Соединительное устройство

Полезная модель относится к устройствам для крепления к опорным поверхностям монтажных конструкций, к стенам зданий или потолкам их помещений, различных установочных изделий, а именно принадлежит к числу несущих механических соединителей с посадочной частью для держателей указанных изделий. Техническое решение предназначено преимущественно для установки разнотипных камер видеонаблюдения, прожекторов подсветки, датчиков систем мониторинга и аппаратуры связи в общественных и иных местах.
Из патентного документа CN 206988762 U от 09.02.2018 известно соединительное устройство, в рабочей поверхности основания которого выполнена совокупность крепежных отверстий круглой формы для фиксации видеокамер разного размера. Известное соединительное устройство способно подойти только для небольшого числа типоразмеров установочных изделий, его универсальность невысока из-за того, что сетка крепежных отверстий характеризуется, во-первых, дискретностью шага возможных положений монтажных винтов при использовании устройства, т.к. отверстия не имеют удлиненной формы, а во-вторых, указанный шаг задан всего двумя крепежными отверстиями по радиусу и является редким.
Большей универсальностью обладает соединительное устройство для купольных и буллет камер видеонаблюдения по CN 209856728 U от 27.12.2019. Известное устройство содержит основание с шестью радиальными крепежными отверстиями удлиненной формы, равномерно распределенных и равноудаленных относительно центра основания. Крепежные отверстия удлиненной формы более универсальны по сравнению с дискретными рядами круглых отверстий, однако сетка отверстий известного устройства не достаточна для унификации известного устройства с установочными изделиями актуальных форм-факторов из-за, во-первых, малого числа отверстий, а во-вторых, нерациональности их рисунка с радиальной симметрией. Полная длина соединительных отверстий чрезмерна для крепления изделий актуальных форм-факторов, причем длина настолько велика, что данные отверстия практически полностью рассекают основание устройства на шесть слабосвязанных между собой лепестков, из-за чего несущая способность конструкции снижена, что делает невозможной установку изделий, создающих высокую статическую нагрузку на основание устройства, особенно при закреплении массивных установочных изделий через выносную штангу при вертикальном положении основания устройства, когда основание воспринимает консольные силы, а также при двух- или трехточечном креплении.
Наиболее близким аналогом настоящего технического решения является соединительное устройство для установочных изделий, представляющих собой видеокамеры, по CN 208836258 U от 07.05.2019. Известное устройство содержит несущее основание в виде пластины, в которой выполнена совокупность семи крепежных отверстий удлиненной формы для закрепления видеокамеры и три отверстия с фасками для потайной установки шурупов (чтобы не мешать установке держателя видеокамеры, как указано в описании патентного документа), предназначенные для первичной фиксации устройства к опорной поверхности стены, два из которых имеют круглую форму, а одно вытянуто. Известное устройство подходит для множества распространенных видеокамер с Х- или Y-образной схемой расположения крепежных отверстий. Причем длина его крепежных отверстий относительно небольшая, благодаря чему известное устройство обладает приемлемой несущей способностью, на что также положительно влияют ребра жесткости с внутренней стороны пластины основания. Оценочное значение рабочей несущей способности известного устройства составляет не более 1,5 кгс. Число и размер крепежных отверстий в известном устройстве близки к оптимальным величинам, однако оно также не лишено недостатков: с его помощью не предусмотрена установка видеокамер с I-образной схемой расположения крепежных отверстий или схемой в виде прямого креста, из-за того, что верхнее и два боковых отверстия (с фасками) не предназначены для крепления видеокамер. Общее число потенциально реализуемых монтажных схем ограничено всего двумя их возможными вариантами. Также при помощи известного устройства возможно закрепление видеокамер исключительно с боковым выводом электрического кабеля, т.к. в области крепления видеокамеры в основании известного устройства кабельное отверстие не выполнено, а следовательно выступающий из-под держателя видеокамеры кабель мешает посадке видеокамеры на пластину основания устройства, что делает невозможным их соединение.
Решаемой технической проблемой является увеличение степени унификации соединительного устройства с установочными изделиями (навесным оборудованием) актуальных форм-факторов, а также обеспечение возможности закрепления на соединительном устройстве установочных изделий с кабельным выводом из-под держателя данных изделий.
