АНТЕННАЯ ОПОРА Российский патент 2006 года по МПК E04H12/00 

Изобретение относится к антенным опорам башенного типа, в частности, для объектов связи, предназначенных для размещения различных антенн беспроводной связи, теле- и радиовещания, а также может использоваться для осветительных и других высотных сооружений промышленного назначения.

Известна опора, включающая многогранную оболочку, имеющую в поперечном сечении равносторонний многоугольник, вписанный в круг. Каждая грань поперечного сечения для обеспечения его местной устойчивости усилена двумя продольными ребрами или сплющенными продольными вставками (Патент США №3196990, кл. 52-731, 1965).

Недостатком этого решения является высокая трудоемкость заводского изготовления антенной опоры.

Известна антенная опора, включающая оболочку с поперечным сечением в виде равностороннего многоугольника (Авторское свидетельство СССР №1414956, кл. Е 04 Н 12/08, 1988).

Недостатком этого решения является высокая металлоемкость вследствие недостаточного использования несущей способности материала сечения и возможность попадания продольного сварного шва в зону наибольших напряжений, что отрицательно сказывается на надежности антенной опоры.

Известна антенная опора, включающая овальную в плане многогранную оболочку с числом граней 12 разной длины и углом между гранями равным, 150° (Авторское свидетельство СССР №1679023, кл. Е 04 Н 12/08, 1991).

Недостатком этого решения является то, что материал в поперечном сечении используется неэффективно.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой антенной опоре является опора, включающая овальную в плане многогранную оболочку с гранями разной длины. Оболочка выполнена консольной с уклоном на заделки к свободному концу по большой оси симметрии, равным 0,98-1,01%, а по меньшей - 0,73-0,75%, длина большей грани равна 2,15-2,25 длины меньшей грани, а расстояние между меньшими гранями равно 1,32-1,35 расстояния между большими гранями (Патент РФ №2073782, кл. Е 04 Н 12/08, 1997).

Недостатком этого решения является неравнопрочная конструкция мачты по различным направлениям воздействия экстремальных ветровых нагрузок.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности конструкции антенной опоры при экстремальных ветровых нагрузках, уменьшение трудоемкости изготовления антенной опоры, а также обеспечение антивандальной защиты электрических коммуникаций (фидеров, кабелей и т.п.).

Сущность изобретения заключается в следующем.

В антенной опоре, выполненной в виде многогранной оболочки с переменным по длине поперечным сечением, увеличивающимся сверху вниз, оболочка в поперечном сечении имеет форму правильного двенадцатигранника и выполнена сплошностенной многосекционной, при этом нижняя секция выполнена цельной, а остальные секции выполнены из сегментов, соединенных между собой и полученных путем последовательной пространственной гибки из трапециевидных заготовок с образованием ребер и пяти граней, и имеющих внутреннюю отбортовку, при этом соединение секций между собой осуществлено с поворотом таким образом, чтобы соединение внутренних отбортовок сегментов каждой последующей секции в горизонтальной плоскости было смещено по отношению к соединению внутренних отбортовок предыдущей секции на на 60°.

Кроме того, внутри оболочки по всей высоте закреплена монтажная лестница.

Кроме того, на верхних секциях закреплена, как минимум, одна выносная площадка для размещения и обслуживания технологического оборудования.

Заявленное изобретение поясняется чертежами.

Перечень фигур.

