NO20151112A1 - Innfestingssystem for et langstrakt komposittelement, samt en høyspentmast med et slikt langstrakt komposittelement med gjennomgående åpninger og et spenningsfordelingselement. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører generelt en sammenstilling eller et innfestingssystem for et langstrakt komposittelement med selvbærende skall til et søyleelement med et søylefesteelement med en innfestingsflens. Videre vedrører oppfinnelsen et mekanisk spenningsfordelingselement i et komposittmateriale og en linjebærende komposittmast med minst to komposittsøyler innfestet i en komposittravers.

Den foreliggende oppfinnelsen er spesielt knyttet til en linjebærende komposittmast utviklet for å tilveiebringe en moduloppbygget løsning med få moduler og lav vekt for å gjøre montering og utbygging av strømnettet mer effektivt. Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en løsning med en moduloppbygget mast som gjør det mulig installere masten i to helikopterløft med kapasitet på 2800Kg. Dette er gjort mulig takket være store lette moduler samt få knutepunkter med flere integrerte funksjoner. Oppfinnelsen baserer seg på at hovedknutepunktene er designet for flere konfigurasjoner, slik at masten kan bygges i flere versjoner for stedstilpasning. Masten kan for eksempel bygges med to søyler (ben) med eller uten utvending bardunering, eller med fire søyler og bare innvending bardunering.

Store hule komposittkonstruksjoner har høy stivhet og styrke i forhold til vekt, men er svært sårbare for konsentrerte laster som oppstår i sammenføyninger mellom konstruksjonselementene. Slike sammenføyninger må forsterkes, noe som fører til uønsket vektøkning.

Økt funksjonalitet eller antall belastede festepunkter fører til ekstra spenningskonsentrasjoner i hovedknutepunkter. Den foreliggende oppfinnelsen søker å løse utfordringer knyttet til disse spenningskonsentrasjonene.

Hovedknutepunkt er i denne sammenheng ment å beskrive et punkt der søyle og travers sammenføyes. I tillegg kan hovedknutepunktet være et innfestingspunkt for barduner, isolatorkjeder, stige osv. og således tjene til en rekke funksjoner. Antallet slike innfestingspunkter kan lett varieres etter behov ettersom oppfinnelsen gjør det mulig å feste, for eksempel ved sveising, en rekke elementer for fastsetting av ønskede festeelementer.

Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en mekanisk sammenføyning som overfører konsentrerte laster i hovedknutepunkt mellom en hul, lett og langstrakt komposittkonstruksjon, og lastbærende søyler. Videre er det mål med oppfinnelsen å tilveiebringe: enkel sammenføyning tilpasset bruk av helikopter, stor fleksibilitet knyttet til antall søyler og barduner, fleksibilitet i valg av vinkler mellom søyler og komposittkonstruksjon for tilpasning til ulendt terreng, enkel montering av bolter til sammenføyning, enkel montering av fester til barduner, mulighet for montering av løfteåk mellom søyler, komponenter med lav vekt, komponenter med lang levetid og gode korrosive egenskaper og komponenter som tåler de dynamiske lastene mastene blir utsatt for.

Den foreliggende oppfinnelsen muliggjør tilveiebringelse av en løsning med få moduler, hurtig montering, og få knutepunkter.

Hovedprinsippet bak oppfinnelsen er en «universaltravers» med to knutepunkter eller forbindelsespunkter som tillater flere konfigurasjoner av søylestruktur og bardunering. Oppfinnelsen gir en fleksibel struktur med få deler, lav vekt og høy stivhet og styrke.

Sammenføyninger mellom elementer av stål og kompositt er ofte nødvendig. Belastningspunkter som jekkefester og andre punkter som påføres høyt flatetrykk eller andre konsentrerte spenninger krever metallforsterkning av komposittmaterialet. Det er derfor en stor fordel om antallet belastningspunkter mellom stål og kompositt reduseres til et minimum av hensyn til vekt og produksjonstid/kost og robusthet. I den foreliggende oppfinnelsen er det derfor samlet mange funksjoner i få knutepunkter. Den foreliggende oppfinnelsen letter utnyttelse av de ulike materialene på best mulig måte og mengden metall/stål reduseres til et minimum. Med andre ord får man utnyttet komposittmaterialets egenskaper der det er hensiktsmessig, og stålets egenskaper på de få steder der stålets egenskaper er å foretrekke. Knutepunktene er forsterket, og i resten av strukturen kan komposittens fordeler benyttes fullt ut ved å variere layup og fiberretning tilpasset geometrien og lastbildet.

På en høyspentmast har en travers som hovedfunksjon å bære isolatorkjeder og holde søylene sammen. Andre funksjoner integrert i traversen kan være mannhull for gjennomgang til oversiden av traversen for inspeksjon og montering og brønner til vinsj.

Traversen kan være bygget hul med komposittsandwichkonstruksjon i veggene, og med forsterkende skott.

Traversen og knutepunktet for innfesting av barduner og isolatorkjeder har en innebygget fleksibilitet.

