Пристрій для монтажу телескопічної вежі

Корисна модель відноситься до галузі будівництва споруд вітроенергетики з горизонтальною віссю обертання, а саме, підйомних пристроїв телескопічних веж. Відома корисна модель під назвою „Пристрій для монтажу телескопічної вежі” [Патент України №11310]. Він містить кільцеву залізобетонну балку, конусні стальні кільця, секції вежі, гідродомкрат, головку поршня, кільцеподібну вісь, гнізда до шарнірів, силові стрижні, повітряну еластичну камеру, повітропровід до компресора. Силові стрижні, шарнірне приєднані до кільцеподібної осі; комплект конусних стальних кілець, за допомогою яких здійснюється підйом секцій вежі у проектне положення позначені літерами а, б, в, г, д, е і кожне з них обперте на одне з блоку конусних стальних кілець. Це технічне рішення прийняте за найближчий аналог. До недоліків найближчий аналогу слід віднести: стрижні, за допомогою яких здійснюється підйом секцій вежі у проектне положення не обладнані пристроями з деталлю, що володіє можливістю самоцентровки з метою розподілу тиску на плоскість виступів у конусних стальних кільцях і тим самим уникнути місцевого зминання матеріалу цієї деталі; стальні конусні кільця складають склепіння, яке працює на стиск і тим самим утворює і передає руйнівне розпірне зусилля, яке діє на конусну залізобетонну балку. Максимальна, а тому і розрахункова величина цього зусилля залежить від ваги телескопічної вежі разом з гондолою і від співвідношення між зовнішнім діаметром конусних кілець і висотою склепіння, утвореного стальними конусними кільцями. Величина цього розпірного зусилля може бути визначена з виразу Р=ql2/8h, де: Р - розпірне зусилля, кН, q - погонна вага склепіння у кН/п.м., 1 - діаметр найбільшого (зовнішнього)стального конусного кільця у склепінні, м, h - висота склепіння, м. Цей вираз аналогічний формулі по визначенню зусилля розтягу гнучкої нитки з тією різницею, що замість розтягнення - має місце стиск, тобто знак мінус. Оскільки зі зменшенням висоти склепіння розпірне зусилля пропорційно зростає, то не важко прийти до висновку, що його величина може перевищити межу міцності конусної залізобетонної балки не зважаючи на збільшення її перерізу, марки бетону і коефіцієнту армування; при цьому треба зауважити, що збільшення перерізу цієї конусної залізобетонної балки призводить до виникнення цілої низки технічних і економічних негараздів, розв’язка яких у такий спосіб неефективна. Одночасно з вищезгаданим за недолік конструкції слід вважати необхідність обмежувати вагу вежі за рахунок зменшення її висоти, а це, як відомо, призведе до зниження вітрового потенціалу, а тому і потужності вітроагрегату. Таким чином, основним недоліком найближчого аналогу є невдало вибрана конструкція силових елементів до секцій вежі, що значно перевищує несучу спроможність цих елементів, працюючих в умовах обмеженості простору. В основу корисної моделі поставлена задача з розробки такої конструкції пристрою до монтажу телескопічної вежі, конструктивні особливості якої забезпечили б можливість підвищення її несучої спроможності. Це досягається тим, що у пристрої до монтажу телескопічної вежі у складі гідродомкрату, головки поршня, силових стрижнів, шарнірно приєднаних до кільцеподібної вісі і комплекту конусних стальних кілець, обпертих на кільцеву залізобетонну балку, конусні стальні кільця виконані розрізними у вигляді ламаної лінії з проміжками між двоступінчастими кільцевими нахиленими поясами, ширина яких визначена розрахунком, причому вони цю функцію виконують через посередництво самоцентруючих шарнірів. Між суттєвими ознаками і задачею корисної моделі існує наступний причинно-наслідковий зв’язок: На відміну від найближчого аналогу, у якому вага всіх елементів вітроагрегату, які змонтовані на конусних стальних кільцях згідно розрахункової схеми повністю передає розпірне зусилля на кільцеву залізобетонну балку, у замовленій корисній моделі вага вежі з гондолою вітроагрегату передається частково на горизонтальну