На фиг.1 изображен общий вид антенной опоры;

на фиг.2 - общий вид антенной опоры с выносными площадками;

на фиг.3 - сегмент секции антенной опоры;

на фиг.4 - разрез по 1-1 фиг.1;

на фиг.5 - опорный узел в виде фланцевого соединения;

на фиг.6 - схематичное изображение сечения антенной опоры по 2-2 фиг.1 с видом 2-х секций - верхней и нижней;

на фиг.7 - схематичное изображение сечения секции антенной опоры по 2-2 фиг.1 при соединении секций внахлест с видом 2-х секций (верхней и нижней);

на фиг.8 - схематичное изображение фрагмента антенной опоры при соединении секций между собой внахлест;

на фиг.9 - увеличенный фрагмент 1 фиг.5;

на фиг.10 - увеличенный фрагмент сечения 2-2 фиг.5 (опорного узла);

на фиг.11 - увеличенное сечение 3-3 фиг.5;

на фиг.12 - сечение по 3-3 фиг.1 с лестницей;

на фиг.13 - вид сверху антенной опоры по фиг.2;

на фиг.14 - сечение по 4-4 антенной опоры по фиг.2;

на фиг.15 - пример размещения технологического оборудования (антенн) на антенной опоре;

на фиг.16 - фрагмент лестницы, размещенной внутри антенной опоры.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Антенная опора 1 (фиг.1) представляет из себя двенадцатигранный усеченный конус. Она выполнена в виде сборной сплошностенчатой многогранной и многосекционной оболочки 2. Антенная опора 1 разбита по высоте на несколько секций: цельную опорную секцию 3 и верхние секции 4. Опорная секция 3 имеет дверь 5 и опирается большим основанием на фундамент 6. Секции 4 соединены между собой в опорных узлах 7. На последней верхней секции 4 закреплены выносные площадки 8 для размещения и обслуживания технологического оборудования. Количество выносных площадок 8 зависит от количества технологического оборудования, которое должно быть размещено на антенной опоре, в устройстве может быть и одна выносная площадка 8. Сплошное замкнутое сечение антенной опоры 1 позволяет расположить лестницу 9 для обслуживания антенн внутри антенной опоры 1 (см. фиг.12) и организовать выход на выносные площадки 8 обслуживания антенн. Все электрические коммуникации (кабели и фидеры) (не показаны) также проходят внутри конструкции антенной опоры 1. Это обеспечивает антивандальную защиту электрических коммуникаций.

Секции 4 собираются из нескольких сегментов 10 с отбортовкой 11 (фиг.3), соединенных по ней между собой (фиг.4, 5, 6). Сегмент 10 представляет собой гнутый металлический лист с гранями 12, продольными ребрами 13 и отбортовкой 11, направленной внутрь сегмента. (Отбортовка - загиб кромки металлического листа для соединения его с другой кромкой или другим листом (сваркой, склепыванием и т.д.). Советский энциклопедический словарь. М., 1985, с.944). Выполнение основных несущих элементов из листового проката обеспечивает уменьшение трудоемкости изготовления антенной опоры 1.

На фиг.4, 5, 6 показано поперечное сечение секций 4 в собранном виде. Наличие в конструкции дополнительных ребер 13, являющихся продольными и образованными соединением по отбортовке 11 сегментов 10 секции 4, например, посредством болтов 14, придает дополнительную жесткость конструкции и обеспечивает повышение надежности антенной опоры 1 при экстремальных ветровых нагрузках.

Опорные узлы 7 (фиг.10) антенной опоры 1 образованы фланцами 15 каждой верхней и нижней секции 3-4 и 3-3 (фиг.5, 6, 10). Фланцы 15 соединены с секциями 3, 4, например, посредством сварного шва 16. Таким образом, секции 3, 4 соединены между собой фланцами 15, посредством, например, высокопрочных болтов 17 с контролируемым натяжением.

Выполнение опорных узлов 7 в виде соединения секций 4 между собой внахлест через крепежные элементы 18 в шахматном порядке показано на фиг 8.

Стыковка секций 4 по высоте (соединение секций между собой) осуществляется с поворотом в местах стыков (опорный узел 7), при этом разворот осуществляется таким образом, чтобы соединения внутренних отбортовок 11 сегментов 10 каждой последующей секции 4 были смещены по горизонтальному сечению по отношению к предыдущим соединениям отбортовок 11 на 60°.

