DE10210419C1

DE10210419C1 - Rohrförmiger Dachaufbau zur Aufnahme von Antennen und technischen Komponenten

Info

Publication number: DE10210419C1
Application number: DE2002110419
Authority: DE
Inventors: Alexandro Lisitano; Torsten Fus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: EP1343220A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen statisch und elektrisch optimierten selbsttragenden rohrförmigen Dachaufbau zur Aufnahme von Antennen und technischen Komponenten. Die Erfindung beinhaltet die folgenden Bauteile: DOLLAR A a) einen Spezialzylinder-Außen (1), der alle notwendigen technischen Komponenten, wie Antennen (2), Kabel (3), sowie ergänzende technische Einrichtungen aufnimmt und im oberen Teil ein Mikrowellenfenster (1.1) besitzt, DOLLAR A b) eine Unterkonstruktion zur Gewährleistung von Standsicherheit und Klappbarkeit des Spezialzylinders-Außen (1), die einmal eine mittels Scharnieren (4.1) klappbare und - in aufgerichteter Position des Spezialzylinders-Außen (1) - aufeinander liegende Befestigungs-Doppelplatte (4) umfasst, welche an der von der Scharnierseite abgewandten Seite kraftschlüssig arretierbar ist, und zum anderen ein Befestigungsstahlfuß (5) mit Rohransatz (6) vorgesehen ist, der fest mit dem abklappbaren Teil der Doppelplatte (4) verbunden ist, wobei der Spezialzylinder-Außen mit seinem unteren Ende formschlüssig auf dem Rohransatz (6) des Befestigungsstahlfußes (5) aufgeschoben und arretiert ist, DOLLAR A c) einen Spezialzylinder-Innen (7), der in den Mastfuß des Spezialzylinders-Außen (1) eingeschoben ist, DOLLAR A d) mindestens eine Kartusche (8) zur Aufnahme der Antennen (2), die in den oberen Teil des Spezialzylinders-Außen (1) eingeschoben wird und die aufgebaut ist aus einem Führungs- und Aufnahmestab (8.1), an dem die Antennen (2) gehaltert sind und an dessen unterem sowie ...

Description

Die Erfindung betrifft einen statisch und elektrisch optimierten selbstragenden rohrförmigen Dachaufbau zur Aufnahme von Antennen und technischen Komponenten.

Die unter Dachaufbauten montierten Antennen und deren Systemtechnik sollen dabei nicht ohne weiteres als Antennen bzw. Antennenanlagen identifiziert werden können.

Antennenanlagen werden nach zentralen bzw. regionalen Vorgaben standortspezifisch aufgebaut.

Da die erforderlichen Antennenhöhen innerstädtisch in den meisten Fällen mindestens 15 m betragen, sind Antennenstandorte hauptsächlich mehrgeschossige Wohnhäuser mit Sattel- oder Flachdächern.

Diese Dächer sind in der Regel für Schnee-, Wind- und Personenlasten konzipiert und daher zur Aufnahme größerer zusätzlicher Lasten nicht geeignet.

Durch den weiteren Ausbau von Mobilfunknetzen kommt es zur stärkeren Belegung vorhandener Mastanlagen. Das bedeutet

- Gewichtserhöhung durch größere Stahlquerschnitte und größere Windangriffsflächen,
- größere Kraftmomente am Mastfuß und damit
- die Notwendigkeit der Krafteinleitung in tragende Mauern der Bauwerke.

