Катастрофа Такомского моста
ฝัง
- เผยแพร่เมื่อ 8 ก.ย. 2024
- Катастрофа Такомского моста, произошедшая 7 ноября 1940 года, представляет собой пример раскачки аэроупругой автоколебательной системы, приведшей к появлению таких динамических нагрузок, на которые мост не был расчитан.
Ключевые слова: автоколебания, обратная связь, аэроупругость, дорожка Кармана.
Благодарим вас за интерес к нашей работе!
Получить доступ к дополненным материалам и поддержать нас можно в нашем телеграм-канале:
t.me/getaclass...
или сервисе Boosty:
boosty.to/geta...
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
Решетки для выравнивания давления над и под полотном
Блин, опередил чуть чуть))
и как решетки должны его выравнивать?
@@gennadyhieber9634воздух проходит сквозь решетку и повышает давление в теневой зоне (там, где на схеме возникал вихрь). Из-за этого разность давлений с двух сторон моста уменьшается, и закручивающая сила становится меньше.
Но нужно отметить, что решетки не выравнивают давление полностью. Я бы сказал, что решетки снижают как скорость воздуха, так и массу протекаемого сквозь них воздуха.
@@gennadyhieber9634 Свободным перетеканием воздуха через решетки из зоны повышенного давления в зону пониженного, для исключения эффекта крыла самолета
+ Решетки для пропускания избыточного давления , вроде так-то так +
- 🌿🧛🌴🌹🥰 -
Просто лучший канал по физике, что я видел. Много внимания уделяется корректности изложения и принципам работы. Правильно и исчерпывающе (в рамках научпопа) объясняется физика процесса. Спасибо!
Так тут настоящие профессора канал ведут, а не чудо-блогеры. Из Новосибирска, кажется.
@@Chettuser Профессора тоже разные бывают
@@true_welder так я про настоящих, профессиональных.
@@Chettuser я тоже)
Кстати, в формуле для частоты срыва вихрей f = 0,2*v/H 0,2 - это число Струхаля St. Вообще говоря, оно зависит от числа Рейнольдса Re , но примерно постоянно в широком диапазоне Re и равно 0,2.
Сам иногда использую эту формулу для расчёта вибростойкости и вибропрочности конструкций😊
Если обобщить, то это явление когда в нелинейной системе колебания происходят не на собственной частоте называется "синхронизация колебаний". И флаттер - это лишь частный случай. Интересная тема.
Спасибо за ролик:-)
Ох... Всегда с уважением отношусь к проектировщикам. Надо столько всего учесть, что зачастую от обычного человека скрыто....
Надо же! Всю жизнь думал, что тут ответ это резонанс! Спасибо вам за разъяснения! А вот еще вспомнился случай Волгоградского моста, который также танцевал как и Такомский. Это видео очень легко найти в интернете.
Решётки были сделаны для уравнивания давления сверху и снизу полотна моста.
Физика физикой, но такие колебания - аж затошнило. Никогда не думала, что полотно моста может так шатать
У нас мосты тоже шатались.
Волгоградский мост в 2010 году. Поищите.
@@user-jt9yd6vr8b танцевали 😅😅😅😅
@@anasapsana824 слышь хватит Уже гнать пургу
Эти решетки, как щели в закрылках, сдувают вихри и помогают потоку оставаться ламинарным... На сколько это возможно
Для выравнивания давления над и под. Тем самым широкий мост внезапно становится узким с точки зрения вихрей.
в каком направлении?
@@vikivanov5612 В поперечном, которое в видео и обсуждается.
@@sergeyv.voronin3053 в смысле в горизонтальном?
Спасибо создателям за видео.
Дополнительные примеры автоколебательных систем: движения флага на ветру, работа сердца человека или животного.
С уважением из Литвы.
Я думаю, что решетки действуют как волнорезы на море - разрушают флатер или меняют его конфигурацию так, что вихри становятся безопасными
Спасибо. Отличный пример автоколебательной системы. Тело начинает колебаться само, без резонанса с источником энергии.
