Временная быстровозводимая и демонтируемая опора воздушных линий электропередачи 35-110 кв
Владельцы патента RU 2539042:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной механики Российской академии наук (ИПРИМ РАН) (RU)
Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к временным быстровозводимым и демонтируемым опорам воздушных линий электропередачи 35-110 кВ. Опора состоит из свободностоящей вертикальной стойки, опорной платформы, тросов-оттяжек для удержания стойки в вертикальном положении. На стойке крепятся траверсы для подвески проводов. Высота стойки набирается из соединяемых друг с другом секционных частей с различными размерами поперечных сечений и длинами. Опорная платформа в сборе имеет четыре однотипные секции и связывается с грунтом посредством опорных узлов. Для обеспечения жесткой связи секций опорной платформы со стойкой используются раскосы. Узел крепления секций опорной платформы и раскосов выполнен в виде зажимного кольца, в зазор между зажимными пластинами которого вставлены проушины, и раскосов. К секциям опорной платформы монтируется опорный узел, состоящий из стояка, проушины, опорной пластины с отверстиями для фиксации опорного узла посредством ввинчивания спиралей в грунт. Секции опорной платформы выполнены с вилкой, проушиной и цапфой с ограничителем, которая вставлена в соответствующую втулку на конце секции опорной платформы. Опора проста в изготовлении, монтаже и демонтаже, может устанавливаться на неровном грунте, имеет небольшой вес, характеризуется жесткостью и устойчивостью конструкции относительно продольных и поперечных направлений, поскольку нагрузка распределяется относительно равномерно по всем секциям опорной платформы опоры. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к конструкциям временных быстровозводимых и демонтируемых опор воздушных линий электропередачи 35-110 кВ для проведения аварийно-восстановительных работ.
Известна опора для подвески проводов воздушной линии электропередачи, содержащая, по крайней мере, одну стойку с закрепленными на ней траверсами, которая собирается из телескопически соединяемых конусных секций (частей), вставляемых с заданным усилием узкой частью одной секции в широкую часть другой секции [1].
Основной недостаток указанной опоры - недостаточная прочность стыков соединяемых конусных секций, что делает небезопасным и ненадежным применение таких опор в качестве временных быстровозводимых и демонтируемых для ремонтно-восстановительных работ на линиях.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является временная быстровозводимая и демонтируемая опора воздушных линий электропередачи 35-110 кВ, содержащая вертикальную стойку, состоящую из нескольких соединенных последовательно друг с другом секций [2].
Однако и это техническое решение имеет недостатки:
- невозможность независимого варьирования направлениями осей элементов опоры для удобства установки и монтажа стойки на неровной поверхности грунта;
- недостаточная жесткость и прочность элементов опоры и их соединений;
- избыточный вес конструктивных элементов;
- монтаж опоры трудоемок и требует достаточно длительного времени, что не является желательным для опор такого функционального назначения.
Заявитель и авторы ставили перед собой задачу: предложить новый вариант конструкции временной быстровозводимой и демонтируемой опоры для воздушных линий электропередачи 35-110 кВ, обеспечивающий необходимый уровень жесткостных и прочностных характеристик, устойчивую работу конструкции при воздействии на нее допустимых эксплуатационных нагрузок, приемлемые веса конструктивных элементов, эффективность и скорость монтажно-демонтажных работ. Вышеуказанный положительный технический результат был достигнут Заявителем за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков в предложенной временной быстровозводимой и демонтируемой опоре воздушных линий электропередачи 35-110 кВ, изложенной в нижеследующей формуле изобретения: «временная быстровозводимая и демонтируемая опора воздушных линий электропередачи 35-110 кВ, содержащая вертикальную стойку, состоящую из нескольких соединенных последовательно друг с другом секций; она снабжена опорной платформой, состоящей из, по меньшей мере, четырех однотипных трубчатых, или тавровых, или форменных секций треугольной, или прямоугольной, или трапецеидальной формы поперечного сечения, скрепленных с основанием стойки посредством соединений, обеспечивающих возможность независимой пространственной ориентации осей секций опорной платформы