواند منجر به پدیده ای به نام "پرش" شود ، که در آن سیم ها در پاسخ به تغییر وزن به طور چشمگیری به سمت بالا برگشت خواهند داشت. در این حالت اپراتور می تواند به طور پیشگیرانه خط را به صورت کنترل شده خاموش کند تا با خطای غیرمنتظره روبرو شود اما خطر خرابی مکانیکی خط همچنان وجود دارد.

گالوپینگ در رشته های دیگر

تجزیه و تحلیل پدیده ی گالوپینگ در هادی ها با چندین رشته دانشگاهی همپوشانی دارد. ارتعاشات مکانیکی قوانین حرکت هادی را پوشش می دهد و هادی با طول زیاد به عنوان جرمی عمل می کند که توسط فنر الاستیک مطیع قانون هوک است. هم چنین تجزیه و تحلیل گالوپینگ در هادی ها به مهندسی عمران مربوط می شود زیرا هادی های الکتریکی توسط برج ها حمل می شوند و مطالعه تأثیرات باد بر سازه ها، از جمله هر نوع ارتعاش ، بسیار مورد مطالعه ی مهندسین عمران است. در مهندسی هوانوردی، اصطلاح "فلاتر" برای توصیف گالوپ هادی و سایر پدیده های مشابه که شامل نیروهای آیرودینامیکی در تعامل با ساختارهای الاستیک است، استفاده می شود.

برای پیشگیری از پدیده گالوپینگ چه باید کرد؟

تا کنون هیچ راه حل "جادویی" برای جلوگیری از گالوپینگ پیدا نشده است. اما بسیاری از راه حل های مبتکرانه توسط مهندسان برای محدود کردن هرچه بیشتر پدیده ها ارائه شده است. راه حل ایده آل البته یک نوع جدید از کابل با نسبت میرایی داخلی بزرگ است. رفتار گالوپینگ می تواند تحت تأثیر بار الکتریکی منتقل شده توسط یک خط باشد ، زیرا افزایش دما ممکن است به طور کلی از یخ زدگی جلوگیری کند. اما برای افزایش دما به اندازه کافی، ما نیاز به انتقال جریان بیشتر داریم. این امر باعث اختلال در سیستم قدرت الکتریکی می شود و از نظر اقتصادی امکان پذیر نیست. مقدار انرژی مورد نیاز برای جلوگیری از یخ زدگی روی خط بستگی به سرعت باد دارد.

• برای جلوگیری از پدیده گالوپینگ معمولا هادی های خطوط هوایی را از جنس مس و آلومنیوم انتخاب می کنند و برای ولتاژ های بالا به دلیل سبک بودن و مقرون به صرفه بودن فلز آلومنیوم که می تواند درجه حرارت زیادی را تحمل کند به عنوان هادی مورد استفاده قرار می گیرد. به جهت افزایش مقاومت مکانیکی هادی از چند رشته سیم فولادی نیز در داخل هادی استفاده می شود.

• وظیفه محافظت از هادی ها در فواصل معین بر عهده دکل ها می باشد. بنابراین دکل ها باید بتوانند در شرایط خیلی سخت از نظر جوی و محیطی، نیروهای مکانیکی تحمیل شده بر خود را تحمل کنند.

• برای از بین بردن نوسانات هادی ها در خطوط انتقال از وزنه مستهلک کننده با نام دمپر استفاده می شود. • می توانیم شرایط را به گونه ای فراهم کنیم تا از ایجاد یخ زدگی روی هادی ها جلوگیری شود. مثلا با ذوب کردن یخ می توان این مشکل را برطرف کرد.

• با دخالت مستقیم در مکانیزم گالوپینگ می توان مانع ایجاد آن شد یا به وسیله جلوگیری از رسیدن دمای دامنه های بیشتر از این امر مانع شد.

• برای بالا بردن مقاومت خطوط در برابر گالوپینگ به وسیله بالا بردن فاصله بین فازها وکنترل مود گالپینگ به کمک ارتباط های بین فازی از این واقعه جلوگیری می شود.

یکی دیگر از راه حل ها استفاده از دستگاه های مکانیکی در خطوط هوایی است که از زیاد شدن دامنه ی نوشان جلوگیری می کند. دستگاه های زیر می تواند از پدیده ی گالوپینگ جلوگیری کند

1. جدا کننده گیره چرخشی

2. اسپیسرهای حلقه ای

3. فاصله دهنده های بین فاز

4. منفجرکننده های پاندول

5. بادگیر

6. مهارکننده دمپر پیچشی (TDD)

7. جدا کننده های گیره دوار