DE102009032549A1

DE102009032549A1 - Verfahren zum Mindern von Schwingungsamplituden

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Publication number: DE102009032549A1
Application number: DE102009032549A
Authority: DE
Inventors: Hernan Victor Arrieta; Hans-Peter Borufka; Andreas Hartung; Ulrich Dr. Retze
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2011-01-13
Also published as: WO2011003398A1; US20120102701A1; EP2452048A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur (10), die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, wird entweder eine Ortsabhängigkeit oder eine Zeitabhängigkeit einer Anregungskraft, die auf die Struktur (10) einwirkt und eine Schwingung der Struktur (10) anregen kann, bestimmt (10). Eine Gegenkraft wird derart erzeugt (105), dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegengerichtet ist, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mindern einer Schwingungsamplitude einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann. Schwingfähige Strukturen sind insbesondere Stator- und Rotorschaufeln von Axialverdichtern oder Turbinen, vor allem deren Blätter.
Rotorscheiben und insbesondere deren Laufschaufeln sowie Statorscheiben und insbesondere deren Leitschaufeln in Axialverdichtern und Turbinen von Gasturbinen-Triebwerken für Luftfahrzeuge oder andere mobile oder stationäre Anwendungen sind extremen Bedingungen ausgesetzt und müssen deshalb extreme Anforderungen erfüllen. Insbesondere müssen die Schaufeln und vor allem deren Blätter bei hohen Temperaturen hohen Fliehkräften standhalten. Gleichzeitig sollen sie eine geringe Masse und aus aerodynamischen Gründen ein dünnes Profil aufweisen.
Der Gasstrom, in dem die Laufschaufeln rotieren, ist inhomogen. Stromabwarts und vor allem stromaufwärts angeordnete Leitschaufeln oder andere Einrichtungen modulieren Druck, Geschwindigkeit und Richtung des Gasstroms. Auch der Gasstrom, dem die Leitschaufeln ausgesetzt sind, ist inhomogen. Stromabwärts und vor allem stromaufwärts rotierende Laufschaufeln oder andere Einrichtungen modulieren Druck, Geschwindigkeit und Richtung des Gasstroms, der auf die Leitschaufeln trifft. Somit ist jede einzelne Schaufel stark zeitabhängigen Kräften ausgesetzt. Die Zeitabhängigkeit der Kräfte ist insbesondere von der Anzahl, Geometrie und Anordnung der betrachteten Schaufeln sowie der stromaufwärts und stromabwärts angeordneten Schaufeln, von der Drehzahl und anderen Parametern des Betriebszustands abhängig.
Aufgrund ihrer Elastizität können gebaute und vor allem integral beschaufelte Rotor- und Statorscheiben (engl.: bladed disks = BLISKs) Schwingungen ausführen. Diese Scheiben weisen Schwingungseigenmoden und zugehörige Resonanzfrequenzen auf. Wenn die auf eine Rotor- oder Statorscheibe wirkenden Kräfte Anteile aufweisen, die mit einer Eigenfrequenz der Rotor- bzw. Statorscheibe oszillieren, wird die zugehörige Schwingungseigenmode der Rotor- bzw. Statorscheibe angeregt. In dieser Resonanzsituation können große Schwingungsamplituden und entsprechende mechanische Belastungen für die Rotorscheibe, insbesondere die Schaufeln und deren Blätter, entstehen. Im Extremfall kann die Rotorscheibe, insbesondere die Blätter beschädigt oder zerstört werden.
In der US 4,722,668 ist eine Dämpfung von Schaufelschwingungen durch am Deckband oder in der Mitte der Schaufeln angeordnete Magneten beschrieben. Die Magnete sind so angeordnet, dass an benachbarten Schaufeln angeordnete Magnete einander gegenüberliegen und einander anziehen.
In der US 5,490,759 ist ein magnetisches Dämpfungssystem zum Begrenzen von Vibrationen von Schaufelspitzen in Turbomaschinen beschrieben. Wenn Schaufelvibrationen auftreten, werden Elektromagneten aktiviert. In den Schaufelspitzen induzierte Wirbelströme dämpfen die Schaufelvibrationen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen sowie eine Steuerung und ein Computer-Programm zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beruhen auf der Erkenntnis, dass die oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen nicht die Anregung von Schwingungen mindern, sondern erst bereits angeregte Schwingungen dämpfen, und auf der Idee, statt wie bisher bereits angeregte Schwingungen zu dämpfen nun schon der Anregung entgegenzuwirken. Bei den eingangs beschriebenen herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen ruft erst eine Bewegung einer Schaufel oder eines Blatts Wirbelströme hervor, die der Bewegung entgegen gerichtete Kräfte erzeugen. Im Gegensatz dazu wird vorliegend eine Gegenkraft zu einer eine Schwingung anregenden Anregungskraft erzeugt. Die Gegenkraft ist der Anregungskraft zumindest überwiegend entgegen gerichtet, um sie zumindest teilweise zu kompensieren. Damit wird bereits die Anregung einer Schwingung gemindert.
Die Wirkung unvermeidbarer instationärer, insbesondere aerodynamischer Anregungskräfte bzw. Anregungsfelder auf die schwingfähige Struktur, insbesondere auf die Schaufel oder das Blatt, wird also verändert. Diese Veränderung der Wirkung erfolgt durch Verstimmen (englisch: mistuning), insbesondere der Amplitude der Anregungskraft, insbesondere durch zumindest teilweise Kompensation der Anregungskraft durch eine Gegenkraft, die der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist.
