|
|
|
Навигация
|
Главная » Мануалы Металлические конструкции Современные виды антенных устройств и их классификация. В общем случае антенное устройство состоит из: а) приемо-передающего комплекса; б) фидер-пых трактов и облучающих устройств; в) собствеппо антенны (если ею является устройство) или аптепп, устанавливаемых па специальпых опорах с механизмами спуска и подъема; г) опорпо-поворотпых устройств или механизмов, позволяющих перемещать аптеппые устройства; д) приводов, приводящих в движение аптеппые устройства, и автоматических устройств, управляющих их движением; е) строительной части (фундаментов или опорных зданий, кабин, лифтов, лестниц, ограждений и др.). Здесь рассматриваются лишь копструкции, указанные в п. в и частично в пп. г , е . Классификация аптеппых устройств может бьггь осуществлена по следующим признакам: назначению, характеру силовых воздействий, копструктивпому типу. Таблица 1.1. Классификация аптеппых устройств
Примечания: * Выполняются как стациопарпыми, так и перевозными. ** При перемещепии аптеппы в радиопрозрачпое укрьггие она пе испытывает полностью или частично этих воздействий. *** Имеют особое зпачепие для подвижных, особеппо, полпостью поворотных аптепп. 1.1.2. Требования, предъявляемые к металлическим конструкциям антенных устройств. Специфическими требованиями, предъявляемыми к металлическим конструкциям аптеппых устройств, являются: А. Создание таких копструктивпых форм, при которых метеорологические, гравитациоппые и температурпые воздействия минимальны. Б. Ограничение деформаций (линейных и угловых) конструкций, возникающих при любых воздействиях и в процессе эксплуатации при определенных режимах 0,025 работы. Максимальное линейное отклонение фактической формы элементов антенного устройства от теоретической но нормали к ней обычно не должно нревышать Адглйкс fxX, где Х - длина волны, на которой работает антенное устройство; Кх - коэффициент, характеризующий порядок отклонения (в долях от X), при котором еще не возникает существенного снижения эффективности работы антенного устройства, в первом приближении можно принимать значение Кх = + Для современньгх антенньгх устройств, характерные размеры (высота и протяженность) которьгх находятся преимущественно в интервале от 50 до 500 м, суммарные максимальные отклонения, возникающие при выверке и в результате деформирования конструкций от силовьгх воздействий при эксплуатации, не превышает 1/100-1/200 от величины характерного размера. Сообразуясь с этим, установлена область длины радиоволн (рис. 1.1), для которьгх решающим является первое или второе предельные состояния; учитывая их особенность, оказывается возможным принять необходимые меры: изменить схему несущих конструкций, использовать автоматические устройства для уменьшения отклонений и др.  Рис. 1.1. График расчета аитеииьгх устройств ио I и II предельным состояниям Максимальное угловое отклонение Да оси антенны (например, фокальной) от заданного положения также ограничено предельным значением его отношения к углу 9о^5 диаграммы направленности антенны на половине мощности Да < Ка9о,5> где в первом приближении можно принимать к„< 0,25. В. Регулирование отклонений от теоретической формы и положения элементов антенного устройства, возникающих как в начальный период при изготовлении и монтаже конструкций антенны, так и в период эксплуатации в результате изменения напряженно-деформированного состояния конструкций. Начиная с определенных значений X и размеров антенн, требования к точности изготовления и монтажа конструкций намного вьгходят за рамки возможностей не только заводов металлоконструкций, но и специализированньгх заводов. Прежде всего, требуется разработка специальньгх конструктивньгх и монтажньгх мероприятий, обеспечивающих заданную точность антенны по окончании ее сборки на месте монтажа. У вращаемых по углу места антенн весовые деформации не могут быть скомпенсированы в начальный период путем выверки и уменьшены при эксплуатации путем дополнительного вложения металла. Возникает необходимость разработки принципиально новых конструктивньгх построений, позволяющих сохранять заданные форму и взаимоположение элементов антенного устройства с большой точностью при его вращении и воздействии на него различных метеофакторов. Г. Необходимость принятия специальньгх мер, в том числе и конструктивных, по удалению снега и гололеда, снижающих эффективность работы антенны, а также по уменьшению влияния температурного воздействия. д. Возможность дальнейшей модернизации металлических конструкций, поскольку быстрое развитие пауки и техники приводит к ускоренному моральному старению радиотехнических схем. Е. Необходимость всемерной унификации решений различных видов аптеппых устройств и установление определенного ряда и градаций в соответствии с радиотехническими требованиями, размерами и климатологией. Ж. Разработка таких копструктивпых решений и приспособлений для монтажа, которые позволяют осуществлять скоростной монтаж в сложных условиях работы па большой высоте при возможных неблагоприятных метеорологических воздействиях. 