Патент РФ на полезную модель № 110105 “Узел углового разъемного соединения”

Патентообладатель: Закрытое акционерное общество "ЛЭП-Комплект"; Авторы: Куимов Артем Игоревич, Полканов Дмитрий Юрьевич, Голубев Павел Борисович; МПК E04B1/38 (2006.01), E04H12/10 (2006.01); дата подачи 27.05.2011; дата публикации сведений о патенте (выдача патента) 10.11.2011



Полезная модель относится к строительству, а конкретно к узлу углового разъемного соединения, который может быть использован для соединения ферм или иных конструкций, в частности для соединения ферм, образующих боковые грани стоек, мачт и тому подобных конструкций, где требуется протяженное разъемное соединение под прямым углом.

Известна стойка опоры линии электропередач, которая может быть использована в качестве вертикальной части мачты, содержащая последовательно соединенные и имеющие поперечное сечение в форме прямоугольника верхнюю секцию в форме прямоугольного параллелепипеда и нижнюю секции в форме прямоугольной усеченной пирамиды. Каждая секция этой известной стойки выполнена из четырех образующих грани секции соединенных ферм. Каждая ферма выполнена в виде продольных боковых элементов (пояса), представляющих собой стальные уголки, которые неразъемно соединены между собой промежуточным набором конструктивных элементов, причем одна полка каждого уголка ориентирована в направлении, параллельном плоскости секции, а вторая – перпендикулярном плоскости секции (RU 2330925 C1, МПК E04H 12/08 (2006.01), 2008).

Фермы соединены в секцию узлом углового разъемного соединения с сопряжением пары продольных боковых элементов в виде стальных уголков с образованием составного профиля в форме прямоугольной трубы с использованием двух групп ориентированных взаимноперпендикулярно болтовых соединений, установленных с чередованием по длине каждой пары сопряженных уголков в соосных для каждого болтового соединения отверстиях параллельных полок сопряженных уголков.

Набор конструктивных элементов в известной конструкции у каждой фермы представляет собой ряд последовательно расположенных параллельных поперечных стальных элементов, соединенных концами со стальными уголками, и на каждом участке между всеми поперечными стальными элементами пар полураскосов, проходящих от узлов соединения одного поперечного стального элемента со стальными уголками к середине следующего поперечного стального элемента в направлении, соответствующем направлению сверху вниз. Секции известной стойки могут быть выполнены с поперечным сечением в форме квадрата или прямоугольника, а продольные боковые элементы ферм - в виде как равнополочных, так и разнополочных стальных уголков.

Актуальность использования узла углового разъемного соединения обусловлена тем, стойка этой известной конструкции собирается непосредственно на месте установки из плоских ферм, предварительно изготовленных в заводских условиях, которые легко могут перевозиться, в том числе несколько комплектов стоек одновременно. При этом сохраняется возможность демонтажа стойки.

При эксплуатации известной стойки, когда она используется для опоры линии электропередач, основная изгибающая нагрузка прикладывается в направлении проводов. В поперечном проводам направлении изгибающая нагрузка значительно меньше. Этим обстоятельством обуславливается целесообразность прямоугольного поперечного сечения стойки при использовании для опоры линии электропередач. При этом нагружение проводами приводит к снижению уровня динамических воздействий на стойку, снижаются частота и амплитуда ее возможных колебаний. Нагружение велико, но в значительной степени статично и однородно.

В случае же применения такой стойки в качестве мачты для размещения какого-либо оборудования на высоте, она будет более подвержена разнонаправленным колебательным воздействиям, обусловленным, в частности, ветровой нагрузкой. В этом случае, колебания могут привести к смещению друг относительно друга пары продольных боковых элементов в виде уголков, образующих составной профиль в форме прямоугольной трубы, что приведет к утрате упора этих уголков друг в друга под действием болтового соединения, которое в этом случае ослабнет и приведет к потере несущей способности составного профиля в форме прямоугольной трубы и, как следствие, к потере несущей способности конструкции мачты в целом, которая в этом случае может разрушиться. Такая возможность особенно актуальна в случае, когда болтовые соединения, скрепляющие пары продольных боковых элементов в виде стальных уголков в составной профиль в форме прямоугольной трубы, расположены со значительным шагом, в то время как его возможное сокращение приведет к неразумно высоким трудозатратам на сборку мачты из-за неразумного количества болтовых соединений.