Bei einem Verfahren zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, wird zunächst zumindest entweder eine Ortsabhängigkeit oder eine Zeitabhängigkeit einer Anregungskraft, die auf die Struktur einwirkt und eine Schwingung der Struktur anregen kann, bestimmt. Eine Gegenkraft wird derart erzeugt, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist und damit die Anregungskraft insbesondere zumindest teilweise kompensiert, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Dabei kann eine Auslenkung der schwingfähigen Struktur erfasst und die Gegenkraft abhängig von der erfassten Auslenkung erzeugt werden. So kann beispielsweise bei geringen Auslenkungen auf das Erzeugen einer Gegenkraft verzichtet werden, um die dazu erforderliche Leistung einzusparen. Der Schritt des Bestimmens kann ein empirisches Erfassen oder ein numerisches Simulieren der Anregungskraft umfassen.
Insbesondere ist das Verfahren auf Statorschaufeln, Statorscheiben, Statorstufen, Rotorschaufeln, Rotorscheiben, Rotorstufen oder andere schwingfähige Strukturen, die für eine Rotation um eine Achse ausgebildet sind, anwendbar. Die Ortsabhängigkeit der Anregungskraft ist in diesem Fall insbesondere eine Winkelabhängigkeit.
Bei rotierenden schwingfähigen Strukturen können zumindest entweder eine Drehzahl oder eine Winkelposition der Struktur erfasst werden und Daten über zumindest entweder die Winkelabhängigkeit oder die Zeitabhängigkeit der Anregungskraft oder einer zur zumindest teilweisen Kompensation der Anregungskraft erforderlichen Gegenkraft bei der erfassten Drehzahl oder Winkelposition aus einem Datenspeicher ausgelesen werden. Die Gegenkraft kann durch ein Magnetfeld hervorgerufen werden, das mittels eines Permanent- oder Elektromagneten erzeugt wird. Die Wirkung des Magnetfelds kann beispielsweise auf magnetostatischer Anziehung oder Abstoßung und/oder auf der Wechselwirkung mit induzierten Wirbelstromfeldern beruhen. Im letztgenannten Fall liegt eine neue Form der Wirbelstromdämpfung vor.
Eine Vorrichtung zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, umfasst eine Wirkeinrichtung zum Erzeugen einer Gegenkraft derart, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist und die Anregungskraft insbesondere zumindest teilweise kompensiert, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Die Wirkeinrichtung kann entweder an der schwingfähigen Struktur oder beispielsweise dieser gegenüber liegend angeordnet sein. Alternativ kann die Wirkeinrichtung mehrere Teile umfassen, von denen einer an der schwingfähigen Struktur und einer beispielsweise gegenüber der schwingfähigen Struktur angeordnet sein kann. Die Wirkeinrichtung umfasst beispielsweise einen Magneten zum Erzeugen eines Magnetfelds, eine Einrichtungen zum Erzeugen elektrostatischer Anziehung oder Abstoßung oder eine Einrichtung zum Erzeugen von fluiddynamischen Kräften.
Ferner kann die Vorrichtung einen Sensor zum Erfassen zumindest entweder einer Auslenkung oder einer Schwingungsamplitude oder einer Drehzahl oder einer Winkelgeschwindigkeit oder einer Winkelposition oder einer Geschwindigkeit oder eines Orts der schwingfähigen Struktur oder einer Temperatur oder eines Drucks oder einer Dichte eines Fluids umfassen. Die Vorrichtung kann ferner einen Datenspeicher zum Speichern zumindest entweder einer Ortsabhängigkeit oder einer Zeitabhängigkeit der Anregungskraft oder der zur zumindest teilweisen Kompensation der Anregungskraft erforderlichen Gegenkraft umfassen. Ferner kann die Vorrichtung eine Steuerung zum Auslesen von Daten aus dem Datenspeicher in Abhängigkeit von zumindest entweder einer Drehzahl oder einer Winkelgeschwindigkeit oder einer Geschwindigkeit oder einer Winkelposition oder einem Ort der Struktur oder einer Temperatur oder einem Druck oder einer Dichte eines Fluids und zum Steuern der Wirkeinrichtung in Abhängigkeit von aus dem Datenspeicher ausgelesenen Daten umfassen.
Einige Ausführungsformen können auch so charakterisiert werden, dass eine Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, gemindert wird, indem die schwingfähige Struktur gleichzeitig zur Anregung durch die Anregungskraft gegenphasig angeregt wird, wobei die Anregung durch die Anregungskraft durch die gegenphasige Anregung zumindest teilweise kompensiert wird. Nochmals anders ausgedrückt wird eine gegebene erste Anregung mit einer bestimmten ersten Phase durch eine zusätzliche zweite Anregung mit einer entgegengesetzten zweiten Phase (Phasendifferenz zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase gleich 180° bzw. Pi) zumindest teilweise kompensiert. Die effektive bzw. verbleibende Anregung ist dadurch gemindert. Es resultieren reduzierte Auslenkungen, Amplituden und Belastungen für die schwingfähige Struktur.
Bei einem weiteren Verfahren zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, wird eine Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Orts- oder Zeitabhängigkeit erzeugt, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Eine weitere Vorrichtung zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, umfasst eine Einrichtung zum Erzeugen einer Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Orts- oder Zeitabhängigkeit, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Bei dem zuletzt genannten Verfahren und bei der zuletzt genannten Vorrichtung ist die Kraft insbesondere weniger von der Geschwindigkeit als vom Ort bzw. dem Verformungszustand der Struktur abhängig und unterscheidet sich damit von Dämpfungskräften, die vor Allem von der Geschwindigkeit der Bewegung oder Verformung einer schwingfähigen Struktur abhängen.
Die erwähnte Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Orts- oder Zeitabhängigkeit kann ebenso wie die weiter oben beschriebene, der Anregungskraft überwiegend entgegengerichtete Gegenkraft durch eines oder mehrere statische oder zeitlich variierende elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder erzeugt werden. Die Kraftwirkung des oder der elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Felder beruht beispielsweise auf elektrostatischer oder magnetostatischer Anziehung oder Abstoßung und/oder auf der Wechselwirkung mit induzierten Wirbelstromfeldern.