Den foreliggende oppfinnelsen angår et system for innfesting av et langstrakt, komposittelement så som en travers med lastbærende utvendig skall som utgjøres av en komposittelementvegg til et langstrakt element så som en søyle, typisk en komposittsøyle. Det langstrakt element er typisk en søyle og kalles derfor i det følgende en søyle for å tydelig skille elementet fra det langstrakte komposittelementet som kan utgjøres av en travers. Søyle som brukt i denne redegjørelsen er derfor typisk et langstrakt element. Langstrakt komposittelement så som en travers med lastbærende utvendig skall som utgjøres av en komposittelementvegg er ment å beskrive et hult element eller et element med en lett kjerne men ikke et massivt element. I massive elementer er det ikke noe behov for å overføre krefter mellom skallet på den ene siden av komposittelementet til skallet på den andre siden av komposittelementet. Søylen forløper gjennom en åpning i det langstrakte, komposittelementet. Det langstrakte komposittelementet om langstrakt, komposittelement så som en travers med lastbærende utvendig skall som utgjøres av en komposittelementvegg fatter en første åpning med en første periferikant og en andre åpning med en andre periferikant gjennom komposittveggen. Den første åpningen er mindre enn den andre åpningen. Et spenningsfordelingselement av kompositt med et frustumformet parti, for eksempel et konisk parti, forløper mellom den første åpningen og den andre åpningen i komposittelementveggen. Det frustumformede partiet forløper over i et første flensparti med en flensåpning forløpende langs den første periferikanten. Spenningsfordelingselementet danner en gjennomgående åpning i det langstrakte komposittelement. Et festeelement omgiende søylen omfatter et flenselement. Festeelementets flenselement tilstøter et spenningsfordelingselementets første flensparti.

Spenningsfordelingselementets første flensparti kan være separat fra eller integrert i den første periferikanten.

Mekaniske festemidler kan feste spenningsfordelingselementets første flensparti til festeelementets flenselement og til den første periferikanten.

De mekaniske festemidlene kan forløpe gjennom

spenningsfordelingselementets første flensparti og festeelementets flenselement.

Systemet kan videre omfattende en klemring forløpende rundt søylen, og de mekaniske festemidler kan da forløpe gjennom klemringen.

Spenningsfordelingselementets frustumformede parti kan forløpe over i et andre flensparti og kan inneha en flensåpning forløpende langs den andre periferikanten.

Festeelementet kan omfatte et sylindrisk eller svakt konisk parti og festeelementets flenselement kan omgi det sylindriske eller svakt koniske partiet.

Festeelementets sylindriske eller svakt koniske parti kan omfatte en første ende og en andre ende, hvori flenselementet som omgir det sylindriske eller svakt koniske parti er innfestet nær den første enden.

Festeelementets sylindriske eller svakt koniske parti kan omfatte bardunforankringspunkter anbrakt ved den andre enden eller mellom flenspartiet og den andre enden.

Festeelementet kan være utformet av et metallisk materiale, fortrinnsvis stål eller rustfritt stål.

Festeelementets tverrsnitt tilpasses søylens tverrsnitt slik at for eksempel et ovalt tverrsnitt på søylen vil gi et ovalt tverrsnitt på festeelementet.

Søylen kan være utformet av et komposittmateriale.

Videre omfatter oppfinnelsen et spenningsfordelingselement i et komposittmateriale med et frustumformet parti med en øvre smal ende og en nedre vid ende og en senterakse, idet en øvre flens forløper fra det frustumformede partiets smale øvre ende og inn mot senteraksen og det nedre parti er innfestet langs sin periferikant, hvorved mekanisk spenning kan fordeles mellom den øvre flensen og det nedre partiets periferikant.

En nedre flens kan forløpe fra det frustumformede partiets vide nedre ende og vekk fra senteraksen.

Det frustumformede partiets vide nedre ende kan være integrert i en komposittelementvegg i det langstrakte komposittelementet.

Det frustumformet parti kan være dannet som sideflatene av volumet mellom to hovedsakelig parallelle plan og en kjegle.

Det frustumformet parti kan være dannet av volumet mellom to hovedsakelig parallelle plan og et polyeder eller en pyramide.

Videre omfatter oppfinnelsen et langstrakt komposittelement med en gjennomgående åpning og et spenningsfordelingselement som beskrevet over plassert i åpningen. Et hovedsakelig symmetrisk tverrsnitt på tvers av det langstrakte komposittelementet gjennom et senter av spenningsfordelingselementet omfatter en komposittvegg med et øvre plant parti forløpende over i et avrundet sideparti, så over i et plant bunnparti etterfulgt av en oppover vendene vinkel dannet av spenningsfordelingselementets frustumformede parti og så til slutt spenningsfordelingselementets øvre flens.

Det langstrakte komposittelementet kan videre omfatte et skiveformet metallelement med en ytre omkrets og en indre omkrets, innstøpt i det langstrakte komposittelementet slik at det skiveformede metallelementet omgir den gjennomgående åpningen.

