The division of Electricity at Uppsala University is developing a wave energy converter(WEC) consisting of a linear generator connected to a bouy at the water surfacethrough a wire cable called the connection line.During extreme conditions, the wave power plant will experience forces up to 500kN, which lead to unnecessary wear and will ultimately cause the failure of theconverter. To prevent this there is a need for a damper.The wave energy converter works at a maximum efficiency when the translator’sare centered with respect to the stator. Due to tidal movements the position of thetranslator can deviate. There for a mechanical divice that will compensate for this isneeded.This report describes the further development of an earlier project where a tidalwave compensator for a wave energy converter of Seabased AB was developed. Thecompensator Mattias Maier developed in the earlier project needed a locking systemto lock thecompensators position when not active. This report also illustrates the developmentof a damperthat is to be implemented in the WEC. The damper´s function is toprevent peak forces to occurring. This has to be achiveble without lowering thepower plant’s efficiency, meaning that it should only start to moderate the force whenit goes above 200 kN.The design process consisted in developing and dimensioning twosolutions, with special consideration to the standard components and manufacturingmethods available at the workshop in Lysekil.The project resulted in 3D modeled design solutions and complete manufacturingdrawings. We also present some recommendations for further studies in chapter 8.

<p>Vid malmbrytning förflyttas malm långa sträckor med tåg. Malmbanan är en järnväg som går från Luleå till Narvik i Norge. Mellan Kiruna och Narvik fraktas det årligen ca 15 miljoner ton järnmalm. Tåget består av 2 lok med 52 vagnar där varje vagn kan väga upp till 100 ton. I kopplen mellan vissa vagnar uppstår sprickor som kan leda till brott så att tåget riskerar tappa vagnar.</p><p>Syftet med det här arbetet är att titta på hur stora krafterna blir i kopplen mellan tågvagnarna. Tåget har i denna studie simulerats i Matlab i form av ett system bestående av massor, fjädrar och dämpare.</p><p>Vad som är intressant att se är hur dessa krafter varierar när tåget accelererar samt bromsar in så att systemet sätts i svängning. Problemet löstes genom att tillföra en varierande kraft F(t)=F0sin(wt) på loket, vilket simulerar accelerations- samt inbromsnings-tillfällena. Då krafterna mellan vagnarna är större än dragkraften från loket (F0) finns det risk för brott i kopplen (fjädrarna). Detta kan medföra att tåget tappar vagnar. Därför är det önskvärt att studera vilka parametrar som påverkar krafternas storlek i kopplen. Matlab-programmeringen för att räkna ut krafterna mellan vagnarna är uppdelade i två filer, nämligen train_input.m och solver.m. I filen train_input förbereds inputdata för den ordinära differentialekvationslösaren i filen solver.m. De bägge filerna har varsin input-sektion där önskade parametrar måste specificeras innan Matlab-koden exekveras.</p><p>Om man i Matlab-programmet till en början har ett lok och en vagn, så kan man studera hur den maximala kraften (Fmax) i kopplen påverkas genom att successivt koppla på en extra vagn. Krafterna i kopplen ökar inte proportionellt med ökande antalet vagnar, som man först spontant kan tro. Till en början ökar krafterna mellan dem men när antalet vagnar blir fler och fler så börjar kraftökningen att avta. Flera olika egensvängningar kan äga rum och beroende på vilket tidsintervall man vill studera får man olika värden på Fmax. Detta gör att man inte kan ange vid vilket antal vagnar som krafterna börjar avta.</p><p>Då styvhetskonstanten är hög samt när deformationen av kopplet/fjädern mellan varje vagn är som störst uppstår stora krafter i kopplen. Styvhetsvärdet k påverkar även vagnarnas position relativt loket under körning. Fjädringen i kopplen minskar med ökande värde på styvhetsvärdet k och kopplen blir på så sätt stelare. Detta resulterar i att vagnarnas position relativt loket inte ändras lika mycket då kopplen görs stelare.