EA030853B1 - Способ монтажа высотной опоры - Google Patents

Abstract

Способ предназначен для монтажа высотной опоры, на верхней части которой размещают элементы ветряной электростанции, антенные системы или другое оборудование. При реализации способа высоту размещения высотной опоры с оборудованием увеличивают путем совместного использования двух взаимно перпендикулярно расположенных основного и вспомогательного ободьев с обеспечением возможности их поворотов. Высотную опору с оборудованием размещают на верхней части основного обода. На базе каждого обода создают рычажный механизм с одним длинным плечом и двумя точками опоры с возможностью уменьшения необходимых усилий. Вспомогательный обод поворачивают посредством подъемно-тягового механизма, а основной обод вместе с высотной опорой поворачивают с помощью вспомогательного обода, который используют в качестве вертикального блока. За счет обеспечения плавных поворотов каждого обода в обе стороны относительно своей оси создают возможность осуществления на земле, в доступном районе, не только первичной сборки, но и периодической реконструкции всего сооружения. Способ позволяет повысить эффективность использования оборудования, установленного на высотной опоре.

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам сооружения длинномерных высотных конструкций, и может быть использовано для монтажа высотной опоры, на верхней части которой во время сборки в горизонтальном положении размещают элементы ветряной электростанции, антенные системы или другое оборудование.

Известен способ монтажа высотной опоры, включающий сборку высотной опоры в горизонтальном положении и ее поворот из горизонтального положения в вертикальное, в котором основание высотной опоры закрепляют на предварительно подготовленной площадке, при этом поворот высотной опоры из горизонтального положения в вертикальное ведут с помощью грузоподъемной техники, в частности автокранов или вертолетов (Морозов Е.П., Бутылкин И.П., Купцов В.Д. Монтаж стальных высотных опор с помощью грузоподъемных кранов и вертолетов//Монтажные и специальные работы в строительстве. 2001. - № 6. - с. 34).

Одним из недостатков известного способа является то, что он требует привлечения тяжелой автотранспортной или авиационной техники, в частности автокранов или вертолетов большой грузоподъемности, что увеличивает его трудоемкость.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому является способ монтажа высотной опоры, включающий сборку высотной опоры в горизонтальном положении и ее поворот из горизонтального положения в вертикальное, в котором основание высотной опоры закрепляют на предварительно подготовленной площадке, при этом перед сборкой высотной опоры на месте ее горизонтального размещения прокладывают рельсовый путь, на который устанавливают тележку с канатным приводом, высотную опору шарнирно соединяют с тележкой с помощью штанги, при этом тележку располагают со стороны вершины высотной опоры, точку крепления шарнира штанги к высотной опоре относят от ее основания на величину, меньшую длины штанги, с образованием между штангой и высотной опорой тупого угла, а поворот высотной опоры из горизонтального положения в вертикальное проводят посредством штанги, перемещая тележку канатным приводом по рельсовому пути к основанию высотной опоры, и страхуют с земли тросом лебедки, соединенным с вершиной высотной опоры (патент РФ № 2451145, заявл. 13.09.2010, опубл. 20.05.2012, по кл. Б04Н 12/34, Б04Н 12/08).

Известный способ, также как и ранее рассмотренный аналог, имеет следующие основные недостатки. При реализации способа нередко эффективность использования размещенного на опоре оборудования оказывается недостаточно высокой. Данная проблема прежде всего связана с тем, что на высоте опоры не всегда имеются условия для эффективной работы установленного на ней оборудования, в частности ветряной электростанции, антенных систем или др. При использовании способа для монтажа высотной опоры с установленными на ней элементами ветряной электростанции во многих регионах среднегодовой коэффициент использования установленной мощности ветряной электростанции на высоте опоры оказывается низким, что является давно существующей проблемой в ветроэнергетике. По этой причине высотную опору вместе с ветряной электростанцией стараются размещать на возвышенности, например, на холме или горке, где среднегодовая скорость ветра выше, ветер дует более продолжительное время и соответственно - выше степень загрузки оборудования и меньше продолжительность его простоев. При использовании способа для монтажа высотной опоры, на которой размещают антенные системы сотовой и радиорелейной связи, на высоте опоры нередко уровни принимаемых сигналов оказываются недостаточными для охвата планируемой территории, что также требует увеличения высоты размещения опоры и оборудования, так как на больших высотах уровни принимаемых сигналов для антенных систем являются высокими. Однако требуемая возвышенность зачастую отсутствует в районе размещения высотной опоры. Кроме того, даже при наличии необходимой возвышенности и размещении опоры с оборудованием на ней, не всегда имеется возможность без длительных простоев своевременно выполнить ремонтные работы, в том числе требующие реконструкции, например, устранить серьезные повреждения самой опоры или оборудования с заменой крупногабаритных элементов на новые, из-за труднодоступности некоторых естественных возвышенностей, особенно в осенне-зимне-весенний период, и т.д.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в том, чтобы увеличить высоту размещения опоры и оборудования с обеспечением их доступности для ремонтов, в том числе с возможностью осуществления на земле, в доступном районе, не только первичной сборки, но и периодической реконструкции нового сооружения, с достижением технического результата - повышения эффективности использования оборудования, установленного на опоре.