Кармана знал только по линии. Спасибо.
Возможно, решётки были сделаны, что бы разбивать вихревые потоки, выравнивая давление раньше, чем они создадут по мере прохождения хоть какую то подьемную силу и, соответственно, крутящий момент.
Решётки делают полотно моста прозрачным для движения воздуха, соответственно, давление сверху и снизу полотна остаётся одинаковым, соответственно не возникает разрежения и условий возникновения крутильных колебаний.
Да, первое, что пришло на ум - это резонанс, но потом и про флаттер сообразил. С флаттером в 1940-ых годах столкнулись многие сферы. Знал про самолёты и ракеты. При мост не знал 🙂
На модели в ансисе не правильно смоделированы колебания ,а именно их синхронность с правого и левого берегов ! Упругие колебания вызывали скручивание моста что за счет демпфирующих сил увеличивало частоту колебаний что в свою очередь усиливало разность аэродинамических сил по длине моста! Ветер все ж был порывистый что не позволяло нарастать колебаниям лавинообразно и разрушиться мосту в течении короткого периода времени ! Видосик как всегда отличный ,спасибо ...
зануда. :)) Они пытались показать упрощённую модель.
Спасибо, как только сказали что частота фактических колебаний сильно меньше резонанса, я сразу подумал что из за упругости конструкции... А в ролике про это ни слова. По славной традиции, комментарии неплохо дополняют сам ролик😊
как пример - колебания длинных мачт-столбов на ветру
и борятся с этим - созданием винтового ребра вдоль всей длины труб
Помню, Сергей Анатольевич Бахтин подробно рассказывал нам про этот случай. Но даже сейчас, спустя четверть века, я не знаю, как можно было спасти мост. Разве что продырявить полотно...
Ну или как вариант, навешивать какие-то обтекатели.
Да. Я тоже об этом подумал. Повесить с боков моста полукруглые обтекатели, чтобы вихри срывались одинаково с обоих сторон моста, что не позволило бы возникать большим автоколебаниям. Хотя, автоколебания всё равно будут, потому что ветер найдёт за что зацепиться.
...травинка тоже входит в резонанс. Не с потоком воздуха а по своим массо аэро распределённым характеристиком. С мостом похоже, но он был сильно удельно слабже травинки :) На единицу веса.
В случае с мостом силы столь слабого ветра просто бы не хватило для его такой амплитудной раскачки... Удивительно что не всем это видно...
Спасибо за интересный урок!
Решетки частично компенсировали разность давлений при образовании вихря. Полностью выровнять не могли, но изменяли частоту автоколебаний.
Хороший разбор! С причиной начала возникновения колебания полностью согласен, но у меня есть чувство что ещё одной немаловажной компонентой (а возможно и определяющей) будет являться упругость моста, которая стремится вернуть его в нейтральное положение. Сила упругости будет действовать пока мост не проскочит нейтральное положение. Постоянная сила от ветра в таком случае будет работать как положительная обратная связь, раскачивая мост всё сильнее. Это та же причина, по которой в носовую часть крыла скоростных самолётов помещают балласт для смещения центра массы сечения крыла (чтобы уменьшить крутящий момент от набегающего потока), и та же причина, по которой конструкторы добавили ферму под мостом - чтобы увеличить жёсткость конструкции.
Добрый день всем! Быть может решетки сделаны для выравнивания давлений сверху и снизу моста и, соответственно, устранить или, по крайней мере, минимизировать разность давлений, что является одной из причин крутильных колебаний.
Решётки, видимо, позволяют избежать разности давления над и под полотном моста, если допустить условия возникновения флаттера, как в вашем ролике.
ставлю на то что решётки нужны для "разбивания" образующихся вихрей
Волгорадский мост тоже скакал, по тем же причинам.
То есть я понял, что флаттер возникает, когда частота срыва вихрей совпадает с частотой механических колебаний конструкции. Это тоже определённого рода резонанс, необходимый для возникновения автоколебаний. И как долго конструкция выдержит эти автоколебания не известно. А вот когда эти (авто)колебания входят в резонанс с собственной частотой конструкции, то тут уж результат очевиден.
