CN100541202C - 一种风速仪支架 - Google Patents

Abstract

一种风速仪支架，它是由六根可拉伸钢管通过可安装/拆卸连接方式组成，一根水平主杆、一根竖直主杆、水平左撑杆、水平右撑杆、竖直下撑杆、竖直上拉杆；其中，在水平面内，水平主杆固定于结构外侧，水平左撑杆与水平右撑杆连于水平主杆伸出端处，来提高主杆在水平面内的稳定性；在竖直平面内，竖直主杆垂直水平主杆于伸出端处，竖直下撑杆位于水平主杆下方，连接被测结构与水平主杆，竖直上拉杆位于水平主杆上方，连接被测结构与水平主杆，来提高主杆在竖直面内的稳定性。另外，该支架将照明灯作为附属结构安装于竖直主杆的底部，使其具有良好的照明功能。随着世界范围内对风特性测试的重视，该新型风速仪支架必将具有广泛的工程应用前景。

Description

一种风速仪支架

技术领域

本发明涉及一种新型风速仪支架，尤其适用于在野外对大型工程结构所处风环境进行测试时，起到在所选测试部位对各类风速仪进行固定的作用。

背景技术

风灾是自然灾害中发生最频繁的一种。上世纪80年代，德意志联邦共和国慕尼黑保险公司对西方发达国家损失1亿美元以上的自然灾害统计结果表明，风灾发生的频率高，次生灾害大，其中风灾的次数占自然灾害总次数的51.4％，经济损失占自然灾害总损失的40.5％。随着生产和建设的不断发展，与其它灾害损失一样，风灾损失也每年递增。在各类风灾损失中，土木工程结构的损坏和倒塌是损失的主要部分之一。

另一方面，我国当前正处于土木工程建设的蓬勃发展阶段，大量新型复杂结构体系不断出现，使得对工程结构进行抗风研究成为热点。对于沿海台风多发地区，大型结构受强风的影响更为突出和频繁，风荷载成为作用于结构上的主要载荷之一。为了能够准确计算出作用在结构上的风荷载，首先必需准确把握作用在结构上的风特性。因此，在结构风工程研究当中，风特性问题是其基础性问题，而风特性的现场观测是掌握结构物所在地风特性的主要研究方法之一，尤其是对结构物所在地的强风特性所进行的现场观测，其价值更大。

过去风特性的相关资料主要来自于各气象站，虽然这些资料为结构风工程研究提供了宝贵的参考，然而由于风特性参数受到风速的大小、风向的变化、地貌的不同以及地理位置不同等复杂因素的影响，随机性非常强，这就使得我们所采用的来自气象站的实测风特性资料与结构物实际所在地有所差别。因此，很多时候当我们需要掌握某重大工程结构所处的实际风环境时，都需要携带风速仪等奔赴结构现场进行风特性测试。

在对结构物所在地进行风特性实测的过程中，在确定好测试部位之后，必需选择恰当的位置放置风速仪，并设法将其固定，以保证整个测试过程安全、稳定、准确和可靠。首先，必需根据结构测试部位的外形、结构尺寸等来确定风速仪安装的准确位置。风速仪离结构物表面太近则容易产生风的绕流等现象，太远则难以完全将其固定，这些都会导致实测结果的失真。其次，在确定好了安装位置之后，如何将风速仪稳定可靠地固定，是风工程测试人员的又一难题。大多数结构物并没有在结构施工时事先建好风速仪支架，因此，在目前的现场风实测工作中，大都是根据各自的测试需要制作一个简单的支撑，或者是直接绑定在结构上，不仅影响测试结构的准确性，而且给测试工作带来了很大的不便。

为了解决现场风特性实测工作中风速仪的固定问题，本专利利用金属材料研究领域的成果，选用经过防腐处理的不锈钢材料制作成可拉伸钢管，并对其进行合理设计及加工装配，最终形成多功能风速仪支架结构。为了满足对不同工程结构或同一结构不同部位进行测试时，风速仪的安装位置需要进行相应调整这一需要，借鉴钓鱼杆、天线等设计思想，进行了支架结构中主钢管及各支撑杆件的可拉伸设计。

为了提高支架结构的稳定性，尽量避免支架结构振动现象的发生，选择了较大的外径及钢管壁厚制作支架结构的主杆，同时还设计了上、下、左、右四根撑(拉)杆。为了节约材料，便于携带等，设计时选用较小的外径及钢管壁厚制作撑竿。因此，所设计的支架结构在平面内、平面外均能获得良好的稳定性。