Стыковка секций 4 по высоте с поворотом по стыкам осуществляется для обеспечения жесткости, геометрической неизменяемости, для совместной работы фланцев 15. Именно это обеспечивает равномерную передачу нагрузок по всей длине антенной опоры 1.

На верхней выносной площадке 8 обязательно устанавливается молниеприемник 19, например, штыревой из круглой стали.

На виде сверху антенной опоры 1 (фиг.13) показана крышка 20, предотвращающая попадание воды в канал антенной опоры 1. Выносные площадки 8 предусмотрены для обслуживания технологического оборудования и имеют настилы 21. Лестницы 22 служат для перехода с верхней площадки 8 на нижние при обслуживании технологического оборудования. Выносные площадки 8 имеют ограждения 23 и штанги 24 для крепления антенн 25.

Возможность реализации заявляемого изобретения.

Конструктивное решение, заложенное в изобретение, позволяет осуществить серийное изготовление составных частей конструкций на заводе-изготовителе, что обеспечит выпуск большого количества антенных опор 1 за сравнительно короткий срок. Конструкция позволяет комплектовать антенную опору 1 различными типами и количеством выносных площадок 8 в зависимости от антенного оборудования без изменения конструкции.

Сегменты 10 изготавливаются из трапециевидных заготовок, полученных из листового проката, путем последовательной пространственной гибки на специальном гибочном оборудовании.

Толщины стенок секций 3, 4 варьируются от секции к секции и зависят от требований прочности, устойчивости и деформативности. Прочность и устойчивость проверяется расчетом, ограничения по деформативности определяются характеристиками антенного оборудования.

Конструкция предусматривает цинковое покрытие в качестве антикоррозионной защиты, поэтому в течение всего срока службы антенной опоры не возникает необходимости проводить работу по восстановлению антикоррозионного покрытия.

Транспортировка составляющих частей конструкции (в несобранном состоянии) с завода-изготовителя осуществляется различными видами транспорта в компактной упаковке.

Заявляемое техническое решение позволяет полностью исключить применение при монтаже сварки, что обеспечивает возможность демонтажа антенной опоры 1 при необходимости. За счет конструктивного решения изготовления составляющих частей антенной опоры 1 по заявляемому изобретению обеспечивается точная стыковка всех элементов конструкции при монтаже.

Монтаж антенной опоры 1 осуществляется из собранных на месте монтажа секций 4 и секции 3 на подготовленный фундамент 6 любым из известных способов с помощью грузоподъемных механизмов (не показаны), например, либо методом наращивания, т.е. последовательная установка конструкций в проектное положение снизу вверх, либо методом подращивания. При этом монтаж начинается с установки верхней секции 4 антенной опоры 1, а вслед за ним (после его подъема и поддержания в приподнятом положении) подстраивается следующая секция 4 ниже. Затем приподнимаются обе секции 4, освобождая место для дальнейшего подстраивания. Завершается монтаж установкой нижней опорной секции 3 антенной опоры 1 на подготовленный фундамент 6.

Работоспособность заявляемой конструкции подтверждена расчетами. При расчете для данной конструкции были заданы параметры по высоте от 12 до 42 метров. Расчеты производились на примере опоры h=42 м, при этом диаметр окружности вписанного двенадцатигранника составляет на отметке 0,00 м - 1800 мм; на отметке 42,00 м - 800 мм. Расчеты металлоконструкции производились в соответствии со СниП 11-23-81 «Стальные конструкции» и согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» - ветровые районы I-IV и. Расчеты антенной опоры проведены по первому (по прочности) и по второму (по деформативности) предельным состояниям. По первому предельному состоянию расчеты проведены на расчетные нагрузки, по второму - с учетом ветровых нагрузок, соответствующих нормативной скорости ветра. При этом вес конструкции составляет 14 т, а деформативность >46.

