RU2581424C1 - Lattice tower - Google Patents
Lattice tower Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581424C1 RU2581424C1 RU2014145956/03A RU2014145956A RU2581424C1 RU 2581424 C1 RU2581424 C1 RU 2581424C1 RU 2014145956/03 A RU2014145956/03 A RU 2014145956/03A RU 2014145956 A RU2014145956 A RU 2014145956A RU 2581424 C1 RU2581424 C1 RU 2581424C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tower
- sections
- elements
- rods
- tower according
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области строительства, а именно к длинномерным несущим конструкциям башен и стоек для опор различного назначения, и может быть использовано для сооружения устойчивых сетчатых, например водонапорных, силосных, астрономических, радио- и телевизионных, башен, башен ветроэнергетических установок и промышленного технологического оборудования (градирен, дымовых труб, барометрических конденсаторов, мокрых циклонов, высотных цилиндрических резервуаров и многих других), стоек для опор ЛЭП, связи, канатных дорог, мостов, надземных переходов, арок и арочных конструкций и пр.The present invention relates to the field of construction, namely to long-length bearing structures of towers and racks for poles for various purposes, and can be used for the construction of stable mesh, for example water, silo, astronomical, radio and television, towers, towers of wind power plants and industrial technological equipment (cooling towers, chimneys, barometric condensers, wet cyclones, high-altitude cylindrical tanks and many others), racks for power transmission towers, communications, cable Orog, bridges, elevated crossings, arches and arched structures and so on.
В настоящее время проблема сооружения устойчивых длинномерных несущих конструкций башен и стоек для опор различного назначения встала достаточно остро. Однако существующие в настоящее время сооружения длинномерных несущих конструкций башен и стоек для опор различного назначения являются недостаточно эффективными по ряду причин. Так, для своей устойчивости они должны быть достаточно массивными, что требует большой расход металла на их изготовление. А попытка создавать конструкции башен и стоек для опор различного назначения секционного типа усложняет как их конструкцию, так и возведение, вследствие необходимости предусматривать в них крепежные элементы, которые, в свою очередь, могут снижать прочность конструкций башен и стоек для опор различного назначения.Currently, the problem of building stable long-length bearing structures of towers and racks for supports for various purposes has become quite acute. However, the currently existing structures of long bearing structures of towers and racks for supports for various purposes are not effective enough for several reasons. So, for their stability, they must be massive enough, which requires a large consumption of metal for their manufacture. And the attempt to create structures of towers and racks for supports for various purposes of the section type complicates both their design and construction, due to the need to provide fasteners in them, which, in turn, can reduce the strength of the structures of towers and racks for supports for various purposes.
Поэтому проблема создания именно устойчивых, прочных, высокотехнологичных и быстро возводимых длинномерных несущих конструкций башен и стоек для опор различного назначения посредством формирования специальных пространственных арматурных секционных структур и высокоэффективных крепежных элементов в настоящее время встала достаточно остро.Therefore, the problem of creating exactly stable, durable, high-tech and quickly erected long-length bearing structures of towers and racks for supports for various purposes by forming special spatial reinforcing sectional structures and highly efficient fasteners has now become quite acute.
Известна металлическая решетчатая башня, включающая пояса, выполненные по высоте из секций, соединенных между собой и лежащих на образующих концентрично расположенных цилиндрических поверхностей, в которых соседние секции поясов одного уровня, принадлежащие каждой из образующих, соединены стержневыми элементами [1].A metal lattice tower is known, including belts made in height from sections interconnected and lying on the generatrices of concentrically arranged cylindrical surfaces, in which adjacent sections of belts of the same level belonging to each of the generators are connected by rod elements [1].
Недостатком такой башни является повышенная ее металлоемкость, обусловленная тем, что все соседние секции поясов каждого уровня, принадлежащие как каждой из образующих, так и различным образующим, соединены между собой стержневыми элементами, а также трудоемкость монтажа, так как полностью вести монтаж башни укрупненными блоками невозможно и возникает необходимость монтировки более 50% элементов каждого в отдельности с соединением сваркой.The disadvantage of such a tower is its increased metal consumption, due to the fact that all adjacent sections of the belts of each level, belonging to both each of the generators and the different generators, are interconnected by rod elements, as well as the complexity of installation, since it is impossible to fully assemble the tower with enlarged blocks and there is a need to mount more than 50% of the elements of each individually with a welding connection.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является металлическая решетчатая башня, включающая пояса, выполненные по высоте из секций, соединенных между собой и лежащих на образующих концентрично расположенных цилиндрических поверхностей, в которых соседние секции поясов одного уровня, принадлежащие каждой из образующих, соединены стержневыми элементами, часть из которых образует раскосные решетки в вертикальных плоскостях, а другая часть расположена в горизонтальных плоскостях и объединяет концы секций поясов [2].The closest technical solution (prototype) is a metal lattice tower, including belts made in height from sections connected to each other and lying on the generatrices of concentric cylindrical surfaces, in which adjacent sections of belts of the same level, belonging to each of the generators, are connected by rod elements, some of which form diagonal lattices in vertical planes, and the other part is located in horizontal planes and combines the ends of the belt sections [2].
Недостатком известного технического решения (прототипа) является то, что известная решетчатая башня имеет невысокую пространственную жесткость конструкции, невысокие характеристики изгибной прочности. Она высокотехнологична как при изготовлении в производстве, так и при ее сборке непосредственно в месте, где ее предполагается эксплуатировать.A disadvantage of the known technical solution (prototype) is that the known lattice tower has a low spatial rigidity, low characteristics of bending strength. It is high-tech both in manufacturing in production and in its assembly directly in the place where it is supposed to be operated.
Новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение пространственной жесткости конструкции и характеристик изгибной прочности за счет перераспределения в конструкции действующих на нее нагрузок, а также технологичности как при изготовлении элементов решетчатой башни в производстве, так и при ее сборке непосредственно в месте, где предполагается эксплуатировать башню.The new achieved technical result of the invention is to increase the spatial rigidity of the structure and the characteristics of bending strength due to the redistribution of the loads acting on it, as well as manufacturability both in the manufacture of lattice tower elements in production and during its assembly directly in the place where the tower is supposed to be operated .