и варьирования направлениями продольных осей секций без смещений соединений вдоль оси стойки, при этом стойка связана с каждой секцией опорной платформы при помощи тросов-оттяжек или вант, на внешних относительно стойки концах секций опорной платформы и в центральной части опорной платформы под стойкой предусмотрены опорные узлы для контакта или соединения с грунтом, располагающиеся на разных высотах и состоящие из вертикального стояка, проушины и опорной пластины, свободно лежащей на грунте или скрепленной с грунтом посредством спирали, ввинчивающейся в грунт через ее отверстия, или скрепленной с грунтом посредством болтовых соединений с бетонными основаниями-тумбами, предварительно углубленными в грунт, причем каждая секция опорной платформы жестко скреплена со стойкой наклонными стержневыми раскосами, представляющими собой винтовые пары для регулирования их длин при монтаже, обеспечивая вертикальное положение стойки на неровной поверхности грунта и жесткость всей опорной платформы; стойка состоит из нескольких последовательно соединенных друг с другом секций, размеры которых выбираются из условий прочности и устойчивости секций и стойки в целом; опорный узел для крепления секции опорной платформы, а также раскоса переменной длины к основанию стойки выполнен в виде зажимного кольца, в зазор, между зажимными пластинами которого вставлены проушины опорных секций и зафиксированы болтами; пластины опорных узлов секций опорной платформы скреплены с грунтом посредством спиралей, изготовленных из толстого прутка; секции опорной платформы скреплены с основанием стойки посредством фланцевых соединений; вертикальный стояк опорного узла для крепления секции опорной платформы выполнен в виде винтовой пары для регулирования поднятия опорного узла над грунтом; шарнирное присоединение опорного узла к секции опорной платформы выполнено в виде вилки, в просвет между параллельными пластинами которой вставлена проушина, при этом вилка снабжена цапфой, расположенной во втулке, находящейся на конце секции опорной платформы, и ограничителем, предотвращающим выпадение цапфы из ответной втулки на конце секции опорной платформы и обеспечивающим двухосевое вращение опорного узла для установки опоры на неровной поверхности грунта».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая конструктивная схема временной быстровозводимой и демонтируемой опоры воздушных линий электропередачи 35-110 кВ, выполненной согласно настоящему изобретению; на фиг.2 - вариант прикрепления секций опорной платформы и раскосов переменной длины к основанию стойки опоры на фиг.1; на фиг.3 - зажимное кольцо (хомут) для закрепления секций опорной платформы и раскосов регулируемой длины к основанию стойки опоры на фиг.2, обеспечивающее возможность установки секций опорной платформы и раскосов под различными углами относительно оси стойки и азимутальными направлениями; на фиг.4 - вариант опирания секции опорной платформы на грунт и скрепления с помощью спирали, ввинчиваемой в грунт через специальное отверстие в опорной пластине; на фиг.5 - устройство типа «вилка-цапфа» для шарнирного присоединения опорного узла к секции опорной платформы.
Заявляемая временная быстровозводимая и демонтируемая опора воздушных линий электропередачи 35-110 кВ, разработанная с целью проведения необходимых, зачастую срочных аварийно-восстановительных работ на линиях, представляет собой конструкцию, состоящую из свободностоящей вертикальной стойки (мачты) 1, опорной платформы 2, тросов-оттяжек 3 для удержания стойки 1 на опорной платформе 2 в вертикальном положении. На стойке 1 крепятся траверсы 4 для подвески проводов (не показаны) воздушных линий электропередачи. Нужная высота стойки 1 набирается из нескольких соединяемых друг с другом секционных частей с различными размерами поперечных сечений и длинами, выбираемыми в результате прочностных расчетов в соответствии с допустимыми эксплуатационными нагрузками.
Опорная платформа 2 в сборе имеет четыре секции, обозначенные условно на фиг.1 как ОА, ОВ, ОС и OD, и связывается с грунтом по внешним концам, обозначенным на фиг.1 через А, В, С и D, при помощи опорных узлов. Секции опорной платформы 2 однотипны, возможно, различной длины и состоят из одинаковых частей (элементов) в виде трубчатых, тавровых и иных элементов, треугольной, прямоугольной, трапецеидальной формы поперечного сечения с фланцами для соединения друг с другом. Геометрические параметры частей секций опорной платформы 2 определяются в результате прочностных расчетов.