在很多时候，风工程测试人员需要在强风期间携带风速仪及支架结构奔赴现场进行测试，由于是对工程结构所处特殊风环境进行短期的测试，测试前进行支架、风速仪安装，测试完毕则将仪器拆卸后带回，此时支架的可拆卸功能就显得十分重要。为此专门进行了该支架结构的可安装/拆卸功能设计。

此外，为了提高其便携功能，在整个的设计过程注意选用稳定性好但重量较轻的材料；为了减小整个支架结构的体积，携带过程中将主杆和撑竿均收缩到最大外径杆件钢管内；很多情况下必需在夜间进行风速仪的安装及测试工作，而并每个测试现场的照明条件都良好，因此设计过程中在支架上安装了适用于野外测试的照明装置，以满足夜间风实测的要求。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种风速仪支架，该支架可应用于对各类工程结构所处风环境进行野外测试时，对风速仪进行固定。它不仅能够在不同结构及结构的不同部位准确可靠地固定风速仪，同时还具有可安装/拆卸功能、便携及照明功能。

技术方案：本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该支架包括水平主杆、竖直主杆、水平左撑杆、水平右撑杆、竖直下撑杆、竖直上拉杆；其中，竖直主杆、水平左撑杆、水平右撑杆、竖直下撑杆、竖直上拉杆的一端均连接在水平主杆的外端处，竖直主杆垂直于水平主杆，水平左撑杆、水平右撑杆、竖直下撑杆、竖直上拉杆与水平主杆成15度-60度的夹角，水平主杆、水平左撑杆、水平右撑杆、竖直下撑杆、竖直上拉杆的内端处固定于外部结构的外侧。

在水平面内，水平主杆固定于结构外侧，水平左撑杆与水平右撑杆连于水平主杆伸出端处，以提高主杆在水平面内的稳定性，减小主杆的振动；在竖直平面内，竖直主杆垂直水平主杆于伸出端处，竖直下撑杆位于水平主杆下方，连接被测结构与水平主杆，竖直上拉杆位于水平主杆上方，连接被测结构与水平主杆，来提高主杆在竖直面内的稳定性。

由于主杆和撑竿功能上的差异，在进行支架结构设计时，主杆的外径、壁厚均大于上、下、左、右四根撑(拉)竿，以保证主杆的刚度远大于各撑竿。

主杆与主杆、主杆与撑竿、主杆与风速仪、主杆(撑竿)与测试结构之间的连接均采用碗扣、法兰盘等连接方式，以保证支架结构的可安装/拆卸功能。

整个支架的杆件长度均可调节，具有伸缩功能。其中水平主杆、水平撑杆、竖直撑杆均可调节5种长度，竖直主杆可以调节2种长度，以满足不同工程结构以及统一结构不同部位的测试要求，节约制作大量支架的费用。

所有连杆均采用不锈钢材料制成，其表面涂有防腐材料，以防止锈蚀现象发生。

该支架将照明灯作为附属结构安装于竖直主杆的底部，使其具有照明功能。电线由电源经测试结构，再通过水平主杆内部空钢管到达竖直主杆底部，灯泡的大小、功率等性能参数根据现场情况进行确定。

选用稳定性能好但材质较轻的空钢管制作主杆和撑竿，以减小整个结构的重量；结构的可安装/拆卸以及伸缩功能，减小了支架结构搬运过程中的体积，这些都使得其便于携带。

有益效果：通过对风速仪支架主杆及撑杆的可拉伸的设计，使得该新型风速仪支架可以很好的满足不同工程结构以及不同测试部位对风速仪安装位置的要求，能更加准确的测得工程结构物所在的实际风特性。通过上、下、左、右四根撑(拉)竿的设计来提高该支架结构的稳定性。同时该新型支架还具有多项功能包括防腐防锈、照明、可安装/拆卸以及便携功能，使其能够更好地适应各类野外测试工作。随着世界范围内对风特性测试的重视，该新型风速仪支架必定会给广大风工程测试研究人员提供诸多便利，因此具有广泛的工程应用前景。