Обеспечиваемый настоящей полезной моделью технический результат заключается в повышении универсальности соединительного устройства.
Технический результат достигается благодаря тому, что соединительное устройство содержит основание с выполненной в нем группой отверстий, включающей три совокупности крепежных отверстий, вытянутых в плане по центрированным Х-, Y- и перевернутым Т-образным осям. Причем отверстия образованы из совокупности условий (1)
,
cN
где R - расстояние от центра отверстия совокупности N до места пересечения осей.
В частном случае осуществления полезной модели крепежные отверстия имеют конфигурацию, изображенную на фиг. 1.
В другом частном случае отверстия образованы из условий (2)
,
N
где L - длина отверстий совокупности N;
K - коэффициент со значением 1,25-1,75;
М - коэффициент со значением 0,75-1,75.
В частном случае геометрическая форма основания устройства и его материал выполнения выбраны из условия (3)
,
min
где N - предельная несущая способность основания.
В частном случае основание устройства усилено ребрами жесткости.
В еще одном частном случае в основании устройства выполнено проходное кабельное отверстие, расположенное в зоне пересечения Х-, Y-и перевернутых Т-образных осей.
Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами, на которых в качестве примеров выполнения соединительного устройства показаны некоторые из возможных вариантов конструкции пластинчатого адаптера и монтажной коробки.
Фиг. 1: пластинчатый адаптер со сквозными крепежными отверстиями.
Фиг. 2: Х-образная схема (косой крест) расположения крепежных отверстий.
Фиг. 3: Y-образная схема расположения крепежных отверстий.
Фиг. 4: расположение крепежных отверстий по схеме в виде прямого креста.
Фиг. 5: I-образная схема расположения крепежных отверстий.
Фиг. 6: первый альтернативный вариант выполнения пластинчатого адаптера с несквозными отверстиями в теле пластины.
Фиг. 7: второй альтернативный вариант пластинчатого адаптера с отверстиями, заглушенными элементами под вылом.
Фиг. 8: третий альтернативный вариант пластинчатого адаптера, у которого заглушено под вылом только центральное отверстие.
Фиг. 9: четвертый альтернативный вариант пластинчатого адаптера с ребрами жесткости, вид сзади.
Фиг. 10: пятый альтернативный вариант пластинчатого адаптера с монтажными отверстиями для первичной фиксации соединительного устройства к опорной поверхности и крепежными уголками.
Фиг. 11: шестой альтернативный вариант пластинчатого адаптера с двумя группами крепежных отверстий для пары установочных изделий.
Фиг. 12: монтажная коробка.
Фиг. 13-16: примеры совмещения разнотипных креплений-держателей камер видеонаблюдения с посадочным основанием на боковой грани монтажной коробки.
Фиг. 17: пример крепления камеры видеонаблюдения на трубостойке посредством монтажной коробки.
Фиг. 18: камера видеонаблюдения, монтажная коробка и трубостойка в собранном состоянии.
Соединительное устройство играет роль промежуточного крепежного элемента (проставки) при образовании механической связи держателей разнообразных камер видеонаблюдения, прожекторов ИК-подсветки, датчиков систем мониторинга, выносных антенн технических средств телемеханики и автоматики, и т.п.установочных изделий, с опорным элементом несущей стойки, монтажной мачты, кронштейном или непосредственно со стеной или потолком какого-либо строения.
Устройство содержит по меньшей мере одно посадочное основание для соединения с данным устройством установочного изделия. В частном случае устройство также включает в состав своей конструкции крепежный элемент для соединения настоящего устройства с несущей опорой.
Устройство изготовлено в виде одной детали, не имеющей отдельных составных частей, или образовано из сборочных единиц, соединенных между собой сборочными операциями и находящихся в функционально-конструктивном единстве. Изображенный на фиг. 1 адаптер выполнен в виде пластины 1 с крепежной плоскостью, являющейся основанием соединительного устройства и основным несущим элементом его конструкции.