Новый технический результат достигается тем, что в решетчатой башне, выполненной по высоте из соединенных между собой секций, каждая из которых включает наклонно установленные стержневые элементы, часть из которых образует пространственные структуры в вертикальных плоскостях соответствующих секций, а другая часть размещена в горизонтальных плоскостях соответствующих секций, в отличие от прототипа, наклонно установленные стержневые элементы, размещенные в горизонтальных плоскостях соответствующих секций, выполнены в виде ячеистой структуры, образующей соответствующие друг другу верхний и нижний элементы с формой ячеек в виде правильного многогранника, имеющие узловые крепежные отверстия, по крайней мере, в части своих вершин, наклонно установленные стержневые элементы, образующие пространственные структуры в вертикальных плоскостях соответствующих секций, выполнены в виде, по крайней мере, одного среднего элемента, установленного между соответствующими верхним и нижним элементами и образующего в пространстве последовательные ряды противоположно ориентированных вершинами пирамид, при этомA new technical result is achieved in that in a lattice tower made in height of interconnected sections, each of which includes obliquely mounted rod elements, some of which form spatial structures in the vertical planes of the respective sections, and the other part is placed in the horizontal planes of the corresponding sections , unlike the prototype, obliquely mounted rod elements placed in the horizontal planes of the respective sections are made in the form of cellular with structures forming the upper and lower elements corresponding to each other with the shape of cells in the form of a regular polyhedron, having nodal mounting holes, at least in part of their vertices, inclined rod elements forming spatial structures in the vertical planes of the corresponding sections are made in the form, at least one middle element installed between the corresponding upper and lower elements and forming successive rows in space in opposite directions vertices of the pyramids, while
средний элемент дополнительно содержит узловые крепежные стержни, установленные на вершинах пирамид с возможностью их закрепления в соответствующих узловых крепежных отверстиях, причем число ребер ячеек верхнего и нижнего элементов равно числу ребер воображаемых оснований соответствующих пирамид.the middle element further comprises nodal fixing rods mounted on the tops of the pyramids with the possibility of their fastening in the corresponding nodal mounting holes, and the number of edges of the cells of the upper and lower elements is equal to the number of edges of the imaginary bases of the corresponding pyramids.
По крайней мере, один из верхнего элемента, или нижнего элемента, или среднего элемента соответствующей секции выполнен в едином исполнении.At least one of the upper element, or the lower element, or the middle element of the corresponding section is made in a single design.
Верхний, и/или нижний, и/или средний элементы соответствующих секций могут быть выполнены из металла или композитных материалов на основе базальта, или углерода, или стеклопластика, или полимерных материалов, или полимерных материалов с армирующими добавками.The upper and / or lower and / or middle elements of the respective sections can be made of metal or composite materials based on basalt, or carbon, or fiberglass, or polymeric materials, or polymeric materials with reinforcing additives.
По крайней мере, часть пространства среднего элемента соответствующих секций может быть заполнена наполнителем, при этом узловые крепежные стержни среднего элемента соответствующих секций могут быть выполнены выходящими из соответствующих узловых крепежных отверстий для обеспечения возможности удержания наполнителя.At least part of the space of the middle element of the respective sections can be filled with filler, while the nodal mounting rods of the middle element of the corresponding sections can be made coming out of the corresponding nodal mounting holes to ensure the possibility of holding the filler.
По крайней мере, часть верхних и нижних элементов может быть выполнена с возможностью присоединения по крайней мере одной дополнительной секции в горизонтальной или наклонной плоскостях соответствующих секций посредством соответствующих переходных устройств.At least a portion of the upper and lower elements may be configured to attach at least one additional section in the horizontal or inclined planes of the respective sections by means of appropriate transition devices.
По крайней мере, часть секций может быть снабжена средствами обогрева, размещенными между стержневыми элементами среднего элемента соответствующих секций.At least part of the sections can be provided with heating means placed between the core elements of the middle element of the respective sections.
В башню может быть дополнительно введено закрепленное по ее длине ограждение в виде сетки или гибких связей для крепления декоративных элементов, выполненных из легкого негорючего материала и не создающего парусности башне.An enclosure fixed along its length in the form of a grid or flexible ties for attaching decorative elements made of light non-combustible material and not creating a windage to the tower can be additionally introduced into the tower.
Ограждение может быть выполнено в виде секций, образованных продольно размещенными гибкими связями, являющихся декоративными элементами.The fence can be made in the form of sections formed by longitudinally placed flexible ties, which are decorative elements.
По крайней мере, одна секция башни может быть выполнена с фланцами, в отверстиях которых протянуты концы тяг с возможностью их натяжения посредством, по крайней мере, одного механизма натяжения.At least one section of the tower can be made with flanges, in the openings of which the ends of the rods are stretched with the possibility of their tension by means of at least one tension mechanism.
Фланцы могут быть выполнены со скосами в соответствующих направлениях для обеспечения возможности установки дополнительных элементов в вертикальной плоскости и под углами к ней.Flanges can be made with bevels in appropriate directions to enable the installation of additional elements in the vertical plane and at angles to it.
Верхний элемент самой верхней секции и нижний элемент самой нижней секции башни могут быть выполнены с фланцами, в отверстиях которых протянуты концы тяг с возможностью их натяжения посредством, по крайней мере, одного механизма натяжения, при этом тяги протянуты по всей длине башни.The upper element of the uppermost section and the lower element of the lowest section of the tower can be made with flanges, in the openings of which the ends of the rods are stretched with the possibility of tensioning by at least one tension mechanism, while the rods are stretched along the entire length of the tower.
Тяги могут быть протянуты параллельно друг другу и симметрично относительно центральной оси башни внутри секций, формирующих башню.The rods can be stretched parallel to each other and symmetrically with respect to the central axis of the tower inside the sections forming the tower.