Videre vedrører oppfinnelsen en høyspentmast med en travers båret av to søyler forløpende gjennom traversen. Traversen er to utformet som et langstrakt komposittelement med selvbærende belastet skall som utgjøres av en komposittelementvegg. Søylene er dannet av to langstrakt elementer. Hver søyle er innfestet i traversen ved at hver søyle forløper gjennom hver sin åpning. Hver åpning i det langstrakte komposittelementet omfatter en første åpning med en første periferikant og en andre åpning med en andre periferikant gjennom komposittveggen. Den første åpningen er mindre enn den andre åpningen. Et spenningsfordelingselement med et frustumformet parti forløper mellom den første åpningen og den andre åpningen i komposittelementveggen. Det frustumformede partiet forløper over i et første flensparti og danner en flensåpning forløpende langs den første periferikant. Spenningsfordelingselementet danner en gjennomgående åpning i det langstrakte, komposittelement. Et festeelement omgiende søylen omfatter et flenselement. Festeelementets flenselement tilstøter spenningsfordelingselementets første flensparti, og mekaniske festemidler forløper gjennom spenningsfordelingselementets første flensparti, den øvre komposittveggen, festeelementets flenselement og klemringen.

Festeelementets parti som omgir søylene kan omfatte en første ende og en andre ende derflenselementet som omgir søylen er innfestet i den første enden, og der bardunforankringspunkter er anbrakt ved den andre enden eller mellom den første enden og den andre enden. Barduner kan forløpe mellom bardunforankringspunktene og fundamenter i et terreng der høyspentmasten er plassert.

De to søylene kan være av et komposittmateriale, og hver av søylene kan være inndelt i en øvre søyledel og en søyle nedre del, idet søylens øvre vel er forbundet med søylens nedre del via et skjøtestykke. Søylene vil typisk være svakt koniske, sylindriske, ovale eller ha et tverrsnitt som en polygon.

Traversen kan videre omfatte ett eller flere mannhull forløpende gjennom traversen mellom de to søylene og vinsjbrønner for midlertidig plassering av en vinsj.

Kort beskrivelse av figurene:

Fig. 1 viser en høyspentmast i henhold til en utførelse av oppfinnelsen; Fig 2 er et sideriss og et toppriss av en travers utformet som et hult komposittelement med selvbærende skall i henhold til oppfinnelsen; Fig 3 er et tverrsnitt av en travers utformet som hult komposittelement med selvbærende skall og et spenningsfordelingselement; Fig. 3a er en prinsippskisse av en gjennomskåret sammenføyning i en travers utformet som et hult komposittelement som vist på fig. 3 der et spenningsfordelingselement er integrert; Fig. 3b er en prinsippskisse av en gjennomskåret sammenføyning i en travers utformet som et hult komposittelement som vist på fig. 3, der et spenningsfordelingselement er separat; Fig. 4 viser en søyle og en detalj av søylen i perspektiv; Fig. 5 viser en søyle og en detalj av søylen med et spenningsfordelingselement i perspektiv; og

Fig. 6 er et perspektivriss av en detalj av en høyspentmast i henhold til oppfinnelsen.

I den følgende beskrivelsen er «frustumformet» benyttet for å beskrive hoveddelen av spenningsfordelingselementet. Et frustum er definert som en tredimensjonal geometrisk form dannet av volumet mellom to parallelle plan og et polyeder, ofte en pyramide eller en kjegle. Denne beskrivelsen er den som enklest beskriver fasongen av spenningsfordelingselementet med unntak av den øvre og i enkelte tilfeller nedre flens. Imidlertid vil i den foreliggende oppfinnelsen, de «to parallelle plan» ofte være svakt ikke-parallelle og «planene» kan være svakt krumme. Videre er det det sentrale i den foreliggende oppfinnelsen å beskrive ytterveggene med en veggtykkelse og ikke hele volumet. Bunnen vil være åpen og toppen vil være delvis dekket av det øvre flenspartiet. Videre er «øvre» og «nedre» ment for å beskrive plassering i forhold til figurene for å lette beskrivelse av oppfinnelse. Denne plasseringen vil også være den normale plasseringen spenningsfordelingselementet vil bli plassert i for at dette elementet skal fordele spenningene som følger av dimensjonerende laster, fordi fasongen vil bidra til en forenklet styring/entring av en søyle som skal tres inn i elementet, og for at elementet ikke skal samle opp nedbør eller andre elementer.

Frustumformet vil således også kunne beskrive et skjevt frustum der veggenes vinkel i forhold til planene vil kunne være ulike, men normalt vil disse vinklene være like for å gi gunstige spenningsforhold. Videre vil tverrsnittet normalt være sirkulært eller svakt elliptisk hvis det langstrakte legemet eller søylen har et elliptisk tverrsnitt. Imidlertid kan man se for seg løsninger med kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt. Slike løsninger er imidlertid ansett å være mindre gunstige ettersom skarpe vinkler kan gi spenningskonsentrasjoner og fordi fibere i komposittmaterialet må bøyes i skarp vinkel.

Frustumformet er ment å ekskludere sylindrisk. Vinklene eller vinkelen er ansett som nødvendige for å gi en god spenningsfordeling, for å gi en gunstig fordeling og vinkel på fibrene i overgangen mellom flensen eller flensene og det frustumformede partiet, og for å gi god tilgang til flensen og elementer inkludert barduninnfestinger og barduner innvendig i det frustumformede partiet.