В основании соединительного устройства выполнена группа крепежных отверстий, предназначенных для закрепления установочного изделия на поверхности данного основания посредством крепежа, в частности резьбового типа. Крепежное отверстие считается вытянутым, если оно имеет продолговатую форму и способно вмещать в себя продольно по меньшей мере два монтажных винта или иных элемента крепежа. Центром крепежного отверстия (рабочего участка) в плане является геометрическая точка, равноудаленная от концов этого отверстия (рабочего участка) по длине и лежащая посередине между сторонами отверстия по ширине. Крепежные отверстия выполнены сквозными или в виде несквозных выемок, в частности заглушены, например вставками для вылома. В пластине 1 образованы фронтальные отверстия 2-11 с шириной W, выбранной предпочтительно из условия (4), под наружный диаметр винта М4, широко используемого в данной области техники, или под внутренний диаметр аналогичного шурупа
,
где W - ширина крепежного отверстия.
0
Отверстиям придана щелевидная форма с закругленными концами. Совокупность крепежных отверстий образует в плане сложную геометрическую фигуру, обладающую билатеральной симметрией относительно вертикальной оси пластины 1. Данные отверстия радиально расходятся относительно общего центра пересечения лучевидных осей отверстий 2-11. Под местом пересечения указанных осей понимается точка Р пересечения продольных осей, на которых лежат в плане отверстия 2-11, или пространственная область, в которой указанные оси находятся в непосредственной близи друг от друга.
Группа крепежных отверстий включает три их совокупности. Отверстия всех трех совокупностей предназначены для крепления к держателю установочных изделий.
1
4
0
1
2
1
2
Первая совокупность образована отверстиями, вытянутыми в плане по Х-образным осям. Данная совокупность предназначена для крепления держателей изделий с четырьмя отверстиями, лежащими на углах условного прямоугольника, в частности квадрата. Отверстия 2-5 вытянуты вдоль осей Х-Х, имеющих вид косого креста (фиг. 2). Внутренние и наружные концы отверстий равноудалены от центра Р соответственно на величины радиусов R и R, благодаря чему первая совокупность отверстий подходит для монтажа держателей изделий, крепежные отверстия которых находятся в диапазоне, границы которого заданы значениями R и R. Длина каждого отверстия первой совокупности предпочтительно выбрана из условия (5)
,
1
где L - длина отверстия первой совокупности.
1
3
0
3
0
4
Вторая совокупность включает отверстия, вытянутые в плане по Y-образным осям. Эта совокупность обеспечивает крепление держателей установочных изделий с тремя отверстиями, лежащими на углах условного перевернутого правильного треугольника. Отверстия 6-8 вытянуты вдоль диаметрально эквидистантных осей Y-Y (фиг. 3). Внутренние концы отверстий 6, 8 и внутренний край рабочей зоны отверстия 7, задействованной при Y-образной схеме соединения, равноудалены от центра Р на величину R, наружные концы отверстий 6-8 равноудалены от центра Р на величину R.
1
3
0
5
0
6
1
2
0
0
7
0
8
В состав третьей совокупности входят отверстия, вытянутые в плане по осям, имеющим вид перевернутого на 180° относительно Y-образных осей графического знака «Т». Отверстия 9-11 вытянуты вдоль осей Т-Т (фиг. 4). Совместно с отверстием 7 второй совокупности отверстия 9-11 обеспечивают крепление держателей установочных изделий с четырьмя отверстиями, лежащими на концах условного прямого креста. Внутренние концы отверстий 10, 11 и внутренние края рабочих зон отверстий 7, 9, задействованных при данной схеме соединения, равноудалены от центра Р на величину R, соответственно наружные концы и края зон равноудалены от центра Р на величину R. Кроме того, отверстия 7 и 9, вытянутые вдоль одной вертикальной прямой, образованной I-образными осями T, У (фиг. 5), обеспечивают крепление держателей установочных изделий с двумя отверстиями, противолежащими относительно центра Р. Внутренние концы отверстий 7, 9 равноудалены от центра P на величину R, наружный край рабочей зоны отверстия 7, задействованной при I-образной схеме соединения, и наружный край отверстия 9 равноудалены от центра Р на величину R.