Тяги по высоте башни могут быть выполнены составными.Traction on the height of the tower can be made integral.
В башню могут быть дополнительно введены защитные кожухи, закрывающие все механизмы натяжения тяг.Protective covers may additionally be introduced into the tower, covering all link tension mechanisms.
В башню может быть дополнительно введена траверса, размещенная на защитном кожухе в качестве, по крайней мере, одной из опор траверсы, при этом защитный кожух установлен на верхнем элементе верхней секции башни.A traverse can be additionally introduced into the tower, placed on the protective casing as at least one of the supports of the traverse, with the protective casing mounted on the upper element of the upper section of the tower.
Траверса может быть выполнена с дополнительными фланцами на своих торцах, в отверстиях которых протянуты концы траверсных тяг с возможностью их натяжения посредством, по крайней мере, одного дополнительного механизма натяжения, при этом траверсные тяги протянуты по длине траверсы.The traverse can be made with additional flanges at its ends, in the openings of which the ends of the traverse rods are stretched with the possibility of tensioning by at least one additional tension mechanism, while the traverse rods are stretched along the length of the traverse.
По крайней мере, часть башни вдоль ее центральной оси внутри, по крайней мере, одной секции, формирующей башню, может быть выполнена со свободным пространством с возможностью размещения в нем оборудования.At least part of the tower along its central axis inside at least one section forming the tower can be made with free space with the possibility of placing equipment in it.
Свободное пространство может быть выполнено с возможностью размещения и обеспечения работы в нем ветрогенератора.Free space can be made with the possibility of placing and ensuring the operation of a wind generator in it.
На фиг. 1-7 представлены принципиальные схемы выполнения решетчатой башни.In FIG. 1-7 are schematic diagrams of the execution of a trellised tower.
Решетчатая башня содержит секции (1), включающие наклонно установленные стержневые элементы (2), размещенные в горизонтальных плоскостях соответствующих секций (1) и выполненные в виде ячеистой структуры, образующей соответствующие друг другу верхний (3) и нижний (4) элементы с формой ячеек в виде правильного треугольника (5), имеющие узловые крепежные отверстия (6), по крайней мере, в части вершин своих правильных треугольников (5), наклонно установленные стержневые элементы (7), образующие пространственные структуры в вертикальных плоскостях соответствующих секций (1) в виде, по крайней мере, одного среднего элемента (8), установленного между соответствующими верхним (3) и нижним (4) элементами и образующего в пространстве последовательные ряды противоположно ориентированных вершинами тетраэдров (9), при этом средний элемент (8) дополнительно содержит узловые крепежные стержни (10), установленные на вершинах тетраэдров (9) с возможностью их закрепления в соответствующих узловых крепежных отверстиях (6) (фиг. 1).The lattice tower contains sections (1), including inclined rod elements (2) placed in the horizontal planes of the corresponding sections (1) and made in the form of a cellular structure forming the upper (3) and lower (4) cells with the shape of cells corresponding to each other in the form of a regular triangle (5), having nodal mounting holes (6), at least in part of the vertices of their regular triangles (5), inclined rod elements (7), forming spatial structures in vertical planes with corresponding sections (1) in the form of at least one middle element (8) installed between the corresponding upper (3) and lower (4) elements and forming in space successive rows of tetrahedrons oppositely oriented by the vertices (9), while the middle element (8) further comprises nodal fixing rods (10) mounted on the tops of the tetrahedrons (9) with the possibility of their fastening in the corresponding nodal fixing holes (6) (Fig. one).
Пространство среднего элемента (8) соответствующих секций (1) при необходимости может быть заполнено наполнителем (11), при этом узловые крепежные стержни среднего элемента (8) соответствующих секций (1) могут быть выполнены удлиненными (12) с возможностью их выхода из соответствующих узловых крепежных отверстий (6) для удержания наполнителя (11) (фиг. 2).The space of the middle element (8) of the corresponding sections (1) can, if necessary, be filled with filler (11), while the nodal fastening rods of the middle element (8) of the corresponding sections (1) can be elongated (12) with the possibility of their exit from the corresponding nodal mounting holes (6) for holding the filler (11) (Fig. 2).
В качестве наполнителя (9) могут быть использованы бетон или полимерные материалы, в том числе с армирующими добавками, или звукоизолирующие, или теплоизолирующие пористые, или пеноматериалы.As a filler (9), concrete or polymeric materials, including those with reinforcing additives, or sound insulating, or porous, or foam insulating materials, can be used.
Напряженные тяги (14) предназначены для создания напряжения в конструкции башни с целью повышения ее несущей способности и исключения необходимости установки оттяжек, что позволяет уменьшать отчуждаемый под башню участок земли и, как следствие, экономить на аренде отчуждаемого участка земли, снижает материалоемкость башни.Tensioned rods (14) are designed to create tension in the tower structure with the aim of increasing its bearing capacity and eliminating the need for installation of guy rods, which allows to reduce the land plot alienated under the tower and, as a result, to save on renting the alienated land plot, reduces the material consumption of the tower.
Тяги (14) могут быть выполнены, например, в виде металлических тросов с возможностью их натяжения посредством механизма натяжения (15), например посредством лебедки, домкрата, стяжных элементов, например в виде резьбового соединения и др. (фиг. 3).The rods (14) can be made, for example, in the form of metal cables with the possibility of tensioning by the tension mechanism (15), for example, by means of a winch, jack, tie-in elements, for example, in the form of a threaded connection, etc. (Fig. 3).
Тяги (14) предпочтительно протянуты параллельно друг другу и симметрично относительно центральной оси башни внутри секций (1), формирующих башню.The rods (14) are preferably extended parallel to each other and symmetrically with respect to the central axis of the tower inside the sections (1) forming the tower.
Но тяги (14) могут быть протянуты и не параллельно или не симметрично друг другу, могут быть натянуты не по всей высоте башни.But the rods (14) can be stretched and not parallel or not symmetrical to each other, can not be stretched along the entire height of the tower.