1.1.3. Общие указания по нагрузкам и воздействиям. В соответствии со СНиН 2.01.07-85 пагрузки разделяются па постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые). В аптеппых устройствах и опорах к постоянным нагрузкам относятся: а) масса постоянных частей несущих конструкций и фундаментов; б) масса оборудования, элементов и помещений, без которых пе может функционировать данное сооружение; в) масса механизмов, приводящих в движение аптеппые устройства, и автоматических устройств, управляющих их движением; г) воздействие предварительного папряжепия элементов конструкций; д) масса и давлепие грунта. К длительным нагрузкам относятся: а) масса частей сооружепий, которые в процессе эксплуатации могут изменяться (времеппые площадки, лестницы, перегородки и др.); б) масса оборудования, которое в процессе эксплуатации может изменять положепие или может модернизироваться; в) средние скорости ветра, при которых возможно возникновение колебаний сооружепий в целом или его отдельных частей; г) иперциоппые силы, возникающие при вращении или перемещепии сооружения или его частей, если вращение или перемещение непрерывны при их эксплуатации. К кратковременным нагрузкам относятся: а) ветровые максимальной иптепсивпости; б) обледенение; в) изменение температуры в пределах одних суток, а также изменение температуры от солнечной радиации; г) осадки (снег, дождь, отложепие пьши); д) иперциоппые при быстрых вращениях или перемещениях сооружепий; е) от массы людей, инструментов, временного оборудования; ж) возникающие при перевозке и возведении сооружепий; з) воздействия подвесного подъемпо-трапспортпого оборудования. К особым нагрузкам и воздействиям относятся: а)сейсмические и взрывные воздействия; б) вызываемые неисправностью или поломкой оборудования (например, отказ от работы автоматических устройств, регулирующих усилия в аптеппых полотнах; одпостороппее тяжепие проводов вследствие обрыва или опускания аптепп и др.); в) перавпомерпость осадки осповапия. Капитальность сооружепий устанавливается технологической организацией в зависимости от их срока службы: I класс капитальности - срок службы 50 лет; II класс капитальности - срок службы 25 лет; III класс капитальности - срок службы 10 лет. В зависимости от класса капитальности устанавливаются требования к материалам и покрьггиям, предохраняющим от коррозии, и предписываются специальпые меры по предотвращению появления усталости в связи с увеличением числа циклов колебаний. К первому классу капитальности относятся сооружения, имеющие особо важное пародпохозяйствеппое зпачепие, и объекты, моральное старение которых весьма мало (обелиски, памятники культуры, смотровые устройства, сооружения, легко подвергающиеся модернизации, метеорологические опоры и др.), а также некоторые виды сооружений, нредназначенные для комплексного использования. Коэффициент надежности по ветровой нагрузке для них 7 = 1,4. Ко второму классу сооружений относятся наиболее распространенные виды сооружений, предназначенные для выполнения функциональных задач. Коэффициент надежности по ветровой нагрузке для них = 1,4. К третьему классу капитальности относятся временные и перевозные сооружения. Коэффициент надежности по ветровой нагрузке для них 7 = 1,3. Основные значения коэффициентов условий работы для антенньгх сооружений, опор и их элементов приведены в табл. 1.2. Наиболее вероятные сочетания нагрузок и воздействий и значения коэффициентов сочетаний для основньгх сочетаний, состоящих из постоянньгх, длительньгх и кратковременньгх нагрузок и воздействий и для особьгх значений, составленньгх из постоянньгх длительньгх, некоторьгх кратковременньгх и одной из особьгх нагрузок и воздействий, указаны в табл. 1.3. Если для данного вида сооружений установлены наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок и воздействий, то для него разрешается производить расчет только на них. Таблица 1.2. Коэффициенты условий работы
1.1.4. Масса конструкций. Масса оборудования и механизмов принимается по данным каталогов, типовым проектам или заданию. Масса конструкции определяется, сообразуясь с данными аналогичных типовых или индивидуальньгх проектов 0- Если все геометрические размеры рассматриваемого /-го сооружения изменены в к„ раз по сравнению с сооружением, принятым в качестве эталона (к„ = 1), а внешние воздействия изменены в раз, то масса конструкции с новыми параметрами может быть принята по приближенной формуле Qi = Qu>l а (1.1) Таблица 1.3. Расчетные сочетания нагрузок