Технический результат полезной модели заключается в повышении несущей способности узла углового разъемного соединения за счет исключения возможности потери им прочности в условиях изменяющегося динамического нагружения.

Этот технический результат достигается узлом углового разъемного соединения, который содержит два стальных уголка, неразъемно соединенных с набором конструктивных элементов и сопряженных между собой с образованием составного профиля в форме прямоугольной трубы с использованием двух групп ориентированных взаимноперпендикулярно болтовых соединений, установленных в соосных для каждого болтового соединения отверстиях параллельных полок сопряженных уголков. Для каждого болтового соединения в зоне его расположения на полке с отверстием каждого из сопряженных уголков размещен с внутренней стороны по краю полки жесткий упор, контактирующий с внутренней поверхностью края параллельной оси болтового соединения сопряженной полки смежного уголка.

В наилучшем варианте осуществления полезной модели ориентированные взаимноперпендикулярно болтовые соединения расположены с чередованием по длине пары сопряженных уголков.

Жесткий упор может быть выполнен в виде приваренного стального элемента. В наилучшем варианте осуществления полезной модели жесткий упор выполнен в виде приваренного отрезка прутка. Уголки выполнены равнополочными или разнополочными.

Возможность осуществления полезной модели подтверждается конкретным примером выполнения узла углового разъемного соединения, использованного в конструкции прожекторной мачты, проиллюстрированной графическими материалами:

- на фиг.1 показана мачта, общий вид;

- на фиг.2 показана опорная площадка мачты, вид сверху;

- на фиг.3 показана площадка отдыха нижней секции мачты;

- на фиг.4 показана средняя площадка отдыха;

- на фиг.5 показана верхняя часть мачты с опорной площадкой;

- на фиг.6 показана средняя часть мачты в зоне соединения верхней и нижней секций;

- на фиг.7 показана нижняя часть мачты;

- на фиг.8 показан поперечный разрез нижней части мачты;

- на фиг.9 и 10 показаны сечения соединенных продольных боковых элементов ферм в виде уголков в зоне расположения болтовых соединений; болтовые соединения расположенные друг относительно друга под углом 90 градусов и по сути выполнены тождественно;

- на фиг.11 и 12 показан фрагмент продольного бокового элемента в виде уголка с установленным упором: фиг 11 – поперечное сечение, фиг.12 – Вид А на фиг.11;

- на фиг.13 и 14 показан башмак: фиг.13 – вид сбоку, фиг.14 – вид сверху (дополнительно изображен боковой продольный элемент фермы в виде сопряженных уголков).

Мачта (фиг.1) содержит две последовательно соединенные верхнюю 1 и нижнюю 2 секции, опорную площадку 3 (фиг.1, 2, 5), установленную на вершине верхней секции 1, лестницу 4 (фиг.1; на фиг.5, 6, 7 не показана), закрепленную внутри полостей секций 1 и 2 для обеспечения возможности человеку подниматься на опорную площадку 3, установленные внутри полости секций 1 и 2 площадку отдыха 5 (фиг.1 и 3) нижней секции 1 и среднюю площадку отдыха 6 (фиг.1 и 4; на фиг.6 не показана). Опорная площадка 3 выполнена с ограждением 7 и молниеотводами 8. Лестница 4 в нижней секции 2 выполнена с ограждением 9 (фиг.1 и 3; на фиг.6 и 7 не показано), предотвращающим возможное падение человека.

Верхняя 1 и нижняя 2 секции имеют в общем случае поперечное сечение в форме прямоугольника, а в данном конкретном варианте осуществления полезной модели – квадрата. Верхняя секция 1 имеет форму прямоугольного параллелепипеда. Нижняя секция 2 имеет форму прямоугольной усеченной пирамиды.

Верхняя 1 и нижняя 2 секции соединены накладными пластинами 10 (фиг.1 и 6). На большем основании 11 (фиг.1, 7) нижней секции 2 для установки мачты на фундаменте 12 закреплены башмаки 13 (фиг.1, 7, 13, 14).