Spenningsfordelingselementets frustumformede, form må ha en vinkel på 20-70 grader av flere grunner: Det må være åpning nok til å gi tilgang til monteringsboltene som går igjennom flensen i hovedknutepunktet og traversens øvre skall fra undersiden, og det må være plass til fester for barduner og andre funksjonselementer montert til metallsammenføyningen, for eksempel bardunfester til mast, bardunfester til adkomstplate, alternativt løfteåk for å løfte to søyler samtidig. Hvis disse festene hadde vært plassert andre steder på masten eller traversen måtte komposittmasten hatt tilleggselementer i stål for å ta opp konsentrerte spenninger som oppstår. Disse ekstra ståldelene og nødvendige forsterkninger av komposittmaterialet rundt disse ville ført til en uønsket vektøkning og økte produksjonskostnader.

Vinkelen på den frustumformede, fortrinnsvis kone delen er essensiell for at fiberorientering i laminatet skal klare å overføre kreftene innenfor fiberlaminatets styrkebegrensninger. Dette er viktig fordi en vinkel på nærmere 90 grader ville ført til en knekk på fiberorientering både ved nedre del og øvre del av spenningsfordelingselementet. Videre ville skarpe vinkler føre til meget uheldige svekkelser av materialets evne til å bære lastene i disse områdene.

Den øvre delen av spenningsfordelingselementet må ende i flensområdet der konstruksjonen er designet for å ta opp disse lastene.

Spenningsfordelingselementets frustumformede parti gir rom for variasjoner på mastkonstellasjoner og barduner, i form av mindre kostbare forandringer på ståldelene i hovedknutepunkt uten å gjennomføre mer kostbare forandringer på komposittelementene. Dette åpner for muligheten forvinkling av gjennomgående søyler, feste av støttesøyler og stedstilpassede barduneringskonfigurasjoner.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen med henvisning til figurene:

Fig. 1 viser en mast for linjer, spesielt høyspentlinjer med en forbindelse i henhold til oppfinnelsen. Masten omfatter en komposittravers 1 som er forbundet med to søyler med øvre deler 2 med to knutepunkter 4 eller innfestingssystemer i henhold til oppfinnelsen.

Traversen 1 har som hovedfunksjon å bære isolatorkjeder og holde søyler 2, 3 sammen.

Knutepunktene 4 omfatter respektive klemringer 6. Barduner 15 over travers 2 støtter opp og stiver av masten. En lynavleder 12 forløper fra toppen av masten og ned til jord. Hver søyle omfatter en toppleder 22typisk av termoplast, plassert på søyletopper7 av stål. Søyletoppene 7 gir feste til lynavleder. Traversen 1 omfatter traversender 5 av stål. Traversendene 5 har som funksjon å lage fester til barduner 15 over travers, og til den ene enden av de ytterste isolatorkjedene. Traversendene 5 i stål er limt i enden av travers 1 og boltet i skott.

Et øvre løfteåk 18 benyttet ved en monteringssekvens som omfatter montering av søylene uten påmontert travers. Øvre løfteåk er da boltet på knutepunktene 4, og fjernes etter montering av travers. Det øvre løfteåk 18 har som funksjon å forhindre søyler å spenne seg mot hverandre under løft og å gi korrekt plassering ved montering av travers.

En atkomstplate 13 i en komposittsandwich er integrert på hver søyle for enklere montering, inspeksjon og generell adkomst. Atkomstplaten 13 vil blant annet gi fotfeste ved montering av for eksempel isolatorkjeder til knutepunktet. På grunn av den lukkede formen er dette områder som ellers er utfordrende å få tilgang til.

Tverrstagfester 19, og tverrstag 20 benyttes for å feste tverrstag og barduner sideveis 21 til søyler. Dette bruks kun på ekstremt værutsatte steder, med mye vind og snø/is i kombinasjon for å hindre sideveis bevegelse. Bardunene er vist festet i separate fundamenter plassert 10,4 meter ut fra senter av søyle sideveis.

I en alternativ utførelse er søylene 2 oppdimensjonert slik at bruk av utvendige barduner kan unngås. Løsningen i henhold til oppfinnelsen er spesielt godt egnet for en bardunfri løsning fordi innfestingssystemet i henhold til oppfinnelsen er forholdsvis elastisk slik at det tillates forholdsvis store deformasjoner før materialene overbelastes.

De øvre søyledelene 2 og de nedre søyledelene 3 er skjøtt med skjøtestykker 8. På grunn av lengden på søylene 2, 3 er det ønskelig å dele dem opp i deler som er praktiske å transportere på norske veier. Det er derfor tilveiebrakt skjøtestykker 8 i glassfiber. Søylene 2, 3 tres på disse skjøtestykkene 8 og gyses inn imellom søyler og skjøtestykker.