In GB 2 239 463 A wird eine zylindrische Trag- und Haltekonstruktion für Antennenkonstruktionen offenbart, die partiell absenk- und drehbar ausgebildet ist. Hierbei besteht die Trag- und Haltekonstruktion aus einem Fußteil und einem über ein Kipplager mit diesem Fußteil verbundenen Oberteil. Das die Antennenkonstruktion aufnehmende Oberteil und das mit der Basis verbundene Fußteil der Trag- und Haltekonstruktion sind in vertikaler Erstreckung übereinander angeordnet. Das relativ zum Fußteil klappbare Oberteil weist an seinem Kopfbereich einen rohrförmigen Zylinder auf, an dem die unverhüllte Antennenkonstruktion befestigt wird. Die Bestückung der Trag- und Haltekonstruktion mit Antennen erfolgt bestimmungsgemäß im abgeklappten Zustand. Vorteilhaft erweist sich diese Trag- und Haltekonstruktion für gehalterte sichtbare Schmuckelemente, wie z. B. Fahnen, Leuchtkörper für Straßenlaternen oder Symbole; besonders nachteilig jedoch für unverhüllte Antennenkonstruktionen.

Gegenstand von US 5,757,324 ist ein kreiszylindrischer, nichtleitender Antennenmast, der in seinem Inneren die Antennen bzw. Antennenmodule beherbergt. In einer bevorzugten Ausführungsvariante dieser Erfindung sind drei in einem Winkel von 120° zueinander angeordnete Antennenpanele senkrecht im Inneren dieses Antennenmastes um einen zentralen Trägermast angeordnet. Der auch zur Verkleidung dienende Antennenmast ist im Fußbereich fest mit der Basis verbunden und im oberen Bereich von einem kappenförmigen Abschlussdeckel begrenzt. Die Befestigung der einzelnen Antennenpanele erfolgt an der Innenseite des Antennenmastes. Dem zentralen Trägermast kommt eine besondere Bedeutung zu, indem dieser auch für das vertikale Ausrichten des Antennenmastes vorgesehen ist. Hierzu ist am oberen Ende des inneren Trägermastes ein Bolzen ausgebildet, der in eine der Größe dieses Bolzens entsprechenden Ausformung im kappenförmigen Abschlussdeckels des Antennenmastes eingreift. Es wird in diesem Zusammenhang ausgeführt, dass damit der kreiszylindrische Antennenmast koaxial zum zentralen Mast ausgerichtet werden kann.

Eine weitere Antennentrag- und Haltekonstruktion ist in US 5,995,063 offenbart. Die beschriebene Antennentrag- und Haltekonstruktion umfasst eine Basis und einen auf dieser Basis montierten Hohlmast mit Spitze. Der Hohlmast, der bevorzugt in Aluminium, Fiberglas oder als kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoff ausgebildet ist, nimmt in seinem Inneren die entsprechenden Antennen auf und verkleidet diese vollständig. Kerngedanke dieser Erfindung ist ein Liftmechanismus, der aus einem inneren stabförmigen Mast und einem Antrieb besteht. In vertikaler Längserstreckung dieses stabförmigen Mastes sind auf diesem Mast verfahrbare Module angeordnet, die mindestens aus einer Antenne und einem RF-Modul bestehen. Dieser Liftmechanismus gestattet ein problemloses Absetzen der verfahrbaren Module in der gewünschten Höhe. Die als stumpfe Pyramide ausgebildete Basis nimmt den Liftmechanismus und weitere Kommunikationsausrüstungen auf. Dem bequemen Absetzen der verfahrbaren Module steht ein ungleich höherer Wartungsaufwand und die besonders hohen Investitionskosten gegenüber.

Mastanlagen mit zum Teil stark ausgeprägten Unterbau fügen sich unzureichend in die architektonische Umgebung eines städtebaulichen Charakters ein. Wirtschaftliche Aspekte des Bauens und der Revision der Antennensysteme werden nur in ungenügenden Maße berücksichtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, Antennenanlagen mit einem rohrförmigen Aufbau zu entwickeln, die zu einer Reduzierung der Baukosten für den beschriebenen Aufbau der Mobilfunknetze führen und bei denen die Aufwendungen zur Durchführung von Revisionen des mechanischen und elektrischen Teils der Antennenanlagen erheblich reduziert werden können.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben, Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nach der Konzeption der Erfindung ist der rohrförmige Dachaufbau als statisch und elektrisch optimiertes selbsttragendes Zylindersystem ausgeführt, das nach dem Baukastenprinzip aufgebaut ist und deren Teile leicht montiert und demontiert werden können.