Тяги (14) по высоте башни могут быть составными и при этом иметь эффект как бы единого троса. Можно собирать секции (1) башни с использованием нескольких тросов разной конфигурации с эффектом натяжения одним тросом. Такая сборка дает возможность частичной разборки башни по секциям (1) и раздельного контроля за натяжением тросов на различных участках башни.The rods (14) along the height of the tower can be composite and at the same time have the effect of a single cable. It is possible to assemble sections (1) of the tower using several cables of different configurations with the effect of pulling one cable. Such an assembly makes it possible to partially disassemble the tower into sections (1) and separate control over the tension of the cables in different parts of the tower.
Размещение тяг (14) в башне (параллельное или не параллельное; по всей высоте башни или только в ее части), а также выполнение тяг (14) в едином исполнении (один трос) или составными (несколько отрезков тросов последовательно скреплены между собой) определяется конструкцией фланцев (16) (фиг. 3) и порядком натяжения тросов и дает возможность:The placement of rods (14) in the tower (parallel or non-parallel; over the entire height of the tower or only in its part), as well as the execution of rods (14) in a single version (one cable) or composite (several segments of cables are sequentially fastened together) is determined the design of the flanges (16) (Fig. 3) and the order of tension of the cables and makes it possible:
- создавать полностью или частично сборно-разборные секции (1) решетчатой башни, при этом может разбираться только часть секций (1) башни, а оставшаяся ее часть продолжает оставаться под нагрузкой. Например, при необходимости может быть разобрана только верхняя часть башни;- create fully or partially collapsible sections (1) of the lattice tower, while only part of the sections (1) of the tower can be disassembled, and the remaining part continues to remain under load. For example, if necessary, only the top of the tower can be dismantled;
- создавать башни с утонченной средней частью и эффектом натяжки одним тросом, который при этом по высоте башни как бы изгибается, за счет перехвата концов тросов во фланцах (16) в узкой части башни и тросы при этом не параллельны;- create towers with a refined middle part and the pull effect of one cable, which at the same time bends along the height of the tower, due to the interception of the ends of the cables in the flanges (16) in the narrow part of the tower and the cables are not parallel;
- создавать решетчатые башни арочного типа, или П-типа, или Т-типа, или Г-типа;- create lattice towers of arched type, or P-type, or T-type, or G-type;
- создавать напряжения в секциях (1) башни в различных направлениях: по вертикали, по горизонтали, под различными углами к вертикали. Это зависит как от самого типа (например, арочного или консольного типа) башни, так и от направления изгибающих или крутящих моментов в башне и рассчитывается при проектировании решетчатой башни. В зависимости от типа решетчатой башни и, особенно, при использовании дополнительных элементов, располагаемых на разной высоте и под разными углами, в башне могут возникать напряжения в различных направлениях вплоть до крутящих. Для компенсации этих напряжений тросы располагают в соответствующих участках башни под определенными углами, что увеличивает возможности по формированию решетчатых башен необходимого типа, а также длительности эксплуатации башен.- create stresses in sections (1) of the tower in various directions: vertically, horizontally, at different angles to the vertical. It depends both on the type (for example, arched or cantilever type) of the tower, and on the direction of bending or torques in the tower and is calculated when designing the lattice tower. Depending on the type of lattice tower and, especially, when using additional elements located at different heights and at different angles, stresses can arise in the tower in various directions, up to torque. To compensate for these stresses, the cables are placed in appropriate sections of the tower at certain angles, which increases the possibility of forming lattice towers of the required type, as well as the duration of operation of the towers.
Фланцы (16) для закрепления тяг (14) могут быть выполнены как в верхнем элементе (3) самой верхней секции (1) и нижнем элементе (4) самой нижней секции (1), так и в ее отдельных секциях (1), в том числе в верхних (3) и нижних (4) элементах, соответствующих секции (1) и на боковых поверхностях секций (1). В случае выполнения верхнего элемента (3) самой верхней секции (1) и нижнего элемента (4) самой нижней секции (1) башни с фланцами (16), в отверстиях которых протянуты концы тяг (14), тяги протянуты по всей длине башни.Flanges (16) for securing rods (14) can be made both in the upper element (3) of the upper section (1) and the lower element (4) of the lower section (1), and in its individual sections (1), in including in the upper (3) and lower (4) elements corresponding to the section (1) and on the side surfaces of the sections (1). If the upper element (3) of the uppermost section (1) and the lower element (4) of the lowest section (1) of the tower with flanges (16) are executed, in the openings of which the ends of the rods (14) are extended, the rods are extended along the entire length of the tower.
Натяжка может выполняться одним тросом вдоль всей высоты башни. Но может и несколькими через фланцы (16) в отдельных секциях (1). Это позволяет создать эффект натяжки одним тросом, если по всей длине башни необходимо одинаковое натяжение. Если необходимо разное натяжение, это обеспечивает раздельная натяжка тросов через фланцы (16) отдельных секций (1).The tension can be performed with one cable along the entire height of the tower. But maybe several through the flanges (16) in separate sections (1). This allows you to create the effect of stretching with one cable, if the same tension is required along the entire length of the tower. If different tension is required, this ensures separate tension of the cables through the flanges (16) of the individual sections (1).
Фланцы (16) могут быть выполнены со скосами в соответствующих направлениях для обеспечения возможности установки дополнительных элементов в вертикальной плоскости и под углами к ней и заодно их усиление тросами. Это также позволяет создавать как П-образные, или Т-образные, или Г-образные решетчатые башни с траверсой (17) наверху, так и решетчатые башни с полукруглыми арками.Flanges (16) can be made with bevels in appropriate directions to enable the installation of additional elements in the vertical plane and at angles to it and at the same time their reinforcement with cables. It also allows you to create both U-shaped, or T-shaped, or L-shaped lattice towers with a traverse (17) at the top, and lattice towers with semicircular arches.