</p><p>När tågvagnarna lastas med malm ökar givetvis även vikten på hela ekipaget och får till följd att loket måste klara av att dra mer last. Kraften i kopplen ökar till följd av ökad massa på tåget. När tågvagnarna inte har någon last och därmed lägre vikt går tåget ryckigt, men när man lastar tåget får det en mjukare gång, frekvensen blir lägre.</p><p>Dragkraften påverkar kraften i kopplen. Ju större dragkraft desto större kraft uppstår på kopplen.</p><p>Stora krafter i kopplen uppstår då systemet börjar självsvänga med någon av dess egenvinkelfrekvenser samt då vinkelfrekvensen ligger nära egenvinkelfrekvensen.</p>

Vid malmbrytning förflyttas malm långa sträckor med tåg. Malmbanan är en järnväg som går från Luleå till Narvik i Norge. Mellan Kiruna och Narvik fraktas det årligen ca 15 miljoner ton järnmalm. Tåget består av 2 lok med 52 vagnar där varje vagn kan väga upp till 100 ton. I kopplen mellan vissa vagnar uppstår sprickor som kan leda till brott så att tåget riskerar tappa vagnar. Syftet med det här arbetet är att titta på hur stora krafterna blir i kopplen mellan tågvagnarna. Tåget har i denna studie simulerats i Matlab i form av ett system bestående av massor, fjädrar och dämpare. Vad som är intressant att se är hur dessa krafter varierar när tåget accelererar samt bromsar in så att systemet sätts i svängning. Problemet löstes genom att tillföra en varierande kraft F(t)=F0sin(wt) på loket, vilket simulerar accelerations- samt inbromsnings-tillfällena. Då krafterna mellan vagnarna är större än dragkraften från loket (F0) finns det risk för brott i kopplen (fjädrarna). Detta kan medföra att tåget tappar vagnar. Därför är det önskvärt att studera vilka parametrar som påverkar krafternas storlek i kopplen. Matlab-programmeringen för att räkna ut krafterna mellan vagnarna är uppdelade i två filer, nämligen train_input.m och solver.m. I filen train_input förbereds inputdata för den ordinära differentialekvationslösaren i filen solver.m. De bägge filerna har varsin input-sektion där önskade parametrar måste specificeras innan Matlab-koden exekveras. Om man i Matlab-programmet till en början har ett lok och en vagn, så kan man studera hur den maximala kraften (Fmax) i kopplen påverkas genom att successivt koppla på en extra vagn. Krafterna i kopplen ökar inte proportionellt med ökande antalet vagnar, som man först spontant kan tro. Till en början ökar krafterna mellan dem men när antalet vagnar blir fler och fler så börjar kraftökningen att avta. Flera olika egensvängningar kan äga rum och beroende på vilket tidsintervall man vill studera får man olika värden på Fmax. Detta gör att man inte kan ange vid vilket antal vagnar som krafterna börjar avta. Då styvhetskonstanten är hög samt när deformationen av kopplet/fjädern mellan varje vagn är som störst uppstår stora krafter i kopplen. Styvhetsvärdet k påverkar även vagnarnas position relativt loket under körning. Fjädringen i kopplen minskar med ökande värde på styvhetsvärdet k och kopplen blir på så sätt stelare. Detta resulterar i att vagnarnas position relativt loket inte ändras lika mycket då kopplen görs stelare. När tågvagnarna lastas med malm ökar givetvis även vikten på hela ekipaget och får till följd att loket måste klara av att dra mer last. Kraften i kopplen ökar till följd av ökad massa på tåget. När tågvagnarna inte har någon last och därmed lägre vikt går tåget ryckigt, men när man lastar tåget får det en mjukare gång, frekvensen blir lägre. Dragkraften påverkar kraften i kopplen. Ju större dragkraft desto större kraft uppstår på kopplen. Stora krafter i kopplen uppstår då systemet börjar självsvänga med någon av dess egenvinkelfrekvenser samt då vinkelfrekvensen ligger nära egenvinkelfrekvensen.