Zum Zylindersystem gehören die folgenden Bauteile:

- ein äußerer Zylinder, nachfolgend als Zylinder-Außen bezeichnet,
- eine Unterkonstruktion zur klappbaren Ausführung des Zylinders-Außen, die Montage- und Revisionsarbeiten erleichtern soll,
- ein innerer Zylinder, nachfolgend als Zylinder-Innen bezeichnet, der in Wechselwirkung mit der Unterkonstruktion zur Fixierung und Versteifung des Zylindersystems dient,
- eine im oberen Teil des Zylinders-Außen über dem Zylinder-Innen untergebrachte Antennenhalterung, die zur Aufnahme der Antennen dient.

Der Zylinder-Außen von maximal 400 mm Durchmesser nimmt alle not wendigen technischen Komponenten, wie Antennen, Kabel und die ergänzenden technischen Einrichtungen auf. Er kann wahlweise bis zu Höhen von 9,9 m aufgebaut werden. Dieser Zylinder-Außen hat dabei drei Funktionen.
Erstens: Statische Optimierung der Gesamtanlage durch erhebliche Reduzierung der Windangriffsflächen auf WA < 50 cm/m und der Gesamt belastung auf < 0,75 KN/m.
Zweitens: In dem Längenbereich, in dem die Antennen untergebracht sind, soll der Zylinder-Außen durch einlaminierte Mikrowellenfenster optimal für die abgestrahlte Frequenz durchlässig sein.
Drittens: Durch seine stelenartige Form und farblicher Gestaltung bzw. Fortführung der Farbgestaltung des Gebäudes soll der Charakter einer rein funktionsorientierten Funk- und Sendeanlage eliminiert werden.

Der Zylinder-Außen wird mit seinem unteren Ende auf eine Unterkonstruktion aufgeschoben, mit der seine Standfestigkeit gewährleistet wird. Die Unterkonstruktion besteht aus einer mittels Scharnieren klappbaren symmetrisch aufeinanderliegenden Doppelplatte, die an der von der Scharnierseite abgewandten Seite kraftschlüssig arretierbar ist. Dadurch wird das Gesamtsystem klappbar.

Auf der Befestigungsplatte ist ein Befestigungsstahlfuß mit vertikal stehendem Rohransatz angebracht, der so dimensioniert ist, dass der Zylinder-Außen formschlüssig über den Rohransatz gestülpt werden kann. Der Befestigungsstahlfuß kann auf dem beweglichen Schenkel der Doppelplatte sowohl angeschweißt als auch angeschraubt werden und hat Revisionsöffnungen im Rohransatz für Aufnahme und Zugang zu Verbindungselementen für Kabelanschlüsse und andere technische Einrichtungen.

Die Höhe des vertikalen Rohransatzes ist von der Gesamthöhe des Zylinders- Außen abhängig und kann bis zu maximal 1,0 m betragen.

In das untere Ende des Zylinders-Außen wird ein zweiter Zylinder als Zylinder- Innen, eingeführt, der an der oberen, vom unteren Ende des Zylinders-Außen abgewandten Seite eine Auflagewulst hat. Dieser Zylinder-Innen hat zwei Funktionen:
Erstens: Statische Stabilisierung des Zylinders-Außen in Verbindung mit dem Befestigungsstahlfuß. Der Zylinder-Außen und der Zylinder-Innen sind koaxial und über einen Zwischenraum beabstandet angeordnet. An ihren unteren Enden ist in diesem Zwischenraum der Rohransatz des Befestigungs- Stahlfußes positioniert. Über diese formschlüssige Klemmpaarung aus Rohransatz des Befestigungs-Stahlfußes mit Presswirkung des Zylinders- Außen auf den Rohransatz von außen plus Presswirkung des Zylinders-Innen auf den Rohransatz von innen wird das Zylindersystem ausreichend versteift und gleichzeitig fixiert. Voraussetzung für die koaxiale Wand an Wand- Anordnung von Zylinder-Außen, Rohransatz und Zylinder-Innen ist, dass

- der Innendurchmesser des Zylinders-Außen etwa dem Außen durchmesser des Rohransatzes entspricht, so dass der Zylinder-Außen formschlüssig auf den Rohransatz aufgeschoben werden kann und
- der Außendurchmesser des Zylinders-Innen etwa dem Innen durchmesser des Rohransatzes entspricht, so dass der Zylinder-Innen formschlüssig in den Rohransatz eingeschoben werden kann.

