СТОЙКА КОМПОЗИТНОЙ ОПОРЫ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к композитным опорам, используемым для размещения светосигнального оборудования, рекламы, линий электропередач, оборудования связи и т.д.
Известно устройство, которое может быть применено в качестве стойки опоры линии электропередачи и содержит модули, выполненные в форме полого усеченного конуса из композитного материала на основе армирующего наполнителя, пропитанного связующим (патент РФ 2376432, E04H12/00, опубл. 20.12.2009 г.). Стенки модулей имеют разные прочностные характеристики в результате выполнения модулей из композитного материала с разными свойствами. Из нескольких телескопически сопряженных модулей с разными прочностными свойствами может быть собрана стойка, прочностные характеристики которой меняются вдоль ее продольной (вертикальной) оси, то есть по высоте стойки.
Недостатком указанного технического решения является технологическая сложность производства и монтажа. Для того, чтобы указанные изменения прочностных свойств соответствовали локальным концентрациям механических напряжений, возникающим в стойке опоры линии электропередачи, приходится увеличивать модульность стойки сверх необходимой для требуемой высоты подвески проводов. Это увеличивает материалоемкость стойки и трудоемкость ее изготовления и сборки.
Известна составная композитная опора (патент РФ 131777, E04H12/02, опубл. 27.08.2013 г.), содержащая несколько модулей, изготовленных из композиционного материала в виде пустотелых усеченных конусов, имеющих на верхнем конце диаметр, больший, чем на нижнем, и собираемая из этих модулей путем установки верхнего конца нижнего модуля в конусную нижнюю часть верхнего модуля с последующей фиксацией стыка, отличающаяся тем, что фиксация стыка осуществляется установкой вытяжных заклепок. Установка и крепление опоры - лестницы, держателей заземляющего провода осуществляется вытяжными заклепками.
Недостатком известной опоры является отсутствие возможности доосадки верхнего модуля на нижний в процессе эксплуатации из-за способа фиксации стыка. В процессе эксплуатации происходят знакопеременные колебания опоры под воздействием силы ветра, что постепенно приводит к расшатыванию стыка модулей. Данный способ фиксации стыка препятствует  дальнейшему осаживанию верхнего модуля на нижний под воздействием силы тяжести, что может приводить к постепенному «расхлябыванию» соединения.
Известна полезная модель (патент РФ 162084, E04H12/02, опубл.27.05.2016 г.), которая представляет собой стойку опоры воздушной линии электропередачи, содержащую модуль, выполненный в форме полого усеченного конуса из композитного материала на основе армирующего наполнителя, пропитанного связующим, при этом стенка модуля имеет переменную толщину вдоль его продольной оси. Это позволяет варьировать прочностные свойства стойки по ее высоте в соответствии с зонами локальной концентрации механических напряжений (значения которых могут быть получены, например, расчетным путем) без увеличения числа модулей стойки и, тем самым, уменьшить ее материалоемкость, трудоемкость изготовления и сборки. Указанная полезная модель выбрана в качестве прототипа.
Недостатком известной полезной модели является:
1. Низкое содержание армирующего наполнителя при укладке слоев под углами от 0 до 65 градусов к оси из-за низкого контактного давления армирующего волокна на наматываемую поверхность при таких углах намотки. Соответственно более низкой прочности композита в целом.
2. Наличие зон разворота, в которых угол намотки плавно меняется, например, от +12 до 90 и затем к -12 градусам к оси модуля. Такие зоны находятся как по краям модуля, так и на границах слоев, заканчивающихся на теле готового модуля. Эти зоны в каждом слое не вносят запланированного увеличения прочности в конструкции модуля, так как угол намотки в них отличается от расчетного, что ведет к увеличению материалоемкости модуля для обеспечения требуемой прочности.
3. Наличием большого количества слоев с разными характеристиками намотки, что приводит к трудоемкому процессу проектирования, изготовления и настройки оборудования.
Задачей настоящей полезной модели является разработка стойки композитной опоры, относящаяся к полым оболочкам круглого, многогранного, криволинейного сечения или их комбинацию с равномерно уменьшающейся площадью поперечного сечения от одного края (основания) к другому краю (вершине) при постоянной или переменной толщине стенки с целью снижения расхода композита на изготовление опоры и расширение арсенала технических устройств.