В башню могут быть дополнительно введены защитные кожухи (18), закрывающие все механизмы (15) натяжения тяг (14).Protective covers (18) can be added to the tower, covering all mechanisms (15) of the tension rods (14).
В башню может быть дополнительно введена траверса (17), размещенная на защитном кожухе (18) в качестве, по крайней мере, одной из опор траверсы (17), при этом защитный кожух (18) установлен на верхнем элементе верхней секции (1) башни (фиг. 3).A traverse (17) can be added to the tower, placed on the protective casing (18) as at least one of the supports of the traverse (17), while the protective casing (18) is mounted on the upper element of the upper section (1) of the tower (Fig. 3).
Траверса (17) может быть выполнена с дополнительными фланцами (19) на своих торцах, в отверстиях (20) которых протянуты концы (21) траверсных тяг (22) с возможностью их натяжения посредством, по крайней мере, одного дополнительного механизма натяжения (23), при этом траверсные тяги (22) протянуты по длине траверсы (17) (фиг. 3).The traverse (17) can be made with additional flanges (19) at its ends, in the holes (20) of which the ends (21) of the traverse rods (22) are stretched with the possibility of their tension by at least one additional tension mechanism (23) while traverse rods (22) are extended along the length of the traverse (17) (Fig. 3).
Часть башни вдоль ее центральной оси внутри, по крайней мере, одной секции (1), формирующей башню, может быть выполнена со свободным пространством с возможностью размещения в нем оборудования, например, с возможностью размещения и обеспечения работы в нем ветрогенератора (24) (фиг. 4) для электроснабжения дополнительного оборудования, размещенного на башне, например, радиотрансляционного и телекоммуникационного оборудования, электроснабжения других потребителей электроэнергии, например электронасоса, кондиционеров, нагрева воды и воздуха в системах отопления и горячего водоснабжения, зарядки электромобилей и т.п., а также аккумулирования электроэнергии для обеспечения энергообеспечения объектов башенного типа в ночное и/или безветренное время суток. В свободном пространстве башни может размещаться иное оборудование или принадлежности и инструменты, необходимые эффективного обслуживания и эксплуатации как самой башни, так и, при необходимости, размещенного на ней дополнительного оборудования (в случае его размещения).A part of the tower along its central axis inside at least one section (1) forming the tower can be made with free space with the possibility of placing equipment in it, for example, with the possibility of placing and ensuring the operation of a wind generator (24) in it (Fig. .4) for power supply of additional equipment located on the tower, for example, broadcasting and telecommunication equipment, power supply to other consumers of electricity, such as an electric pump, air conditioners, heating of water and air in heating and hot water supply systems, charging electric vehicles, etc., as well as accumulating electricity to ensure energy supply of tower-type facilities at night and / or windless hours of the day. In the free space of the tower can be placed other equipment or accessories and tools necessary for the efficient maintenance and operation of both the tower itself and, if necessary, additional equipment placed on it (if it is placed).
Ветрогенератор (24) предназначен для преобразования с высоким КПД кинетической энергии ветра в механическую энергию вращения вала с целью автономного снабжения электроэнергией потребителей электроэнергии в районах со среднегодовой скоростью ветра не менее 4 м/с.The wind generator (24) is designed to convert high-efficiency kinetic wind energy into mechanical energy of shaft rotation in order to autonomously supply electricity to electricity consumers in areas with an average annual wind speed of at least 4 m / s.
В качестве ветрогенератора (24) могут быть использованы: 1) ветровая установка из сверхпрочного алюминиевого сплава фирмы Helix Wind мощностью на 2,5 или 5 кВт, имеющая вертикальную ось или 2) ветровая роторная турбина Болотова [3] мощностью на 700 Вт или 2 кВт, представляющая собой центростремительную турбину, состоящую из неподвижного наружного статора и ротора вращения. Конец вала турбины соединен непосредственно с электрогенератором специальной конструкции. Внутренняя аэродинамика модулей согласована с местными свойствами ветра, а количество установленных модулей определяется требуемой мощностью ветроэлектростанции.The following can be used as a wind generator (24): 1) a wind installation from Helix Wind heavy-duty aluminum alloy with a power of 2.5 or 5 kW, having a vertical axis or 2) a Bolotov wind turbine [3] with a power of 700 W or 2 kW , which is a centripetal turbine, consisting of a fixed external stator and a rotor of rotation. The end of the turbine shaft is connected directly to a specially designed electric generator. The internal aerodynamics of the modules are consistent with the local properties of the wind, and the number of installed modules is determined by the required power of the wind farm.
Часть верхних (3) и нижних (4) элементов может быть выполнена с возможностью присоединения, по крайней мере одной, дополнительной секции (13) в горизонтальной илиPart of the upper (3) and lower (4) elements can be made with the possibility of attaching at least one additional section (13) in horizontal or
наклонной плоскостях соответствующих секций (1) посредством соответствующих переходных устройств (25) (фиг. 5). Выполнение верхних (3) и нижних (4) элементов с возможностью присоединения дополнительных секций (13) в наклонных плоскостях соответствующих секций (1) целесообразно прежде всего для арочных криволинейных конструкций.the inclined planes of the respective sections (1) by means of the corresponding transition devices (25) (Fig. 5). The implementation of the upper (3) and lower (4) elements with the possibility of attaching additional sections (13) in the inclined planes of the corresponding sections (1) is advisable primarily for arched curved structures.
Решетчатая башня функционирует следующим образом.The lattice tower operates as follows.
Предлагаемая конструкция решетчатой башни состоит из секций (1) со средним элементом, образующим в пространстве последовательные ряды противоположно ориентированных вершинами пирамид (9), например трех-, четырехгранных пирамид и т.д., с воображаемыми основаниями в виде правильных многогранников, например треугольников, квадратов и т.д., собранных в единую конструкцию. Прочность конструкции определяется конструктивными особенностями секций (1), их: массогабаритными характеристиками, прочностными и эксплуатационными характеристиками используемых материалов и качеством сборки.The proposed lattice tower design consists of sections (1) with a middle element forming in space successive rows of oppositely oriented vertices of the pyramids (9), for example, trihedral, tetrahedral pyramids, etc., with imaginary bases in the form of regular polyhedra, for example triangles, squares, etc., assembled in a single design. The structural strength is determined by the design features of the sections (1), their: weight and size characteristics, strength and operational characteristics of the materials used and build quality.