Zur Unterstützung dieser Wirkung besitzt der Zylinder-Innen an der oberen, vom unteren Ende des Zylinders-Außen abgewandten Seite eine Auflagewulst, die konzentrisch in einer solchen Breite ausgebildet ist, dass der Zylinder-Innen mittels dieser Wulst an der Innenwandung des Zylinders-Außen geführt ist.
Zweitens: Aufnahme und Führung der Kabel von den Antennen im oberen Teil des Zylinders-Außen bis zu den Verbindungselementen am unteren Ende des Zylinders-Außen.

Die Antennen selbst werden an mindestens einer im Zylinder-Außen beweglichen Antennenhalterung befestigt, die aus den drei Kunststoff komponenten untere Führungsscheibe, obere Abschlussscheibe und den dazwischen liegenden Führungs- und Aufnahmestab besteht.

Die untere Führungsscheibe passt formschlüssig in den Zylinder-Außen und sitzt auf der Wulst des Zylinders-Innen auf, wobei ein zusätzlicher Druck zur Stabilisierung ausgeübt wird. Die Führungsscheibe besitzt Aussparungen zur Durchführung der Antennenkabel.

Nur bei der oben positionierten Antennenhalterung hat die obere Abschluss scheibe einen größeren Durchmesser als der Zylinder-Außen und verschließt somit haubenartig und abdichtend formschlüssig das Rohrende des Zylinders- Außen; ansonsten haben Führungsscheibe und Abschlussscheibe den gleichen Durchmesser.

Beide Elemente werden durch einen Führungs- und Aufnahmestab mittig und kraftschlüssig verbunden und geführt. Dieser Führungs- und Aufnahmestab dient zur Halterung der Antennen, die kraftschlüssig an diesem befestigt werden.

Das beschriebene Zylindersystem ist durch die Befestigungs-Doppelplatte kippbar gestaltet. Durch vorheriges Lösen der Kabel von den Verbindungs elementen im unteren Teil des Zylinders-Außen, kann mittels einer Griff einrichtung, die an der oben liegenden Abschlussscheibe der Antennen halterung angebracht ist, die Antennenhalterung mit den Antennen herausgezogen werden.

Je nach Länge des Zylindersystems können mehrere Antennenhalterungen übereinander eingebracht werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des neuen rohrförmigen Antennen-Dachaufbaus (Zylindersystems) mit installierten Antennen.

Fig. 2 eine Darstellung der Bauteile zur Montage des Zylindersystems

Fig. 1 zeigt den neuen als Zylindersystem ausgeführten Antennen-Dachaufbau im zusammengebauten, funktionsfertigend Zustand mit installierten Antennen 2.

Das Zylindersystem besteht dabei aus den folgenden Bauteilen, die in Einzeldarstellung Gegenstand von Fig. 2 sind.

Der Zylinder-Außen 1 (vgl. Fig. 2.3) soll bei diesem Ausführungsbeispiel eine Länge bzw. Höhe von 9,5 m bei einem Durchmesser von 300 mm besitzen.

In seinem Innenraum befinden sich alle für die Wahrnehmung der Antennenfunktion erforderlichen technischen Komponenten, wie Antennen 2, Kabel 3 und weitere ergänzende Einrichtungen.

In der Montagehöhe der Antennen 2 ist in den Mantel des Zylinders-Außen 1 ein Mikrowellenfenster 1.1 eingebracht.