Skjøtestykkene 8 kan ha har flere funksjoner utover å gi en skjøtefunksjon. Skjøtestykkene 8 kan også fungerer som til stigefester for stige 10 og som isolator for lynavleder 12. Dessuten kan skjøtestykkene 8 konstrueres som det svakeste leddet i masten. Dette vil ved overbelastning gi et mer kontrollert brudd enn om hele karbonstrukturen ryker, og kan også ha en reduserende virkning på faren for kaskadesvikt.

Stigen 10 har som funksjon å gi lett adgang for både montering og senere inspeksjon. Stigen 10 kan ha en positiv effekt på eventuelle virvelinduserte vibrasjoner (VIV).

Stigen er her vist som wirestige spent opp mellom glassfiberfeste i fundamentflens, skjøtestykke 8 for søyler 2, 3, adkomstplate 13 og mannhull i travers (se fig.2).

Fundamentflenser 9 blir boltet til fundamenter med toppledere 17 i termoplast. Stigefester ved søylefot 11 og lynavledere kan festes til fundamentflensene 9 med bolter og strekkfisker. Fundamentflensene 9 har som funksjon å overføre kreftene fra masten og søylene ned i fundamentet. De kan også ha bardunfeste til nedre løfteåk og innvending bardunering. Fundamentflensene kan være utført i stål.

Fire utvendige barduner 14 har som funksjon å støtte masten i lineretning. Den reelle avstanden til bardunene vil være avhengig av geografisk beliggenhet og virkelige miljølaster. Som et resultat av analyse og beregning for de gitte dimensjonerende laster i denne studien, er avstanden satt til 20 meter ut fra stolpen. Det finnes et potensial for å redusere denne avstanden. Bardunene er festet i knutepunkt 4, og i separate fundamenter. Det er tatt utgangspunkt i at wire er galvanisert stål.

Fig. 2 viser en travers med front- og topp-perspektiv. Traversen utsettes for relativt lite belastning mellom søylene, og tverrsnittet mellom søylene er derfor redusert for å redusere totalvekten av traversen, minimere snølaster samt gi masten et slankere og mer optimalisert utrykk. Mannhull 42 er plassert på innsiden av søylene på grunn av den lave belastningen mellom søylene. Vinsjer kan plasseres i vinsjbrønner 40 og kan flyttes mellom vinsjbrønnene 40 for hånd eller med helikopter. Isolatorkjedene løftes/vinsjes på plass før blokkene vinsjes til på plass. Vinsjer i vinsjbrønner kan også eliminere behovet for dregger, dreggfester, jekkefester osv. Vinsjen kan sitte på traversen under transporten, eller løftes på plass med helikopter. Traversen er laget av et komposittmateriale og er et skallelement slik at de mekaniske spenningene i hovedsak tas opp av skallet.

En"bøtte" eller et spenningsfordelingselement 31 er plassert i en åpning i traversen 1 for å danne festepunkter for søylene.

Skallet på det langstrakt komposittstrukturen (traversen) 1 er i stor grad bygget opp som en sandwichkonstruksjon med et lett kjernemateriale med komposittlaminat på hver side. I området rundt hullet 31 for gjennomføring av søyle går dette skallet over fra en sandwichkonstruksjon til et solid laminat (monolittisk) uten kjernemateriale. Videre etter hvert som lastene konsentreres i en flens rundt hullet blir det solide laminatet ytterligere forsterket med en stålring (37 på figur 3a og figur 3b) bakt inn i laminatet. Hensikten med denne stålringen er å ta opp og overføre de konsentrerte skjærkreftene rundt bolteforbindelsen og å ta opp kompresjonskreftene boltene påfører dette området og forhindre at komposittmaterialets viskoelastiske egenskaper relakserer bolteforbindelsen over tid. En relaksasjon vil medføre regelmessig etterstramming av boltene gjennom hele mastens levetid, noe som er svært uønsket av vedlikeholdshensyn.

Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en travers 1 ved et knutepunkt. Traversen 1 er en hul komposittstruktur som skal innfestes i søylen. Knutepunktet omfatter en "bøtte" eller et spenningsfordelingselement 31. Traversen 1 omfatter en første gjennomgående åpning 43 gjennom minst et øvre veggparti 45 i traversen 1 og som er mindre enn en andre gjennomgående åpning 44 forløpende gjennom et nedre veggparti 46 traversen 1. Den første gjennomgående åpningen 43 omfatter et første kantparti langs åpningens 43 periferi. Dette første kantpartiet danner en øvre veggflens 36. Den øvre veggflensen 36 er forsterket med en forsterkningsskive 37 i metall som omgir åpningen 43 og som er innbakt i komposittmaterialet i det øvre veggpartiet 45. Spenningsfordelingselementet 31 omfatter en første flens 34 med en flensåpning som i hovedsak har samme fasong og dimensjoner som åpningen 43 gjennom det øvre veggpartiet 45 og som er integrert i, eller separat fra den øvre veggflensen 36. Spenningsfordelingselementets 31 frustumformede parti 38 som i denne utførelsen er konisk, har en nedre kant som er integrert i et nedre veggparti 46 av traversen 1. Det første flenspartiet 34 og den øvre veggflensen 36 danner et innfestingskantparti for flensen på et søylefesteelement (vist som henholdsvis 30 og 39 på fig 3a og 3b) . Traversens 1 sider 47 forbinder traversens 1 hovedsakelig plane øvre veggparti 45 og traversens nedre hovedsakelig plane nedre veggparti 46. Sidene 47 er avrundete for å forbedre spenningsforholdene i traversen 1 slik at spenningskonsentrasjoner reduseres. Figur 3, viser en løsning der det frustumformede forbindelsespartiet 38 er konisk og er integrert i det nedre veggpartiet. Imidlertid kan utførelsen vist på fig. 3 også omfatte en løsning med et separat spenningsfordelingselement 31 slik som vist på fig. 3b, der spenningsfordelingselementet da omfatter en nedre flens som vender vekk fra den gjennomgående åpningen.

