معرفی یک اختراع 

میراگر ضربه­ای با قابلیت تنظیم پارامترهای کلیدی (جهت کاهش صدمات زلزله به سازه)

نام مخترع: امیر فرج­اللهی راد

معماری معاصر ایران : طراحی صنعتی              

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

مقدمه
مطالعات بسیاری بر روی سیستم­ های پیوسته و ناپیوسته انجام شده است، اما سيستم­ های ارتعاشی در مودهای بالا به هنگام تشديد کمتر مورد مطالعه­ ی دقیق قرار گرفته­اند. یکی از روش ­های مورد استفاده در سیستم­ های کنترلی، استفاده از کنترل‌کننده­ های غیرفعال ­است؛ این کنترل­ کننده­ ها طوری تنظیم شده­اند که فرکانس آن در حالت تشدید با سازه‌ی نوسانگر، یکسان باشد.
تحقیقات آزمایشگاهی و تحلیلی نشان می­دهد که گروهی از میراگرهای غیرخطی به نام “میراگر ضربه­ای” در کاهش نوسانات سازه­ها عملکرد بهتری نسبت به خنثا­کننده­ های ارتعاشی خطی دارند. عامل اصلی تأثیرگذار در این نوع میراگرها جهت کنترل نوسانات، نیروهای کوچک ایجادشده توسط جرم­ های کمکی هستند که با ایجاد اغتشاش در دامنه‌ی نوسانات سازه، موجب کاهش نوسانات شدید می­شوند. میراگر ضربه­ای جزو آن دسته از ابزار لرزشی انفعالی است که جهت کاهش لرزه در سیستم­ های پیوسته و ناپیوسته به‌کار می‌رود، نیز یک سیستم کنترلی غیرفعال است که می­تواند بر سیستم­ های سازه­ای نیز بسیار تأثیرگذار باشد. نمونه­ های میراگر را می­توان در ارتعاشات آزاد و یا ارتعاشات به وجود آمده در اثر وقوع زلزله یا باد بر روی یک سازه بررسی کرد. با طراحی خاص پارامترهای کلیدی میراگر ضربه­ای، می­توان به نتایج قابل قبولی دست یافت. ساخت نمونه‌ی آزمایشگاهی به دلایلی مختلفی مانند نیاز به زمان زیاد، هزینه‌ی هنگفت و نیز احتمال عدم موفقیت تئوری در مرحله‌ی اجرا، کمتر در کارهای تحقیقاتی مد نظر قرار می‌گیرد.
خلاصه‌ای از شرح اختراع
به دلیل قوانین مالکیت معنوی و حفظ حقوق طراحان، دسترسی به تعداد زیادی از نمونه­ های ساخته‌شده ممکن شد. سیستم یک درجه آزادی به‌عنوان یک سیستم ارتعاشی انتخاب شد که متشکل از جرمی است که در تراز بالا قرار داشته و به وسیله‌ی یک پایه‌ی لوله­ های‌شکل به ارتعاش­دهنده متصل می­شود (مدلی مانند یک منبع آب). محل اتصال میراگر ضربه­ای به سیستم ارتعاشی نیز در تراز بالا در نظر گرفته شده است. سیستم عنوان‌شده با توجه به جرم آزاد کروی‌شکل میراگر ضربه­ای که جهت انجام آزمایشات باید متغیر باشد، انتخاب و نمونه با دقت بالا ساخته شد تا در برابر نیروهای اعمال‌شونده مقاوم باشد. یکی از اهداف این اختراع، بررسی عملکرد میراگر ضربه­ای بر روی سیستم یک درجه آزادی با سختی­های متفاوت بود. از این رو سختی سیستم متناسب با تغییر ارتفاع پایه، متغیر است. پایه به صورت تلسکوپی طراحی ­شده و دارای سه قسمت متفاوت است؛ می­توان گفت که سیستم یک درجه آزادیِ تعمیم­ یافته طراحی شده که در ساخت نمونه، دقت بسياری لحاظ و جهت جوش‌كاری قطعات­ از جوش آرگون استفاده شده است. اتصال قطعات به يكديگر با حفظ قرینگی سیستم انجام شد و اتصال پايه‌ی اصلی به سيستم نوسان­گر با دقت و ظرافت خاصی انجام گرفت.