Внешний вид антенной опоры 1 выгодно отличается от конструкций решетчатого типа и позволяет устанавливать антенную опору 1 вблизи населенных пунктов, либо на территориях предприятий.

Возможно размещение различного технологического оборудования на выносных площадках 8.

Возможно размещение АФУ и РРЛ любых сотовых систем и систем передачи видеосигнала (при расстоянии между станциями РРЛ 30 км высота опоры 42 м является оптимальной).

Возможно размещение на антенной опоре 1 станции спутникового приема сигнала и 5-ти телевизионных передатчиков ДЯМВ диапазона мощностью 10-100 Вт. Высота 40 метров является оптимальной для трансляции ТВ каналов в сельской местности для охвата ТВ вещанием отдельных населенных пунктов.

Возможно размещение оборудования радиостанций мощностью 1-4 Вт частотой 450 МГц - зона уверенного приема 15-18 км, в сельской местности зона уверенного приема до 30-37 км.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой, известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется ввиду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использования заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно для объектов связи при размещении различных антенн беспроводной связи, теле- и радиовещания, а также может использоваться для осветительных и других высотных сооружений промышленного назначения.

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение позволяет повысить надежность конструкции антенной опоры при экстремальных ветровых нагрузках за счет наличия в конструкции дополнительных ребер жесткости, образованных соединением по отбортовке сегментов секции.

Изобретение позволяет уменьшить трудоемкость изготовления антенной опоры за счет повышения технологичности изготовления основных несущих элементов антенной опоры.

Изобретение обеспечивает антивандальную защиту электрических коммуникаций (фидеров, кабелей и т.п.) за счет закрепления их внутри замкнутого объема антенной опоры и обеспечения надежного закрытия двери нижней секции.

Изобретение относится к антенным опорам башенного типа, в частности, для объектов связи, предназначенных для размещения различных антенн беспроводной связи, теле- и радиовещания, а также может использоваться для осветительных и других высотных сооружений промышленного назначения. Технический результат: повышение надежности конструкции опоры при экстремальных ветровых нагрузках, уменьшение трудоемкости изготовления и монтажа опоры, а также обеспечение антивандальной защиты электрических коммуникаций (фидеров, кабелей и т.п.). Антенная опора выполнена в виде многогранной оболочки с переменным по длине поперечным сечением, увеличивающимся сверху вниз, причем оболочка в поперечном сечении имеет форму правильного двенадцатигранника и выполнена сплошностенной многосекционной, при этом нижняя секция выполнена цельной, а остальные секции выполнены из сегментов, соединенных между собой и полученных путем последовательной пространственной гибки из трапециевидных заготовок с образованием ребер и граней, и имеющих внутреннюю отбортовку, при этом соединение секций между собой осуществлено с поворотом таким образом, чтобы соединение внутренних отбортовок сегментов каждой последующей секции в горизонтальной плоскости было смещено по отношению к соединению внутренних отбортовок предыдущей секции на 60°. 1 н. и 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Антенная опора, выполненная в виде многогранной оболочки с переменным по длине поперечным сечением, увеличивающимся сверху вниз, отличающаяся тем, что оболочка в поперечном сечении имеет форму правильного двенадцатигранника и выполнена сплошностенной многосекционной, при этом нижняя секция выполнена цельной, а остальные секции выполнены из сегментов, соединенных между собой и полученных путем последовательной пространственной гибки из трапециевидных заготовок с образованием ребер и граней, и имеющих внутреннюю отбортовку, при этом соединение секций между собой осуществлено с поворотом таким образом, чтобы соединение внутренних отбортовок сегментов каждой последующей секции в горизонтальной плоскости было смещено по отношению к соединению внутренних отбортовок предыдущей секции на 60°.2. Антенная опора по п.1, отличающаяся тем, что внутри оболочки по всей высоте закреплена монтажная лестница.3. Антенная опора по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на верхних секциях закреплена, как минимум, одна выносная площадка для размещения и обслуживания технологического оборудования.