складову і сприймається стальними конусними кільцями, а інша її частка припадає на вертикальну складову і викликає поперечну напругу як у конусних стальних кільцях, так і в кільцевій залізобетонній балці, що сприяє їх розвантаженню, а тому і є перевагою такої конструкції. На відміну від найближчого аналогу, у якому конусні стальні кільця виконані нерозрізними, у замовленій корисній моделі вони розрізні, що дає змогу розподілу навантаження на окремі конструктивні елементи, а тому це зменшує їх деформативність. На відміну від найближчого аналогу, у якому зростаюче розпірне зусилля вимагає або обмежувати вагу вежі, зменшуючи її висоту, або збільшувати висоту склепіння, застосовуючи комплект стрижнів різної довжини, що запропоновано [патентом України №57197], у замовленій корисній моделі ці обмеження не існують. На відміну від найближчого аналогу, у якому силові стрижні не обладнані пристроєм з самоцентруючою деталлю, у замовленій корисній моделі цей пристрій впроваджений, що зменшує концентрацію напруг а тому і їх деформацію. На відміну від найближчого аналогу, у якому збільшення габаритів несучих елементів вітроагрегату з метою підвищення несучої спроможності є причиною ускладнення будівельно-монтажних робіт і в деяких випадках можливості їх здійснення, у замовленій корисній моделі габарити несучих елементів відповідають запланованим проектним даним. Суть корисної моделі пояснена кресленнями, на яких зображено: На Фіг.1. Переріз головного фасаду. На Фіг.2. Вузол А. Замовлена корисна модель складена з наступних матеріальних елементів: кільцевої залізобетонної балки 1, конусних стальних кілець 2, секцій вежі 3, гідродомкрату 4, головки поршня 5, кільцеподібної вісі 6, гнізд 7 до шарнірів 8, силових стрижнів 9, повітряної еластичної камери 10, повітропроводу 11, напівсферичні вкладиші 12 до силових стрижнів 9, електрозаклепок 13, самоцентруючих шарнірів 14 з вирізами до них, проміжки 15 в перерізах конусних стальних кілець 2. Корисна модель монтується і працює наступним чином: Процес монтажу починають з укладання на кільцеву залізобетонну балку 1 конусних стальних кілець 2 таким чином, щоб забезпечити розрахункову ширину проміжків 15 по всій довжині кіл, що буде сприяти полегшенню монтажу на них секцій вежі, у складі від секції „а” до секції „е”, причому монтаж починаємо з секції „а”, яку за допомогою зварювання жорстко приєднуємо до закладної деталі (кутника) на кільцевій залізобетонній балці 1. Послідовно на комплект конусних стальних кілець 2 за допомогою автокрану встановлюємо секції вежі 3, позначені літерами „б”, „в”, „г”, „д”, „е”. Після цього на секції „е” монтують обертовий пристрій з гондолою (на кресленні ці конструкції не показані). Включається в роботу гідродомкрат 4, в складі головки поршня 5 з вмонтованою в неї віссю 6, де в гнізді 7 знаходиться шарнір 8, який є кінцевою деталлю в основі силових стрижнів 9. Другій кінець силових стрижнів 9 обладнаний самоцентруючими шарнірами 15, закріпленими жорстко за допомогою електрозаклепок 13 до силових стрижнів 9. Підйом секцій вежі 2 у проектне положення починаємо з центральної секції „е”, для чого за допомогою компресора 10 і повітропроводу 11 вісім силових стрижнів 9 через посередництво самоцентруючих шарнірів 15 вводимо в дотик з вирізами в них, після чого домкрат спрацьовує і піднімає секцію „е” разом з гондолою у проектне положення, тобто до стану внахліст з секцією „д”, тим самим виконується щільний стик у спосіб запресовки, після чого або накладається зварний шов, або виконується один з відомих варіантів роз’ємного з’єднання. У аналогічний спосіб здійснюється монтаж всіх секцій вежі при цьому в цей процес включається монтаж вітроколеса. Таким чином, запропонована корисна модель „пристрій до монтажу телескопічної вежі” після реалізації його в вітроенергетиці забезпечить розмежування і розподіл функцій окремих силових елементів удосконаленого пристрою і це буде запорукою нормальній експлуатації вітроагрегату протягом значно подовженого періоду.