دلایل نوآوری میراگر ضربه­ای
مورد مهمی که شاید بتوان به‌عنوان مهم‌ترین و بالاترین مشخصه‌ی خاص این میراگر مد نظر قرار گیرد، قابلیت تغییر جرم سیستم اصلی است. غالباً جرم سازه‌ی اصلی را (به این دلیل که تغییر آن مشکل است) ثابت و جرم میراگر را متغیر در نظر می­گیرند، به این ترتیب می‌توان ضرایب جرمی را تغییر داد و به بررسی تأثیر ضرایب جرمی و میزان تأثیر میراگر در کاهش ارتعاشات پرداخت. اما در مورد این میراگر باید گفت که علاوه بر جرم میراگر، جرم سازه‌ی اصلی نیز می‌تواند متغیر باشد. این تغییر در سیستم اصلی به صورت کاملاً متقارن انجام می­شود و کمترین خطا در نتایج را در پی خواهد داشت. تغییرات پارامتر کلیدی دیگر، یعنی اندازه‌ی مسیر حرکتی جرم آزاد نیز به‌سادگی انجام پذیر است؛ به‌راحتی می­توان این پارامتر را در کمترین زمان ممکن تغییر داده و مسیر حرکت جرم میراگر را کاهش و یا افزایش داد. بررسی‌های انجام‌شده بر روی میراگرهای ساخته‌شده نشان می­دهد که دامنه‌ی تغییرات مسیر حرکتی، محدود بوده و پارامترهای خاصی داشته است.
جنس مسیر حرکتی جرم آزاد که تأثیری مستقیم بر افزایش یا کاهش پارامتر کلیدی سوم “ضریب بازگشت” دارد نیز به‌راحتی قابل تغییر است، به این ترتیب که با قرار دادن دو قطعه شیشه بر روی مسیر حرکتی، تغییری در میراگر حادث نمی­شود و نیاز به جابه‌جایی قطعات و یا ایجاد تغییری در آنها نخواهد بود. در حالی که سایر میراگرها نیاز به باز و بسته کردن قطعات مختلفی دارند تا امکان تعویض مسیر حرکتی جرم آزاد برای آنها میسر شود. در حقیقت، سهولت اجرا به همراه دقیق بودن پارامترها که امکان تغییرات را آسان کرده، از جمله مهم‌ترین نوآوری‌های این میراگر بوده است.
موارد عنوان­شده در بالا از دستاوردهای این کار تحقیقی بوده‌اند که تا کنون به برخی از آنها کمتر پرداخته شده است. قابل ذکر است که این اختراع با همکاری آقای سید مهدی زهرایی، استاد دانشگاه تهران که هم اکنون در کشور کانادا سکونت دارد، انجام یافته و تاکنون مقالات بسیار زیادی از امیر فرج‌اللهی راد (از اساتید دانشگاه و مشاور عالی پروژه طرح ارتباطی خلیج فارس در شرکت مهندسان مشاور اوج پژوهش صنعت) در خصوص موضوع اختراع به ثبت رسیده که در مجلات علمی معتبر داخلی و خارجی و همچنین كنفرانس‌ها، سمينارها و همايش‌های داخلی و خارجی منتشر شده است؛ ضمن آنکه مقاله‌ی ارائه‌شده به کنفرانس داووس سوییس در سال 2008 به‌عنوان مقاله‌ی منتخب آن کنفرانس معرفی شد.
این اختراع در تاریخ 23/2/1392 و به شماره‌ی 1706-7-92 به تأیید مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی و در تاریخ 13/3/1392 و به شماره ثبت 79625 در اداره‌ی ثبت اختراع و اداره‌ی کل مالکیت صنعتی به ثبت رسید.