В плане секция (1) может быть выполнена в виде правильного треугольника, или квадрата, или иного правильного многогранника. Например, правильный пятигранник используется для арочных и сферических конструкций. Если ячеистую структуру образуют тетраэдры или октаэдры, то верхние (3) и нижние (4) элементы в горизонтальной плоскости - плоские; если пентаэдр - то средние элементы (8) в вертикальных плоскостях соответствующих секций (1) образуют часть сферы. Это обеспечивает необходимое распределение нагрузок и эстетическое восприятие решетчатой башни.In terms of section (1) can be made in the form of a regular triangle, or square, or other regular polyhedron. For example, a regular pentahedron is used for arched and spherical structures. If the cellular structure is formed by tetrahedra or octahedrons, then the upper (3) and lower (4) elements in the horizontal plane are flat; if the pentahedron - then the middle elements (8) in the vertical planes of the corresponding sections (1) form part of the sphere. This provides the necessary load distribution and aesthetic perception of the trellised tower.
Формы ячеистой и пространственной структур секций (1) определяются расчетным путем в зависимости от формы, габаритных размеров и функционального назначения башни (стойки для опоры), формируемых из нужного количества секций (1).The shapes of the cellular and spatial structures of the sections (1) are determined by calculation, depending on the shape, overall dimensions and functional purpose of the tower (pillars for support), formed from the desired number of sections (1).
Каждая секция (1) предварительно собирается из соответствующих верхнего (3), нижнего (4) и среднего (8) элементов. Элементы (3, 4 и 8) в случае выполнения их, например, из композитных материалов на основе базальта или углерода, или стеклопластика, или полимерных материалов, или полимерных материалов с армирующими добавками могут быть выполнены в едином исполнении, например методом литья.Each section (1) is pre-assembled from the corresponding upper (3), lower (4) and middle (8) elements. Elements (3, 4, and 8) if they are made, for example, of composite materials based on basalt or carbon, or fiberglass, or polymeric materials, or polymeric materials with reinforcing additives can be made in a single design, for example, by casting.
Часть узловых крепежных стержней среднего элемента (8) соответствующих секций (1) могут быть выполнены удлиненными (12) с возможностью их выхода из соответствующих узловых крепежных отверстий (6) для удержания наполнителя (11) (фиг. 2).Part of the nodal mounting rods of the middle element (8) of the corresponding sections (1) can be elongated (12) with the possibility of their exit from the corresponding nodal mounting holes (6) to hold the filler (11) (Fig. 2).
После сборки элементов (3, 4 и 8) соответствующих секций (1), при которой узловые крепежные стержни (10) среднего элемента (8) устанавливаются в узловые крепежные отверстия (6) элементов (3, 4), производят закрепление узловых крепежных стержней (10) в соответствующих узловых крепежных отверстиях (6) элементов (3, 4) методом, приемлемым для материала, из которого изготовлены узловые крепежные стержни (10). Например, при изготовлении узловых крепежных стержней (10) из полимерных материалов применяют метод оплавления их части, выходящей из соответствующих узловых крепежных отверстий (6) элементов (3, 4).After assembling the elements (3, 4 and 8) of the corresponding sections (1), in which the nodal fixing rods (10) of the middle element (8) are installed in the nodal mounting holes (6) of the elements (3, 4), the nodal fixing rods are fixed ( 10) in the corresponding nodal mounting holes (6) of the elements (3, 4) by a method acceptable to the material from which the nodal mounting rods are made (10). For example, in the manufacture of nodal fixing rods (10) from polymeric materials, the method of melting their part coming out of the corresponding nodal fixing holes (6) of elements (3, 4) is used.
При этом остается некоторая возможность свободного перемещения в соответствующих узловых крепежных отверстиях (6) элементов (3, 4), что уменьшает возникновение чрезмерных изгибающих нагрузок, обусловленных, например, изменением схемы внешнего воздействия на сформированную из секций (1) решетчатую башню. Такие изменения происходят, как правило, под воздействием внешних факторов: проявлений стихии - землетрясений, ураганов, штормов, торнадо и т.п.At the same time, there remains some possibility of free movement in the corresponding nodal mounting holes (6) of the elements (3, 4), which reduces the occurrence of excessive bending loads caused, for example, by a change in the external action pattern on the trellis tower formed from sections (1). Such changes occur, as a rule, under the influence of external factors: manifestations of the elements - earthquakes, hurricanes, storms, tornadoes, etc.
Дальнейшая сборка секций (1) в решетчатую башню зависит от назначения башни в целом. Например, решетчатая башня может быть широкой внизу, тоньше в средней части и вновь широкой сверху.The further assembly of sections (1) in the lattice tower depends on the purpose of the tower as a whole. For example, a lattice tower may be wide below, thinner in the middle and again wide from above.
При изготовлении башни (опоры) собранные секции (1) устанавливают на фундамент (26) (фиг. 6), за счет соответствующих узловых крепежных отверстий (6) элементов (3, 4) и узловых крепежных стержней (10) среднего элемента (8) соответствующих секций (1) обеспечивается сборка единой башни (опоры) из множества секций (1) (фиг. 1, 6). Далее производится, при необходимости, установка в пространстве между стержневыми элементами (7) среднего элемента (8) соответствующих секций (1) средств обогрева (27) (фиг. 2) и пр. После чего, при необходимости, производится заливка наполнителем (11) по высоте соответствующих секций (1) (фиг. 2).In the manufacture of the tower (support), the assembled sections (1) are installed on the foundation (26) (Fig. 6), due to the corresponding nodal mounting holes (6) of the elements (3, 4) and nodal mounting rods (10) of the middle element (8) of the corresponding sections (1), the assembly of a single tower (support) from a plurality of sections (1) is ensured (Fig. 1, 6). Then, if necessary, an installation is made in the space between the rod elements (7) of the middle element (8) of the corresponding sections (1) of heating means (27) (Fig. 2), etc. Then, if necessary, filling is carried out with filler (11) the height of the respective sections (1) (Fig. 2).