Som vist på fig. 3 fremgår det altså et langstrakt komposittelement 1 med en gjennomgående åpning 43, 44 og et spenningsfordelingselement 31 i åpningen. Et hovedsakelig symmetrisk tverrsnitt på tvers av det langstrakte komposittelementet gjennom senter av spenningsfordelingselementet 31 omfatter en komposittvegg. Tverrsnittet omfatter et øvre plant parti som utgjøres av det øvre veggpartiet 45 og som forløper over i det avrundet sideparti som utgjøres av sideveggen 47. Det avrundet sideparti går så over i et plant bunnparti som utgjøres av det nedre veggpartiet 46 etterfulgt av en oppover vendende vinkel på mellom fra og med 20 og til og med 70 grader dannet av spenningsfordelingselementets frustumformede forbindelsesparti 38. Tverrsnittet avsluttes så av et horisontalt parti som utgjøres av spenningsfordelingselementets øvre flens 34. Tverrsnittet er symmetrisk om en vertikal senterakse.

Fig. 3a er en prinsippskisse som tilsvarer figur 3b, men som skiller seg fra 3b ved at den nedre delen av spenningsfordelingselementets 31 frustumformede parti 38 er direkte innfestet langs sin periferikant ved at spenningsfordelingselementet 31

utgjør en del av, eller er integrert i det langstrakte komposittelementets 1 (traversens) selvbærende skall. Skallet er laget av et sandwichmateriale med en kjerne 16 omgitt av komposittmateriale. Forsterkningsskiven 37 er innstøpt i komposittmaterialet rundt åpningen i den øvre skalldelen. Forsterkningsskiven 37 bidrar til å bedre motstanden mot flatetrykk, og til å forbedre spenningsfordelingen mellom flensen 39 på søylefesteelementet 30 og traversen. Senteraksen 15 forløper gjennom søyle 2 innfestet i søylefesteelementet 30. En boltring markert som en bolt 33 omfatter en serie med bolter som forløper langs flensene, inkludert den første eller øvre flensen 34 på spenningsfordelingselementet 31, og som sammenføyes rundt søylen 2. Det øverste bardunfestet 32 er innfestet i en klemring 6 med hovedsakelig samme fasong som forsterkningsskiven 37.

Søylefesteelementet 30 omfatter et kanalformet søylefesteparti som er tilpasset søylens fasong, og en festeflens. Festeflensen er tilpasset komposittstrukturens 1 innfestingskantparti 36. En klemring 6 er tilpasset festeflensen. Bolter 33 kan erstattes av andre mekaniske festeelementer som klemmer komposittstrukturens 1 innfestingskantparti 36 mellom klemringen og festeflensen. Søylefesteelementet 30 omfatter også bardunforankringspunkter 32.

Søylefesteelementene 30 som danner et knutepunkt, samler flest mulig andre festefunksjoner via festehullene 32 for eksempel fester for isolatorkjeder, barduner, wirefester til adkomstplate og øvre løfteåk. Søylefesteelementene 30 kan hvile på en viklet svulst søylen og kan i tillegg være limt/gyset fast i øvre søyledel.

Knutepunktene gjør det mulig å montere søylene først for så å løfte på plass travers et eget helikopterløft. Knutepunktet er tenkt i stål. Både karbonstål S355 og rustfritt 316 stål er aktuelt.

Spenningsfordelingselementet 31 er utformet av et komposittmateriale som kan integreres i komposittelement 1 og innehar en fleksibilitet som sikrer spenningsfordeling i komposittelementet 1.

Fig. 3b tilsvarer i hovedsak figur 3a. Den hule komposittraversen 1 er vist innfestet i spenningsfordelingselement 31. Spenningsfordelingselementet 31 er typisk limt eller innstøpt i komposittraversen 1. Spenningsfordelingselementet 31 er vist med et første flensparti 34 og et andre flensparti 35. Det første flenspartiet 34 og det andre flenspartiet 35 er forbundet med forbindelsesparti 38, slik at det første flenspartiet 34 innehar en mindre diameter enn det andre flenspartiet 35. Disse flenspartiene er innfestet i en gjennomgående åpning i den hule komposittraversen 1, idet det de danner den første åpning på oversiden av komposittraversen 1, og den andre åpningen i undersiden av komposittraversen. Den første åpningen er mindre enn den andre åpningen slik at den første flensen 34 av

spenningsfordelingselementet 31 passer inn i den første åpningen i komposittraversen 1, og slik at den andre flensen 35 av

spenningsfordelingselementet 31 passer inn i den andre åpningen i komposittraversen 1. Boltsirkel med bolter 33 forløper gjennom søylefesteelementet 30, den første flensen 34 av spenningsfordelingselementet 31, kanten langs den første åpningen i komposittraversen 1 og klemring 6.De øvrige henvisingstallene finnes i beskrivelsen knyttet til figur 3a.