附图说明

图1是本发明的支架结构正面构造示意图；

图2是本发明的支架结构侧面构造示意图；

图3是本发明的支架结构立面构造示意图；

图4是本发明的支架结构立体构造示意图；

图中有：水平主杆1；竖直主杆2；水平左撑杆3；水平右撑杆4；竖直下撑杆5；竖直上拉杆6。

具体实施方式

本发明的新型风速仪支架包括六根可拉伸杆件，分别是水平主杆1、竖直主杆2、水平左撑杆3、水平右撑杆4、竖直下撑杆5、竖直上拉杆6。其中，在水平面内，水平主杆固定于结构外侧，水平左撑杆与水平右撑杆连于水平主杆伸出端处；在竖直平面内，竖直主杆垂直水平主杆于伸出端处，竖直下撑杆位于水平主杆下方，连接被测结构与水平主杆，竖直上拉杆位于水平主杆上方，连接被测结构与水平主杆，支架结构整体构造示意图见图1。

本支架可以调节杆件的长度，水平主杆可以调节5种长度，如图2所示，分别是1a、2a、3a、4a、5a，(其中a为一常量，以m为单位，下同)，其中每段杆件的壁厚均为0.5cm，最大外径为12cm；竖直主杆可以调节两种长度，如图3所示，分别是3a和6a，其中每段杆件的壁厚均为1cm，最大外径为12cm；水平左、右撑杆亦可以调节5种长度，如图4所示，分别是1.5a、3a、4.5a、6a、7.5a，其中每段杆件的壁厚均为0.5cm，最大外径为12cm；竖直下撑杆可调节的5种长度，如图4所示，分别为1.2a、2.4a、3.6a、4.8a、6a，其中每段杆件的壁厚均为0.5cm，最大外径为12cm；竖直上拉杆可以调节5种长度，如图5所示，分别是1.5a、3a、4.5a、6a、7.5a，其中每段杆件的壁厚均为0.5cm，最大外径为12cm。

安装前首先需要确定水平主杆及4根撑竿固定在被测结构的哪一部位，以确定水平主杆、水平撑杆、竖直撑(拉)杆的长度。同时需要注意，水平撑杆、竖直撑(拉)杆的长度是一一对应的。例如，水平主杆取长度为1a时，对应水平撑杆和竖直上拉杆的长度均为1.5a，对应竖直下撑杆的长度取为1.2a，以此类推。

现场风实测过程中，首先在现场找一较宽敞平整的操作平台，根据测试需要确定各杆件的长度，并在操作平台将支架主杆及撑(拉)杆连接好，再将风速仪通过法兰盘连接于支架竖直主杆上端。安装完毕后，对风速仪及支架整体结构的稳定性进行验证。

在夜间或是一些光线不好的环境下进行测试，会给测量工作带来诸多不便。此时，将置于水平主杆内的灯座电源线也在操作平台连接好，并根据现场情况选择灯泡类型，以保证在光线不好的条件下整个风特性测试过程的正常进行。

在操作平台安装好支架结构、风速仪、照明装置之后，将水平主杆及4根撑(拉)杆固定于被测结构上预先确定好的部位，即可连接相应电源、数据采集装置、存储装置等，调试完毕后即可进行风环境的现场实测工作。

Claims (2)

1.一种风速仪支架，其特征是该支架包括水平主杆(1)、竖直主杆(2)、水平左撑杆(3)、水平右撑杆(4)、竖直下撑杆(5)、竖直上拉杆(6)；其中，竖直主杆(2)、水平左撑杆(3)、水平右撑杆(4)、竖直下撑杆(5)、竖直上拉杆(6)的一端均连接在水平主杆(1)的外端处，竖直主杆(2)垂直于水平主杆(1)，水平左撑杆(3)、水平右撑杆(4)、竖直下撑杆(5)、竖直上拉杆(6)与水平主杆(1)成15度-60度的夹角，水平主杆(1)、水平左撑杆(3)、水平右撑杆(4)、竖直下撑杆(5)、竖直上拉杆(6)的内端处固定于外部结构的外侧。

2.根据权利要求1所述的风速仪支架，其特征是：本风速仪支架主杆及撑杆可以调节长度，其中水平主杆、水平左撑杆、水平右撑杆、竖直下撑杆及竖直上拉杆可以调节5种长度，每段杆件的壁厚均为0.5cm，最大外径为12cm；竖直主杆可以调节两种长度，每段杆件的壁厚均为1cm，最大外径为12cm。

Images