ПОДЪЕМНИК ДЛИННОМЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Полезная модель относится к монтажу вертикальных сооружений и может быть использовано для подъема в вертикальное положение длинномерных антенных конструкций типа опорных мачт и башен высотой до 75 метров.
Известны подъемники длинномерных конструкций /1-7/, содержащие грузоподъемные устройства, в виде подъемной стрелы или шевра (стрелы А-образной или П-образной формы) с тяговой лебедкой или стягивающим полиспастом, оголовки стрел которых снабжены гибкими тягами для соединения с монтируемой конструкцией.
Недостатком известных устройств является пониженная грузоподъемность, связанная с недостаточной прочностью стрел грузоподъемного устройства на изгиб.
Указанный недостаток устранен в подъемнике длинномерных конструкций /8/ с шевром падающего типа путем снижения нагрузки на изгиб подъемных стрел шевра.
Для этого известный подъемник /8/ длинномерных конструкций, взятый в качестве прототипа, содержит падающий шевр, один конец которого закреплен в опорном шарнире, а другой соединен со стягивающим полиспастом и снабжен гибкими тягами для соединения с монтируемой конструкцией. При этом для уменьшения изгибающих моментов, подъемник дополнительно снабжен опорной стойкой, устанавливаемой перпендикулярно оси монтируемой конструкции и соединенной одним концом с гибкими тягами, а другим - посредством жестких рычагов подвески с указанным другим концом падающего шевра и с опорным шарниром.
Недостатком известного подъемника - прототипа является трудность центровки поднятой конструкции на опорном ростверке из-за крепления ее на подвижной стойке шевра с помощью жестких элементов (тяг фиксированной длинны), а также, из-за трудности учета технологических допусков изготовления тяг и мест кинематического крепления их свободных концов на монтируемой конструкции перед началом ее подъема.
Другим недостатком известного подъемника является пониженная надежность работы, связанная с увеличенным количеством кинематических звеньев и тяг, подвергающихся усиленному механическому износу в процессе подъема монтируемой конструкции.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа. Техническим результатом - повышение надежности работы подъемника с одновременным автоматическим центрированием поднятой конструкции на опорном ростверке.
Сущность полезной модели.
Достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи обеспечиваются тем, что подъемник длинномерных конструкций содержит падающий шевр, основание которого закреплено в опорном шарнире, а его оголовок снабжен стропами для подъема длинномерной конструкции и тяговыми тросами для вращения падающего шевра в плоскости подъема длинномерной конструкции.
Согласно полезной модели подъемник дополнительно содержит опорную балку для кинематического крепления нижней стороны основания поднимаемой конструкции на опорном шарнире шевра, шевр выполнен в виде пространственной фермы и содержит двуногу с двумя боковыми упорами в форме треугольных ферм, обращенных выпуклой стороной в направлении, обратном направлению вращения падающего шевра.
Причем шевр выполнен длинной от 20 до 30% от длинны поднимаемой конструкции, а высота треугольных боковых ферм - от 15 до 20% от длинны шевра. Шевр снабжен тяговой рамкой длинномерной конструкции, с одной стороны связанной через стропы с оголовком шевра, а с другой стороны - с тросом для связи с удерживающей лебедкой. Съемная тяговая рамка одиночного стропа выполнена с возможностью крепления ее на уровне 10-20% выше центра тяжести длинномерной конструкции. Опорный шарнир содержит опорную балку для башни и опорную балку для шевра, соединенные между собой парами соответствующих шарниров.
Доказательство достижения заявленного результата.
Дополнительное введение опорной балки для кинематического крепления нижней стороны основания поднимаемой конструкции на опорном шарнире позволяет автоматически центрировать поднятую конструкцию на опорном ростверке с одновременным повышением надежности работы подъемника за счет исключения необходимости подвески антенной конструкции над опорным ростверком и применения быстро изнашивающихся подвесных рычагов.
Выполнение шевра в виде пространственной фермы, содержащей двуногу с двумя боковыми упорами в форме треугольных ферм, обращенных выпуклой стороной в направлении, обратном направлению вращения падающего шевра, позволяет повысить прочность шевра на изгиб, и тем самым, повысить надежность работы подъемника.
Одновременно увеличение прочности шевра и выполнение его с оптимальными значениями, а именно длинной (20-30)% от длинны поднимаемой конструкции, и высотой треугольных боковых ферм от 15 до 20% от длинны шевра, приводит к увеличению его грузоподъемности и возможности возведения антенных опор высотой до 75 м.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена конструкция подъемника в сборе при поднятой длинномерной конструкции типа «башня» под углом 30° к горизонту; на фиг. 2 - ферменная конструкция тягового шевра подъемника падающего типа; на фиг. 3 - кинематическая схема соединения шевра и башни с ростверком винтовой опоры.
