УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ОПРОКИДЫВАЕМОЙ ОПОРЫ

Предлагаемое техническое решение относится к конструктивным элементам опор светильников, например, для наружного освещения, в частности, к устройствам, обеспечивающим как опрокидывание методом поворота вокруг горизонтальной оси до необходимого положения, так и установку в требуемом положении опор, что необходимо при их монтаже, ремонте и обслуживании установленного оборудования.
Известна опора осветительного прибора, содержащая стойку с шарниром и запорным узлом, закрепленную на основании, в основании которой помещены цилиндрическая пружина и ролик с тросом, пропущенным сквозь пружину, при этом один конец троса жестко закреплен на свободном конце пружины, а другой - на стойке (авторское свидетельство СССР №783533, МПК (3) F 21 V 21/00, опубл. 30.11.80, бюл. №44). Узел опрокидывания в данной опоре состоит из шарнира 4, обеспечивающего возможность опрокидывания стойки 2 относительно основания, и запорного узла (на рисунках не обозначен), обеспечивающего возможность неподвижного соединения верхнего фланца, прикрепленного к стойке 2, и нижнего фланца, прикрепленного к основанию 3 с помощью, как видно из фиг.2, резьбового соединения. Недостатком данного технического решения является то, что шарнирное соединение (в данном случае, как следует из фиг.2 - петлевое), обязательно имеет зазоры, обеспечивающие возможность поворота одних частей шарнирного соединения относительно других. Во время эксплуатации осветительных приборов, установленных на данной опоре, шарнирное соединение выполняет функции удерживания стойки неподвижно относительно основания в заданном вертикальном положении. Поскольку зазоры в шарнирных соединениях присутствуют всегда, это приводит к тому, что во время эксплуатации с того края опоры, где расположено шарнирное соединение, неизбежны колебания стойки относительно опоры, главным образом в радиальном, относительно оси шарнирного соединения, направлении под воздействием различных внешних факторов, например, ветрового напора. Т.о., стойка опоры неизбежно будет отклоняться в ту или иную сторону, в той или иной степени, с той или иной периодичностью, от требуемого вертикального положения, несмотря на то, что с другой стороны стойки расположен запорный узел, например, в виде резьбового соединения (см. фиг.2), которое в принципе может обеспечить неподвижное беззазорное соединение двух деталей.
Известен также узел крепления опоры, содержащий запорный элемент и шарнирный элемент, расположенный на фланце, который выполнен из двух многогранных пластин с петлевыми соединениями, расположенными, по крайней мере, на двух гранях, со съемными" соединительными осями, а на пластинах выполнены отверстия для расположения крепежно-юстировочных элементов (патент РФ на полезную модель №32575, МПК (7) F 21 V 21/00,
опубл. 20.09.2003, бюл. №26). Данное техническое решение наиболее близко по технической сути к предлагаемому и взято нами за прототип.На фиг.1 представлен узел крепления опоры в раскрытом виде, где 1 - нижняя многогранная пластина, в данном случае прямоугольная, с двумя петлевыми соединениями, 2 - верхняя многогранная пластина, 3 - левое петлевое соединение, 4а и 4б - элементы правого петлевого соединения, 5 - съемная соединительная ось петлевого соединения, 6 - отверстия для крепежно-юстировочных элементов, 7 - осевое отверстие пластины. На фиг.2 представлен узел крепления опоры в замкнутом (рабочем) виде с двумя съемными соединительными осями 5. На фиг.3 представлен узел крепления опоры с крепежно-юстировочными элементами и фрагментом опоры, где 8 - головка крепежного стержня, 9 -котировочные гайки, 10 - крепежно-юстировочный стержень, 11 - фрагмент мачты многогранной опоры освещения, 12 - фланец мачты. Узел крепления опоры работает следующим образом. Нижняя многогранная пластина 1 через отверстия для крепежно-юстировочных элементов 6 фиксируется на основании опоры (основание на фигурах не показано). Фланец мачты 12 через отверстия для крепежно-юстировочных элементов 6 с помощью крепежно-юстировочного стержня 10 и котировочных гаек 9 фиксируется на верхней многогранной пластине 2. Затем с помощью вращения головки крепежного стержня и котировочных гаек 9 выставляется вертикаль мачты 11 опоры освещения, закрепленной на фланце 12. Узел крепления опоры в рабочем состоянии всегда замкнут осями 5 (фиг.2). В примере приведен четырехгранный узел с двумя съемными соединительными осями 5. В общем случае петлевые соединения могут быть установлены на всех n гранях. Для надежности крепления могут быть установлены все n съемных соединительных осей 5. Для оперативности и удобства работы достаточно фиксировать крепление двумя съемными соединительными осями 5. В зависимости от пространственной ситуации при замене светильника, удаляют из петлевых соединений соответствующие съемно-соединительные оси 5 и вокруг оставшейся оси поворачивают мачту осветительной опоры 11 до горизонтального положения и заменяют светильник. Для ремонта электропроводки и других элементов, расположенных внутри полой мачты, используют осевые отверстия 7 нижней 1 и верхней 2 многогранных пластин.