Примечание. При паихудших паправлепиях ветра: * только в элементах площадок при ее площади более 15 м^; ** зональное воздействие ветра; *** зпачепия этих коэффициентов может бьггь уточнено в задании. На ранних стадиях нроектирования масса различных онор ориентировочно может быть определена по номограммам, построенным применительно к П1 ветровому району и приведенным на рис. 1.2, 1.3, 1.4. Нри использовании указанньгх величин для других ветровых районов данные, приведенные на указанньгх номограммах, следует умножить на коэффициент а (1.2) где qj - нормативный скоростной напор для ветрового района, в котором расположено сооружение на отметке, равной половине высоты сооружения; qljij- то же, но для III ветрового района. Н, м а) 500 400 300 200 100 О б) 100 200 300
G, т Н, м Рис.1.2. Масса телевизиоииьгх оиор в зависимости от высоты (III ветровой р-и) а - мачты; б - башии Н, м а) 120 100 80 60 40 20 б) 40 60 80 120 Н, м
 Рис.1.3. Масса оиор радиорелейных линий (III ветровой р-н) а - мачты; 6 - башни 1632 48 64 Рис.1.4. Масса радиотелескопов а - тип РТ-64; 6 - тип РТ-70; в - тип РТ-128 Продольные силы в стволах опор определяются по формулам: для башеп для мачт (1.3) (1.4) где Ncme - усилие от массы вышележащего ствола; Ng - усилие от массы вышерас-положеппого оборудования; N - усилие от массы оттяжек, приходящееся па вышележащие оттяжечпые узлы; N - вертикальная составляющая тяжепия всех вышележащих оттяжек. Пагрузки от массы прикладываются в точках, установленных технологическими заданиями. Сообразуясь с этим, в решетчатых конструкциях необходимо такое построение схемы, чтобы силы веса сосредотачивались в узлах и лишь в виде исключения допускается приложение сил веса вне узлов. При этом элементы копструкции должны бьггь рассчитаны па одновременное действие осевых сил и моментов. Для сооружепий или их частей, вращающихся отпосительпо горизонта, необходимо учитывать изменение положения центра тяжести отпосительпо вертикальной оси. При определепии пагрузки от массы следует принимать следующие зпачепия коэффициентов надежности по нагрузке jf для: - фасонных частей и узлов - 1,2; - оборудования и массы несущих конструкций - 1,1 при расчете па прочность и 0,9 при расчете па опрокидывание и отрыв; - оттяжек мачт - 1; - прецизионных устройств, в первую очередь для вращающихся отпосительпо горизонтальной оси, зпачепия указанных коэффициентов могут приниматься лишь в первой стадии проектирования. В дальнейшем масса должна приниматься по исполнительным чертежам и в случае необходимости должно производиться необходимое изменение распределения массы по объему копструкции. 1.1.5. Воздействие ветра. Паблюдепия, проводимые пад скоростью ветра в одной произвольной точке пространства, показывают, что скорость ветра непрерывно изменяется (рис. 1.5). При этом изменение скорости ветра от его среднего зпачепия, вычисленного за некоторый промежуток времени (по СПиП 2.01.07-85, п.6.4 скорость ветра па уровне 10 м пад поверхностью земли для местности типа А, соответствующая 10-мипутпому интервалу осреднения и превышаемая в среднем раз в пять лет) может быть представлено в виде ряда Фурье:  Рис. 1.5. Изменение скорости ветра в изолированной точке в зависимости от времени а - случайная зависимость; б - разложение пульсаций в точке (1.5) Для практических задач ограничиваются некоторым конечным числом членов ряда. При этом выбираются такие частоты со, которые соответствуют собственным частотам колебаний сооружения (рис. 1.5 6): Vi,MaKc = + sinra?,. = F,p(l +т). (1.6) Здесь ф=у - ~ среднее значение скорости за 10 мин.; а^, м/сек^ - доля пульсации, соответствующая данной частоте; АГд^. = ~ наибольшее значение пульсации скорости ветра; tj, сек - время, при котором AV= AVukc, щ - частоты собственньгх колебаний сооружения в целом или его отдельньгх частей; гПу - коэффициент пульсации скорости ветра п = Ц;- = f, (1.7) принимаемый по данным наблюдений. Значение Vp зависит от структуры ветрового потока. Применительно к особенностям воздействия ветрового потока на сооружения, в настоящее время могут быть выделены следующие виды структур ветрового потока. А. Максимальные величины скорости ветра, наблюдаемые при штормах большой длительности, когда турбулентность вызывает полное перемешивание масс воздуха. При этом скорость ветра возрастает с высотой по логарифмическому (1.8) или степенному (1.9) законам: Vz=v,Q; (1.8) i -10 V, = (1.9) где - скорость ветра на отметке Z; Viq - осредненная скорость ветра на отметке 10 м; 2 - относительная шероховатость поверхности земли, принятая: для типа местности А 2 = 0,1 м и для типа местности В Zq -2,5 м; да = 7 по американским стандартам. В нормативных данньгх всех стран