Спасибо, очень доступное и захватывающее объяснение. Стоит только лишь добавить, что система подвеса моста - сама по себе упругая система. Т.е. помимо перемещения вихрей вдоль поверхности моста еще играют свою роль восстанавливающие упругие силы в троссах. Срыв вихрей происходит всегда, но раскачка происходит, когда период появления вихрей совпадает с периодом собственных колебаний этой упругой системы.
Решётки служат для выравнивания давления под и над мостом. Чем ниже разница давлений, тем меньше сила скручивающая мост.
Возможно, выражаясь технически, эти решетки снижают эффективную площадь лобового сечения моста до такого значения, при котором флаттер не возникнет, сколь сильно бы ветер ни дул.
То, что красиво выглядит, хорошо работает - как и с самолетами, из которых хорошо летают только красивые)
Удивляет еще такой момент: привычные вещи и вещества кажутся нам совсем знакомыми по свойствам, но вот дорожное покрытие - асфальт или традиционный для Америки бетон - на видео оказывается очень упругим и пластичным, потому что не трескается и не лопается от колебаний. И кстати говоря - металл… тот еще «пластилин».
О, сколько нам открытий чудных готовит… Get a class’а дух!
Не это ли так называемый "голландский шаг", головная боль дельтапланеристов и проектантов вертолёта Ми-24?
Решетки нужны чтоб воздух перемещался из областей с повышенным давлением, например снизу полотна, наверх где в этот момент давление повышенное
Спасибо за интересный (для меня технаря на пенсии) выпуск! Подписка +👍
Для перетекания зоны повышенного давления над полотном и под полотном и уменьшения подьемной силы на кромках полотна
Лучше расскажите почему так же плясал мост в Волграде... правда не развалися...
Решетки для того чтобы избежать выровнять перепады давления и погасить вихревые потоки
Для торможения воздушного потока вдоль полотна?
решётки нужны для того чтобы пропускать через себя избыток потока воздуха, которые в итоге уравновесят систему
Решетки для выравнивания давлений над и под дорогой. Для уменьшения "подъемной силы", так с казать.
Раньше ходил слэклайн. Когда тянули линию метров на 30, на ветру возникали такие же крутильные колебания, которые практически не зависели от положения человека на стропе. Так что на резонанс это не похоже.
Ссылки на ролики бы активными сделать
Убрать парусность полотна моста ,желательно по всей длине ,в местах опор усилить запас прочности на коэффициент линейного расширения .Заложить металл согласно металловедения , СНиП , конструкци на кручение ОК!
Решётки нужны для уравнивания давлений над и под полотном.
Видимо решетки позволяют проходить воздуху напрямую с поверхности, где давление выше на противоположную. Тем самым заставляя вихри "отлипать" от обтекаемой поверхности. Стало быть так снижаем и постоянную "подъемную силу" и знакопеременную от влияния вихрей.
Наш мост в Волгограде тоже был во флаттере.
Где в Волгограде мост во флатере !?
@@alextih5971 th-cam.com/video/UzfGIsGAyok/w-d-xo.htmlsi=i01SwHZLJk6_1cXd
А когда на скрипке играешь, совпадает ли частота собственных колебаний струны с частотой извлекаемого звука.
Струна обладает спектром собственных колебаний, определяемых её длиной. Звучание целой струны определяет обертон звука, а её части - гармоники. Т.е. колебание половины струны определяет первую гармонику, трети - вторую гармонику и т.д. Если к звучащей струне приложить палец ровно на половине струны, её тон повысится в два раза, потому что обертон заглушится, а первая гармоника останется. Аналогично если мы прикоснёмся к месту, соответствующему трети (четверти и т.д.) струны, звук опять же повысится на определённую величину - музыканты говорят, мы извлекли флажолет. Если же к звучащей струне прикоснуться в произвольном месте, мы полностью заглушим её. Именно из этого соотношения гармоник и вытекает гамма из 12-ти полутонов.