Поставленная задача решается тем, что в способе монтажа высотной опоры, включающем сборку высотной опоры в горизонтальном положении и ее поворот из горизонтального положения в вертикальное, согласно изобретению перед сборкой высотной опоры собирают основной и вспомогательный ободья, каждый из которых выполнен в форме дуги окружности или параболы со спицами с регулируемым натяжением, при этом высотную опору размещают на верхней части основного обода, который изготавливают с большим радиусом, причем обеспечивают возможность плавных поворотов каждого обода в обе стороны относительно своей оси, проходящей через концы соответствующего обода, а оси поворотов двух ободьев выбирают перпендикулярными друг другу и на месте их пересечения устанавливают ступицу, при этом на базе каждого обода создают рычажный механизм с одним длинным плечом и двумя точками опоры с возможностью уменьшения необходимых усилий, причем между ступицей и верхней

- 1 030853 частью вспомогательного обода предусматривают возможность движения лифта, а пространство вдоль оси между ступицей и верхней частью основного обода оставляют свободным, обеспечив возможность его поворотов вокруг вертикального вспомогательного обода, при этом из горизонтальных положений в вертикальные в первую очередь поворачивают вспомогательный обод посредством подъемно-тягового механизма, затем поворачивают основной обод вместе с высотной опорой с помощью вспомогательного обода, снабженного прямым, обратным канатными приводами и наделенного функцией неподвижного блока, причем в вертикальных положениях обеспечивают соприкосновение и соединение верхних частей двух ободьев.

В заявляемом изобретении поставленная задача решена за счет увеличения высоты размещения опоры с оборудованием путем совместного использования двух взаимно перпендикулярно расположенных основного и вспомогательного ободьев с возможностью обеспечения плавных поворотов каждого в обе стороны относительно своей оси, проходящей через концы соответствующего обода. При этом высотную опору с оборудованием размещают на верхней части основного обода, рассчитанного на длительное несение этих нагрузок в процессе эксплуатации и изготовленного с большим радиусом, чем у вспомогательного обода. За счет обеспечения возможности поворотов в обе стороны двух взаимно перпендикулярно расположенных ободьев, как вверх из горизонтального положения в вертикальное, так и вниз из вертикального положения в горизонтальное, увеличивают высоту размещения опоры с оборудованием, а также обеспечивают их доступность для ремонтов, в том числе с возможностью осуществления на земле, в доступном районе, не только первичной сборки, но и периодической реконструкции нового сооружения. Для облегчения поворотов в обе стороны, на базе каждого обода предварительно создают рычажный механизм, имеющий одно длинное плечо и две точки опоры, позволяющий уменьшить требуемые усилия, например, рычаг первого рода, имеющий одно длинное и два коротких плеча с противовесами, т.е. видоизмененный рычаг Архимеда. Рычаг для уменьшения требуемых усилий в данном случае путем подбора противовесов и выбора длин плеч можно выводить на режим, близкий к равновесному, при котором обод можно поворачивать при незначительных усилиях. В связи с этим вспомогательный обод может иметь радиус, значительно превышающий длину подъемно-тягового устройства, так как вспомогательный обод, не имеющий дополнительных тяжелых элементов в своей верхней части, можно поворачивать цепляя его за точки недалеко от оси поворотов, благодаря чему не требуется использовать высокомощное длинное подъемно-тяговое устройство, например, домкрат двухстороннего действия с длинной прочной штангой - с длиной, сопоставимой с радиусом обода. Вспомогательный обод изготавливают с возможностью движения лифта, а пространство вдоль оси между ступицей и верхней частью основного обода оставляют свободным, в результате чего основному ободу обеспечивают возможность беспрепятственно поворачиваться вокруг вертикального вспомогательного обода. В первую очередь в вертикальное положение приводят вспомогательный обод, который в процессе эксплуатации используют не как опору для несения вертикальных нагрузок, а для удержания основного обода в вертикальном положении, исключая его повороты из-за поперечных ветровых нагрузок. Кроме того, вспомогательный обод наделяют также дополнительной важной функцией - его используют в качестве вертикального неподвижного блока рычажного механизма и с его помощью поворачивают основной обод. При этом путем использования высокого неподвижного блока обеспечивают повороты основного обода в обе стороны, цепляя за наиболее удаленные от оси поворотов точки, т.е. в верхней части, где расположены сравнительно тяжелые оборудование и высотная опора, за счет чего необходимый момент вращения создают при минимальных усилиях. Таким образом, рычажный механизм с одним длинным плечом и двумя точками опоры, уменьшающий требуемые усилия, используют совместно с подъемно-тяговым механизмом для обеспечения плавных поворотов вспомогательного обода в обе стороны, а также совместно с высоким неподвижным блоком - для аналогичных поворотов основного обода вместе с высотной опорой и оборудованием. Выполнение указанной совокупности и последовательности действий обеспечивает увеличение высоты размещения высотной опоры и оборудования с возможностью осуществления на земле, в доступном районе, не только первичной сборки, но и периодической реконструкции всего сооружения с заменой крупногабаритных элементов на новые, что позволяет решить поставленную задачу с достижением технического результата, который заключается в повышении эффективности использования оборудования, установленного на высотной опоре.