Верхняя 1 и нижняя 2 секции (каждая) выполнены из четырех образующих грани секций 1 и 2 соединенных ферм 14 верхней секции 1 и 15 нижней секции 2 (фиг.5, 6, 7, 8). Фермы 14 и 15 верхней 1 и нижней 2 секций выполнены аналогично, за исключением указанных выше отличий, обусловленных формой, а именно: ферма 14 верхней секции 1 имеет форму прямоугольника, а ферма 15 нижней секции 2 имеет форму трапеции.

Каждая ферма 14 или 15 выполнена в виде продольных боковых элементов, представляющих собой стальные уголки 16 и 17 (фиг.7, 8, 9, 10, 11, 12; далее конструкция секций описывается на примере выполнения нижней секции 2; верхняя секция 1 в части, касающейся сущности полезной модели, выполнена аналогично), которые неразъемно соединены между собой промежуточным набором конструктивных элементов 18 и 19 (фиг.1, 5, 6, 7). Эти конструктивные элементы представляют собой ряд последовательно расположенных параллельных поперечных стальных элементов 18, сваренных концами 20 (фиг.7) со стальными уголками 16 и 17, и на каждом участке между всеми поперечными стальными элементами 18 пар приваренных стальных полураскосов 19, проходящих от узлов 21 соединения одного поперечного стального элемента 18 со стальными уголками 16 и 17 к середине 22 следующего поперечного стального элемента 18 в направлении, соответствующем направлению от верхней секции 1 к нижней секции 2.

Одна полка 23 (фиг.8) каждого уголка 16 или 17 ориентирована в направлении, параллельном плоскости фермы 14 или 15, а вторая полка 24 – перпендикулярном плоскости фермы 14 или 15. В данном конкретном примере использованы равнополочные уголки 16 и 17 как для верхней 1, так и для нижней 2 секций. Но возможно использование разнополочных уголков.

Фермы 15 (или 14 аналогично) соединены с образованием узла углового разъемного соединения с сопряжением пары продольных боковых элементов в виде уголков 16 и 17 с образованием составного профиля в форме прямоугольной трубы (в конкретном примере квадратной, а в случае использования разнополочных уголков - прямоугольной) с использованием двух групп ориентированных взаимноперпендикулярно болтовых соединений 25 и 26 (фиг.7, 9, 10), установленных в соосных для каждого болтового соединения 25 или 26 отверстиях расположенных параллельно полок 23 и 24 (соответственно) сопряженных уголков 16 и 17. Болтовые соединения 25 и 26 имеют одинаковую конструкцию, но расположены с чередованием (см. фиг.7) по длине каждой пары сопряженных продольных боковых элементов в виде уголков 16 и 17. То есть, болтовые соединения 25 и 29 на длине уголков 16 и 17 от одного к другому меняют свое положение на 90 градусов. Для легконагруженных мачт, имеющих небольшую высоту упомянутое условие чередования может не соблюдаться ни в этом, ни в описанных ниже случаях.

Для каждого болтового соединения 25 и 26 в зоне его расположения на полке 23 или 24 (соответственно) с отверстием каждого из сопряженных уголков 16 и 17 размещен с внутренней стороны 27 (фиг.9, 10) по краю полки 23 или 24 (соответственно) жесткий упор 28, контактирующий с внутренней поверхностью 29 края параллельной оси болтового соединения 25 и 26 сопряженной полки 23 или 24 (соответственно) смежного уголка 16 или 17.

Жесткий упор 28 (фиг.11, 12) выполнен в виде приваренного стального элемента, в качестве которого в данном конкретном примере использован отрезок прутка из стали, но могут быть использованы и иные стальные изделия любого поперечного сечения и даже фактически прошедшую незначительную подготовительную обработку образки различных стальных профилей.

Использование жестких упоров 28 позволяет плотно стянуть между собой уголки 16 и 17 болтовыми соединениями 25 и 26. При этом исключается возможное относительное смещение друг относительно друга уголков 16 и 17 в процессе эксплуатации мачты, подвергающейся различным динамическим воздействием и статическому продольному и изгибающему нагружению.

Накладные пластины 10 (фиг.6), которыми между собой соединены верхняя 1 и нижняя 2 секции, установлены парами по углам секций 1 и 2, при этом каждая связана с соединяемыми секциями 1 и 2 болтовыми соединениями 30 и 31.

В каждой паре накладных пластин 10 болтовые соединения 30 одной накладной пластины 10 расположены с чередованием с болтовыми соединениями 31 другой накладной пластины 10.

