СТОЙКА КОМПОЗИТНОЙ ОПОРЫ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Область техники
Полезная модель относится к области энергетического строительства и может быть применена при изготовлении опор для воздушных линий электропередачи.
Уровень техники
Известно выбранное в качестве прототипа 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 [RU 2376432]. 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.
Сущность полезной модели
Предметом полезной модели является стойка опоры воздушной линии электропередачи, содержащая 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.
Полезная модель имеет уточняющие развития, относящиеся к частным случаям ее осуществления, которые состоят в том, что:
- стенка модуля имеет зоны постоянной толщины вдоль его продольной оси;
- в качестве армирующего наполнителя использован волокнистый ровинг;
- в качестве связующего использована полимерная композиция с добавками;
- модуль имеет защитное покрытие от воздействия ультрафиолетовых лучей и низового пожара;
- стенка модуля сформирована намоткой переменного числа слоев указанного композитного материала вдоль продольной оси модуля;
- намотка выполнена со спирально-перекрестной укладкой слоев композитного материала;
- на узком торце стойки установлена крышка из композитного материала.
- на широком торце стойки выполнены диаметрально расположенные пазы под опорный подпятник.
- стойка содержит дополнительные модули, при этом модули сопряжены телескопически.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитий
На чертеже представлен пример выполнения модуля стойки в форме полого усеченного конуса, имеющего узкий торец 1 и широкий торец 2. Стенка 3 модуля изготовлена из композитного материала на основе армирующего наполнителя, пропитанного связующим. Стенка 3 имеет переменную толщину в направлении продольной оси модуля. Для этого она может быть сформирована намоткой на коническую оправку переменного числа слоев указанного композитного материала. Количество намотанных слоев композитного материала определяет локальную толщину стенки на соответствующих уровнях по высоте модуля стойки.
В частном случае, стенка 3 переменной толщины может иметь несколько зон постоянной толщины, расположенных в направлении продольной оси модуля. В примере, представленном на чертеже, стенка 3 имеет восемь зон 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 различной толщины, внутри которых ее толщина постоянна (для упрощения чертежа на нем не отражены различия толщин стенки 3 в разных зонах).
Композитный материал заданной толщины, может быть сформирован из волокон (нитей) армирующего наполнителя, например, стеклоровинга, и полимерного связующего в процессе «мокрой» намотки на коническую оправку. В качестве полимерного связующего может быть использована, например, эпоксивинилэфирная смола с добавками (отвердителем и ускорителем), улучшающими полимеризацию.
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 со спирально-перекрестной укладкой его слоев под различными углами по отношению к продольной оси конического модуля.
Модуль может иметь защитное покрытие от воздействия ультрафиолетовых лучей и низового пожара. В состав покрытия входят ингибитор горения, стабилизатор для защиты от ультрафиолетовых лучей и отвердитель.
Таблица, приведенная ниже, отражает структуру спирально-перекрестно уложенных слоев стенки 3 в примере выполнения, показанном на чертеже. Для каждой зоны 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 указаны количество слоев композитного материала, намотанных под углами ±12 градусов, 88 градусов и ±45 градусов к продольной оси модуля, и общая толщина стенки 3 в данной зоне при толщине одного слоя 0,25 мм.
Узкий (верхний) торец стойки закрывается крышкой, выполненной из композитных материалов, которая предохраняет внутреннюю полость стойки от проникновения влаги. Композитная крышка также может использоваться для крепления траверс и изоляторов.
Для предотвращения самопроизвольного проседания опоры во время эксплуатации в комле стойки она может быть установлена с использованием опорного подпятника, выполненного, например, в виде швеллера из композитного материала. Для этого на широком (нижнем) торце стойки выполнены диаметрально расположенные пазы для тугой посадки опорного подпятника.
При необходимости увеличения высоты опоры линии электропередачи стойка может быть выполнена с дополнительным модулем. При этом модули сопрягаются телескопически, а прочная фиксация торца 2 верхнего сопрягаемого модуля может быть обеспечена за счет достаточно плотной и глубокой его посадки (например, на полтора диаметра) на торец 1 нижнего сопрягаемого модуля. Для повышения прочности сопряжения могут быть использованы клеящие композиции и/или крепежные элементы. Наряду с этим возможен вариант фланцевого соединения модулей. Локальные толщины стенок 3 в местах сопряжения модулей при этом могут быть выбраны в соответствии с механическими напряжениями, возникающими в многомодульной конструкции стойки опоры линии электропередачи.
Как видно из изложенного, выполнение полого композитного модуля стойки опоры воздушной линии электропередачи со стенкой, имеющей переменную толщину вдоль продольной оси модуля, осуществимо технологически и позволяет варьировать толщину, а следовательно, и прочностные свойства стойки по ее высоте в соответствии с локальной концентрацией механических напряжений. Для этого, в отличие от прототипа, нет необходимости увеличивать число модулей в стойке. Использование дополнительных модулей в предлагаемой композитной стойке может потребоваться только для увеличения ее высоты, ограниченной, например, условиями транспортирования.