Die erwähnte Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Orts- oder Zeitabhängigkeit kann einen axialen Anteil (parallel zur Triebwerksachse) und/oder einen tangentialen Anteil (in Richtung des Umfangs) aufweisen. Die oben beschriebene, der Anregungskraft überwiegend entgegengerichtete Gegenkraft, eine Kraft mit stochastischer oder quasi-stochastischer Orts- oder Zeitabhängigkeit und/oder eine Kraft mit pulsartiger Orts- oder Zeitabhängigkeit können einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet werden.
Die oben beschriebenen Vorrichtungen können insbesondere zur Ausführung von einem der oben beschriebenen Verfahren ausgebildet sein. Die oben beschriebenen Verfahren können insbesondere mit einer der oben beschriebenen Vorrichtungen ausgeführt werden.
Eine Steuerung zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, umfasst einen Steuerausgang zum Steuern einer Wirkeinrichtung zum Erzeugen einer Gegenkraft derart, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist, die Anregungskraft insbesondere zumindest teilweise kompensiert, um die Anregung einer Schwingung zu mindern. Die Steuerung ist beispielsweise in ein Turbinensteuergerät (engl.: engine control unit) integriert oder mit diesem identisch.
Ein Computer-Programm zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, umfasst Programmcode zur Durchführung oder Steuerung von einem der oben beschriebenen Verfahren, wenn das Computer-Programm auf einem Computer oder einem Prozessor ablauft.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Axialverdichter, Turbinen, Gasturbinen-Triebwerke für Luftfahrzeuge und andere mobile oder stationäre Anwendungen geeignet. Schwingungen sowohl an gebauten als auch an integral beschaufelten Rotor- oder Statorscheiben mit Deckband oder in deckbandloser Ausführung sowie an entsprechenden Rotor- oder Statorstufen können gemindert werden. Die Erfindung ist beispielsweise für Schaufeln oder Blätter aus nicht magnetischen oder magnetischen Werkstoffen geeignet.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung aber auch auf viele andere schwingfähige Strukturen anwendbar, auf die aufgrund einer Rotation ihrer selbst oder eines anderen Bauteils oder aufgrund einer linearen Bewegung oder aus anderen Gründen eine Kraft wirkt, die eine Schwingung anregen kann. Eine schwingfähige Struktur kann ein einziges einstückig hergestelltes oder aus mehreren Teilen zusammengesetztes Bauteil oder eine Gruppe von miteinander gekoppelten Bauteilen umfassen. Mit einer Schwingung wird insbesondere eine periodisch oder näherungsweise periodisch oszillierende elastische Verformung der Struktur oder eines Teils der Struktur oder eine periodische oder näherungsweise periodische Bewegung der Struktur aufgrund einer elastischen mechanischen oder anderen Aufhängung bezeichnet.
Eine konstante Kraft oder ein konstanter Anteil einer variierenden Kraft ist in vielen Fällen nicht zur Anregung einer Schwingung geeignet. Daher wird mit einer Anregungskraft bzw. einer eine Schwingung anregenden Kraft insbesondere eine zeitlich oder örtlich variierende Kraft oder ein zeitlich oder örtlich variierender Anteil einer Kraft bezeichnet. Im zeitlichen oder örtlichen Mittel kann die Anregungskraft somit Null sein. Der Begriff „Kraft” umfasst auch ein Kraftfeld und eine Mehrzahl von Kräften. Mehrere Kräfte können an unterschiedlichen Orten angreifen und so ein Drehmomente oder ein höheres Moment erzeugen. Mit einer Kraft wird darüber hinaus auch ein Drehmoment oder ein höheres Moment bezeichnet, das von einer Wirkeinrichtung auf die schwingfähige Struktur ausgeübt wird, unabhängig davon, ob dieses Moment durch mehrere an verschiedenen Orten angreifende Kräfte erzeugt wird.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben den Vorteil, dass nicht erst bereits angeregte Schwingungen gedämpft, sondern schon die Anregung von Schwingungen gemindert werden kann. Während bei eingangs beschriebenen herkömmlichen Verfahren die Dämpfung um so größer ist, je größer die Amplitude der Auslenkung und die Amplitude der Geschwindigkeit sind, sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet, bereits kleine Auslenkungen bzw. kleine Schwingungen zu unterdrücken.
Kurzbeschreibung der Figuren
Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Schaufelblatts;
2 eine schematische Darstellung einer Verformung des Schaufelblatts aus 1 bei einer ersten Schwingungsmode;
3 eine schematische Darstellung einer Verformung des Schaufelblatts aus 1 bei einer zweiten Schwingungsmode;
4 eine schematische Darstellung einer Verformung des Schaufelblatts aus 1 bei einer dritten Schwingungsmode;
5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Mindern einer Schwingung; und
6 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Mindern einer Schwingung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Die 1 bis 4 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Schaufelblatts 10 bzw. eines Blatts einer Turbinenschaufel. Das Blatt 10 kann Bestandteil einer Laufschaufel oder einer Rotorscheibe oder einer Rotorstufe oder einer Leitschaufel oder einer Statorscheibe oder einer Statorstufe sein. Das dargestellte Blatt 10 weist kein Deckband auf. Die nachfolgenden Ausführungsformen sind jedoch auch bei einer Laufschaufel mit Deckband anwendbar.
Das Blatt 10 weist ein festes Ende bzw. befestigtes Ende 12 und ein freies Ende 14 auf. Am befestigten Ende 12 geht das Blatt 10 beispielsweise über eine Plattform in einen Schaufelfuß über. Plattform, Schaufelfuß, Scheibenhöcker, Scheibensegment und andere Bestandteile der Schaufel oder der Turbinenscheibe oder der Turbinenstufe sind in den 1 bis 4 nicht dargestellt. Das Blatt 10 weist ferner eine Anströmkante 16 und eine Abströmkante 18 auf. Ferner ist in 1 ein Magnet 20 am freien Ende 14 nahe der Abströmkante 18 des Blatts 10 dargestellt, der später beschrieben wird.