Поставленная задача решается тем, что заявленная стойка композитной опоры содержит модуль, выполненный в форме полого усеченного конуса методом намотки из композитного материала на основе армирующего наполнителя, пропитанного связующим на формообразующий элемент, при этом стенка модуля имеет постоянную толщину вдоль его продольной оси, но в отличие от прототипа модуль выполнен в форме полого усеченного конуса, при отношении разности диаметров двух торцевых поперечных сечений конуса к расстоянию между ними равному 1:45,(45), обеспечивающему угол наклона линейной зависимости изменения площади поперечного сечения опоры, при котором напряжение в стенке модуля, от действия консольной нагрузки приложенной к вершине перпендикулярно оси модуля, максимально стремится к постоянной величине по всей длине опоры.
Заявленная полезная модель имеет уточняющие развития, относящиеся к частным случаям ее осуществления, которые состоят в том, что:
- стенка модуля имеет несколько зон постоянной толщины с различными значениями вдоль его продольной оси;
- стенка модуля имеет несколько зон переменной толщины вдоль его продольной оси;
- в качестве армирующего наполнителя использован волокнистый ровинг или крученая нить, или их комбинации;
- в качестве связующего использована полимерная композиция с добавками;
- модуль имеет защитное покрытие от  низового пожара;
- модуль имеет защиту от ультрафиолетового излучения;
- в качестве метода намотки используется мокрая косослойная продольно-поперечная намотка;
- стенка модуля сформирована за один проход вдоль продольной оси модуля;
- стенка модуля сформирована за несколько проходов вдоль продольной оси модуля при этом количество проходов (слоев) постоянно по всей длине модуля;
- стенка модуля сформирована за несколько проходов вдоль продольной оси модуля при этом количество проходов (слоев) не постоянно по всей длине модуля;
- на узком торце стойки установлена крышка;
- на широком торце стойки установлена крышка;
- на широком торце стойки смонтирован фланец;
- на узком торце смонтирован фланец;
- формообразующий элемент может иметь как круглую, так и многогранную форму или криволинейную форму, или комбинацию в любом составе из этих форм;
- стойка может содержать дополнительный модуль или несколько модулей, при этом модули сопряжены телескопически;
- стойка может содержать дополнительный модуль или несколько модулей, при этом модули сопряжены посредством фланцев.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитий.
На фиг. 1-4 представлен пример выполнения модуля стойки в форме полого усеченного конуса, имеющего узкий торец 1 и широкий торец 2, стенку 3 модуля, изготовленную из композитного материала на основе армирующего наполнителя, пропитанного связующим.
Крышка 4 может устанавливаться на широкий торец модуля, для уменьшения контактного давления, оказываемого опорой на грунт (фиг. 1).
Крышка 4 может устанавливаться на узкий торец модуля, для предотвращения попадания осадков и различных загрязнений во внутреннюю полость опоры (фиг. 2).
Фланец 5 может монтироваться на толстый торец модуля для крепления опоры к фундаменту (фиг. 3). Фланец может вклеиваться как после изготовления модуля, так и вматываться в процессе изготовления модуля.
Фланец 5 может монтироваться на узкий торец (фиг. 4).
Композитный материал заданной толщины может быть сформирован из волокон (нитей) армирующего наполнителя, например, волокнистого ровинга и полимерного связующего в процессе «мокрой» косослойной продольно-поперечной намотки.
Для повышения прочности модуля по отношению к механическим напряжениям различного направления (сжимающим, растягивающим, касательным), возникающим в стенке модуля от внешних воздействий на стойку опоры линии электропередачи, намотка композитного материала выполнена методом мокрой косослойной продольно-поперечной намотки. Этот способ намотки обеспечивает наибольшее процентное содержание армирующего наполнителя. За один проход вдоль оси формообразующего элемента может быть намотан модуль со стенкой требуемой толщины с необходимым соотношением между осевой и кольцевой арматурой по всей длине модуля. В частном случае, стенка 3 может иметь несколько зон постоянной толщины, расположенных в направлении продольной оси модуля, при этом модуль с такой стенкой также наматывается за один проход.
Модуль может иметь защиту от воздействия ультрафиолетовых лучей. В составе полимерного связующего вводятся добавки, обеспечивающие долговременную стойкость связующего под воздействием ультрафиолетового излучения.
Модуль может иметь защитное покрытие от  низового пожара. В состав покрытия входят антипирены и связующее вещество для адгезии к поверхностному слою.