Секции опорной платформы 2 соединяются в основании стойки 1 при помощи соединений, обеспечивающих возможность независимой пространственной ориентации осей секций опорной платформы 2. Для обеспечения жесткой связи секций опорной платформы 2 со стойкой 1 используются раскосы 5, представляющие собой винтовые пары, позволяющие изменять длину раскосов 5 для обеспечения вертикального направления оси стойки 1. Узел крепления секций опорной платформы и раскосов 5 (фиг.2 и 3) к основанию стойки 1 может представлять собой зажимное кольцо 6, в зазор между зажимными пластинами 7 которого вставляются проушины 8 секций опорной платформы 2 и раскосов 5 и фиксируются болтами (не показаны). Таким образом, обеспечивается возможность варьирования направлениями продольных осей секций опорной платформы 2 и раскосов 5 для приспособления к возможной неровности грунта и обеспечения вертикального направления оси стойки 1. Секции опорной платформы 2 также могут быть дополнительно связаны между собой жесткими связями в виде раскосов переменной длины (не показаны), аналогичных раскосам 5, для обеспечения большей жесткости конструкции.
К концу каждой из секций опорной платформы 2 монтируется опорный узел (фиг.4), состоящий из вертикального стояка 9, проушины 10, опорной пластины 11, где выполнены отверстия 12 для фиксации опорного узла посредством ввинчивания спиралей 13 в грунт 14. Вертикальный стояк 9 может быть также снабжен винтовой парой для регулирования высоты поднятия опорного узла над грунтом 14.
На конце каждой секции опорной платформы 2 имеется вилка 15, в просвет между параллельными пластинами которой вставляется проушина 10 и фиксируется болтами или шпильками с обеспечением свободного вращения проушины 10 в вилке 15. Для обеспечения вращения вилки 15 вокруг своей оси, она имеет цапфу 16, которая вставляется в соответствующую втулку 17 на конце секции опорной платформы 2. На конце цапфы 16 предусмотрен ограничитель 18, предотвращающий выпадение цапфы 16 из ответной втулки на конце секции опорной платформы 2. Таким образом, обеспечивается двухосевое вращение опорного узла для удобства установки на неровной поверхности грунта 14.
В центральной части опорной платформы 2 под стойкой 1 опоры может быть установлено аналогичное опорное устройство для повышения прочности конструкции и надежности сцепления опоры с грунтом 14.
Опора монтируется следующим образом. Сначала устанавливается центральная часть опорной платформы 2 на необходимом расстоянии от грунта 14. Последнее обеспечивается несколькими способами: использованием временной подпорки, которая после монтажа опорной платформы 2 убирается; заливкой бетонной тумбы на требуемую высоту; использованием опорного узла, описанного выше (фиг.4). Затем последовательно монтируются части секций опорной платформы 2 с использованием временных подпорок. Концевые части секций опорной платформы 2 устанавливаются на грунт 14 с помощью опорных узлов (фиг.4) и при необходимости скрепляются с грунтом 14 винтовыми спиралями 13. Затем монтируется стойка 1 опоры с шарнирной фиксацией основания стойки 1 в центральной части опорной платформы 2. После этого посредством тросов-оттяжек 3 стойка 1 поднимается вертикально, устанавливаются раскосы 5, изменяя их длину с помощью винтовых пар опорного узла. При необходимости аналогичные раскосы (талрепы) устанавливаются между секциями опорной платформы 2. Таким образом, обеспечивается необходимая жесткость и прочность конструкции в целом, а также отдельных ее узлов и соединений. Разборка опоры осуществляется в обратном порядке.