Die 2 bis 4 zeigen schematische Darstellungen von Momentaufnahmen des Blatts 10 in verschiedenen Schwingungsmoden. Die Gestalt des unverformten Blatts ist jeweils durch eine Kontur 29 angedeutet. Die Darstellungen gehen auf numerische Simulationen mit einem vollständigen dreidimensionalen Schaufelmodell, das neben dem Blatt 10 auch einen Schaufelfuß, einen Scheibenhöcker und ein Scheibensegment umfasst, zurück. Entsprechend ist auch am befestigten Ende 12 des Blatts 10 jeweils eine leichte Verformung erkennbar. Da die in den Figuren nicht dargestellten Bestandteile, insbesondere der Schaufelfuß, der Scheibenhöcker und das Scheibensegment eine größere Steifigkeit aufweisen als das Blatt 10, sind die Verformungen des Blatts 10 am befestigten Ende 12 deutlich geringer als am freien Ende 14.
Die dargestellten Schwingungseigenmoden sind drei verschiedene fundamentale Schwingungsformen. 2 zeigt eine Momentaufnahme der ersten Biegeschwingung, 3 eine Momentaufnahme der ersten Torsionsschwingung, und 4 eine Momentaufnahme der ersten Sehnenschwingung. Die Verformungen sind zur Verdeutlichung jeweils übertrieben dargestellt.
Die zur Erfüllung der strukturmechanischen Integritätsanforderungen erforderliche schwingungsmechanische Abstimmung einer Schaufel, insbesondere eines Blatts 10 im Betriebsbereich (Drehzahl, Temperatur, Druck etc.) der Turbomaschine, deren Bestandteil das Blatt 10 ist, erfolgt in der Regel als interdisziplinärer iterativer Prozess. In diesen gehen ein die Aerodynamik, die Strukturmechanik, die Konstruktion und eine experimentelle Validierung.
Das Anregen von Resonanzen bzw. Resonanzfrequenzen und den zugehörigen Schwingungseigenmoden kann starke Schwingungsamplituden, entsprechend starke strukturelle Belastungen und in der Folge eine Beschädigung oder Zerstörung des Blatts 10 oder der gesamten Schaufel bewirken. Nach Möglichkeit werden die Schaufel und insbesondere das Blatt 10 deshalb so konstruiert, dass Resonanzfrequenzen zumindest der fundamentalen Schwingungseigenmoden außerhalb des Betriebsbereichs liegen bzw. durch im Betriebsbereich auftretende oszillierende Kräfte nicht angeregt werden. Ist dies nicht möglich, werden herkömmlich Dämpfungssysteme verwendet. Diese beruhen auf mechanischer Reibung, der Erzeugung von Wirbelströmen oder von Magnetfeldern durch inverse Magnetostriktion, denen in magnetostriktiven Materialien oder durch Wirbelströme Energie entzogen wird.
Wie bereits eingangs erwähnt, wird vorliegend die Wirkung unvermeidlicher instationärer, insbesondere aerodynamischer Anregungskräfte bzw. Anregungsfelder auf die schwingfähige Struktur, insbesondere auf das Blatt 10 verändert. Diese Veränderung der Wirkung erfolgt durch Verstimmen (englisch: mistuning), insbesondere der Amplitude der Anregungskraft, insbesondere durch zumindest teilweise Kompensation der Anregungskraft durch eine Gegenkraft, die der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist.
Die Ortsabhängigkeit und die Zeitabhängigkeit der auf das Blatt 10 wirkenden Anregungskräfte aerodynamischer Natur können mittels einer numerischen Simulation bestimmt oder auch empirisch erfasst werden. Ferner können zur Anregung von Schwingungseigenmoden erforderliche oder geeignete Kräfte und deren Orts- und Zeitabhängigkeit bestimmt werden, wiederum empirisch oder aus numerischer Simulation.
Die Anregung einer Schwingungsmode erfolgt am effizientesten mit einer Kraft, die an einem Ort maximaler Auslenkung angreift. In den 2 bis 4 ist erkennbar, dass dies für die erste Biegeschwingung ein Ort am freien Ende 14 des Blatts 10, beispielsweise in der Mitte des freien Endes 14, und für die erste Torsionsschwingung ein Ort am freien Ende 14 nahe der Abströmkante 18 und/oder nahe der Anströmkante 16 ist.
In der oben bereits beschriebenen 1 ist ein Magnet 20 am freien Ende 14 nahe der Abströmkante 18 des Blatts 10 dargestellt. Wenn der Magnet 20 einem magnetischen Wechselfeld geeigneter Richtung ausgesetzt ist und das magnetische Wechselfeld mit einer Frequenz oszilliert, die der Resonanzfrequenz bzw. Eigenfrequenz an der ersten Torsionsschwingung entspricht, kann diese Eigenschwingungsmode durch das magnetische Wechselfeld angeregt werden. Wenn die Frequenzen, mit der das magnetische Wechselfeld oszilliert, der Resonanzfrequenz bzw. Eigenfrequenz der ersten Biegeschwingung entspricht, kann über den Magneten 20 diese Schwingungseigenmode angeregt werden. Wenn die Frequenz, mit der das magnetische Wechselfeld oszilliert, der Resonanzfrequenz bzw. Eigenfrequenz der ersten Sehnenschwingung entspricht, kann diese Schwingungseigenmode angeregt werden.
Wenn die Eigenfrequenzen zu verschiedenen Schwingungseigenmoden gleich oder ähnlich sind, können jedoch mit einem magnetischen Wechselfeld entsprechender Frequenz über den Magneten 20 mehrere Schwingungseigenmoden gleichzeitig angeregt werden. Dies ist beispielsweise vermeidbar, indem ein zweiter Magnet am freien Ende 14 nahe der Anströmkante 16 oder in der Mitte des freien Endes 14 angeordnet wird, oder indem ein zweiter und ein dritter Magnet in der Mitte bzw. nahe der Anströmkante 16 am freien Ende 14 des Blatts 10 angeordnet wird. Durch die Orientierung dieser zwei oder drei Magneten und die Richtung des magnetischen Wechselfelds an den Orten der Magneten können über die Magnete gleichzeitig Kräfte mit unterschiedlicher Richtung auf das freie Ende 14 des Blatts 10 ausgeübt werden.