Zur Verankerung des Zylinders-Außen 1 in vertikaler Position dient eine Unterkonstruktion, die aus Befestigungs-Doppelplatte 4 (vgl. Fig. 2.1) mit aufgesetztem Befestigungs-Stahlfuß 5 und Rohransatz 6 (vgl. Fig. 2.2) besteht. Dabei wird der Zylinder-Außen 1 mit seinem unteren Ende auf den etwa 0,8 m langen Rohransatz 6 bei formschlüssiger Passung aufgeschoben.

Die zwei kongruenten Teile der Befestigungs-Doppelplatte 4 sind auf der einen Seite - zur Gewährleistung der für Montage- und Servicezwecke wünschens werten Klappbarkeit des Zylindersystems - über ein Scharnier 4.1 verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine zuverlässige kraftschlüssige Arretierung 4.2 vorgesehen.

Über die Revisionsöffnungen 6.1 in Fig. 2.2 sind bei entsprechend vom Rohransatz 6 abgezogenen Zylinder-Außen 1 die Verbindungselemente für Kabelanschlüsse und dgl. zugänglich.

Zur mechanischen Stabilisierung und Fixierung der koaxialen Anordnung von Zylinder-Außen 1 und Rohransatz 6 wird zur Abstützung dieser koaxialen Anordnung von innen ein zweiter Zylinder als Zylinder-Innen 7 (vgl. Fig. 2.4) in den Zylinder-Außen 1 eingeführt. Die konzentrische Führung des Zylinders- Innen 7 an der Innenwandung des Zylinders-Außen 1 erfolgt mittels der Auflagewulst 7.1, d. h. der Durchmesser des Wulstringes 7.1 entspricht etwa der Wandungsstärke des Rohransatzes 6.

Die Antennen 2 sind am Führungs- und Aufnahmestab 8.1 der Antennenhalterung 8 gehaltert (s. Fig. 2.5). Der Führungsstab 8.1 ist dabei dreiseitig, d. h. mit dreieckigem Querschnitt ausgeführt.

Mit der unteren Führungsscheibe 8.3 gleitet die Antennenhalterung 8 formschlüssig an der Innenwandung des Zylinders-Außen 1 und stützt sich im Einbauzustand auf der Wulst 7.1 des Zylinders-Innen 7 ab. Über die Aussparungen 8.4 sind die Antennenkabel 3 geführt.

Mit der oberen Anschlussscheibe 8.2 der Antennenhalterung 8, die haubenartig über das obere Ende des Zylinders-Außen 1 greift, wird der Zylinder-Außen 1 abdichtend und formschlüssig verschlossen.

Bei Revisionsarbeiten kann mit der Griffeinrichtung 9 - nach vorherigem Lösen der Kabel 3 von den Verbindungselementen am unteren Ende des Zylinders- Außen - die Antennenhalterung 8 mit den Antennen 2 herausgezogen werden.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

1

Zylinder-Außen

1.1

Mikrowellenfenster

2

Antennen

3

Kabel

4

Befestigungs-Doppelplatte

4.1

Scharnier(e)

