Длинномерная опорная стойка линии электропередачи

Полезная модель относится к строительству, в частности к длинномерным несущим конструкциям типа опорной стойки воздушных линии электропередачи (ЛЭП).
Известна опорная конструкция для линии электропередачи, которая представляет собой пространственную ферму многоугольного поперечного сечения, содержащую, по крайней мере, три фигурных пояса, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных между собой элементами решеток с образованием замкнутого поперечного контура. Каждый фигурный пояс выполнен трехгранным из металлического сплошного листа, изогнутого в поперечной плоскости по всей высоте опорной конструкции с образованием центральной поверхности и расположенных под тупым углом к ней отогнутых поверхностей, образующих ребра жесткости пояса. Элементы решеток жестко прикреплены к крайним ребрам жесткости соседних поясов. Центральная поверхность пояса выполнена в форме равнобедренного треугольника или трапеции, а каждое из примыкающих к центральной поверхности пояса по двум ее боковым сторонам ребро жесткости выполнено по форме в виде равнобедренного или прямоугольного треугольника или трапеции, при этом основание каждого треугольника или большее основание каждой трапеции расположено в основании фермы (патент RU 220672, МПК Е04Н 12/10, опубл. 25.05.2003).
Известна стальная многогранная опора ЛЭП, корпус которой выполнен в виде трубы по форме, предпочтительно правильной, усеченной пирамиды с крышкой на верхнем ее торце, образованная путем гибки с последующей сваркой листа стали толщиной 4,0-6,0 мм с радиусом гиба по наружной поверхности грани опоры не менее 0,5 толщины листа, имеет нанесенное горячим цинкованием покрытие толщиной 50-125 мкм (патент RU 2248434, МПК Е04Н 12/08, опубл. 23.05.2005).
Известна стальная многогранная опора ЛЭП, выполненная в виде пространственной фермы, каждый из четырех поясов которой выполнен трехгранным из цельнотянутого металлического листа фигурного кроя, изогнутого в виде сплошных по высоте и расположенных под тупым углом друг к другу трех фигурных плоскостей, выполненных в форме равнобедренного треугольника, образующего среднюю грань пояса, и в форме прямоугольников, образующих две крайние грани этого пояса и выполняющих функцию ребер жесткости. При этом грани поясов и боковые грани фермы образуют в поперечном сечении восьмиугольник, а вершина опорной конструкции выполнена в плане четырехугольной (RU №94020592 A1, Е04Н 12/00, 1996).
Известные конструкции опор достаточно трудоемки и нетехнологичны, имеют достаточно большую массу, что затрудняет их промышленное использование.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является длинномерная несущая стойка опоры линии электропередачи, которая выполнена из длинномерных гнутых металлических листов или секционно соединенных друг с другом гнутых металлических листов, образующих поперечное сечение открытым с одной стороны по всей длине стойки. Стойка или каждая секция стойки имеет центральную часть в виде прямоугольника равной или переменной ширины по высоте, от которой под тупым углом к плоскости поверхности центральной части отогнуты боковые грани, концы которых шириной, меньшей ширины боковых граней, загнуты в противоположные стороны друг от друга параллельно плоскости поверхности центральной части для образования ребер жесткости в открытом сечении трапецеидальной формы. Также описан вариант длинномерной несущей стойки опоры линии электропередачи (патент RU 2347049, МПК Е04Н 12/08, опубл. 20.09.2009).
Предлагаемая длинномерная несущая стойка опоры линии электропередачи имеет недостаточно высокую механическую прочность и жесткость конструкции и имеет малый срок эксплуатации в условиях северной и южной полярных зон.
Задачей полезной модели является разработка опорной стойки, позволяющей увеличить прочностные показатели опор воздушных линий электропередач и обеспечить безаварийный срок эксплуатации в условиях северной и южной полярных зон и приравненных к ним по климатическим условиям зон.
Поставленная задача решается с помощью длинномерной опорной стойки линии электропередачи в виде усеченной пирамиды или призмы, выполненной из гнутого металлического листа, имеющего боковые грани с ребрами жесткости для образования поперечного сечения многоугольной формы, открытого с одной стороны по всей длине стойки, при этом указанные ребра жесткости соединены друг с другом соединительными элементами.
Опорная стойка имеет центральную часть в виде двух боковых граней 1, 9, ориентированных осесимметрично центральной оси линии электропередач, которые образованы путем гибки противоположных концов металлического листа навстречу друг другу для образования ребер жесткости в открытом сечении многоугольной формы, от граней 1, 9 под тупым углом отогнуты в противоположные друг от друга стороны боковые грани 2, 8, от которых отогнуты боковые грани 3, 7 под прямым углом к граням 1, 9 центральной части, от граней 3, 7 под тупым углом отогнуты грани 4, 6 таким образом, что согнутая между ними грань 5 параллельна центральной части опорной стойки и граням 1 и 9.
Предпочтительно боковые грани 2, 8 отогнуты от граней 1, 9 под углом 135 градусов.
Предпочтительно соединительные элементы для ребер жесткости выполнены из прокатного или гнутого уголка, а также из круглого профиля или трубы.
Предпочтительно крепление соединительных элементов к ребрам жесткости граней 1 и 9 выполнено на сварке или на болтах.