1
4
1
3
1
3
0
1
1
1
1
1
2
1
2
1
2
1
3
2
4
1
2
2
3
1
8
Геометрические оси Х-Х, Y-Y и T-Т сходятся в нулевой точке Р. В плане углы между осями Т и Х, Т и Y, Т и Т, T и Х, Т и У, равны соответственно 45°, 60°, 90°, 135° и 180°. Оси Х и Х образуют одну прямую, также прямые образуют оси Х и Х, Т и Y, Т и Т. Предпочтительные значения радиусов R-R, обеспечивающих крепление установочных изделий нескольких актуальных типоразмеров, выбранных в результате анализа текущего состояния рынка указанных изделий и его перспективных тенденций, представлены в таблице 1
Благодаря выполнению основания соединительного устройства с крепежными отверстиями вытянутой формы, общий рисунок которых характеризуется взаимоцентрированными Х-, Y- и перевернутыми Т-образными осями, а также совокупностью условий (1), расширены функциональные возможности устройства, обеспечивающие крепление установочных изделий актуальных форм-факторов с двумя, тремя или четырьмя крепежными отверстиями, в общей сложности по четырем схемам монтажа, что придает соединительному устройству повышенную универсальность при сохранении высокой несущей способности основания устройства.
1
2
3
Выбор длины крепежных отверстий из условия (2), и (5) в частности, адаптирует сетку крепежных отверстий основания устройства к основным размерам держателей большинства производителей камер видеонаблюдения, прожекторов ИК-подсветки, датчиков систем мониторинга и аппаратуры связи. Например, если L равно 14 мм, то целесообразно, чтобы величина L принимала значения от 17,5 до 24.5 мм, а величина L предпочтительно составляла от 10,0 до 32,7 мм, что обеспечивает возможность закрепления на основании устройства изделий с базовыми расстояниями между их отверстиями в широком диапазоне примерно от 30 до 70 мм, а следовательно такое соединительное устройство характеризуется повышенной универсальностью.
В альтернативных вариантах отверстия выполнены несквозными (фиг. 6), в частности с выламываемыми заглушками (фиг. 7).
В центре совокупности крепежных отверстий 2-11 предпочтительно образовано проходное кабельное отверстие 12, размер которого выбран из условия прохождения через него по меньшей мере одного электрического кабеля для установочного изделия. Выполнение в пластине 1 отверстия 12 обеспечивает возможность закрепления на соединительном устройстве установочных изделий как с боковым, так и с нижним кабельным выводом, что повышает универсальность соединительного устройства в еще большей степени. В наилучшем варианте выполнения устройства отверстие 12 закрыто заглушкой под вылом, а ширина отверстий 2-11 выбрана из условия крепления установочных изделий шурупами (фиг. 8).
С целью усиления конструкции и обеспечения возможности закрепления с ее помощью массивных установочных изделий пластину 1 основания соединительного устройства целесообразно снабжать ребрами жесткости 13, в частности переходящими в силовые бортики по наружному краю пластины 1 и по краю кабельного отверстия 12 (фиг. 9). При этом предпочтительно удовлетворение эмпирически определенного условия (6), т.к. чрезмерная перфорация пластины способна привести к снижению жесткости и прочности основания устройства без увеличения числа пригодных для закрепления изделий актуальных типоразмеров, что в совокупности может отрицательно сказаться на универсальности устройства
,
b
где S - площадь основания в плане;
h
S - суммарная площадь отверстий.
В случае винтового соединения пластинчатого адаптера с опорной поверхностью по периметру пластины 1 выполнены отверстия 14 и закреплены крепежные элементы, например уголки 15 с боковыми отверстиями для перпендикулярного соединения с опорной поверхностью (фиг. 10). В качестве альтернативы резьбового соединения пластину 1 снабжают несущими защелками.
Для закрепления более одного установочного изделия в пластине 1 образуют необходимое число групп крепежных отверстий, которые для придания устройству большей универсальности выполняют перевернутыми относительно друг друга (фиг. 11), что позволяет крепить изделия в нужном положении в подходящей группе отверстий.
При выполнении соединительного устройства в виде монтажной коробки конструкции придают форму полого куба с корпусом 16 и крышкой 17 (фиг. 12), в пластинах 1 всех боковых граней которого образованы идентичные группы крепежных отверстий 2-11. На донной грани куба выполняют отверстия для соединения монтажной коробки с трубчатой опорной стойкой или кронштейном.