Использование обода в виде дуги со спицами в качестве опоры известно, например, такие конструкции широко используют в составе подвесных мостов и других сооружений. Однако использование ободьев в других целях, существенно отличающихся от их назначения в известных конструкциях, в частности для увеличения высоты размещения высотной опоры и оборудования с обеспечением их доступности для ремонтов, в том числе с возможностью осуществления на земле, в доступном районе, не только первичной сборки, но и периодической реконструкции нового сооружения, позволит решить проблему, которая имеет место при реализации известных способов монтажа высотной опоры.

На фиг. 1 представлено устройство, реализующее заявляемый способ, где основной обод указан в момент поворота из горизонтального положения в вертикальное после окончания сборки.

Способ монтажа высотной опоры реализуется следующим образом. Перед сборкой высотной опоры собирают основной 1 и вспомогательный 2 ободья, каждый из которых выполнен в форме дуги окружно

- 2 030853 сти или параболы со спицами 3 с регулируемым натяжением. Высотную опору 4 с оборудованием 5 размещают на верхней части основного обода 1, который изготавливают с большим радиусом. В случае выполнения ободьев 1 и 2 в форме дуги параболы, радиус означает радиус дуги окружности через вершину параболы с центром окружности в точке пересечения осей поворотов двух ободьев. При этом обеспечивают возможность плавных поворотов каждого обода в обе стороны относительно своей оси, проходящей через концы соответствующего обода, а оси поворотов двух ободьев 1 и 2 выбирают перпендикулярными друг другу и на месте их пересечения устанавливают ступицу 6. На базе каждого обода создают рычажный механизм с одним длинным плечом и двумя точками опоры с возможностью уменьшения необходимых усилий, т.е. видоизмененный рычаг Архимеда, который может быть выполнен по принципу действия одного из известных рычагов первого, второго или третьего рода. В процессе эксплуатации с помощью вспомогательного обода 2 удерживают основной обод 1 в вертикальном положении, исключая его повороты под действием поперечных ветровых нагрузок.

Из горизонтальных положений в вертикальные в первую очередь поворачивают вспомогательный обод 2 посредством подъемно-тягового механизма, затем поворачивают основной обод 1 вместе с высотной опорой 4 и оборудованием 5 с помощью вспомогательного обода 2, наделенного функцией неподвижного блока.

При реализации способа неподвижный блок на базе вспомогательного обода 2 может быть выполнен следующим образом. Во время сборки наружную часть вспомогательного обода 2 выполняют с возможностью скольжения каната 7, один конец которого через роликовую систему в верхней части вспомогательного обода 2 соединяют с прямым приводом 8, прикрепленным к одному из фундаментов, а второй конец каната 7 соединяют с верхней частью основного обода 1. Верхнюю часть основного обода 1 через канат 9 соединяют также с обратным приводом 10, прикрепленным к ближайшему фундаменту вспомогательного обода 2.

Между ступицей 6 и верхней частью вспомогательного обода 2 предусматривают возможность движения лифта 11, а пространство вдоль оси между ступицей 6 и верхней частью основного обода 1 оставляют свободным, в результате чего основному ободу 1 обеспечивают возможность беспрепятственно поворачиваться в обе стороны вокруг вертикального вспомогательного обода 2. Часть крупногабаритных элементов высотной опоры 4 и оборудования 5 монтируют, подготовив углубления либо частично повернув основной обод 1 и приподняв его верхнюю часть. Ободья и спицы могут быть изготовлены из стали, железобетона, дюралюминия, композитных или других материалов с высокой прочностью, аналогично элементам высотных опор.

На фиг. 2 представлены основной 1 и вспомогательный 2 ободья в процессе сборки, где для наглядности указан упрощенный вид сверху на начальном этапе процесса сборки ободьев 1, 2 и высотной опоры 4 с оборудованием 5.