Fig. 4 er en splittegning av en søyle satt sammen av en øvre søyledel 2, en nedre søyledel 3, et skjøtestykke 8. Søylene har som hovedfunksjon å bære hele masten med faseliner. Søylene er delt på midten av hensyn til transport og montering og hvert element er 17,5 meter høyt. Søylene er hule med

karbonsandwichkonstruksjon i veggene.

Søylens toppleder 22 av termoplast er innfestet i et søyletoppelement 7 av stål. Søyletoppene 7 kan omfatte låsmekanisme for pilotline og toppline integrert i designet. Søyletoppene har som funksjon å forsegle søylene på toppen, gi feste til pilotline og toppline, gi feste til lynavleder, gi feste til barduner over travers, og være jekkepunkt til bendsling av toppline samt gi feste til denne etter installasjon. Søylefesteelementet 30 er innfestet i øvre søyledel 2 over atkomstplaten 13. En fundamentflens 9 av stål er innfestet nederst på søyle nedre del. Fig. 5 er et perspektivriss av en øvre søyledel 2 med en klemring 6 for innfesting i søylefesteelement 30 via bolter 33. Spenningsfordelingselementet 31 omfatter det første flenspartiet 34 og det andre flenspartiet 35. Det første flenspartiet 34 og det andre flenspartiet 35 er forbundet med det frustumformede, koniske forbindelsespartiet 38. Det koniske forbindelsespartiet kan også lette innføring av søylen gjennom traversen om for eksempel traversen skal føres over en søyle fra et helikopter. Søylefesteelementet 30 hviler på en vulst forløpende rundt øvre søyledel 2 og hindrer at søylefesteelementet 30 kan beveges nedover langs søylen 2. Fig. 6 er en detalj av et knutepunkt eller en forbindelse mellom en søyle 2 og en travers 1. Traversens to mannhull 42 er forbundet med en stige til atkomstplaten 13. Søylefesteelementet 30 er innfestet i søylen 2 og spenningsfordelingselementets andre flensparti er vist innfestet langs periferien av den nedre åpningen i traversen 1.

Den viste sammenføyningen har en viss fleksibilitet for å tåle bevegelser. Dette oppnås ved en kombinasjon av flere designtrekk: • Overganger i oppbygging i øvre skall på hul struktur rundt søylegjennomføringen. • Variasjon på tykkelser av laminat i spenningsfordelingselement, flensdeler og skall.

Geometrisk form på spenningsfordelingselement

Limfuge mellom søylefesteelementet i stål og søyle.

Sammenføyningen er utformet for å kunne benytte flere materialer med forskjellige egenskaper. Spesielt er det lagt vekt på å utnytte de enkelte materialenes fortrinn, samtidig som man unngår å utfordre de samme materialenes svakheter slik at man oppnår en optimal konstruksjon.

Claims (19)

1. Innfestingssystem som innfester et langstrakt, komposittelement (1) med selvbærende utvendig skall som utgjøres av en komposittelementvegg til en søyle (2), forløpende gjennom en åpning i det langstrakte, komposittelementet (1), idet det langstrakte, komposittelementet (1) omfatter en første åpning (43) med en første periferikant og en andre åpning (44) med en andre periferikant gjennom komposittveggen, idet den første åpningen (43) er mindre enn den andre åpningen (44); et spenningsfordelingselement (31) i kompositt med et frustumformet parti (38) forløpende mellom den første åpningen (43) og den andre åpningen (44) i komposittelementveggen, og idet det koniske partiet (38) forløper over i et første flensparti (34) med en flensåpning forløpende langs den første periferikant, idet spenningsfordelingselementet (31) danner en gjennomgående åpning i det langstrakte, komposittelementet (1); og et festeelement (30) omgiende søylen (2), omfattende et flenselement (39), idet festeelementets flenselement (39) tilstøter spenningsfordelingselementets (31) første flensparti (34).

2. Innfestingssystem i henhold til krav 1 videre omfattende mekaniske festemidler forløpende gjennom spenningsfordelingselementets (31) første flensparti (34) og festeelementets flenselement (39).

3. Innfestingssystem i henhold til krav 1, videre omfattende en klemring (6) forløpende rundt søylen (2), idet de mekaniske festemidlene videre forløper gjennom klemringen (6).

4. Innfestingssystem i henhold til krav 1, hvori spenningsfordelingselementets (31) frustumformede parti (38) forløper over i et andre flensparti (35) og innehar en flensåpning forløpende langs den andre periferikant.

5. Innfestingssystem i henhold til krav 1, hvori festeelementet (30) omfatter et sylindrisk eller svakt konisk parti og hvori festeelementets flenselement omgir det sylindriske eller svakt koniske parti.