Соединительное устройство изготавливают из материала с подходящими технологическими и эксплуатационными свойствами, например, из металла, пластмасс прочных марок или композита. Предпочтительными являются полимерные материалы, например, АБС-пластик, его атмосферостойкие аналоги, или поликарбонат, обладающие высокой механической жесткостью, прочностью, а также хорошими диэлектрическими свойствами.
Материал с конкретными конструкционными свойствами и геометрическую форму основания устройства, включая его толщину, параметры ребер жесткости, в случае целесообразности усиления ими конструкции, предпочтительно выбирают на этапе проектирования устройства из математического условия (3). Например, если предельная несущая способность основания устройства равна 5 кгс, то при этом обеспечена надежная установка не только большинства камер видеонаблюдения с массой до 1 кг, но и встречающихся на практике относительно массивных (с массой более 1,5 кг) установочных изделий при вертикальной установки устройства, и консольный вынос их более легких моделей, т.е. универсальность соединительного устройства при таких параметрах конструкции повышена. Прочностные расчеты с целью определения суммарной расчетной нагрузки на конструкцию устройства и предельной несущей способности его основания проводят по известным методикам для жестко закрепленного по контуру основания, с привлечением сведений, в частности из Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. - М., 1966 - 636 с.; Вайнберг Д.В., Вайнберг Е.Д. Расчет пластин. - Киев, 1970 - 437 с.
Таким образом, повышение универсальности соединительного устройства выражается в обеспечении: во-первых, возможности крепления установочных изделий, разнотипных по числу и расположению крепежных отверстий, как легких, так и тяжелых; во-вторых, возможности надежного закрепления установочных изделий напрямую или через выносную консольную штангу; в-третьих, возможности горизонтальной или вертикальной установки высоконагруженного устройства; в-четвертых, возможности закрепления изделий как с боковым, так и с нижним кабельным вводом.
Соединительное устройство используют следующим образом.
Для начала, если крепежные отверстия 2-11 выполнены с заглушками для вылома, удаляют заглушки в рабочих отверстиях. При необходимости прорезают несквозные отверстия режущим инструментом.
Затем соединительное устройство закрепляют на опорной поверхности монтажной конструкции или помещения. Например, пластинчатый адаптер фиксируют на опорной поверхности винтами сквозь отверстия 14 или вставляют в пазы на опоре, приклеивают к ней или образуют сварное соединение. Монтажную коробку привинчивают к фланцу трубостойки или насаживают на концевую часть мачты.
После этого, в зависимости от типа держателя установочного изделия, соединяют держатель, например держатель 18 камеры видеонаблюдения 19, с соединительным устройством по Х-образной схеме (фиг. 13), по Y-образной схеме (фиг. 14), по схеме в виде прямого креста (фиг. 15) или по I-образной схеме (фиг. 16), совмещают при этом отверстия 20 в держателе 18 с подходящими ответными отверстиями в пластине 1 и вставляют в них винты 21 с последующей фиксацией гайками с обратной стороны пластины 1. К соединительным устройствам с несквозными отверстиями держатель 18 крепят шурупами, резьба которых входит в зацепление со стенками соединительных отверстий, выступающих в качестве направляющих. Выходящий из-под держателя 18 электрический кабель 22 пропускают через отверстие 12 пластины 1 и образуют штекерное соединение 23 проводников внутри корпуса 16 монтажной коробки (фиг. 17). В случае, если установочное изделие выполнено с боковым выводом электрического кабеля, то кабель пропускают внутрь корпуса 16 через кабельное отверстие 12 в соседней свободной грани монтажной коробки. На конечном технологическом этапе закрывают полость коробки крышкой 17 с уплотнительным элементом для герметизации. В результате чего камера видеонаблюдения 19 жестко соединена с опорной трубой 24 и готова к работе (фиг. 18). При необходимости замены камеры видеонаблюдения ранее установленную камеру снимают, а на ее место закрепляют новую камеру, используя те же отверстия в основании соединительного устройства или задействуя другие отверстия в его посадочной части, в зависимости от форм-фактора держателя камеры. При этом благодаря высокой степени универсальности соединительного устройства его замена не требуется, что увеличивает срок полезной эксплуатации данного устройства и упрощает проведение монтажных работ.