Недостатками данного технического решения являются следующие. Шарнирное осевое соединение в виде петли, как отмечалось выше, всегда (и теоретически, и тем более практически) имеет обязательные зазоры между контактируемыми (соприкасающимися) поверхностями, в данном конкретном случае - в сочленении ось-втулка, как в осевом, так и в радиальном направлениях (как вдоль, так и поперек оси вращения). Эти зазоры принципиально необходимы для обеспечения работы шарнирного осевого соединения, т.е. возможности поворота одной части относительно другой вокруг одной из осей, расположенных в горизонтальной плоскости. Кроме этой основной функции, в данном техническом решении шарнирное осевое (петлевое) соединение выполняет другую функцию - объединение в единое
целое двух основных частей опоры - собственно многогранной опоры освещения, на вершине которого устанавливается различное светотехническое и иное оборудование, и основание опоры, которое может быть закреплено на фундаменте, или прикреплено к металлическим несущим конструкциям моста, эстакады, платформы и т.д. Совершенно естественно, что при малых размерах шарнирного осевого соединения относительно гораздо более протяженного ствола опоры, даже незначительные зазоры в данном петлевом соединении могут и будут приводить к значительным колебаниям верхней части опоры с установленным там оборудованием. Оценим, как влияет размер зазоров в петлевом соединении на отклонение (от вертикали) верхней части опоры. Можно показать, что эти отклонения будут прямо пропорциональны произведению (абсолютной) величины радиального зазора на отношение длины ствола опоры к длине (базе) узла крепления. Так, при величине зазора 1 мм, высоте ствола опоры 7,5 м и длине (базе) узла крепления 150 мм, величина отклонения верхней части опоры от первоначального положения может составлять до 50 мм. Это величина только статического отклонения в одном направлении. Возможны (теоретически и практически) динамические отклонения, например, от воздействия ветрового напора. В этом случае верхняя часть ствола опоры с установленным там оборудованием будет колебаться с какой-то частотой вокруг некоего среднего положения, что крайне неблагоприятно будет воздействовать как на установленное оборудование, так и на ствол опоры, и, что наиболее опасно, на узел крепления, расшатывая и ослабляя его составные части - петлевые соединения, что может привести к самым неблагоприятным последствиям. При этом необходимо учитывать, что требование уменьшения величины зазоров в петлевом соединении исключает возможность покрытия его составных частей коррозионно-стойким покрытием, например, горячим цинкованием, используемым, как правило, для увеличения срока службы изделия в целом.
Целью предлагаемого технического решения является разработка конструкции узла крепления опрокидываемой опоры, свободного от имеющихся в прототипе недостатков, т.е. конструкции, обладающей возможностью, с одной стороны, с незначительными усилиями опрокидываться (поворачиваться вокруг одной из осей, расположенных в горизонтальной плоскости), что необходимо во время монтажа опоры, обслуживания и ремонта различного оборудования, установленного на вершине опоры и, с другой стороны, обеспечивающей надежное неподвижное беззазорное соединение ствола опоры и его основания в рабочем состоянии, во время эксплуатации.