На фиг. 3 показан вспомогательный обод в процессе сборки, где во избежание загромождения схем на других фигурах отдельно приведены примеры выполнения рычажного механизма для уменьшения необходимых усилий, а также подъемно-тягового механизма.

В частном случае выполнения рычажного механизма для основного 1 и вспомогательного 2 ободьев, при реализации способа, на двух коротких плечах рычажного механизма в виде рычага первого рода с двумя шарнирными точками опоры 12 устанавливают противовесы 13, которые в углублениях 14 соединяют с фундаментами после приведения в вертикальное положение данного обода.

В частном случае использования домкратов в качестве подъемно-тягового механизма для вспомогательного обода, при реализации способа, вспомогательный обод 2 поворачивают с помощью домкратов двухстороннего действия 15, установленных в углублениях 16 вдоль данного обода.

После приведения в вертикальные положения полностью собранных ободьев 1 и 2 обеспечивают соприкосновение и соединение их верхних частей. Перпендикулярное расположение двух ободьев 1 и 2 позволяет использовать высотную опору практически любого вида, включая мачту с наклонными оттяжками.

При реализации способа реконструкцию высотной опоры с оборудованием осуществляют следующим образом. Реконструкцию ободьев 1, 2 и высотной опоры 4 с оборудованием 5 производят на земле, в горизонтальных положениях, путем выполнения в обратной последовательности действий, использованных в процессе их поворотов из горизонтальных положений в вертикальные. Основной обод 1 вместе с высотной опорой 4 и оборудованием 5 обратно из вертикального положения в горизонтальное поворачивают за счет совместного использования обратного 10 и прямого 8 канатных приводов.

Заявляемое изобретение позволяет решить задачу увеличения высоты размещения высотной опоры и оборудования, которая в ветроэнергетике является давно существующей проблемой, так как обычно необходимая естественная возвышенность отсутствует в районе размещения высотной опоры с установленными на ней элементами ветряной электростанции, что сдерживает развитие ветроэнергетики в целом.

Кроме того, за счет обеспечения плавных поворотов каждого обода в обе стороны относительно своей оси, проходящей через концы соответствующего обода, создают возможность осуществления на земле, в доступном районе, не только первичной сборки, но и периодической реконструкции всего сооружения.

- 3 030853

Claims (4)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ монтажа высотной опоры, включающий сборку высотной опоры в горизонтальном положении и ее поворот из горизонтального положения в вертикальное, отличающийся тем, что перед сборкой высотной опоры собирают основной и вспомогательный ободья, каждый из которых выполнен в форме дуги окружности или параболы со спицами с регулируемым натяжением, при этом высотную опору размещают на верхней части основного обода, который изготавливают с большим радиусом, причем обеспечивают возможность плавных поворотов каждого обода в обе стороны относительно своей оси, проходящей через концы соответствующего обода, а оси поворотов двух ободьев выбирают перпендикулярными друг другу и на месте их пересечения устанавливают ступицу, при этом на базе каждого обода создают рычажный механизм с одним длинным плечом и двумя точками опоры с возможностью уменьшения необходимых усилий, причем между ступицей и верхней частью вспомогательного обода предусматривают возможность движения лифта, а пространство вдоль оси между ступицей и верхней частью основного обода оставляют свободным, обеспечив возможность его поворотов вокруг вертикального вспомогательного обода, при этом из горизонтальных положений в вертикальные в первую очередь поворачивают вспомогательный обод посредством подъемно-тягового механизма, затем поворачивают основной обод вместе с высотной опорой с помощью вспомогательного обода, снабженного прямым, обратным канатными приводами и наделенного функцией неподвижного блока, причем в вертикальных положениях обеспечивают соприкосновение и соединение верхних частей двух ободьев.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время сборки наружную часть вспомогательного обода выполняют с возможностью скольжения каната, один конец которого через роликовую систему в верхней части вспомогательного обода соединяют с прямым приводом, прикрепленным к одному из фундаментов, а второй конец каната соединяют с верхней частью основного обода, которую через канат соединяют также с обратным приводом, прикрепленным к ближайшему фундаменту вспомогательного обода.
3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рычажный механизм на базе каждого обода формируют в виде рычага первого рода и на его двух коротких плечах устанавливают противовесы, которые в углублениях соединяют с фундаментами после приведения в вертикальное положение соответствующего обода.
4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве подъемно-тягового механизма для поворотов вспомогательного обода используют домкраты двухстороннего действия, установленные в углублениях вдоль данного обода.

   - 4 030853

   Устройство, реализующее заявляемый способ

   Фиг. 1

   Основной и вспомогательный ободья в процессе сборки

   Вспомогательный обод в процессе сборки

   Фиг. 3