Предпочтительно опорная стойка имеет вид полой усеченной пирамиды или призмы с поперечным сечением в виде восьмиугольника.
Предпочтительно отношение расстояния у основания между гранями к расстоянию между гранями у вершины составляет 1-2,5.
Предпочтительно концы граней 1, 9 для увеличения жесткости опорной стойки могут быть загнуты в ее внутреннее открытое пространство.
Предлагаемое решение поясняется конкретными примерами, которые не являются единственно возможными, но раскрывают возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображена длинномерная опорная стойка для линии электропередачи в виде призмы с центральной ее частью, включающей две боковые грани 1, 9 с открытым пространством по всей длине опорной стойки, общий вид;
на фиг. 2 сечение опорной стойки, вид сверху;
на фиг. 3 изображено сечение опорной стойки с воздействием на нее ветра;
на фиг. 4 сечение опорной стойки с загнутыми концами граней 1, 9 во внутреннее открытое пространство стойки.
На фиг. 1 показана длинномерная опорная стойка, выполненная в виде усеченной призмы методом гиба стального листа. Опорная стойка имеет центральную часть в виде двух граней 1 и 9, в виде четырехугольников равной ширины по высоте стойки для усеченной призмы и переменной ширины для усеченной пирамиды.
Гибкой противоположных концов металлического листа навстречу друг другу образованы грани 1, 9, ориентированные осесимметрично центральной оси линии электропередачи 12. Грани 1, 9 имеют ребра жесткости для образования поперечного сечения многоугольной формы, открытого с одной стороны по всей длине стойки, при этом указанные ребра жесткости соединены друг с другом соединительными элементами 10.
Ширина открытого пространства меняется в зависимости от условий эксплуатации опорной стойки.
От граней 1, 9 под углом 135 градусов отогнуты в противоположные друг от друга стороны боковые грани 2, 8, от которых отогнуты боковые грани 3, 7 под прямым углом к граням 1, 9 центральной части. От граней 3, 7 под углом 135 градусов отогнуты грани 4, 6, между которыми согнута грань 5 параллельно центральной части опорной стойки и граням 1 и 9.
На фиг. 2 показано сечение опорной стойки с указанием на нем осей воздушной линии электропередачи 11, 12. Центральная ось 12 делит поперечное сечение на осесимметричные части и совпадает с направлением оси воздушной линии электропередач.
Ось 11 проходит перпендикулярно к оси 12 и совпадает с направлением нагрузок, действующих поперек воздушной линии электропередач и делит поперечное сечение опорной стойки на осесимметричные части, разомкнутые в верхней части относительно оси 12.
Размеры поперечного сечения граней устанавливаются в зависимости от условий работы воздушных линий электропередач и согласовываются с заказчиком.
На фиг. 3 показаны направление ветра на грани опорной стойки:
Р1 - направление ветра вдоль оси воздушной линии электропередачи при максимальном гололедном явлении - нагрузку воспринимают ребра 3 и 7;
Р2 - направление ветра поперек оси воздушной линии электропередачи при максимальном гололедном явлении - нагрузку воспринимают ребро 5 и кромки 1-9;
Р3 - направление ветра под углом 45 градусов к оси воздушной линии электропередачи при максимальном гололедном явлении - нагрузку воспринимают попарно ребра 2-6 и ребра 4-8.
При аварийных режимах обрывов проводов предлагаемая конструкция стойки вся работает на кручение в целом.
На фиг. 4 показана опорная стойка, в которой концы граней 1, 9 загнуты во внутреннее открытое пространство стойки. При таком выполнении стойки увеличивается ее жесткость, что увеличивает несущую способность стойки.
Полезная модель направлена на решение технической задачи по увеличению механической прочности и жесткости конструкции при одновременном снижении металлоемкости и повышении технологичности изделия.
Опорная стойка, показанная на фиг. 1, была изготовлена и испытана в заводских условиях.
По сравнению с аналогичными конструкциями предлагаемая опорная стойка выдерживает значительно большие нагрузки при увеличении жесткости с одновременным уменьшением металлоемкости и улучшением технологичности ее изготовления.
Предложенная опорная стойка с использованием нового сечения обеспечивает рациональное распределение материала по сечению и по продольной образующей, обеспечивает доступ к внутреннему объему опорной стойки для установки оборудования согласно размерам сечения.
Металлоконструкции с применением данного сечения гарантировано эксплуатируются в условиях северной и южной полярной зон и приравненных к ним по климатическим условиям зон без разрушения от природных факторов.
По сравнению с известными металлоконструкциями для опорных стоек предлагаемая конструкция для опорной стойки имеет более высокие удельные прочностные характеристики во всех участках применяемого профиля без самопроизвольных автоколебаний на свободных кромках сечения и в местах концентрации напряжения.
У предлагаемой стойки концентрация напряжения в критических зонах заменена распределенными нагрузками при этом ликвидированы срывные явления при обтекании воздушной средой с исключением автоколебаний стойки от ветровой нагрузки без использования специальных гасителей вибраций и других активных систем гашения колебаний.
Техническим результатом полезной модели является разработка опорной стойки для линии электропередач, которая имеет высокие удельные прочностные характеристики без самопроизвольных автоколебаний на свободных кромках сечения и может использоваться в условиях северной и южной полярной зон без угрозы разрушения от природных факторов.