4.2

Arretierung

5

Befestigungs-Stahlfuß doppelt

6

Rohransatz

6.1

Revisionsöffnung

7

Zylinder-Innen

7.1

Auflagewulst

8

Antennenhalterung

8.1

Führungs- und Aufnahmestab

8.2

obere Abschlussscheibe

8.3

untere Führungsscheibe

8.4

Aussparungen

9

Griffeinrichtung an

8.2

Claims

1. Rohrförmiger Dachaufbau zur Aufnahme von Antennen und technischen Komponenten, gekennzeichnet durch ein selbsttragendes Zylindersystem, das nach dem Baukastensystem aufgebaut ist und folgende Bauteile beinhaltet
mindestens zwei konzentrisch angeordnete koaxiale Zylinder (1, 7) mit Montage- und Verbundelementen zwischen den Zylinderwandungen,
eine Unterkonstruktion (4, 5, 6) zur Gewährleistung von Standsicherheit und Klappbarkeit des Zylinders-Außen (1), die einmal eine mittels Scharnieren (4.1) klappbare und - in aufgerichteter Position des Zylinders-Außen (1) - aufeinander liegende Befestigungs- Doppelplatte (4) umfasst, welche an der von der Scharnierseite abgewandten Seite kraftschlüssig arretierbar ist, und zum anderen ein Befestigungsstahlfuß (5) mit Rohransatz (6) vorgesehen ist, der fest mit dem abklappbaren Teil der Doppelplatte (4) verbunden ist, wobei der Zylinder-Außen mit seinem unteren Ende formschlüssig auf dem Rohransatz (6) des Befestigungsstahlfußes (5) aufgeschoben und arretiert ist,
eine im oberen mikrowellendurchlässigen Teil der Zylinderanordnung untergebrachte Antennenhalterung (8) zur Aufnahme der Antennen (2).

2. Rohrförmiger Dachaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxiale Zylinderanordnung besteht aus

a) einem Zylinder-Außen (1), der alle notwendigen technischen Komponenten, wie Antennen (2), Kabel (3) sowie ergänzende technische Einrichtungen aufnimmt und im oberen Teil ein Mikrowellenfenster (1.1) besitzt,
b) einem Zylinder-Innen (7), der in das untere Ende des Zylinders-Außen (1) eingeschoben ist, und dass
c) in den oberen Teil des Zylinders-Außen (1) oberhalb des Zylinders- Innen (7) mindestes eine Antennenhalterung (8) eingeschoben wird, die aufgebaut ist aus einem Führungs- und Aufnahmestab (8.1), an dem die Antennen (2) gehaltert sind und an dessen Enden sich anschließen

am unteren Ende eine Führungsscheibe (8.3) mit Aussparungen (8.4) zur Durchführung der Antennenkabel (3), wobei der Durchmesser dieser Führungsscheibe kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders-Außen (1) ist und
am oberen Ende eine obere Abschlussscheibe (8.2), deren Durch messer bei der jeweils oben liegenden Antennenhalterung (8) größer ist als der Durchmesser des Zylinders-Außen (1) und die den Zylinder-Außen (1) an dessen oberen Ende haubenartig verschließt.

3. Rohrförmiger Dachaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Zylinders-Außen (1) die koaxial ineinander geschachtelten Zylinderwandungen von Zylinder-Außen (1), Rohransatz (6) des Befestigungs-Stahlfußes (5) und Zylinder-Innen (7) formschlüssig aneinander liegen, d. h. die Differenz von Innendurchmesser des Spezialzylinders-Außen (1) und Außendurchmesser des Spezialzylinders-Innen (7) etwa der Wandungs stärke des Rohransatzes (6) entspricht.

4. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Zylinders- Außen (1) etwa dem Außendurchmesser des Rohransatzes (6) entspricht, so dass der Zylinder-Außen (1) formschlüssig auf den Rohransatz (6) aufgeschoben werden kann.

5. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Zylinders- Innen (7) etwa dem Innendurchmesser des Rohransatzes (6) entspricht, so dass der Zylinder-Innen (7) formschlüssig in den Rohransatz (6) eingeschoben werden kann.

6. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder-Innen (7) an der oberen, vom unteren Ende des Zylinders-Außen (1) abgewandten Seite eine Auflagewulst (7.1) aufweist, die an der Innenwandung des Zylinders- Außen (1) konzentrisch anliegt.

7. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder-Außen (1) einen maximalen Durchmesser von 400 mm aufweist und wahlweise bis zu einer Höhe von 9,9 m aufgebaut werden kann.

8. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungs-Stahlfuß (5) im Rohransatz (6) Revisionsöffnungen (6.1) aufweist.

9. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Rohransatzes (6) am Befestigungs-Stahlfuß (5), abhängig von der Höhe des Zylinders-Außen (1) bis etwa 1 m beträgt.