6. Innfestingssystem i henhold til krav 5, hvori festeelementets sylindriske eller svakt koniske parti omfatter en første ende og en andre ende, hvori flenselementet som omgir det sylindriske eller svakt koniske parti er innfestet i den første enden, og hvori bardunforankringspunkter (32) er anbrakt mellom den første enden og den andre enden.

7. Innfestingssystem i henhold til krav 1, hvori festeelementet (30) er utformet av et av et metallisk materiale.

8. Innfestingssystem i henhold til krav 1, hvori søylen (2) er utformet av et komposittmateriale.

9. Spenningsfordelingselement (31) i et komposittmateriale med et frustumformet parti (38) med en øvre smal ende og en nedre vid ende og en senterakse (15), idet en øvre flens (34) forløper fra det frustumformede partiets (38) smale øvre ende og inn mot senteraksen (15) og det nedre parti er innfestet langs sin periferikant, hvorved mekanisk spenning kan fordeles mellom den øvre flensen (34) og det nedre partiets periferikant.

10. Spenningsfordelingselement (31) i henhold til krav 9, hvor en nedre flens (35) forløper fra det frustumformede partiets (38) vide nedre ende og vekk fra senteraksen (15).

11. Spenningsfordelingselement (31), i henhold til krav 9, hvori det frustumformede partiets vide nedre ende er integrert i en vegg av et langstrakt, komposittelement (1) med selvbærende skall som utgjøres av en komposittelementvegg..

12. Spenningsfordelingselement (31) i henhold til et av kravene 9-11, hvori det frustumformet parti (38) er dannet av ytterveggen av volumet mellom to hovedsakelig parallelle plan og en kjegle.

13. Spenningsfordelingselement (31) i henhold til et av kravene 9-11 hvori det frustumformet parti er dannet av ytterveggen av volumet mellom to hovedsakelig parallelle plan og et polyeder eller en pyramide.

14. Langstrakt komposittelement (1) med en gjennomgående åpning og et spenningsfordelingselement (31) i henhold til et av kravene 9-13, i åpningen hvori et hovedsakelig symmetrisk tverrsnitt på tvers av det langstrakte komposittelementet (1) gjennom et senter av spenningsfordelingselementet (31) omfatter en komposittvegg med et øvre plant parti forløpende over i et avrundet sideparti, så over i et plant bunnparti etterfulgt av en oppover vendene vinkel dannet av spenningsfordelingselementets frustumformede parti og så til slutt spenningsfordelingselementets øvre flens.

15. Langstrakt komposittelement i henhold til krav 14, videre omfattende et skiveformet metallelement med en ytre omkrets og en indre omkrets, innstøpt i det langstrakte komposittelementet, idet det skiveformede metallelementet omgir den gjennomgående åpningen.

16. Høyspentmast med en travers båret av to søyler forløpende gjennom traversen, idet traversen er to utformet som et langstrakt, komposittelement (1) med selvbærende skall som utgjøres av en komposittelementvegg, og idet søylene er dannet av to langstrakt elementer (2), idet hver søyle er innfestet i traversen ved at hver søyle forløper gjennom en åpning i det langstrakte, komposittelementet (1), idet det langstrakte, komposittelementet (1) omfatter en første åpning med en første periferikant og en andre åpning med en andre periferikant gjennom komposittveggen, idet den første åpningen er større enn den andre åpningen; et spenningsfordelingselement (31) med et konisk parti (38) forløpende mellom den første åpningen og den andre åpningen i komposittelementveggen, og idet det koniske partiet (38) forløper over i et første flensparti (34) med en flensåpning forløpende langs den første periferikant, idet spenningsfordelingselementet (31) danner en gjennomgående åpning i det langstrakte, komposittelement (1); et festeelement (30) omgiende søylen (2), omfattende et flenselement, idet festeelementets flenselement tilstøter spenningsfordelingselementets (31) første flensparti (34); og mekaniske festemidler forløpende gjennom spenningsfordelingselementets (31) første flensparti (34), det langstrakte komposittelementets (1) første periferikant og festeelementets flenselement.

17. Høyspentmast i henhold til krav 16, hvori festeelementets sylindriske eller svakt koniske parti omfatter en første ende og en andre ende, hvori flenselementet som omgir det sylindriske eller svakt koniske parti er innfestet i den første enden, og hvori bardunforankringspunkter (32) er anbrakt mellom den første og den andre enden; og barduner forløpende mellom bardunforankringspunktene (32) og fundamenter i et terreng der høyspentmasten er plassert.

18. Høyspentmast i henhold til krav 16, hvori de to søylene er av et komposittmateriale, hvori hver av søylene er inndelt i en øvre søyledel og en nedre søyledel, og idet søylens øvre del er forbundet med søylens nedre del via et skjøtestykke (8).

19. Høyspentmast i henhold til krav 16, hvori traversen (1) videre omfatter ett eller flere mannhull (42) forløpende gjennom traversen (1) mellom de to søylene, og vinsjbrønner (40) for midlertidig plassering av en vinsj.