ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ БАШНЯ

Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение относится к области строительства, в частности к сооружениям для радиорелейных линий, установки ретрансляторов и базовых станций сотовой связи.
Известны различные конструкции башен, вышек и опор, используемых для установки телекоммуникационного оборудования, в частности, в патенте РФ №2052055 [1] описана решетчатая башня для размещения радиотелевизионных антенн. Недостатком такой конструкции является ее сложность в сборке и установке, а также высокая парусность, не позволяющая использовать такую башню в условиях значительных ветровых и ледовых нагрузок.
В опубликованной заявке №2001135032 [2] на патент РФ содержится описание вышки освещения, снабженной базовой радиостанцией для мобильной телефонной связи. Ее конструкция выполнена в виде полого стержня, размещенного поверх полого расширенного корпуса. Такая конструкция является более надежной, по сравнению с [1], однако, она имеет тот же недостаток в смысле сложности монтажа тяжелых, крупногабаритных элементов (корпуса и стержня).
Наиболее близким к заявляемому решению является опора, описанная в патенте РФ №2158814 [3], состоящая из нескольких полых секций, расположенных одна над другой, при этом жесткость конструкции обеспечивается предварительно напряженными тягами, проходящими внутри секций. В описанной конструкции в значительной мере
преодолен недостаток, присущий ранее разработанным решениям, а именно, секции выполнены относительно небольшими, что облегчает монтаж. В то же время, необходимость обеспечения жесткости за счет наличие предварительно напряженных тяг серьезно усложняет как процедуру сборки данной конструкции, так и дальнейшее поддержание ее в рабочем состоянии (сезонные профилактические подтяжки).
Задача, на решение которой направлено заявляемое предложение, состоит в облегчении изготовления, монтажа и эксплуатации телекоммуникационной башни. При этом учитываются особенности климатических условий северных районов России. Технический результат достигается за счет применения сборной конструкции из листовой стали, причем каждый из элементов сборной конструкции, благодаря относительно небольшому весу и габаритам, не требует применения сложной монтажной техники, т.е. башенных кранов и т.п. Как и в прототипе [3], башня составляется из вертикальных полых металлических секций в виде усеченных конусов, размещаемых один поверх другого, однако, данная конструкция не требует применения дополнительных тяг для придания ей необходимой жесткости. Кроме того, предлагается разбить каждую из вертикальных секций на два или более продольно соединяемых элемента, что облегчает как монтаж секций, так и их транспортировку. Предложенная сборная конструкция позволяет также значительно увеличить диаметр основания башни, что дает возможность размещения всех основных элементов телекоммуникационного оборудования внутри башни, повышая, таким образом, анти-вандальные свойства всей конструкции. Конструкция башни и ее свойства поясняются графическими материалами.
1
2
1
2
На Фиг.1 приведен общий вид предлагаемой конструкции телекоммуникационной башни, где Н - общая высота конструкции. H - высота надземной части (при наземном монтаже башни), Н - длина заглубляемой части конструкции (при наземном монтаже башни), D - диаметр башни у основания, D - диаметр верхней части башни. Поскольку в городских условиях нередко приходится размешать телекоммуникационную башню на крыше существующего строения, предусмотрены два варианта крепления конструкции: с заглублением нижней части в грунт или установка башни на опорную плиту. Проведенные испытания образцов с заглублением в различные по свойствам грунты позволили вывести эмпирическую формулу рекомендуемого заглубления, а именно:
2
Н=0,1Н+0,01Нφ,
где φ - коэффициент, характеризующий пластические свойства грунта и принимающий значения от 0 (для скальных пород) до 8 (для песчаных грунтов и районов вечной мерзлоты). Такое соотношение заглубляемой части и общей длины конструкции позволяет башне выдерживать значительные ветровые нагрузки в соответствии со СН и П 2.01.07 - 85 «Нагрузки воздействия».
Фиг.2 показывает конструкцию типовой секции башни. Секция 1 имеет форму усеченного конуса, снабженного крепежными фланцами 2 на нижнем и верхнем концах. Число секций определяет конечную высоту башни.
На Фиг.3 приведено изображение одного из составных элементов («скорлуп») секции. Боковые стороны каждого элемента снабжены продольными болтовыми стыками 3, позволяющими собирать «скорлупы» в секции.
При монтаже секций добиваются смещения продольных стыков одной секции от другой, что обеспечивает повышенную надежность и устойчивость башни.
Дополнительная жесткость конструкции обеспечивается тем, что стенки каждой скорлупы выполнены многогранными, при этом предпочтительно выбирать число граней секции в диапазоне от 6 до 24. Практически круглое сечение и относительно малые поперечные размеры башни обеспечивают минимальную амплитуду колебаний при ветровых нагрузках, а также равную устойчивость к разнонаправленным воздействиям. По этим параметрам предложенная конструкция значительно более эффективна по сравнению с решетчатыми конструкциями. Уменьшение амплитуды колебаний верхней части башни, на которой размещается телекоммуникационное оборудование, обеспечивает более высокое качество связи, что позволяет устанавливать башни на большем расстоянии друг от друга, т.е. ведет к снижению общей стоимости радиорелейных линий и других телекоммуникационных систем.
1
2
В реализованных вариантах конструкции телекоммуникационной башни секции выполнялись из стального проката толщиной а от 6 до 10 мм, при этом длина стандартной секции составляла 11 метров, диаметр D нижней части башни варьировался от 1,5 до 2 метров, диаметр D верхней части типовой конструкции составлял 0,8 метра при общей высоте конструкции Н=42 метра. Башня крепилась на опорной плите с анкерными элементами. Каждая секция была смонтирована из трех элементов- скорлуп. При этом нижняя секция снабжалась запирающейся дверью, а верхняя секция - люком. Внутреннее пространство башни использовалось для размещения телекоммуникационного оборудования, кабельного хозяйства и лестницы, обеспечивающей доступ к люку и внесенному на внешнюю сторону верхней секции оборудованию. В
различных вариантах реализации башни на отметке 42 метра крепилась центральная антенна типа «Тетра» и, альтернативно, три антенны радиорелейной связи диаметром 1,2 метра. На высоте 40 метров устанавливались до 6 антенн GSM, а на высоте 38 метров -две траверсы типа «Тетра».
Составная конструкция секций существенно облегчает транспортировку башни в разобранном виде -хватает одного железнодорожного вагона, а также позволяет отказаться от использования вертолетов и башенных кранов, необходимых при установке решетчатых башен и опор. Кроме того, размеры каждого элемента-скорлупы выбраны таким образом, чтобы их можно было помещать в стандартные ванны для горячего оцинкования, обеспечивая надежное антикоррозионное покрытие. Монтаж башни занимает несколько дней. При этом следует иметь в виду, что общий вес всех секций составляет от 12 до 14 тон. Однако, помимо стоимости изготовления, транспортировки и монтажа большое значение имеют эксплуатационные расходы. В описанной конструкции эти расходы сведены к минимуму - цельнометаллический корпус, не подверженный коррозии и не требующий профилактического обслуживания, размещение оборудования внутри башни, наличие внутренней лестницы и кабельного хозяйства - все эти свойства делают башню весьма привлекательной для эксплуатационников. Таким образом, предлагаемое решение обладает целым рядом явно выраженных преимуществ перед известными конструкциями аналогичного назначения.