<p>This master thesis consists of the creation of shock absorber models for percussive rock drills. A model of the rock was also developed. These models were connected to existing models of the rock drill to create a complete simulation of the rock drilling process.</p><p>When the models had been created the rock model was evaluated by comparison with measured values from lab tests. The verified rock model was then used to evaluate the shock absorber models.</p><p>Four new shock absorber concepts have been developed. Three of these have been modelled, while the fourth have only been sketched and described.</p><p>The evaluation of the models showed the following:</p><p>• Simulations of the single shock absorber don’t correlate to reality very well. The movement is too rapid and poorly damped.</p><p>• The simulated behaviour of the tandem shock absorber corresponds to reality, but the simulated hydraulic pressures aren’t reliable and neither is the damping.</p><p>• Simulation of the double shock absorber reflects reality fairly well, although the model of the check valve can be improved.</p><p>• There are problems with fluttering damper pressures in simulation whenever an accumulator is connected directly to the damper volume. The problem doesn’t exist if there is a line or an orifice with enough losses between the volume and the accumulator.</p><p>• The feeder system needs to be modelled.</p> / <p>Examensarbetet gick ut på att ta fram simuleringsmodeller av olika dämpare i en bergborrmaskin. Dessutom behövdes en bergmodell som gav korrekta reflexer från berget vid simulering. Dessa modeller kopplades samman med befintliga modeller för att skapa en simulering av hela bergborrningsprocessen.</p><p>Efter att modeller skapats utvärderades bergmodellen mot mätvärden som uppmätts under prov. Efter att bergmodellen verifierats användes den för att verifiera dämparmodellerna.</p><p>Fyra dämparkoncept har tagits fram. Tre av dessa har modellerats, medan det fjärde endast har skissats och förklarats.</p><p>Verifieringen av modellerna visade följande:</p><p>• Simulering av enkeldämpare stämmer dåligt med verkligheten utan ger för snabba och odämpade rörelser.</p><p>• Simulering av dubbeldämparen stämmer bra med verkligheten men modellen över backventilen behöver ses över något.</p><p>• Simulering av tandemdämpare stämmer beteendemässigt men de simulerade trycken är inte tillförlitliga och inte heller dämpningen.</p><p>• Det finns problem med trycksvängningar vid simulering av modeller där dämpvolymen är direkt ansluten till en ackumulator. Om en strypning eller en ledning med tillräckliga förluster ansluter ackumulator och dämpvolym med varandra märks inte detta problem.</p><p>• Modell över matningen behöver tas fram.</p>

This master thesis consists of the creation of shock absorber models for percussive rock drills. A model of the rock was also developed. These models were connected to existing models of the rock drill to create a complete simulation of the rock drilling process. When the models had been created the rock model was evaluated by comparison with measured values from lab tests. The verified rock model was then used to evaluate the shock absorber models. Four new shock absorber concepts have been developed. Three of these have been modelled, while the fourth have only been sketched and described. The evaluation of the models showed the following: • Simulations of the single shock absorber don’t correlate to reality very well. The movement is too rapid and poorly damped. • The simulated behaviour of the tandem shock absorber corresponds to reality, but the simulated hydraulic pressures aren’t reliable and neither is the damping. • Simulation of the double shock absorber reflects reality fairly well, although the model of the check valve can be improved. • There are problems with fluttering damper pressures in simulation whenever an accumulator is connected directly to the damper volume. The problem doesn’t exist if there is a line or an orifice with enough losses between the volume and the accumulator. • The feeder system needs to be modelled. / Examensarbetet gick ut på att ta fram simuleringsmodeller av olika dämpare i en bergborrmaskin. Dessutom behövdes en bergmodell som gav korrekta reflexer från berget vid simulering. Dessa modeller kopplades samman med befintliga modeller för att skapa en simulering av hela bergborrningsprocessen. Efter att modeller skapats utvärderades bergmodellen mot mätvärden som uppmätts under prov. Efter att bergmodellen verifierats användes den för att verifiera dämparmodellerna. Fyra dämparkoncept har tagits fram. Tre av dessa har modellerats, medan det fjärde endast har skissats och förklarats. Verifieringen av modellerna visade följande: • Simulering av enkeldämpare stämmer dåligt med verkligheten utan ger för snabba och odämpade rörelser. • Simulering av dubbeldämparen stämmer bra med verkligheten men modellen över backventilen behöver ses över något. • Simulering av tandemdämpare stämmer beteendemässigt men de simulerade trycken är inte tillförlitliga och inte heller dämpningen. • Det finns problem med trycksvängningar vid simulering av modeller där dämpvolymen är direkt ansluten till en ackumulator. Om en strypning eller en ledning med tillräckliga förluster ansluter ackumulator och dämpvolym med varandra märks inte detta problem. • Modell över matningen behöver tas fram.

