Мачта
MAST

Изобретение относится к области мачтовых устройств.
Известна мачта, состоящая из трехгранного решетчатого ствола, опирающегося на центральный фундамент, и оттяжек, закрепленных в анкерных фундаментах (см. Горев В.В., ред. Металлические конструкции. Специальные конструкции и сооружения. 3, М.: Высшая школа, 2002, с. 105-107).
Недостатками указанной конструкции являются относительно ограниченная несущая способность и неравнопрочность.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому является мачта, состоящая из ствола в виде одной трубы большого диаметра, опирающегося на центральный фундамент, и оттяжек, закрепленных в анкерных фундаментах (см. Горев В.В., ред. Металлические конструкции. Специальные конструкции и сооружения. 3, М.: Высшая школа, 2002, с. 108-110).
Недостатками мачты-прототипа являются относительно ограниченные устойчивость, жесткость и обтекаемость ветровыми воздушными потоками.
Задачей изобретения является повышение устойчивости, жесткости и степени обтекаемости ветровыми воздушными потоками конструкции мачты.
Для решения поставленной задачи в мачте, состоящей из полого ствола с поперечным сечением в форме фигуры постоянной ширины, опирающегося на центральный фундамент, и оттяжек, закрепленных в анкерных фундаментах, ствол имеет поперечное сечение в форме треугольника Рёло, а оттяжки к стволу мачты прикреплены в зонах углов треугольника Рёло, причем ствол мачты в плане устанавливается одним из углов треугольника Рёло напротив направления основного вектора розы ветров.
Сущность изобретения заключается в том, что ствол мачты имеет поперечное сечение в форме треугольника Рёло, оттяжки к стволу мачты прикреплены в зонах углов треугольника Рёло, причем ствол мачты в плане устанавливается одним из углов треугольника Рёло напротив направления основного вектора розы ветров. Такой новый признак, как выполнение поперечного сечения полого ствола мачты в форме треугольника Рёло позволяет предложенному техническому решению приобрести новые свойства, заключающиеся в том, что у ствола мачты повышаются внешняя и внутренняя поверхности, а также у ствола мачты повышается прочность. Второй новый признак, заключающийся в прикреплении оттяжек к стволу мачты в зонах углов треугольника Рёло, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, которое заключается в приложении растягивающих усилий от оттяжек в самые прочные зоны ствола мачты. Третий новый признак, заключающийся в установке ствола мачты в плане одним из углов треугольника Рёло напротив основного вектора розы ветров позволяет предложенному техническому решению достигнуть нового свойства, заключающегося в заметном уменьшении сопротивления конструкции мачты движению ветровых воздушных потоков.
Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению достигнуть эффектов, заключающихся в повышении устойчивости, жесткости и степени обтекаемости ветровыми воздушными потоками конструкции мачты. Все это позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "существенные отличия".
На фиг. 1 показан общий вид мачты.
На фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1.
Мачта состоит из ствола 1, опирающегося на центральный фундамент 2, и оттяжек 3, закрепленных в анкерных фундаментах 4.
а
а
Треугольник Рёло представляет собой фигуру постоянной ширины, образованную пересечением трех дуг радиуса , центры которых находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной .
У круга ширина в любом направлении одна и та же - она равна диаметру круга. К фигурам, имеющим постоянную ширину, относится также треугольник Рёло.
а
Из всех фигур заданной постоянной ширины треугольник Рёло обладает наименьшей площадью. Если ширина его равна , то его площадь равна . Следовательно, при равных площадях, треугольник Рёло имеет большую ширину по сравнению с кругом. По сравнению с полым стволом мачты с поперечным сечением в форме круга, полый ствол мачты с поперечным сечением в форме треугольника Рёло имеет большую сумму периметров (внешний плюс внутренний), а следовательно, большую суммарную поверхность в целом для конструкции ствола мачты, что имеет существенное значение для более эффективного рассеивания поверхностных механических и температурных напряжений и повышения трещиностойкости.
Поверхности (внешняя плюс внутренняя) полого ствола мачты с поперечным сечением в форме треугольника Рёло по сравнению со стволом мачты с поперечным сечением в форме круга увеличиваются более чем на 5%.
У треугольника Рёло по сравнению с кругом той же площади диаметр практически во всех направлениях, проходящих через центр тяжести фигуры, больше на 5%, за исключением нескольких направлений, где они равны. Следовательно, жесткость сечения полого ствола мачты, выполненного в форме треугольника Рёло, увеличивается.
Ствол 1 мачты выполняется, например, цельносварным. Отдельные секции ствола 1 длиной, например, 6 м с элементами площадок, лестниц и прочих элементов изготовляют в заводских условиях. Эти секции транспортируют на место монтажа в готовом виде и сваривают в рабочем положении путем положения горизонтального шва каждый раз после подъема очередной секции ствола мачты. Можно выполнять соединения секций между собой на высокопрочных болтах.
В угловых зонах ствола 1 мачты привариваются специальные детали с отверстиями, к которым крепятся оттяжки 3. Внизу оттяжки 3 закрепляются в анкерных фундаментах 4. Ствол 1 мачты, например, с шарнирным сопряжением внизу опирается на фундамент 2.
Одним из углов реллообразный ствол мачты устанавливается напротив направления основного вектора розы ветров, установленной для территории возведения мачты.
Углы при вершинах треугольника Рёло равны 120°, это более чем на 30% меньше угла образованного касательными пересекающимися линиями, куда может вписаться круг. Естественно, обтекаемость ствола 1 мачты с сечением в форме треугольника Рёло, при установке его одним из углов напротив ветрового воздушного потока, будет заметно лучше обтекаемости ствола мачты с круглым сечением.
Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения по сравнению с прототипом заключается в повышении устойчивости, жесткости и степени обтекаемости ветровыми воздушными потоками конструкции мачты.