На фиг. 1 - фиг. 3 обозначены:
1 - тяговый шевр падающего типа;
1.1 - двунога,
1.2 - боковой упор,
1.3 - горизонтальные распорки,
1.4 - вертикальные распорки,
2, 3, 4 - первый, второй и третий тяговый трос первой, второй тяговой лебедки и удерживающей лебедки соответственно,
5 - опорный шарнир;
5.1 - опорная балка (траверса) башни,
5.2 - опорная балка (траверса) шевра;
5.3 - шарнир опорной балки башни
5.4 - шарнир опорной балки ростверка;
5.5 - подвижная траверса оголовка шевра;
6 - ростверк (платформа);
7 - свая (винтовая или железобетонная),
8 - длинномерная конструкция (антенная опора, башня, мачта);
8.1 - сборно-разборная тяговая рамка;
8.2 - вертикальная рейка тяговой рамки;
8.3 - горизонтальная рейка тяговой рамки;
8.4 - подъемные стропы.
Описание конструкции подъемника в статике.
Подъемник длинномерных конструкций, например антенных опор типа «башня», содержит падающий шевр 1, основание которого закреплено в опорном шарнире 5, а его оголовок снабжен стропами 8.4 для подъема длинномерной конструкции и тяговыми тросами 2 и 3 для вращения падающего шевра 1 в плоскости подъема длинномерной конструкции 8. Шевр 1 выполнен в виде пространственной фермы и содержит двуногу 1.1 с двумя боковыми упорами 1.2 в форме треугольных ферм, обращенных выпуклой стороной в направлении, обратном направлению вращения падающего шевра для подъема длинномерной конструкции 8 и соединенных между собой горизонтальными 1.2 и вертикальными 1.3 распорками. Для оптимального распределения нагрузки на элементы шевра он выполнен длинной (20-30)% от длинны поднимаемой конструкции 8 и высотой треугольных боковых ферм (шириной поперечного сечения выпуклой части шевра 1), равной (15-20)% от длинны шевра 1. На оголовке шевра 1 установлена подвижная траверса 5.5. На переднем конце траверсы 5.5 закреплены стропы 8.4 для подъема длинномерной конструкции 8. На заднем конце траверсы 5.5 соединены непосредственно или через разветвленный полиспаст (на фигурах не показано) - с тросами 2 и 3 соответствующих тяговых лебедок (на фигурах не показано). Для возведения антенных конструкции высотой до 15 метров может быть использован один строп 8.4, закрепленный на уровне 10-20% выше центра тяжести длинномерной конструкции. Для возведения антенных конструкции высотой от 15 до 75 метров стропы 8.4 снабжены разделительным полиспастом, обеспечивающим равномерную тягу за счет крепление свободных концов разделенных строп 8.4 и тяговых рамок 8.1 с разносом их по высоте крепления на антенной конструкции (на фигурах не показано).
Съемная тяговая рамка 8.1 содержит вертикальную 8.2 и горизонтальную 8.3 рейки, размеры которых равны соответствующим поперечным размерам длинномерной конструкции 8 на уровне ее крепления к телу конструкции 8.
Опорный шарнир 5 (фиг. 3) содержит опорную балку 5.1 для крепления нижней стороны основания длинномерной конструкции и опорную балку 5.2 для шевра 1, соединенные между собой парами соответствующих шарниров 5.3 и 5.4. Указанные шарниры выполнены с возможностью вращения в плоскости подъема конструкции 8 и снабжены съемными штифтами 5.6.
Описание работы подъемника в динамике.
Перед началом подъема длинномерной антенной конструкции 8, например типа «башня», ее и шевр 1 устанавливают на горизонтальных стеллажах по нивелиру вдоль линии подъема конструкции, далее башни 8. После установки на стеллажах в одну линию конструкции 8 и шевра 1 между ними на высоте стеллажей монтируют горизонтальную опору под основание башни 8, например, в виде металлического ростверка 6, охватывающего оголовки винтовых свай 7. Одновременно монтируют два наземных якоря, типа винтовой сваи, для тяговых лебедок с двух сторон относительно линии подъема, образуя угол тяги шевра 1 между тросами 2 и 3 в диапазоне углов от 45° до 90°, и - один якорь для поддерживающей лебедки - со стороны башни 8 и на ее оси.