Wenn die durch das magnetische Wechselfeld über die Magneten auf das freie Ende 14 ausgeübten Kräfte an der Anströmkante 16, an der Abströmkante 18 und in der Mitte dazwischen die gleiche Richtung haben, wird die erste Biegeschwingung angeregt. Wenn die von dem magnetischen Wechselfeld über die Magneten auf das freie Ende 14 des Blatts 10 ausgeübten Kräfte jeweils an der Anströmkante 16 und an der Abströmkante 18 entgegengesetzte Richtungen aufweisen, wird die erste Torsionsschwingung angeregt. Wenn die vom magnetischen Wechselfeld über die Magneten auf das freie Ende 14 des Blatts 10 ausgeübten Kräfte jeweils an der Anströmkante 16 und der Abströmkante 18 die gleiche und in der Mitte dazwischen eine entgegengesetzte Richtung aufweisen, wird die erste Sehnenschwingung angeregt. Durch andere Orientierungen der Magneten und/oder des magnetischen Wechselfelds an den Orten der Magneten und durch eine größere Anzahl von Magneten können weitere, in den 2 bis 4 nicht dargestellte Schwingungseigenmoden angeregt werden.
Das magnetische Wechselfeld kann durch eine Magnetspule erzeugt werden, in der ein entsprechender Wechselstrom fließt. Alternativ kann das magnetische Wechselfeld durch Permanentmagneten oder von Gleichstrom durchflossene Magnetspulen erzeugt werden, die nahe dem Umfang des Kreises angeordnet sind, der von dem rotierenden Blatt 10 überstrichenen wird. Wenn das Blatt 10 Teil einer Statorschaufel bzw. einer Statorscheibe, an deren inneren Umfang das freie Ende 14 des Blatts 10 angeordnet ist, oder einer entsprechenden Statorstufe ist, kann das magnetische Wechselfeld, dem der Magnet 20 ausgesetzt ist, durch Permanentmagneten oder von Gleichstrom durchflossene Magnetspulen erzeugt werden, die mit einem Rotor rotieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind der Magnet 20 und ggf. weitere Magnete am Blatt 10 sowie das magnetische Wechselfeld so angeordnet und orientiert, dass die oben beschriebene Anregung der Eigenschwingungsmoden gegenphasig zu einer Anregung durch die bereits eingangs beschriebenen aerodynamischen Anregungskräfte erfolgt. Die Anregung durch die aerodynamischen Anregungskräfte und die Anregung über das Magnetfeld und den oder die Magneten 20 am Blatt 10 kompensieren einander zumindest teilweise, so dass die Schwingungsmoden insgesamt schwacher oder wesentlich schwächer oder sogar überhaupt nicht angeregt werden. Eine gegenphasige Anregung bedeutet dabei eine Phasendifferenz zwischen den aerodynamischen Anregungskräften und der beschriebenen magnetischen Anregung von 180° bzw. π (Pi). Über das Magnetfeld und den Magneten 20 wird somit eine Gegenkraft erzeugt, die der aerodynamischen Anregungskraft entgegen gerichtet ist, um sie zumindest teilweise zu kompensieren und somit die Anregung zumindest zu mindern.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer beschaufelten Rotorscheibe 30 mit einem Zentralelement 32, an dem eine Mehrzahl von Blättern 10, wie sie oben anhand der 1 bis 5 beschrieben wurden, angeordnet ist. Die beschaufelte Rotorscheibe 30 kann um eine Achse 34 rotieren.
Ein Sensor 40 ist beispielsweise zum Erfassen der Drehzahl bzw. gleichbedeutend der Winkelgeschwindigkeit und/oder der Winkelposition ausgebildet. Dazu ist er beispielsweise mit einer in 6 nicht dargestellten Welle verbunden oder optisch oder magnetisch mit der beschaufelten Rotorscheibe 30 gekoppelt.
Am Umfang der beschaufelten Rotorscheibe 30 nahe den freien Enden 14 der Blätter 10 sind Wirkeinrichtungen 60 angeordnet, insbesondere Permanentmagneten oder Elektromagneten. Anzahl und Anordnung der Wirkeinrichtungen 60 entsprechen insbesondere Anzahl und Anordnung von stromaufwärts oder auch stromabwärts benachbarten Statorschaufeln. Im Sinne einer übersichtlichen Darstellung ist nur eine Wirkeinrichtung 60 mit einem Bezugszeichen versehen.
Eine Steuerung 80 umfasst einen Datenspeicher 82, einen Sensoreingang 84, einen Steuerausgang 86 und einen Prozessor 88. Der Sensoreingang 84 der Steuerung 80 ist mit dem Sensor 40 gekoppelt. Der Steuerausgang 86 der Steuerung 80 ist mit den Wirkeinrichtungen 60 gekoppelt. Im Sinne einer übersichtlichen Darstellung ist dabei nur die Kopplung einer Wirkeinrichtung 60 mit dem Steuerausgang 86 dargestellt. Der Sensor 40, die Wirkeinrichtungen 60 und die Steuerung 80 bilden zusammen eine Vorrichtung zum Mindern von Schwingungen der integral beschaufelten Rotorscheibe 30 und insbesondere von Blättern 10 der beschaufelten Rotorscheibe 30. Da die beschaufelte Rotorscheibe 30 Bestandteil dieser Vorrichtung sein kann aber nicht sein muss, ist sie in unterbrochenen Linien dargestellt. Die Steuerung 80 ist beispielsweise in ein Turbinensteuergerät (engl.: engine control unit) integriert oder mit diesem identisch.
