En el estudio de las redes mecánicas en la teoría de control , un inerte es un dispositivo de dos terminales en el que las fuerzas aplicadas en los terminales son iguales, opuestas y proporcionales a la aceleración relativa entre los nodos. Bajo el nombre de J-damper, el concepto se ha utilizado en los sistemas de suspensión de los coches de carreras de Fórmula 1 .
Puede construirse con un volante montado sobre un piñón y cremallera . Tiene un efecto similar al de aumentar la inercia del objeto suspendido.
Descubrimiento
Malcolm C. Smith , profesor de ingeniería de control en la Universidad de Cambridge , introdujo por primera vez los inertes en un artículo de 2002. [1] Smith amplió la analogía entre redes eléctricas y mecánicas (la analogía de la movilidad ). Observó que la analogía era incompleta, ya que faltaba un dispositivo mecánico que desempeñaba el mismo papel que un inductor eléctrico . Se descubrió que es posible construir un dispositivo de este tipo utilizando engranajes y volantes.
La fuerza generada satisface la ecuación
- ,
para una constante adecuada b .
Construcción
Se puede construir un inerter lineal engranando un volante con un engranaje de cremallera . El pivote del volante forma un terminal del dispositivo y el engranaje de cremallera forma el otro.
Se puede construir un inerter rotacional engranando un volante con la corona dentada de un diferencial . Los engranajes laterales del diferencial forman los dos terminales.
Aplicaciones
Poco después de su descubrimiento, el principio de inertización se utilizó con el nombre de amortiguador J en los sistemas de suspensión de los coches de carreras de Fórmula 1 . Cuando se ajusta a las frecuencias de oscilación natural de los neumáticos, el inerter reduce la carga mecánica sobre la suspensión. McLaren Mercedes comenzó a usar un amortiguador en J a principios de 2005 y Renault poco después. [2] Los amortiguadores J estuvieron en el centro de la controversia de espionaje en la Fórmula Uno de 2007 que surgió cuando Phil Mackereth dejó McLaren por Renault.
Los investigadores están desarrollando nuevos dispositivos de control de vibraciones basados en inertes para construir rascacielos de gran altura que puedan soportar vientos fuertes. [3] [4]
Referencias
- ^ Smith, MC (2002). "Síntesis de redes mecánicas: El inerte". Transacciones IEEE sobre control automático . 47 (10): 1648-1662. doi : 10.1109 / TAC.2002.803532 .
- ^ Chen, M .; Papageorgiou, C .; Scheibe, F .; Wang, FC; Smith, M. (2009). "El elemento del circuito mecánico que falta". Revista de circuitos y sistemas IEEE . 9 : 10-26. doi : 10.1109 / MCAS.2008.931738 .
- ^ Petrini, Francesco; Giaralis, Agathoklis; Wang, Zixiao (2020). "Diseño optimizado de masa-amortiguador-inerte (TMDI) en edificios altos impulsados por el viento para la comodidad de los ocupantes, el rendimiento de servicio y la recolección de energía" (PDF) . Estructuras de ingeniería . 204 : 109904. doi : 10.1016 / j.engstruct.2019.109904 .
- ^ "Tecnología de Fórmula 1 para la construcción de rascacielos: Académico de ingeniería civil está desarrollando nuevos dispositivos de control de vibraciones basados en tecnología de Fórmula 1 para rascacielos" . ScienceDaily . Consultado el 5 de enero de 2020 .
enlaces externos
- El concepto Inerter y sus aplicaciones , notas de clase
- Amortiguadores en J en la Fórmula 1