Аналогично тому, как это описано для болтовых соединений 25 и 26 уголков 16 и 17, для каждого болтового соединения 30 и 31 с накладной пластиной 10 в зоне его расположения на полке (детально на чертежах узел болтового соединения 30 или 31 в зоне с накладными пластинами 10 не показан, поэтому позиции конкретного узла не даны; узел аналогичен узлу на фиг.9 и 10) с отверстием каждого из сопряженных в зоне расположения накладных пластин 10 уголков 16 и 17 размещен с внутренней стороны по краю полки жесткий упор, контактирующий с внутренней поверхностью края параллельной оси болтового соединения 30 или 31 сопряженной полки смежного уголка 16 или 17 (соответственно).

Башмаки 13 выполнены с фланцами 32 (фиг.13, 14) для взаимодействия с фундаментом 12 (фиг.1) и на каждом фланце 32 жестко закреплены две ориентированные друг относительно друга под прямым углом пластины 33 и 34, а также дополнительная упорная пластина 35.

Также аналогично тому, как это описано для болтовых соединений 25 и 26 уголков 16 и 17, пластины 33 и 34 (фиг.7) каждого башмака 13 соединены с уголками 16 и 17 нижней секции 2 двумя группами болтовых соединений 36 и 37. Болтовые соединения 36 одной пластины 34 расположены с чередованием с болтовыми соединениями (37) другой пластины 33.

При этом для каждого болтового соединения 36 или 37 с пластиной 33 или 34 в зоне его расположения на полке (детально на чертежах узел болтового соединения 36 или 37 в зоне с пластинами 33 или 34 также не показан, поэтому позиции конкретного узла не даны; узел аналогичен узлу на фиг.9 и 10) с отверстием каждого из сопряженных в зоне расположения пластин 33 и 34 уголков 16 и 17 размещен с внутренней стороны по краю полки жесткий упор, контактирующий с внутренней поверхностью края параллельной оси болтового соединения 36 или 37 сопряженной полки смежного уголка 16 или 17 (соответственно).

Детали выполненного в соответствии с настоящей полезной моделью узла углового разъемного соединения изготавливаются по известным технологиям, применяемым для использованной в конструкции номенклатуры материалов. Сборка узла каких-либо трудностей не представляет и очевидна среднему специалисту.



1. Узел углового разъемного соединения, содержащий два стальных уголка, которые неразъемно соединены с набором конструктивных элементов и сопряжены между собой с образованием составного профиля в форме прямоугольной трубы с использованием двух групп ориентированных взаимноперпендикулярно болтовых соединений, установленных в соосных для каждого болтового соединения отверстиях параллельных полок сопряженных уголков, при этом для каждого болтового соединения в зоне его расположения на полке с отверстием каждого из сопряженных уголков размещен с внутренней стороны по краю полки жесткий упор, контактирующий с внутренней поверхностью края параллельной оси болтового соединения сопряженной полки смежного уголка.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что ориентированные взаимноперпендикулярно болтовые соединения расположены с чередованием по длине пары сопряженных уголков.

3. Узел по пунктам 1 или 2, отличающийся тем, что жесткий упор выполнен в виде приваренного стального элемента.

4. Узел по пунктам 1 или 2, отличающийся тем, что жесткий упор выполнен в виде приваренного отрезка прутка.

5. Узел по пунктам 1 или 2, отличающийся тем, что уголки выполнены равнополочными или разнополочными.


Технический результат заключается в повышении несущей способности узла углового разъемного соединения за счет исключения возможности потери им прочности в условиях изменяющегося динамического нагружения. Узел углового разъемного соединения содержит два стальных уголка, которые неразъемно соединены с набором конструктивных элементов и сопряжены между собой с образованием составного профиля в форме прямоугольной трубы с использованием двух групп ориентированных взаимноперпендикулярно болтовых соединений 25, установленных в соосных для каждого болтового соединения 25 отверстиях параллельных полок 24 сопряженных уголков. Для каждого болтового соединения 25 в зоне его расположения на 27 полке с отверстием каждого из сопряженных уголков размещен с внутренней стороны по краю полки жесткий упор 28, контактирующий с внутренней поверхностью 29 края параллельной оси болтового соединения 25 сопряженной полки 24 смежного уголка. 4 з.п.ф-лы, 14 Ил.