Wenn die beschaufelte Rotorscheibe 30 rotiert, erfasst die Steuerung 80 über den Sensor 40 die Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit und/oder die Winkelposition der beschaufelten Rotorscheibe 30. Abhängig von den über den Sensor erfassten Parametern steuert die Ansteuerung 80 die Wirkeinrichtungen 60. Beispielsweise aktiviert die Steuerung 80 die Wirkeinrichtungen 60 nur in einem oder mehreren Drehzahlbereichen, in denen anderenfalls durch die eingangs beschriebenen Anregungskräfte Resonanzen der Blätter 10 angeregt würden, beispielsweise die oben anhand der 2 bis 4 dargestellten Schwingungseigenmoden. Zur Berücksichtigung des Einflusses von Rotorscheiben, die mit anderen Drehzahlen rotieren, kann die Steuerung 80 die von den Wirkeinrichtungen 60 auf die freien Enden 14 der Blätter 10 der integral beschaufelten Rotorscheibe 30 ausgeübten Kräfte entsprechend modulieren. Drehzahlbereiche oder andere Betriebsparameter, von denen abhängig die Wirkeinrichtungen 60 zu steuern sind, und Parameter zur Steuerung der Wirkeinrichtungen 60 können im Speicher 82 der Steuerung 80 abgelegt sein.
Die Steuerung 80 und der Sensor 40 können entfallen, wenn die Wirkeinrichtungen 60 Permanentmagneten oder andere Einrichtungen sind, die einer Steuerung nicht bedürfen.
Anstelle der beschriebenen Anordnung der Wirkeinrichtungen 60 entsprechend der Anordnung von stromaufwärts und/oder stromabwärts benachbarten Leitschaufeln oder anderen den Gasstrom beeinflussenden Einrichtungen können die Wirkeinrichtungen 60 auch stochastisch bzw. quasi-stochastisch oder deterministisch angeordnet sein. In diesem Fall üben die Wirkeinrichtungen 60 auf die freien Enden 14 der Blätter 10 der integral beschaufelten Rotorscheibe 30 Kräfte aus und regen die Blätter 10 in einer Weise an, dass durch die eingangs dargestellten Anregungskräfte erzeugte Anregungen gestört und somit gemindert werden. Dies ist beispielsweise möglich, wenn über eine nicht-lineare Elastizität der integral beschaufelten Rotorscheibe 30 oder deren Blätter 10 eine Wechselwirkung, insbesondere ein Energieaustausch zwischen Schwingungsmoden erfolgt.
Wenn die Wirkeinrichtungen direkt mit den Blättern 10 Wechselwirken, müssen die Blätter 10 keine Magneten 20 aufweisen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Blätter 10 paramagnetisch oder ferromagnetisch sind oder die Gegenkräfte durch Wirbelströme in den Blättern 10 erzeugt werden, die durch die Wirkeinrichtungen 60 hervor gerufen werden. Die Wirkeinrichtungen 60 können anstelle von Permanentmagneten oder Elektromagneten auch andere Einrichtungen enthalten, die beispielsweise elektrostatisch oder fluiddynamisch mit den Blättern 10, insbesondere deren freien Enden 14 Wechselwirken.
Eine der 5 entsprechende Anordnung ist auch für eine Statorscheibe möglich, bei der befestigte Enden von Blättern außen und freie Enden an einem inneren Umfang der Statorscheibe angeordnet sind. In diesem Fall sind die Wirkeinrichtungen 60 beispielsweise an einer benachbarten Rotorscheibe oder einer Trommel nahe den freien Enden der Blätter angeordnet, um mit den Rotorblättern zu rotieren, welche die eingangs beschriebenen oszillierenden Kräfte auf die Statorblätter hervorrufen. Ferner ist eine der 5 entsprechende Anordnung auch für eine Statorstufe oder eine Rotorstufe möglich. Aber auch Anwendungen für andere rotierende, linear bewegte oder ruhende Strukturen, die oszillierenden Anregungskräften ausgesetzt sind, sind möglich.
Anders als anhand der 5 dargestellt können die Wirkeinrichtungen auch an den Blättern 10 angeordnet sein oder Teile, die an den Blätter 10 angeordnet sind, und Teile, die beispielsweise den Blättern 10 gegenüber angeordnet sind, aufweisen. Insbesondere können Magnetspulen oder Permanentmagneten an den Blättern 10 und/oder diesen gegenüber an einem Gehäuse oder anderen in 5 nicht dargestellten Einrichtungen angeordnet sein.
Anstelle einer regelmäßigen Anordnung der Wirkeinrichtungen 60, wie sie in 5 angedeutet ist, können die Wirkeinrichtungen 60 auch stochastisch oder quasi-stochastisch angeordnet sein, um eine Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen Ortsabhängigkeit zu erzeugen. Wenn die Wirkeinrichtungen 60 Elektromagneten oder andere Wirkeinrichtungen mit einer zeitabhängig steuerbaren Kraftwirkung sind, können sie bei regelmäßiger oder stochastischer oder quasi-stochastischer Anordnung so durch die Steuerung 80 gesteuert werden, dass jede einzelne der Wirkeinrichtungen 60 eine Kraft mit stochastischer oder quasi-stochastischer oder pulsartiger Zeitabhängigkeit erzeugt. Im Fall von Elektromagneten werden diese von Strömen mit einer entsprechenden stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Zeitabhängigkeit durchflossen.
Die Kraft mit der stochastischen oder quasi-stochastischen und/oder pulsartigen Zeit- und/oder Ortsabhängigkeit stört den Aufbau von Schwingungen der schwingfähigen Struktur und mindert somit die Schwingung der schwingfähigen Struktur bzw. die Amplitude dieser Schwingung.
Sowohl die Gegenkraft als auch die Kraft mit stochastischer oder quasi-stochastischer oder pulsartiger Zeit- und/oder Ortsabhängigkeit können jeweils Anteile bzw. Komponenten in axialer Richtung bzw. parallel zur Achse 34 und Anteile bzw. Komponenten in umfänglicher Richtung bzw. Richtung senkrecht zur Achse 34 aufweisen.