Поставленные цели достигаются тем, что в узле крепления опрокидываемой опоры, содержащем верхний фланец, нижнюю плиту, шарнирно-осевое соединение, обеспечивающее возможность изменения взаимного положения верхнего фланца относительно нижней плиты и крепежные узлы, обеспечивающие возможность соединения верхнего фланца нижней плиты в единое целое, шарнирно-осевое соединение выполнено с радиальном зазором, достаточным для обеспечения возможности
беспрепятственного изменения положения верхнего фланца относительно нижней плиты во время установки опоры в необходимое, например, вертикальное положение и/или опускания в необходимое наклонное или горизонтальное положение, а нижняя плита выполнена с закрепленными на ней стойками с резьбовыми отверстиями для установки в них крепежных узлов, проходящих через отверстия в верхнем фланце для обеспечения возможности неподвижного беззазорного соединения верхнего фланца и нижней плиты в рабочем, например, вертикальном положении опоры; шарнирно-осевое соединение расположено между верхним фланцем и нижней плитой; в состав шарнирно-осевого соединения входят верхняя скоба, прикрепленная к верхнему фланцу и нижняя скоба, прикрепленная к нижней плите, и ось, входящая в отверстие в указанных скобах, удерживаемая в рабочем состоянии, например, с помощью шплинта; величина радиального зазора в шарнирно-осевом соединении равняется (5-20)% от значения высоты стоек с резьбовым соединением, прикрепленных к нижней плите; в состав крепежных узлов входят болты, размещаемые в стойках с резьбовыми отверстиями, прикрепленными к нижней плите и шайбы - пружинные и плоские; неподвижное прикрепление стоек с резьбовым соединением к нижней плите, верхней скобы к верхнему фланцу, а нижней скобы к нижней плите соответственно, обеспечивается, например, сваркой; количество отверстий в нижней плите, например, для анкерных болтов основания опоры, равно, по крайней мере, трем; все детали, входящие в состав узла, изготавливаются с коррозионно-стойким покрытием, например, наносимым способом горячего цинкования.
На фиг.1 показан общий вид (главный) предлагаемого технического решения, на фиг.2 - ступенчатый разрез А-А (вид сверху). Узел крепления опрокидываемой опоры содержит верхний фланец 1 с отверстиями под крепежные элементы, нижнюю плиту 2 с отверстиями под анкерные болты фундамента, стойки (бобышки) 3 с внутренней резьбой, прикрепленные к нижней плите 2, крережные элементы, включающие болты 4, пружинные шайбы 5, плоские шайбы 6, шарнирно-осевое соединение, включающее ось 9, шплинт 10, верхнюю скобу 11, прикрепленную к верхнему фланцу 1, и нижнюю скобу 12, прикрепленную к нижней плите 2. Верхний фланец 1 соединен в единое целое со стволом опоры 11 при помощи косынок (ребер жесткости) 12, например, с использованием сварки. Нижняя плита 2, в зависимости от конкретных условий применения, может устанавливаться либо на анкерных болтах фундамента (основания), либо на других устройствах, выполняющих функцию фундамента, например, прикрепляться на металлические несущие конструкции моста, эстакады, платформы (на фиг.1, 2 не показано). Количество отверстий в нижней плите 2 для установки, например, на анкерных стержнях (шпильках, болтах) фундамента (основания) равняется, как минимум, трем, т.к. только такое количество точек опоры обеспечивает жесткую однозначную ориентацию положения плоскости в пространстве (через три точки можно провести только одну плоскость).
Предлагаемое техническое решение может быть использовано следующим образом. В заводских условиях изготавливаются основные сборочные единицы - ствол опоры 11, с прикрепленными к нему фланцем 1, косынками 12 и верхней скобой 9 и нижней плиты 2 с прикрепленными к ней стойками 3 и нижней скобой 10. На месте установки нижняя плита 2 закрепляется тем или иным способом, например, установкой на анкерные болты основания (фундамента) под которые предусмотрены в ней соответствующие отверстия. Далее опора собирается в единую конструкцию методом соединения осью 7 верхней (9) и нижней (10) скоб шарнирно-осевого соединения, с последующей фиксацией шплинтом 8. Разница диаметров оси 7 и отверстий в скобах 9, 10 таковы (например, несколько миллиметров), что они обеспечивают свободное, беспрепятственное вращение оси 7 в указанных скобах. Затем монтажники устанавливают опору со смонтированным на ее вершине различным оборудованием, в требуемое проектное, например, вертикальное положение (вручную или с использованием различных вспомогательных механизмов и приспособлений). Зазоры (люфты) в шарнирно-осевом соединении обеспечивают возможность простого и легкого совмещения отверстий в верхнем фланце 1 с резьбовыми отверстиями стоек 3. Выверка опоры, т.е. установка ее в требуемое проектное положение, например, вертикальное, обеспечивается установкой, регулировкой (юстировкой) и фиксацией нижней плиты 2, например, на анкерных стержнях (шпильках, болтах) фундамента (основания) с помощью установочных гаек. В юстировке окончательного положения опоры и ее закреплении в этом положении шарнирно-осевое соединение не участвует, и в принципе ось 7 можно даже удалить, что никак не повлияет на положение опоры (чего нельзя сказать об описанных выше технических решениях, в которых нельзя разъединять шарнирные (петлевые) соединения). При необходимости поворота опоры в наклонное или горизонтальное положение в процессе эксплуатации (при профилактике, ремонте, замене установленного оборудования и т.д.) описанные процедуры проводятся в обратном порядке.