It becomes more common with hybrid and electric vehicles around the world and in Sweden. These cars are becoming more and more effective with new sources of regenerative power such as the engine break. This prolongs the cars range which is making electric vehicles more and more competitive. So what is the next step when it comes to reusage of already used electricity? Is there more electric energy that we can reuse to help power the car? Each car has four dampers that absorbs momentum and converts it to thermal energy so that they can dampen its spring. If instead this movement would be turned into elektricenergy it could be stored to the battery or used by the car directly, just like the electric energy generated from the engine brake. The cars would be even more effective and get an even longer range. “Den generativa dämparen” will take advantage of this energy so it won’t go to waste. “Den generative dämparen” will dampen the springs momentum with induction charging. If this implementation succeeds in hybrid and electric cars big savings can be made. It’s estimated that Sweden, with this damper, can save 170 GWh each year in 2030. / Det blir allt vanligare med hybrid och elbilar på vägarna runt om i världen, även i Sverige. Dessa bilar är effektiva och får längre räckvidd tack vare att de har en motorbroms som kan bromsa bilen och alstra ström till batteriet samtidigt. Finns det mer energi som kan alstras till batteriet från bilen? Varje bil har fyra stötdämpare som tar upp rörelseenergi och gör om detta till värmeenergi för att kunna dämpa varsin fjäder. Om denna energi istället kan omvandlas till elektriskenergi och sedan lagras i batteriet, precis som den elektriska energin motorbromsen alstrar, kan framtidens elbilar bli ännu mer effektiva och på så sätt få en ännu längre räckvidd. Det är denna energi som Den generativa dämparen ska ta tillvara på så att den inte går till spillo. Via induktion kommer Den generativa dämparen dämpa fjäderns pendelrörelse och gör om denna rörelse till elektrisk energi som sedan ladda fordonets batteri. Om detta implementeras i hybrid och elbilar kan stora besparingar göras. 2030 är det beräknat att Sverige själva kan spara in på ca 170 GWh per år med Den generativa Dämparen. Målet är att förlänga räckvidden för varje bil med upp till 4%.

Platinautvinning är antagligen en av the farligaste gruvindustrierna. På följd av det har gruvmaskiner som Slotborer utvecklats för att göra utvinningsprocessen säkrare. Slotborern är ett ganska nytt koncept och har problem med vibrationer i borrsträngen när den blir längre.Den här rapporten föreslår fyra koncept för att dämpa/stabilisera dessa vibrationer och ett av dessa koncept var sedan vidare utvecklat efter en evaluering. Det koncept som vidareutvecklats använder sig av massdämpare för att dämpa/stabilisera borrsträngen. Massdämparna är justerbara vilket gör dem effektiva över ett större frekvensområde. Några mätvärden från riktiga borrningar var analyserade och analytiska och matematiska modeller var utvecklade att ha ett liknande beteende som det från mätningarna. Modellerna var sedan utvidgade och massdämparna var implementerade in i modellerna för att analysera deras effekt på systemet. När de analytiska modellerna för massdämparna vara klara nog, började konstruktions- och dimensioneringsarbetet av projektet. Dämparen/stabilisatorn var från början konstruerad för att direkt dämpa vibrationer på 2 – 5 Hz, men på grund av väldigt höga spänningar i massdämparna var frekvensspannet ändrat till 3,5 – 6-7 Hz. Ingen verifiering genom empiriska studier var gjorda men några bra analytiska resultat åstadkoms. / Platinum excavation is probably one of the most dangerous mining businesses. Because of that machines like the Slotborer has been developed to make the excavation process much safer. The Slotborer is a pretty new concept and has problems with oscillations in the drill string when it gets extended.This paper suggests four concepts for dampening/stabilizing these oscillations and one of these concepts was then further developed after an evaluation. The further developed concept uses mass dampers to dampen/stabilize the drill string. The mass dampers are adjustable making them effective for a wider range of frequencies. Some measurements from actual drilling operations was analyzed and analytical and mathematical models were developed to have a similar behavior of that from the measurements. The models was then extended and the mass dampers was applied into the models to analyze their impact of the system. When the analytical models for the mass dampers where done enough, the construction and dimensioning of the project took place. The damper/stabilizer was initially design to directly dampen oscillations between 2 – 5 Hz, but due to very high stresses in the mass dampers the dampening frequency span was changed to 3,5 – 6,7 Hz. No verification through empirical studies was made but some good analytical results of damping was achieved.