6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann. Obwohl dieses Verfahren auch auf schwingfähige Strukturen anwendbar ist, die sich von den oben anhand der 1 bis 4 dargestellten Blättern unterscheiden und auch mit Vorrichtungen ausführbar ist, die sich von der oben anhand der 5 dargestellten Vorrichtung unterscheiden, werden nachfolgend Bezugszeichen aus den 1 bis 5 verwendet, um das Verständnis zu erleichtern.
Bei einem ersten Schritt 101 wird eine Anregungskraft, welche die schwingfähige Struktur 10 zum Schwingen anregen kann, empirisch erfasst oder durch numerische Simulation bestimmt. Bei einem zweiten Schritt 102 werden Daten, welche die Zeit-, Orts- oder Winkelabhängigkeit der im ersten Schritt 101 bestimmten Anregungskraft in einem Datenspeicher 82 abgelegt. Alternativ werden im zweiten Schritt 102 Daten im Datenspeicher abgelegt, welche eine zur zumindest teilweisen Kompensation der Anregungskraft erforderliche Gegenkraft, insbesondere deren Zeit-, Orts- oder Winkelabhängigkeit charakterisieren. Der erste Schritt 101 und der zweite Schritt 102 können vor dem Betrieb, insbesondere auch vor der ersten Inbetriebnahme der schwingfähigen Struktur ausgeführt und beispielsweise bei einer Wartung der schwingfähigen Struktur wiederholt werden.
Bei einem dritten Schritt 103 wird ein Sensorsignal eines Sensors 40 und mit ihm ein Betriebsparameter erfasst. Insbesondere werden eine Drehzahl, eine Winkelposition, eine Winkelgeschwindigkeit, eine Auslenkung, eine Schwingungsamplitude, eine Geschwindigkeit, eine Temperatur oder ein Druck erfasst. Bei einem vierten Schritt 104 werden abhängig von dem erfassten Betriebsparameter Daten aus dem Datenspeicher 82 gelesen. Bei einem fünften Schritt 105 wird abhängig von den beim vierten Schritt 104 aus dem Datenspeicher 82 gelesenen Daten eine Gegenkraft erzeugt, beispielsweise durch Steuerung von Wirkeinrichtungen 60. Der dritte Schritt 103, der vierte Schritt 104 und der fünfte Schritt 105 werden beispielsweise kontinuierlich ausgeführt oder periodisch wiederholt.
Beispielsweise werden beim fünften Schritt 105 die Wirkeinrichtungen nur dann aktiviert, wenn ein kritischer Betriebszustand vorliegt, bei dem eine Resonanz bzw. eine Schwingungseigenmode der schwingfähigen Struktur angeregt werden kann.
Ferner können die Daten im Datenspeicher 82 dazu verwendet werden, um beim fünften Schritt 105 Permanentmagneten oder andere Wirkeinrichtungen, die nicht gesteuert werden können oder müssen, so anzuordnen, dass die Gegenkräfte erzeugt werden. In diesem Fall entfallen der dritte Schritt 103 und der vierte Schritt 104.
Bei einem alternativen Verfahren zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur, die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, wird eine Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen Orts- und/oder Zeitabhängigkeit erzeugt. Die Kraft wird beispielsweise durch stochastisch oder quasi-stochastisch angeordnete Permanentmagneten erfolg, um eine stochastische bzw. quasi-stochastische Ortsabhängigkeit der Kraft zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich wird die Kraft beispielsweise durch einen oder mehrere Elektromagneten erzeugt, die von einem oder mehreren verschiedenen Strömen mit stochastischer oder quasi-stochastischer Zeitabhängigkeit durchflossen werden.
Anstelle einer Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen Orts- und/oder Zeitabhängigkeit oder zusätzlich zu dieser kann eine Kraft mit einer pulsartigen Orts- und/oder Zeitabhängigkeit erzeugt werden. Dazu wird insbesondere eine entsprechende Anordnung von Permanentmagneten oder eine Anordnung von einem oder mehreren Elektromagneten verwendet, die von einem oder mehreren verschiedenen Strömen mit entsprechender Zeitabhängigkeit durchflossen werden.
Die Kraft mit der stochastischen oder quasi-stochastischen und/oder pulsartigen Zeit- und/oder Ortsabhängigkeit stört den Aufbau von Schwingungen der schwingfähigen Struktur und mindert somit die Schwingung der schwingfähigen Struktur bzw. die Amplitude dieser Schwingung.
Das oben anhand der 6 dargestellte Verfahren ist mit dem beschriebenen Verfahren, bei dem eine Kraft mit stochastischer oder quasi-stochastischer Zeitabhängigkeit und/oder Ortsabhängigkeit auf die schwingfähige Struktur wirkt, kombinierbar. Die Gegenkraft und die Kraft mit der stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsförmigen Zeit- oder Ortsabhängigkeit können gleichzeitig oder abwechselnd von den selben Wirkeinrichtungen oder von verschiedenen Gruppen von Wirkeinrichtungen erzeugt werden.
Bei einer Variante des beschriebenen Verfahrens wird der Betriebspunkt eines Turbokompressors oder Axialverdichters überwacht. Kurz bevor ein instabiler Betriebspunkt erreicht wird, bei dem Pumpen auftreten kann, wird eine schwingfähige Struktur zum Schwingen angeregt. Dadurch wird der Pumpstoß als Anregung gestört. Beispielsweise wird der Pumpstoß bereits etwas außerhalb des instabilen Bereichs oder an der Grenze des instabilen Bereichs hervorgerufen. Der Pumpstoß fällt damit kleiner und weniger heftig aus. Folglich sinkt das Risiko einer Schädigung des Turbokompressors oder Axialverdichters.