практически совпадает
О, это же как Волгоградский танцующий мост
Да, я с заставки сразу вспомнил.
Таки автоколебания это подвид резонанса. Просто связь между внешним воздействием более сложная.
ЗЫ
Воздействие может быть периодическим, например вибрации, и при этом в системе будут возникать автоколебания.
😉
У нас в Новосибирске любят вантовые мосты. Было бы интересно посмотреть на Центральный мост (тот, который никак не могут достроить) в сильный ветер, но очень не хотелось бы на нем в этот момент находиться.
Здесь не бывает таких скоростей ветра. Саунд Пьюджет, на Такомском сужении которого находится Такомский мост - это залив Тихого океана, там у ветров бывают совсем другие скорости.
@@schetnikov уважаемый коллега (я тоже в НГУ - на четверть ставки на кафедре общей химии работаю), климат меняется, и у нас тоже, Вы не могли этого не заметить. У нас все чаще слышно про торнадо и смерчи. А иногда их даже видно. За городом особенно, в направлении Ордынки если ехать, случается. При нашем плоском пейзаже появление сильных ветров - дело нескольких десятилетий. Я, конечно, могу заблуждаться, но изменения есть.
По аналогии с генераторами сигналов думаю, что их задача в гашении амплитуды колебаний полотна за счёт фазовой рассинхронизации колебаний элементов системы.
Таким способом предотвращается самовозбуждение усилительных каскадов - оно возникает если на частоте самовозбуждения каскада сдвиг фазы в цепи обратной связи (ОС) превышает 180 град.. Это приводит к тому, что часть выходного сигнала подающаяся по цепи ОС на вход каскада складывается на его входном сопротивлении с входным сигналом и усиливается, а сама ОС из отрицательной (ООС) превращается в положительную (ПОС), что приводит к самовозбуждению каскада, а форма его выходного сигнала со временем приближается к трапециевидной из-за смещения его рабочей точки каскада в область насыщения.
Ну и как "бонус" на выходе получаем достаточно широкий спектр гармоник (частот, в целое число раз кратных основной - первой гармонике) что можно видеть либо на приборах (анализаторы спектра (их эквивалентную модель можно описать как параллельный набор фильтров пропускающих сигналы строго определённых частот и включённых на их выходах вольтметров) или цифровые запоминающие осциллографы имеющих функцию Быстрого Преобразования Фурье (БПФ) которые считают спектр путём математической обработки набора отсчётов об амплитуде сигнала собранных за время измерений), либо самим посчитать разложение в ряд Фурье т.к. любой сигнал сложной формы это векторная сумма его гармоник.
Решетки сделаны для уменьшения парусного сопротивления ветру как с верху так и с низу .
чтоб воздух продувал сквозь полотно дороги и было меньше крутильных колебаний.
Где то я похожий мост совсем недавно видел. По новостям. Свежепостроенный.
PS: Волгоградский. 2010 год.
только ветер гудит в проводах и это давно замечено . горшки и бутылки тоже. муз.инструменты орган например.
Чем больше дырок в крыле тем меньше подъёмная сила или отклоняющая в случае с мостом. Поэтому полотно моста сделали решетчатым.
Решётки перепускают воздух с полотна под него и не дают образоваться вихрю
решётка рассеивает поток
А дорожка Кармана является причиной автоколебаний фабричных труб и лодочных перископов. В обоих этих случаях мы не имеем дело с несущими поверхностями, как в случае любого флвттера.
Решётки для разрушения вихрей😊
Интересно что в авиации с решетками на рулях далеко не улетишь. Но там понятно с какой стороны будут вихри. По этому на рулях стоят компенсаторы, такие каплеобразные. Видимо для того что бы изменить собственную частоту колебания руля?
Ну, видимо, решетки предназначены для перетекания воздуха из зоны высокого давления в зону низкого, и, соответственно, снижению действия вредного фактора
Объяснение очень запутанное. На самом деле причиной разрушительных автоколебаний был срывной флаттер (не путать с линейным флаттером крыла самолета!), причиной которого является феномен аэродинамического гистерезиса. Кроме мостов, он наблюдается на лопастях несущих винтов вертолетов.