Можно отметить, что в предлагаемом техническом решении по сравнению с прототипом уменьшена металлоемкость конструкции. Верхний фланец 1 выполняет одновременно несколько функций. Во-первых, он является фланцем ствола опоры, и во-вторых, он является составной частью шарнирно-осевого соединения. У основания опоры, с учетом нижней плиты 2, находится всего две (горизонтальные) детали. В прототипе у основания опоры находится три (горизонтальные) детали -верхняя и нижняя многогранные пластины и фланец мачты. Другими словами, в прототипе используются три плиты, а в предлагаемом техническом решении - две, для выполнения одинаковых функций -установки опоры на фундамент и ее поворота (опрокидывания). Кроме того, предлагаемое техническое решение может быть использовано в опорах для светильников, главным образом, наружного освещения, устанавливаемых в так называемых «стесненных условиях», т.е. в таких местах, где затруднено или вообще невозможно обслуживание оборудования, установленного на их вершинах, с помощью передвижных,
например, автомобильных подъемников различной конструкции, и где по условиям техники безопасности невозможно использование лестниц (стремянок). Такими местами являются, например, железнодорожные платформы, где вообще невозможно использование автомобильных подъемников, а использование лестниц (стремянок) опасно из-за движения поездов, или подобные инфраструктуры. В этих и аналогичных случаях использование опор с опрокидываемым (поворачиваемым) стволом опоры является оптимальным решением.
Описанный вариант реализации предлагаемого технического решения, выполненный в соответствии с настоящим описанием, обеспечивает возможность его реализации и достижения указанных выше технических результатов. Само собой, разумеется что им не исчерпываются все возможности осуществления предлагаемого технического решения, охарактеризованного совокупностью признаков, приведенных в формуле полезной модели, как в независимом, так и в последующих пунктах.
Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с известными (из патентных, научно-технических, рекламных и других источников информации) позволяет сделать вывод о том, что объекты техники с такой совокупностью заявляемых признаков не известны из (предыдущего) уровня техники. Новизна предлагаемого технического решения заключается в конкретном конструктивном исполнении узла крепления опрокидываемой опоры в части признаков, относящихся к форме выполнения отдельных узлов, в частности, их геометрических форм, размеров и их взаимосвязи, т.е. взаимодействии на различных этапах работы -монтажа (установки) и эксплуатации (обслуживания). Шарнирно-осевое соединение обеспечивает простое и легкое изменение положение опоры. Крепежные узлы обеспечивают надежное неподвижное беззазорное соединение ствола опоры с его основанием. Функции этих узлов разделены (во времени), что и позволяет достичь поставленные цели. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет требованиям условия (критерия) патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение относится к области наземного строительства и может быть использовано при разработке и изготовлении опор с полезной нагрузкой, например, в виде электроосветительного оборудования для освещения спортивных площадок, автостоянок, проезжей части дорог, железнодорожных платформ и т.д. Результаты расчетов, моделирования, проведения лабораторных и натурных испытаний показали высокую эффективность данного технического решения, заключающуюся в простоте изготовления и сборки опор на месте установки и их надежность при эксплуатации. Модульность конструкции и большое разнообразие возможных вариантов опор обеспечивает их широкое применение для самых разнообразных целей. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет требованиям условия (критерия) патентоспособности «промышленная применимость».