учитывается вероятностное значение возможных максимумов скорости ветра (на уровне флюгера) при осреднении в течение двух минут. Средние значения скоростного напора ветра (q = Qq), соответствующие установившемуся скоростному напору на высоте 10 м в зависимости от района России, должны приниматься по СПиП 2.01.07-85. Там же приводятся значения коэффициента к, учитывающего изменение скоростного напора в зависимости от высоты Z и типа А, В или С местности. Б. Максимальная в некоторых зонах, но неравномерная по высоте скорость ветра, возникающая в пограничном слое атмосферы вследствие мезоструйньгх течений. Максимальные значения скорости ветра при мезоструйньгх течениях достигают расчетньгх скоростей, указанных на рис. 1.6. Поскольку ось мезоструйного течения может располагаться на любой высоте в пределах пограничного слоя атмо- сферы, при этом толщина слоя, имеющего максимальную скорость ветра, может бьггь различной, то расположение и толщина слоя должны выбираться, сообразуясь с наихудшими видами загружепия для данного вида сооружения. Пример вариантов измепепия скорости ветра с высотой для мачт припимается применительно к схемам, приведенным па рис. 1.6, а для башеп - согласпо рис. 1.7. Уменьшение скорости ветра в зонах спада определяется в зависимости от толщины этой зоны (А/г, м) и ветрового района по формуле V , =V,-kAV, (1.10) где - припимается согласпо ранее устаповлеппому порядку по СПиП; AV - определяется по графику па рис. 1.8; к - вычисляется по формуле (1.2).  Рис.1.6. Варианты зонального изменения скорости ветра для мачт
Рис.1.7. Варианты изменения скорости ветра у башен До, м/с  При этом должно бьггь вьщержапо условие: 25 м/с > kAF< F. (1.11) В. Локальные воздействия ветра при локальных штормах, вихревых шквалах, торнадо, тропических циклопах и т.д. должны учитываться только в районах с часто повторяющимися указанными явлениями. При этом скорость ветра, достигающая штормовых значений вблизи поверхпости земли, с высотой почти пе возрастает. Данные о локальных воздействиях должны быть получены от местных метеостанций и согласованы с Главной Геофизической Обсерваторией России. Г. Пульсационное воздействие ветра характеризуется значением коэффициента пульсации скоростного напора ветра: О 50 100 150 200 250 300 Ah, м Рис.1.8. Изменение значения скорости ветра ДКв зависимости от рассматриваемой зоны Ah ricp V + А V ср макс 2А F = 2т^. (1.12) Зпачепия коэффициентов пульсации скоростного напора в одной произвольной точке пространства приняты согласпо СПиП 2.01.07-85. Вероятность одновременного воздействия пульсаций скоростного напора в точках, различно расположенных в пространстве по отношению к направлению ветрового потока (рис. 1.9) по сравпепию с точкой (0), для которой величина пульсации принята максимальной, характеризуется значением коэффициента корреляции, получаемого па основании эмпирической формулы (1.13) где индексы х, у, z нри к^ р, AF, С? характеризуют положение точки, для которой устанавливается коэффициент корреляции по отношению к точке О , где величина пульсации принята максимальной; (х, у, z) - одна из координат системы; V -скорость ветра; / - частота пульсаций ветрового потока; С - метеорологические характеристики: =20; = 1 и Ккорх,у = 1/ С.\ =4+8 (С° =4 при неустойчивой, а =8 при нейтральной стратификации). 1о  д. Оценка влияния пульсаций ветрового потока осуществляется в соответствии со СНиП 2.01.07-85. Целесообразно использовать работу [6] и зависимость по формуле (1.13), принимая частоту пульсаций /, равной частоте собственньгх колебаний по наиболее опасной форме. В этом случае целесообразно использовать свойство некоторых параметров, в которые входит значение к^ р. Fq - площадь эпюры по всей высоте сооружения, характеризующая одновременность действия пульсации:  Рис. 1.9. Графическое изображение изменения коэффициента корреляции Кхор. в нанравлении ветра (ось Y), но высоте (ось Z) и но горизонтали, нернендикулярно нанравлению ветра Fa = KKopdZ = о (1.14) расстояние от места приложения максимального значения пульсации до центра тяжести площади эпюры Ккоп (рис. 1.10). Рис.1.10. Положение центра тяжести Zo энюры, характеризующей изменение коэффициента корреляции К^ов. относительно 7-0 -0 -- jicopZdz (1.15) произвольной точки о 0 со/- На рис. 1.11 изображены схемы конструкций: башни, мачты и горизонтального элемента. Для всех этих конструкций принято, что FCx = const; т = const. Наихудшей формой колебаний для случаев а и б является первая (для случая б первая форма, полагая, что в узлах оттяжек шарниры). В этом случае дополнительный момент от действия пульсаций скоростного напора будет следующим. Случай а: М макс.кор = mqFo(H-Zo) FQ, (1.16) 1 2 3 4 ... 53 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |