تسجيل الدخول

تسجيل

الديناميكا الهوائية للكبلات وخطوط النقل

المؤلف:  جيرل ووكر

المصدر:  سيرك الفيزياء الطائر

الجزء والصفحة:  ص 397

2025-08-17

681

تستطيع الرياح العاتية دفع الكبلات أو خطوط نقل الكهرباء في اتجاه الرياح. فلماذا «تقفز» بعض الكبلات وخطوط النقل في الرياح؛ أي تهتز بصورة عمودية على طولها وفي اتجاه الرياح ؟ في بعض الحالات يمكن أن يؤدي هذا الاهتزاز إلى انقطاع التيار في الخطوط المتجاورة، أو قطع أحد الخطوط، أو سقوط برج دعم. وعلى الأرجح تحدث النتيجتان الأخيرتان عندما يكون الخط مُغطَّى أيضًا بالجليد.

انتشرت اهتزازات الكبلات في جسر بوينت دي نورماندي، الذي كان أطول جسر مدعوم بكبلات في العالم عند افتتاحه عام 1995 وعلى الرغم من أن اهتزازات الكبلات نفسها لم تتسبب في انهيار الجسر، فقد كان من الممكن أن تتسبب الحركة في تهالك الكبلات قبل الأوان فتصبح في حاجة إلى إحلال مبكر.

فما الذي يُسبب اهتزاز الكبلات والخطوط؟ الجواب: عندما تهب الرياح على كبل فمن الممكن أن تنكسر إلى دوامات على الجانب المحمي من الرياح وبالنسبة إلى الكبل الأفقي سيحدث تبادل في تكون الدوامات ما بين أعلى الكبل وأسفله وعلى الرغم من أن هذه الدوامات تتحرك في اتجاه الكبل، فإن تكونها عند الكبل أو خلفه بالضبط يؤدّي إلى اختلاف في ضغط الهواء المندفع نحو الكبل. يقلُّ ضغط الهواء في مكان الدوّامة؛ ومن ثم تحدث تغيرات دورية في ضغط الهواء أعلى الكبل وأسفله. وتحدث هذه الدوامات وهذه التغيرات في ضغط الهواء بتردد معين يعتمد على سرعة الرياح وقطر الكبل. وإذا حدث وتوافق ذلك التردُّد مع تردُّد يستطيع الكبل الاهتزاز عنده (أي تردُّد الرنين) فإن الكبل يبدأ في الاهتزاز على النحو المسمى بـ «الرنين»؛ أي إنه يهتز بشدة. سوف تهتز الخطوط المتباينة الأطوال بترددات مختلفة، لكن الرياح العاتية يمكن أن تجعل عددًا من هذه الخطوط يهتز بترددات رنين مختلفة. ولحل هذه المشكلة في جسر بوينت دي نورماندي، استعان مهندسو الجسر بمتسلقي جبال لتسلق الكبلات وربطها بحبال. ونظرًا لأنَّ الكبلات المتجاورة مختلفة الأطوال، فإنها تختلف من حيث ترددات الرنين. ومن ثَمَّ، فعند ربط كبلين مختلفين في ترددات الرنين عند النقاط المناسبة، فإن اهتزاز أحد الكبلين يُقاوم اهتزاز الكبل الآخر.