Предлагаемая временная быстровозводимая и демонтируемая опора воздушных линий электропередачи 35-110 кВ характеризуется следующими преимуществами:
- элементы конструкции опоры, в частности секции опорной платформы, являются однотипными, что существенно упрощает и удешевляет изготовление, монтаж и демонтаж опоры;
- конструкция опоры обеспечивает возможность варьирования направлением и углом наклона секций опорной платформы, что позволяет устанавливать опору на неровным грунте;
- достигнуто значительное уменьшение веса из-за перераспределения внутренних усилий в опорной платформе вследствие использования раскосов и других элементов, связывающих секции опорной платформы, а также вследствие использования опорного узла под стойкой опоры;
- существенно увеличена жесткость и устойчивость конструкции опоры вследствие использования раскосов регулируемой длины;
- обеспечена более устойчивая схема относительно продольных и поперечных направлений, поскольку нагрузка распределяется относительно равномерно по всем секциям опорной платформы.
Проектные и прочностные расчеты заявляемой конструкции опоры выполняются специалистами ИПРИМ РАН и ТАИЗ с использованием CAD/CAE вычислительных комплексов, подготовка технологической документации, изготовление опоры и необходимой оснастки осуществляются на предприятии ТАИЗ.
Источники информации
1. Патент США №3270480, класс 52-726 (Е04Н 12/08), опубликован 06 сентября 1966 г.
2. Описание изобретения к патенту Российской Федерации «Опора для подвески проводов воздушных линий электропередачи» №2307223, класс Е04Н 12/00, заявлено 19.01.2006 г., опубликовано 27.09.2007 г., бюллетень №27.
1. Временная быстровозводимая и демонтируемая опора воздушных линий электропередачи 35-110 кВ, содержащая вертикальную стойку, состоящую из нескольких соединенных последовательно друг с другом секций, отличающаяся тем, что она снабжена опорной платформой, состоящей из, по меньшей мере, четырех однотипных трубчатых, или тавровых, или ферменных секций треугольной, или прямоугольной, или трапецеидальной формы поперечного сечения, скрепленных с основанием стойки посредством соединений, обеспечивающих возможность независимой пространственной ориентации осей секций опорной платформы и варьирования направлениями продольных осей секций без смещений соединений вдоль оси стойки, при этом стойка связана с каждой секцией опорной платформы при помощи тросов-оттяжек или вант, на внешних относительно стойки концах секций опорной платформы и в центральной части опорной платформы под стойкой предусмотрены опорные узлы для контакта или соединения с грунтом, располагающиеся на разных высотах и состоящие из вертикального стояка, проушины и опорной пластины, свободно лежащей на грунте или скрепленной с грунтом посредством спирали, ввинчивающейся в грунт через ее отверстия, или скрепленной с грунтом посредством болтовых соединений с бетонными основаниями-тумбами, предварительно углубленными в грунт, причем каждая секция опорной платформы жестко скреплена со стойкой наклонными стержневыми раскосами, представляющими собой винтовые пары для регулирования их длин при монтаже, обеспечивая вертикальное положение стойки на неровной поверхности грунта и жесткость всей опорной платформы.
2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что стойка состоит из последовательно соединенных друг с другом секций, размеры которых выбираются из условий прочности и устойчивости секций и стойки в целом.
3. Опора по п.1, отличающаяся тем, что опорный узел для крепления секции опорной платформы, а также раскоса переменной длины к основанию стойки выполнен в виде зажимного кольца, в зазор между зажимными пластинами которого вставлены проушины опорных секций и зафиксированы болтами.
4. Опора по п.1, отличающаяся тем, что пластины опорных узлов секций опорной платформы скреплены с грунтом посредством спиралей, изготовленных из толстого прутка.
5. Опора по п.1, отличающаяся тем, что секции опорной платформы скреплены с основанием стойки посредством фланцевых соединений.
6. Опора по п.1, отличающаяся тем, что вертикальный стояк опорного узла для крепления секции опорной платформы выполнен в виде винтовой пары для регулирования поднятия опорного узла над грунтом.
7. Опора по п.1, отличающаяся тем, что шарнирное присоединение опорного узла к секции опорной платформы выполнено в виде вилки, в просвет между параллельными пластинами которой вставлена проушина, при этом вилка снабжена цапфой, расположенной во втулке, находящейся на конце секции опорной платформы, и ограничителем, предотвращающим выпадение цапфы из ответной втулки на конце секции опорной платформы и обеспечивающим двухосевое вращение опорного узла для установки опоры на неровной поверхности грунта.