Die vorliegende Erfindung ist als Verfahren oder als Computer-Programm mit Programmcode zur Durchführung oder Steuerung eines solchen Verfahrens, wenn das Computer-Programm auf einem Computer oder einem Prozessor abläuft, implementierbar. Ferner ist die Erfindung als Computer-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger (beispielsweise einem ROM-, PROM-, EPROM-, EEPROM- oder Flash-Speicher, einer CD-ROM, DVD, HD-DVD, Blue-Ray-DVD, Diskette oder Festplatte) oder in Form von Firmware gespeichertem Programmcode zur Durchführung von einem der genannten Verfahren, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Computer, Rechner oder Prozessor abläuft, implementierbar. Ferner kann die vorliegende Erfindung als digitales Speichermedium (beispielsweise ROM-, PROM-, EPROM-, EEPROM- oder Flash-Speicher, CD-ROM, DVD, HD-DVD, Blue-Ray-DVD, Diskette oder Festplatte) mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einem programmierbaren Computer- oder Prozessor-System zusammenwirken können, dass eines der beschriebenen Verfahren ausgeführt wird, implementiert werden.
Ferner kann die vorliegende Erfindung als Steuerung implementiert werden, wobei die Steuerung ausgebildet ist, um eines der beschriebenen Verfahren auszuführen. Die Steuerung kann ein Computer-Programm, ein Computer-Programm-Produkt oder ein digitales Speichermedium umfassen, wie sie im vorangehenden Absatz beschrieben wurden.
Bezugszeichenliste

10: Blatt
12: befestigtes Ende des Blatts 10
14: freies Ende des Blatts 10
16: Anströmkante des Blatts 10
18: Abströmkante des Blatts 10
20: Magnet
29: Kontur des unverformten Blatts 10
30: beschaufelte Rotorscheibe
32: Zentralelement der beschaufelten Rotorscheibe 30
34: Achse der beschaufelten Rotorscheibe 30
40: Sensor
60: Wirkeinrichtung
80: Steuerung
82: Datenspeicher
84: Sensoreingang
86: Steuerausgang
88: Prozessor
101: erster Schritt
102: zweiter Schritt
103: dritter Schritt
104: vierter Schritt
105: fünfter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4722668 [0005]
- US 5490759 [0006]

Claims

Verfahren zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur (10), die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, mit folgenden Schritten: Bestimmen (101) zumindest entweder einer Ortsabhängigkeit oder einer Zeitabhängigkeit einer Anregungskraft, die auf die Struktur (10) einwirkt und eine Schwingung der Struktur (10) anregen kann; Erzeugen (105) einer Gegenkraft derart, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Verfahren nach dem vorangehenden Verfahrensanspruch, bei dem eine Auslenkung der schwingfähigen Struktur (10) erfasst (103) und die Gegenkraft abhängig von der erfassten Auslenkung erzeugt (105) wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, bei dem der Schritt des Bestimmens (101) ein empirisches Erfassen oder numerisches Simulieren der Anregungskraft umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, bei dem die schwingfähige Struktur (10) für eine Rotation um eine Achse (34) ausgebildet ist, die Ortsabhängigkeit eine Winkelabhängigkeit ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, ferner mit folgendem Schritt: Erfassen (103) zumindest entweder einer Drehzahl oder einer Winkelgeschwindigkeit oder einer Winkelposition oder einer Geschwindigkeit oder eines Orts der Struktur (10) oder einer Temperatur oder eines Drucks oder einer Dichte; Auslesen (104) von Daten über zumindest entweder die Winkelabhängigkeit oder die Zeitabhängigkeit der Anregungskraft oder Gegenkraft bei der erfassten Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit oder Winkelposition oder Geschwindigkeit oder Ort oder Temperatur oder Druck oder Dichte aus dem Datenspeicher (82).
Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, bei dem das Erzeugen (105) einer Gegenkraft ein Erzeugen eines Magnetfelds mittels eines Permanent- oder Elektromagneten (60) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, ferner mit folgendem Schritt: Erzeugen einer Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen oder anderen vorbestimmten Orts- bzw. Zeitabhängigkeit, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Vorrichtung zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur (10), die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, mit: einer Wirkeinrichtung (60) zum Erzeugen einer Gegenkraft derart, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Wirkeinrichtung (60) einen Magneten zum Erzeugen eines Magnetfelds umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, ferner mit: einem Sensor (40) zum Erfassen zumindest entweder einer Auslenkung oder einer Schwingungsamplitude oder einer Drehzahl oder einer Winkelposition oder einer Geschwindigkeit oder eines Orts der schwingfähigen Struktur (10) oder einer Temperatur oder eines Drucks oder einer Dichte.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner mit: einem Datenspeicher (82), zum Speichern zumindest entweder einer Ortsabhängigkeit oder einer Zeitabhängigkeit der Anregungskraft oder der Gegenkraft.
Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit: einer Steuerung (80) zum Auslesen von Daten aus dem Datenspeicher (82) in Abhängigkeit von zumindest entweder einer Drehzahl oder einer Geschwindigkeit oder einer Winkelgeschwindigkeit oder einer Winkelposition der Struktur (10) und zum Steuern der Wirkeinrichtung (60) in Abhängigkeit von aus dem Datenspeicher (82) ausgelesenen Daten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner mit: einer Einrichtung (60) zum Erzeugen einer Kraft mit einer stochastischen oder quasi-stochastischen oder pulsartigen oder anderen vorbestimmten Orts- bzw. Zeitabhängigkeit, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13 ausgeführt wird.
Steuerung (80) zum Mindern einer Schwingung einer schwingfähigen Struktur (10), die durch eine Anregungskraft zum Schwingen angeregt werden kann, mit: einem Steuerausgang (86) zum Steuern einer Wirkeinrichtung (60) zum Erzeugen einer Gegenkraft derart, dass die Gegenkraft der Anregungskraft überwiegend entgegen gerichtet ist, um die Anregung einer Schwingung zu mindern.
Computer-Programm mit Programmcode zur Durchführung oder Steuerung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Computer-Programm auf einem Computer oder einem Prozessor (88) abläuft.