Damper performance is most commonly characterized by the damper’s forcevelocity behaviour. Different damper layouts and valving methods for creating oil flow constrictions bring different physical properties, outside of this conventional measure. The objective of this report is to find which parameters outside of the conventional force/velocity measure can be used to add better comfort and/or control to road- or track-going vehicles. To fulfil the objectives, vehicle comfort and control needed to be defined. Following this, an extensive parameter study was performed, using a full vehicle model in the software CarSim in combination with an Öhlins-written damper model in MATLAB, which was run through a Simulink model connecting the two. The study was performed for two vehicles: a BMWM4 GT4 and a VW ID.3, with five parameters proposed by Öhlins, varied in compression and rebound (giving a total of 10 parameters). Further on, some results were evaluated based on recorded data from a track test with the BMW, where the conclusions from the parameter study were evaluated through physical changes to the dampers. The parameter study showed that parameters P1-2, P9-10, and P5-6 has significant effect, in that order of magnitude. P1-2 and P9-10 all affect comfort and control, whilst P5-6 has minimal effect on control but a larger effect on comfort. The others, P3-4 and P7-8 have minimal effect on almost all metrics used in this study, with merely a few exceptions. In future studies, an analysis of data in time series format could be done. Moreover, a well prepared verification of the parameter study results could also be done. / Dämparprestanda beskrivs oftast av kraft-hastighetsbeteende. Olika ventillayouter och ventilmetoder för att skapa oljeflödesförträngningar ger olika fysikaliska egenskaper, utanför detta konventionella mått. Syftet med denna rapport är att ta reda på vilka parametrar utanför det konventionella kraft/hastighets-måttet som kan användas för att uppnå bättre komfort och/eller kontroll för väg- eller tävlingsbilar. För att uppfylla målen behövde fordonskomfort och kontroll definieras. Efter detta genomfördes en omfattande parameterstudie med en helbils-modell i mjukvaran CarSim i kombination med en Öhlins-utvecklad dämpar-modell i MATLAB, som utvärderades med hjälp av en Simulink-modell vilken sammankopplar de två. Studien utfördes för två fordon: en BMW M4 GT4och en VW ID.3, med fem parametrar föreslagna av Öhlins varierande i kompression och retur (som ger totalt 10 parametrar). Fortsatt utvärderades några resultat baserat på inspelad data från ett bantest med BMW:n, där slutsatserna testades genom fysiska förändringar av dämparna. Simuleringsresulten visade att parameter P1-2, P9-10 och P5-6 har tydligeffekt, i den storleksordningen. P1-2 och P9-10 påverkar både komfort och kontroll, medan P5-6 har minimal effekt på kontroll, men större effekt påkomfort. De andra, P3-4 och P7-8 har minimal effekt på nästan alla mätvärden som används i denna studie, med bara några få undantag. I framtida studier kan en analys av data i tidsserie-format utföras, samt en väl förberedd verifiering av resultaten från parameterstudien.