Как правило при изготовлении башни (опоры) не требуется заполнение секций (1) наполнителем (11).As a rule, in the manufacture of a tower (support), filling sections (1) with filler (11) is not required.
Средства обогрева (27) предназначены для предохранения решетчатой башни и повышения ее устойчивости, например, от обледенения и/или снега.Heating means (27) are designed to protect the trellised tower and increase its stability, for example, from icing and / or snow.
При необходимости на решетчатой башне может быть закреплено, например, посредством кронштейнов, к башне по ее длине ограждение в виде сетки или гибких связей (28) для крепления декоративных элементов (29) (фиг. 7), имитирующих, например, ствол и крону дерева, например в виде пальмы, новогодней (рождественской) елки, украшенных электрическими гирляндами; разноцветных лент, трансформирующих, башню в разноцветный конус или пирамиду; цветных геометрических фигур; стилизованных окон и т.д. Декоративные элементы выполняют из легкого негорючего материала, не создающего парусность башне.If necessary, for example, by means of brackets, a fence in the form of a grid or flexible ties (28) can be fixed on the trellised tower to the tower along the length of the tower for fastening decorative elements (29) (Fig. 7) that imitate, for example, a tree trunk and crown , for example, in the form of a palm tree, New Year (Christmas) tree, decorated with electric garlands; multi-colored ribbons transforming the tower into a multi-colored cone or pyramid; colored geometric shapes; stylized windows, etc. Decorative elements are made of lightweight non-combustible material that does not create a sailing tower.
Ограждение может быть также выполнено в виде секций (1), образованных продольно размещенными гибкими связями (28), являющихся декоративными элементами (29).The fence can also be made in the form of sections (1) formed by longitudinally placed flexible ties (28), which are decorative elements (29).
В случае выполнения башни с тягами (14) осуществляют их натяжение по длине одной секции (1), по длине нескольких секций (1) или по длине всей башни посредством, например, лебедки, домкрата, стяжных элементов, например в виде резьбового соединения и др.In the case of the tower with rods (14), they are tensioned along the length of one section (1), along the length of several sections (1) or along the length of the entire tower by, for example, a winch, jack, tie-in elements, for example, in the form of a threaded connection, etc. .
В случае выполнения башни с траверсой (17) ее размещают на защитном кожухе (18) в качестве, по крайней мере, одной из опор траверсы (17), при этом защитный кожух (18) установлен на верхнем элементе верхней секции (1) башни.In the case of a tower with a traverse (17), it is placed on the protective casing (18) as at least one of the supports of the cross-beam (17), while the protective casing (18) is installed on the upper element of the upper section (1) of the tower.
В случае выполнения траверсы (17) с траверсными тягами (14) осуществляют их натяжение по длине траверсы (17) посредством, например, лебедки, домкрата, стяжных элементов, например, в виде резьбового соединения и др.In the case of a traverse (17) with traverse rods (14), they are tensioned along the length of the traverse (17) by, for example, a winch, a jack, tie-in elements, for example, in the form of a threaded connection, etc.
На основании вышеизложенного новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является:Based on the foregoing, a new achievable technical result of the invention in comparison with the prototype is:
1. Повышение пространственной жесткости конструкции башен (опор) не менее чем на 50%.1. Increasing the spatial rigidity of the design of the towers (supports) by at least 50%.
2. Повышение прочностных свойств башен (опор) на изгиб не менее чем на 30% за счет: а) армированных секций (1); б) перераспределения и последующего равномерного распределения действующих на башню (опору) нагрузок по всей опорной площади башни (опоры) вне зависимости от расположения прилагаемой нагрузки на верхнюю часть соответствующих секций (1) (будь то распределенная нагрузка по всей поверхности или же нагрузка распределена только на поверхности одной ячейки в виде равностороннего многогранника секции (1)); в) гашения вибронагрузок внутри самих секций (1).2. Improving the strength properties of towers (supports) for bending by at least 30% due to: a) reinforced sections (1); b) redistribution and subsequent uniform distribution of the loads acting on the tower (support) over the entire supporting area of the tower (support), regardless of the location of the applied load on the upper part of the corresponding sections (1) (whether it is distributed load over the entire surface or the load is distributed only on the surface of one cell in the form of an equilateral polyhedron of section (1)); c) damping vibration loads inside the sections themselves (1).
3. Повышение не менее чем на 50% технологичности изготовления секций (1) при изготовлении в производстве и при их сборке в башню (опору) непосредственно в месте, где башню (опору) предполагается эксплуатировать.3. An increase of not less than 50% in the manufacturability of manufacturing sections (1) during manufacture in production and during their assembly into a tower (support) directly in the place where the tower (support) is supposed to be operated.
4. Исключается проблема вибрации в зданиях, стоящих рядом с башней (опорой).4. Eliminates the problem of vibration in buildings standing next to the tower (support).
5. Снижается стоимость эксплуатации и ремонта башен (опор) не менее чем на 20%.5. The cost of operation and repair of towers (towers) is reduced by at least 20%.
6. Снижается вес башен (опор) не менее чем на 20% за счет использования как более легкого материала элементов (2, 3, 5) секций (1), так и количества материала, необходимого для изготовления самих элементов (2, 3, 5).6. The weight of the towers (supports) is reduced by at least 20% due to the use of both the lighter material of the elements (2, 3, 5) of the sections (1) and the amount of material necessary for the manufacture of the elements themselves (2, 3, 5 )
7. Повышение сейсмоустойчивости башен (опор) не менее чем на 50%.7. Increase of seismic stability of towers (supports) by at least 50%.