"Частота срыва вихрей совпала с частотой собственных колебаний моста" - а это разве не является причиной резонанса???
Возникающие упругие колебания пролета за счет жесткомти ферм гасятся в концевых заделках балки
Федот, да не тот. Здесь мы имеем дело не с резонансом. Автоколебания с изменяющеюся амплитудой называются неустойчивыми. Природа неустойчивых автоколебаний с возрастающей амплитудой близка к природе резонанса. И тут и там амплитуда колебаний возрастает из-за синхронности колебаний и возмущающей силы. Но в отличии от резонанса эта синхронность обеспечивается при автоколебаниях особенностями колебательной системы, а не совпадением частот. Несовпадение частоты колебаний пластинки в воздушном потоке с ее собственной частотой наверное объясняется присоединенной массой. Воздух двигается вместе с пластинкой и изменяет частоту колебаний системы. Воздух двигается довольно-таки интенсивно, поэтому его масса играет существенную роль.
Решетки :Установлены для поглощения круцильных колебаний.
У моста есть своя резонансная частота. Без резонанса мост не сдуло бы.
Полотно моста начинает работать, как лопасть вертолета.
Почему у меня не было такого учителя, я бы знал физику стократ луучше...
Кавитация несущих винтов под водой тоже из этой области?
Гребных
автор говорит что вихрь сверху сносится ветром назад, в результате чего давление над полотном моста растёт и он возвращается в исходное, проскакивает его, и так по нарастающей. Прекрасно.
так я не понял, а почему на месте вихря, который сносится ветром назад, тут же не возникает новый, на том же месте? И мост не замирает в повёрнутом положении.
И да, ясен пень что решётки снизу для выравнивания давления и всё такое. Не знаю уж что там куда перетекает, но выравнивание происходит потому что решётки способствуют вихреобразованию снизу, так что этот вихревой эффект образуется и сверху и снизу, так что раскачивания не происходит. вернее происходит но слишком мизерное. ну так по моему
7:40 вы тут сами поясняете что все же резонанс.
Мост во Владике на о. Русский похоже болтало на ветру. Интересно причины схожи?
В качестве акустического короткого замыкания
Но все равно это же резонансное явление. :)
Конструкция моста слишком мягкая. Тряпочка, проще говоря. Нет элементов жёсткости.
Почему нет ответов на домашнее задание (вопросы напоследок) ?
Так у нас в РФ новый мост тоже волнами пошёл не так давно
що до вихрів все вірно, але ви зовсім не врахували реакцію пружних деформацій самого підвісного мосту .
А чем этот мост такой особенный был? Почему другие мосты не рушатся?
Решетки чтобы как губная гармошка мост гудел на ветру
Ммм, флаттер
волгоградский танцевал 😅😅😅😅
Эффект Дженибекова....ищем баланс....
Мне все "ученые" доказывали, что это резонанс. А я с этим не соглашался.
И вот думал, что в этом видео тоже будут говорить про то, что это резонанс. Даже хотел дизлайк сразу ставить😄
@@vit3060 Потому я их в кавычках назвал учеными🙂 Просто на тему этого явления (в том числе и, конкретно, про случай с этим мостом) я несколько раз видел рассуждения. И в интернете, и по телевизору. И везде говорят - резонанс. Но тут же невооруженным глазом видно, что это не резонанс! Вот меня это всегда удивляло...😐
Автоколебания
Вопрос к тому, кто способен ответить: зачем Вы это нам рассказываете? Пожелание ко всем Ютуберам прежде чем о чем то рассказывать обоснуйте как повлияет знание этой информации на жизнь слушающих Вас людей.
Тросы выдержали. На видео видно, что полотно оторвалось от боковин, а боковины разрушились после того, как оторвавшееся полотно перестало препятствовать складыванию боковин. А т.к. они были изготовлены из железобетона, то при складывании бетон раскрошился и осыпался.