जब हवा तेज होती है, तो पेड़ झुक जाते हैं, संकेत झकझोरते हैं और मलबे उड़ जाते हैं। लेकिन ऊपर की तरफ देखते हुए बिजली की तारों को देखो। वे झूलते हैं, "नृत्य" करते हैं, लेकिन वे शायद ही कभी टूटते हैं।पृथ्वी के ऊपर लटका हुआ धातु का एक पतला ताना हवा के अदम्य बल से वर्ष-दर-वर्ष कैसे बचता है??
इसका उत्तर एक शानदार संयोजन में निहित हैद्रव गतिशीलता, सामग्री विज्ञान, और यांत्रिक डिजाइन।
1. "डांसिंग" घटनाः कारमन भंवर सड़क
यदि आपने कभी हवा में लयबद्ध रूप से झूलती हुई तार देखी है, तो आपने क्रियाशील भौतिकी देखी है। जब हवा एक कंडक्टर जैसी बेलनाकार वस्तु के पास से गुजरती है,हवा बस अलग नहीं होती और फिर से मिल जाती है.
इसके बजाय, यह हवा के नीचे की ओर घुमावदार भंवर बनाता है। जैसे-जैसे ये भंवर बारी-बारी से तार के ऊपर और नीचे से अलग हो जाते हैं, वे एक उतार-चढ़ाव वाली लहर बनाते हैंउठाने का बलइसे 'प्रजातिवाद' कहा जाता है।कार्मन वर्टेक्स स्ट्रीट.
यह वैकल्पिक बल है जो तार को एक तरफ से दूसरी तरफ हिलाता है। यह तार और हवा के बीच एक "नृत्य" है, और यह एक पूरी तरह से सामान्य वायुगतिकीय प्रतिक्रिया है।
2"शॉक एब्सोर्बर": साग और टेंशन
अगर किसी तार को गिटार की स्ट्रिंग की तरह पूरी तरह से तंग किया जाए तो तेज हवा के झोंके से वह तुरंत टूट सकता है।सॅग.
एक ट्रांसमिशन लाइन में वक्र (कैटेनरी) एक जानबूझकर डिजाइन विशेषता है। यह एक "बफर" या "शॉक एब्सोर्बर" प्रभाव प्रदान करता हैः
- ऊर्जा वितरण:जब हवा तार से टकराती है, तो झुकने से पूरे स्पैन को स्थानांतरित और झुकने की अनुमति मिलती है। बल एक बिंदु पर केंद्रित नहीं है;यह कंडक्टर की लंबाई भर में वितरित किया जाता है और धातु की लोच द्वारा अवशोषित.
- तनाव प्रबंधन:इंजीनियर तार की तन्यता शक्ति, टावरों के बीच की दूरी और स्थानीय मौसम की स्थिति के आधार पर तनाव की गणना करते हैं।तार बस अपने सुरक्षित यांत्रिक सीमाओं के भीतर हिलाता है.
3अदृश्य दुश्मन: एओलियन कंपन
जबकि बड़े-बड़े झूलते-झूलते हैं, वास्तविक खतरा अक्सर अदृश्य होता है।एओलियन कंपनहै एक उच्च आवृत्ति, कम आयाम दोलन उन एक ही Kármán भंवरों के कारण.
- जोखिमःआप इसे नहीं देख सकते हैं, लेकिन तार आगे और पीछे हजारों बार कंपन कर रहा है।धातु की थकानसमर्थन बिंदुओं (क्लैम्प्स) पर। महीनों और वर्षों के दौरान, इससे "कंडक्टर थकान" या "सस्पेंशन क्लैंप में क्षति" हो सकती है, जहां एल्यूमीनियम स्ट्रैंड सचमुच अंदर से बाहर टूट जाते हैं।
4समाधान: स्टॉकब्रिज डैमर
इस अदृश्य खतरे से लड़ने के लिए, इंजीनियरों स्थापितस्टॉकब्रिज डिमपर्स.
- वे कैसे काम करते हैंःइन उपकरणों में लोहे की लचीली केबल के अंत में वजन होते हैं। जब कंडक्टर कंपन करता है, तो डिमपर उसके साथ चलता है।भारों की जड़ता और डिमपर के आंतरिक घर्षण से कंपन की गतिज ऊर्जा को एक छोटी मात्रा में गर्मी में परिवर्तित किया जाता है, प्रभावी रूप से वाइब्रेशन को "खाने" से पहले यह तार को नुकसान पहुंचा सकता है।
5तत्वों के खिलाफ लड़ाईः तापमान और बर्फ
हवा एकमात्र कारक नहीं है। तार और टॉवर के बीच "टग-ऑफ-वार" में तापमान एक बड़ी भूमिका निभाता हैः
- ताप:गर्मी के गर्म दिनों में एल्यूमीनियम का कंडक्टर फैल जाता है, जिससे ढलान बढ़ जाती है। यदि ढलान बहुत कम हो जाती है, तो यह पेड़ों या इमारतों को मार सकता है।
- ठंडःसर्दियों में तार सिकुड़ जाते हैं, जिससे तनाव बढ़ जाता है। उच्च तनाव + तेज हवा = टूटने का अधिक खतरा।
- बर्फ:बर्फ जमा होने से भारी वजन बढ़ जाता है। "बर्फ + हवा" का संयोजन चरम मौसम के दौरान टॉवर के ढहने और लाइन टूटने का सबसे आम कारण है।
सारांश: ताकतों का संतुलन
एक बिजली की लाइन केवल धातु का एक टुकड़ा नहीं है; यह एक सावधानीपूर्वक समायोजित यांत्रिक प्रणाली है। इसका अस्तित्व इस पर निर्भर करता हैः
- सामग्री की ताकत:खींचने की शक्ति के लिए उच्च तन्यता वाले स्टील कोर (एसीएसआर में)
- वायुगतिकीय डिजाइनःएक गोल आकार जो हवा को पूर्वानुमानित भंवर बहाव के साथ गुजरने की अनुमति देता है।
- यांत्रिक बफर:जो गति और ऊर्जा वितरण की अनुमति देता है।
- सुरक्षात्मक हार्डवेयर:थकान को रोकने के लिए डिमपर्स और भार को पकड़ने के लिए मजबूत इन्सुलेटर्स।
तो, अगली बार जब आप हवा में नाचते हुए तार को देखें, याद रखें: यह सिर्फ जीवित नहीं है, इसे "प्रवाह के साथ जाने" के लिए डिज़ाइन किया गया है।
"इंजीनियरिंग में, कठोरता अक्सर जीवित रहने का दुश्मन होती है। कभी-कभी, तूफान का सामना करने का सबसे अच्छा तरीका झुकना होता है।"
चर्चा:क्या आपने कभी किसी बड़े तूफान के बाद किसी लाइन का निरीक्षण किया है? आपने सबसे आम प्रकार का नुकसान क्या देखा? टूटे हुए कंडक्टर, क्षतिग्रस्त टावर या कुछ और? नीचे अपना अनुभव साझा करें!