In this master thesis the performance of external viscous dampers attached to cables in cable-stayed bridges have been studied. A comparison has been performed between a linear and a non-linear cable model. The comparison was carried out for two bridge cables, one from the Dubrovnik Bridge and the other from the Normandie Bridge. The performance of the dampers have been measured in terms of maximum achieved damping ratio and minimum amplitude of vibration. The analysis was performed using the finite element method. The damping ratio was measured using both the half-power bandwidth method and by calculating the loss factor. The half-power bandwidth method can only be applied to a linear system. Therefore, the loss factor was evaluated for the linear model and compared to the results obtained using the half-power bandwidth method. From the comparison, it was concluded that the damping ratio evaluated using the loss factor was similar to the results obtained when using the half-power bandwidth method. However, when calculating the loss factor, it was of great importance that the resonance frequency of the system was accurately determined. The loss factor was then calculated for the non-linear model and compared to the results obtained for the linear model. Since the loss factor measures the energy dissipated in a system, it could be utilised for the non-linear model. When computing the strain energy for the non-linear model an approximate method was used to take into consideration the strain energy caused by the static deformation of the cable. From the comparison between the linear and non-linear cable models, it was concluded that the optimal damper coefficients obtained by both models are not significantly different. However, there is an uncertainty in the results due to the fact that an approximate method was used when calculating the strain energy for the nonlinear model. It was also observed that a very accurate evaluation of the system’s resonance frequency was needed to calculate the loss factor. It was also observed that the variation in amplitude of vibration for varying damper coefficient was small for all modes of vibration for the Dubrovnik Bridge Cable as well as for the first mode of vibration for the Normandie Bridge Cable. The difference in the results between the two bridge cables needs to be investigated further in order to get a better understanding of the results.

Several of the bridges along the Bothnia railway line do not fulfill the requirements regarding vertical accelerations that are stated in current design codes. The acceleration of the bridges needs to be reduced, in order to make the Bothnia line suitable for high speed railway traffic. The aim with this thesis is to investigate if it is possible to reduce the vertical acceleration of insufficient bridges to an acceptable level by using post-installed dampers. The expectation was that this method could have major economic advantages compared to other rehabilitation methods. Five different bridges with post-installed dampers were simulated in verified MATLAB codes. The simulations were performed for two cases for each bridge: one where the eccentricities between the attachment of the damper and the centre of gravity of the bridge cross section was taken into consideration, and one where the influence from the eccentricities was excluded. The results showed that it is fully possible to reduce the acceleration to an acceptable level with the use of external damper configurations. It was also shown that the eccentricities of the bridges had a high impact in this kind of simulations. Furthermore, some supplementary investigations regarding the location and position of the damper, were done as well. Finally, a brief analysis and discussion regarding the practical implementation of the post-installed was performed. One challenge is to anchor the damper and take care of the resulting forces in a favourable and safe way. / Flertalet broar längs med Botniabanan uppfyller inte de krav som ställs på de vertikala accelerationsnivåerna i gällande dimensioneringsnormer. Dessa accelerationer måste reduceras för att göra Botniabanan tillgänglig för trafik med höghastighetståg. I denna uppsats undersöks det huruvida det är möjligt att sänka accelerationen i bristfälliga broar med hjälp av eftermonterade externa dämpare. Förväntningen var att denna metod skulle ha stora ekonomiska fördelar gentemot andra upprustningsmetoder. Fem broar med eftermonterade dämpare har simulerats i verifierade MATLAB-koder. Simuleringarna utfördes på två olika sätt för varje bro: i en kod togs eccentriciteten mellan dämparinfästningen och tyngdpunktslinjen för bron i beaktande, och i den andra koden försummades all inverkan av eccentriciteten. Resultatet från simuleringarna visade att det är fullt möjligt att reducera accelerationerna till en acceptabel nivå med hjälp av externa dämpningskonfigurationer. Eccentriciteten visade sig även ha stor inverkan på resultatet i denna typ av simulering. Dessutom utfördes några kompletterande undersökningar gällande längd, position och vinkel på dämparen. Slutligen analyserades och diskuterades den praktiska implementeringen av de eftermonterade dämparna. En utmaning är att förankra dämparna och föra ner de resulterande krafterna på ett fördelaktigt och säkert sätt.