8. Возможность использования строительства башен (опор) на склонах.8. The possibility of using the construction of towers (towers) on the slopes.
9. Возможность украшения ландшафта местности или маскировки башен (опор) и их функционального назначения посредством придания им вида растительности или иных архитектурных сооружений.9. The ability to decorate the terrain or camouflage towers (pillars) and their functional purpose by giving them the appearance of vegetation or other architectural structures.
В настоящее время в компании ЗАО «НПЦ СПЕЦОСНАЩЕНИЕ МО» проведены испытания и выпущена на их основе технологическая документация на предлагаемую решетчатую башню. Currently, the company “SPC SPECIAL EQUIPMENT MO” has conducted tests and issued on their basis the technological documentation for the proposed trellis tower.
Используемые источникиSources used
1. Соколов А.Г. Металлические конструкции антенных устройств. - М.: Стройиздат. - 1971.1. Sokolov A.G. Metal structures of antenna devices. - M .: Stroyizdat. - 1971.
2. Авторское свидетельство РФ №757673, 1980, МКИ E04H 12/00.2. Copyright certificate of the Russian Federation No. 757673, 1980,
3. Трофимов Г.Г. Возможности применения передовых технологий по внедрению ЭЭ и использования ВИЭ в Казахстане. - Third International Forum: Energy for Sustainable Development. - Capacity building for energy efficiency and access to cleaner energy in Central Asia and neighboring regions. - Kyrgyzstan, Issyk Kul Lake, 12-14 September 2012. - http://www.unece.org/fileadmin/DAM/energy/se/pp/eneff/IEEForum_Issyk_Kul_Lake_Sept.2012/day_2/workshop_4/2_German_Trofimov_Kazakhstan_Rus.pdf3. Trofimov G.G. Possibilities of applying advanced technologies for the implementation of energy efficiency and the use of renewable energy in Kazakhstan. - Third International Forum: Energy for Sustainable Development. - Capacity building for energy efficiency and access to cleaner energy in Central Asia and neighboring regions. - Kyrgyzstan, Issyk Kul Lake, 12-14 September 2012. - http://www.unece.org/fileadmin/DAM/energy/se/pp/eneff/IEEForum_Issyk_Kul_Lake_Sept.2012/day_2/workshop_4/2_German_Trofimov_Kazakhstan_Rus.pdf
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014145956/03A RU2581424C1 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Lattice tower |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014145956/03A RU2581424C1 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Lattice tower |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2581424C1 true RU2581424C1 (en) | 2016-04-20 |
Family
ID=56194811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014145956/03A RU2581424C1 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Lattice tower |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2581424C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU757673A1 (en) * | 1978-03-20 | 1980-08-23 | Tsni Pi Stroit Metallokonst | Metallic grid tower |
| RU2052055C1 (en) * | 1991-12-04 | 1996-01-10 | Николай Дмитриевич Бирючевский | Grate tower |
| RU2178494C1 (en) * | 2001-03-26 | 2002-01-20 | АОЗТ Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им. Мельникова | Lattice tower |
| RU2265110C2 (en) * | 2003-09-08 | 2005-11-27 | Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту) | Three-dimensional building structure |
| UA17313U (en) * | 2006-04-03 | 2006-09-15 | Ltd Liability Company Consalti | Grid tower |
-
2014
- 2014-11-17 RU RU2014145956/03A patent/RU2581424C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU757673A1 (en) * | 1978-03-20 | 1980-08-23 | Tsni Pi Stroit Metallokonst | Metallic grid tower |
| RU2052055C1 (en) * | 1991-12-04 | 1996-01-10 | Николай Дмитриевич Бирючевский | Grate tower |
| RU2178494C1 (en) * | 2001-03-26 | 2002-01-20 | АОЗТ Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им. Мельникова | Lattice tower |
| RU2265110C2 (en) * | 2003-09-08 | 2005-11-27 | Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту) | Three-dimensional building structure |
| UA17313U (en) * | 2006-04-03 | 2006-09-15 | Ltd Liability Company Consalti | Grid tower |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТРУЩЕВ А.Г. Пространственные металлические конструкции. Москва, Стройиздат, 1983, стр.105-125. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104040167B (en) | System for energy production from renewable sources | |
| US8278547B2 (en) | Solar array support methods and systems | |
| AU2014310771B2 (en) | Wind turbine foundation and wind turbine | |
| WO2016045473A1 (en) | Flexible photovoltaic bracket | |
| US8967946B2 (en) | Modular wind-solar energy converting assembly | |
| CA2708773A1 (en) | Modular surface foundation for wind turbine space frame towers | |
| CN107351985B (en) | Anchor system of floating type water photovoltaic array | |
| MX2015004126A (en) | Support structure for wind turbines and mould for manufacturing such structures. | |
| CN102797643B (en) | A kind of wind power generation tower device | |
| KR101943924B1 (en) | Method and system apparatus for vertical installation of solar cell panel. | |
| JP2009019550A (en) | Wind-power generator apparatus | |
| CN107849864B (en) | Tower of a wind power plant | |
| PT104495A (en) | TRAILED TOWER | |
| WO2012042309A1 (en) | Vertical structure for supporting loads | |
| KR101267992B1 (en) | Electric curtain generator of suspend by the rope | |
| RU2581424C1 (en) | Lattice tower | |
| JP2009019551A (en) | Wind-power generator apparatus | |
| WO2010057187A3 (en) | Tower construct suitable for wind turbines along with methods for fabricating and erecting the same | |
| CN203403699U (en) | High-rise building steel structure wind and light electricity generating tower | |
| KR101117476B1 (en) | Vertical wind power generato | |
| KR200448920Y1 (en) | Assemble wind power station structure | |
| KR101289525B1 (en) | Electric generation appratus of suspend by the rope | |
| WO2013135292A1 (en) | Mast | |
| WO2013058675A1 (en) | Protective structure with a large-span translucent shell | |
| RU2307907C1 (en) | Power transmission pole structure |