Burgaç akımı ile sönümlemeye dayanan bir ayarlı kütle sönümleyici tasarımı

Tüm dinamik yapılar faaliyetleri sırasında titreşime maruz kalırlar. Yapı doğal frekanslarında uygulanan titreşim yüküne artırılmış olarak maruz kalır. Bu artırılmış titreşim yükünün seviyesi yeteri kadar yüksekse, bu durum yapıya zarar verebilir. Ayarlı kütle sönümleyiciler (AKS) mekanik arızayı önlemek için kullanılan pasif titreşim kontrol yöntemlerinden biridir. Bu çalışmada uzay uygulamaları için uygulanabilirliği olan bir AKS tasarlandı. Uzay ortamında bakım çalışmaları mümkün olmayacağı için AKS tasarımında anahtar konsept olarak güvenilirlik seçildi. Bu kapsamda en iyi konseptin bulunması için literatür araştırması yapıldı. Pasif olarak kontrol edilen ve burgaç akımı ile sönümlemeye (BAS) dayanan AKS'nin en iyi aday olduğu görüldü. BAS konseptinde iletken bir malzemenin yakınında hareket eden bir kalıcı mıknatıs iletken içinde burgaç akımlarının oluşmasını sağlar. Bu burgaç akımları mıknatıs üzerinde elektromanyetik kuvvet yaratır ve bu kuvvet mıknatısın hareketini durduracak şekilde etki gösterir. Bu şekilde viskoz sönümlemeye benzer sönümleme elde edilir. Bu tezde BAS kalıcı bir mıknatısın iletken bir tüp içine yerleştirilmesi ile elde edilmiştir. Sönümleme mekanizmasının sistem mimarisinin belirlenmesinin ardından AKS'nin analitik modeli hazırlandı. Bu model AKS'nin kütle, sönümleme katsayısı ve sertliğini içermektedir. Literatürde uyarımın frekansı arttıkça BAS'nin sönümleme katsayısının azaldığı bulundu. Buna sebep olan fenomen deri etkisidir. Deri etkisini içeren dinamik bir sönümleme katsayısı modeli bulundu. Deri etkisinin BAS üzerindeki etkisi bilinmesine rağmen, mıknatısın iletken tüp içinde hareket ettiği bir senaryoda sönümleme katsayısı ile deri etkisini ilişkilendiren detaylı bir çalışma bulunamamıştır. AKS'nin etkisini gözlemleyebilmek için doğal frekansı civarındaki dinamik karakteristik özelliklerinin AKS tarafından kontrol edileceği bir test yapısı gerekmektedir. Bu yapı olarak dikdörtgen bir kesite sahip olan basit bir konsol kiriş seçildi. Bu konsol kirişin ilk doğal frekansının kontrol edilmesi belirlendi. Konsol kirişin analitik modeli hazırlandı. Sonrasında, AKS ve konsol kirişin ilişkilendirilmesi AKS'nin konsol kirişe montajını simüle etmek için modellendi. Ardından, sistemin tepkisi modellendi. AKS'nin etkisini görebilmek için yalnızca konsol kirişin tepkisi de modellendi. Bu tepkiler harmonik tarama altında modellendi. AKS tasarımı maksimum BAS'yi elde edecek şekilde en iyileştirildi. AKS tasarımının sonrasında, AKS'nin durağan durum sönümleme katsayısını ve sistem tepkisini ölçmek için iki özel deney düzeneği tasarlandı. Deneysel sonuçların teorik sonuçlar ile uyumlu olduğu gösterildi. Dolayısıyla, BAS'ye dayalı bir AKS'nin başarıyla tasarlandığı, analiz edildiği ve test edildiği sonucuna varılabilir.