非線形効果が支配的となるテンタゲートの自励的定常振動の解析

テンタゲート式水門の引起す自励振動問題を明らかにするために、フォルソンダム・テンタゲートの1/30スケールの2次元モデルと1/13スケールの3次元モデルを用いた実験を行い、複合発散振動を詳しく計測した。実験は、大阪電気通信大学・石井徳章教授の協力を得て、大阪電気通信大学に設置されている水槽で実施した。1/30スケールの2次元モデルを用いた実験の結果フォルソンダム・テンタゲートの1/30スケールの2次元モデルを用いて、ゲートの引き起こす流体関連複合発散振動の詳細な実験を行った。特に、ワイヤーロープ(ばね)の非線形性によって生じる自励的定常振動に着目し、ばね定数や放水口の開度を変化させて実験を行った。ばねの線形範囲内のみでの現象しか観測することはできなかったが、発生する振動現象を詳細に計測することができた。1/13スケールの3次元モデルを用いた実験の結果フォルソンダム・テンタゲートと同じ振動モードを3次元縮小モデルで再現する際には数多くの難しい問題点があったが、構造的な面で詳細な検討を行い、それによって実機の振動モードを3次元1/13縮小テンタゲートモデルで忠実に再現することができた。その3次元大形ゲートモデルを循環型の大形水槽に据付け、流水中で自由振動実験を行なった結果、スキンプレートの曲げ回転振動とトラニオンピン周りの剛体的回転振動とが連成して、激しい複合発散振動を引き起こすことが確かめられた。これまでの研究ではスキンプレートの回転振動を強制的に設定していたが、それと同じ振動が3次元モデルでも起こり、それがゲート全体のトラニオンピン周りの回転振動と連成して激しい自励振動を発生することが確認できたのは初めてのことである。

テンタゲート式水門の引起す自励振動問題を明らかにするために、フォルソンダム・テンタゲートの1/30スケールの2次元モデルと1/13スケールの3次元モデルを用いた実験を行い、複合発散振動を詳しく計測した。実験は、大阪電気通信大学・石井徳章教授の協力を得て、大阪電気通信大学に設置されている水槽で実施した。1/30スケールの2次元モデルを用いた実験の結果フォルソンダム・テンタゲートの1/30スケールの2次元モデルを用いて、ゲートの引き起こす流体関連複合発散振動の詳細な実験を行った。特に、ワイヤーロープ(ばね)の非線形性によって生じる自励的定常振動に着目し、ばね定数や放水口の開度を変化させて実験を行った。ばねの線形範囲内のみでの現象しか観測することはできなかったが、発生する振動現象を詳細に計測することができた。1/13スケールの3次元モデルを用いた実験の結果フォルソンダム・テンタゲートと同じ振動モードを3次元縮小モデルで再現する際には数多くの難しい問題点があったが、構造的な面で詳細な検討を行い、それによって実機の振動モードを3次元1/13縮小テンタゲートモデルで忠実に再現することができた。その3次元大形ゲートモデルを循環型の大形水槽に据付け、流水中で自由振動実験を行なった結果、スキンプレートの曲げ回転振動とトラニオンピン周りの剛体的回転振動とが連成して、激しい複合発散振動を引き起こすことが確かめられた。これまでの研究ではスキンプレートの回転振動を強制的に設定していたが、それと同じ振動が3次元モデルでも起こり、それがゲート全体のトラニオンピン周りの回転振動と連成して激しい自励振動を発生することが確認できたのは初めてのことである。