После монтажа ростверка 6 на нем со стороны башни 8 приваривают горизонтальную балку (траверсу) 5.2, а на нижней боковой стороне башни 8 - горизонтальную балку (траверсу) 5.1. Далее с помощью дополнительного крана или лебедки сдвигают башню 1 вдоль ее оси до ввода в зацепление соответствующих ответных частей шарнира 5.3 на траверсах 5.1 и 5.2 ростверка 6. После этого ответные части шарнира 5.3 скрепляют штифтом 5.6, обеспечивая возможность вращения башни 8 в вертикальной плоскости на траверсе 5.2. Далее аналогичным образом на шарнирах 5.4 траверсы 5.2 закрепляют ноги 1.1 шевра 1, обеспечивая возможность вращения шевра 1 в вертикальной плоскости.
После крепления шевра 1 и башни 8 на образованном вращающемся опорном шарнире 5 проводят соединение их между собой тяговым полиспастом, включающем не менее одного стропа 8.4, а также - соединение с тросами 2, 3, 4 соответствующих тяговых лебедок (на фигурах не показано). При этом в процессе соединения оголовка шевра 1 и тела башни 8 шевр 1 поднимают путем вращения на балке - траверсе с помощью тросов 2, 3, 4 в вертикальное положение. Одновременно натягивают строп 8.4 между оголовком шевра 1 и телом башни 8 (образуя между ними тяговый угол ≤90°) путем перемещения тяговой рамки 8.1 вдоль тела башни 8. После натяжения стропа 8.4 тяговую рамку 8.1 жестко крепят на теле башни 8 болтовым соединением или сваркой ее реек 8.2, 8.3. При подъеме башни высотой до 15 м достаточно использования одной рамки 8.1 с креплением ее выше уровня центра башни на 10-15%.
Для подъема длинномерных антенных конструкции длинной от 15 до 75 метров количество рамок 8.1 определяется количеством строп 8.4 в тяговом полиспасте, необходимых для обеспечения равномерной тяговой нагрузки на тело башни 8 и исключения возможности ее разлома при подъеме в вертикальное положение.
Далее с помощью лебедок, пространственно-разнесенных относительно линии подъема, натягивают тросы 2 и 3, закрепленные на оголовке шевра 1. При этом шевр 1 вращаясь в опорном шарнире 5 тянет за собой и поворачивает стропом 8.4 в шарнире 5 башню 8. Вначале шевром 1 приподнимают верхний конец башни 8 примерно на 15 см, выдерживают не менее 5 минут и проверяют геодезическими инструментами линейность конструкции 8, отсутствие опасных изгибов, надежность всех соединений. Затем шевром 1 поворачивают башню 8 на 30°. Проверяют визуально все соединения, замеряют усилия в стропах 8.4 и тросах 2, 3, 4 динамическим методом, рихтуют возможные отклонения усилий боковыми тросами-оттяжками 2 и 3. Затем поворачивают шевром 1 башню 8 на 60° и геодезическими инструментами проверяют и боковыми оттяжками 2 и 3 корректируют возможные вертикальные отклонения башни 5 плоскости ее вращения. Далее шевром 1 устанавливают башню 8 на опорный ростверк 6 и придерживая ее вертикальность тросами-оттяжками 2, 3, 4 крепят основание башни к двутаврам ростверка 6. После установки и крепления башни 8 в вертикальном положении монтажник высотных конструкций вручную отсоединяет тяговую рамку 8.1 от башни 8 и освобождает башню 8 от троса 4 и стропа 8.4. Далее переводят шевр 1 в исходное горизонтальное положение, вынимают соединительные штифты 5.6 из его опорных шарниров 5.4 и освобождают шевр 1 от башни 8. Тросами 2 и 3 вытаскивают освобожденный шевр 1 от башни 8 и используют его для установки очередной башни 8.
Полезная модель разработана на уровне опытного образца. Испытания подъемника проведены при возведении антенных опор типа «Резонанс» высотой до 75 м. Испытания показали повышенные возможности подъемника по возведению длинномерных антенных опор за счет повышения прочности ферменной конструкции шевра и автоматического центрирования поднятой конструкции на опорном ростверке за счет подвижного (в процессе возведения антенных опор) крепления основания шевра и башни на общей шарнирной опоре.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
1. Боверман Г.Б. Строительство мачтовых и башенных сооружений, М., Стройиздат, 1984, с. 216-218.
2. Способ подъема мачт, вышек и т.п. сооружений из горизонтального положения в вертикальное. SU 69352, 04.11.1946.
3. Устройство для установки мачт.SU 137654, 12.03.1960.
4. Приспособление для установки длинномерной конструкций. SU 1795053, 15.02.1993.
5. Двунога для подъема и установки телеграфных и тому подобных столбов. SU 31597, 31.08.1933.
6. Способ подъема вертикальных конструкций. SU 299461, 00.00.1971.
7. Способ установки в вертикальное положение длинномерных конструкций. SU 262356, 00.00.1970.
8. Подъемное устройство для монтажа длинномерных изделий. RU 35 332, 10.01.2004.