Ограничение гололедообразования и устройство для предотвращения образования наледей и сосулек

1.

Ограничение гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш
(Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя
пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно
изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Авторы: СПб ГАСУ Аубакирова И. У, Мажиев Х. Н, Тихонов Ю М , инж.механик Андреева Е И [email protected] (999) 535-47-29, (921) 962-67-78
Restriction of ice formation and a device for preventing the formation of ice and icicles on pitched roofs using a damping steel
cable using an anti-icing pendulum dance extinguisher of the OGK and KPP-2 type,-13 LLC TPK LLC TPK Energomash
(Ukraine, RF patent No. 2387063) , for the scrapping and removal of icicles by providing multi-stage damping of the dance
extinguisher or using damping shear cable loops fixed on steel cable, mainly for pulsed multi-stage wind loads, according to
invention No. 154506 "Anti-explosion panel"№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Испытательного центра СПб ГАСУ, аккредитован Федеральной службой по аккредитации (аттестат №
RA.RU.21СТ39, выдан 27.05.2015), Организация "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824
1

2.

На фотографии изобретатель РСФСР Андреев Борис Александрович, автор
конструктивного решения по использованию фрикционно -демпфирующих связей
(компенсаторов) для применения ограничителей гололедообразования для
скатных крыш , с зафиксированными запорными элементов в штоке, по линии
снеговой (ледяной) нагрузки , согласно изобретения № 165076 «Опора
сейсмостойкая» для увеличения демпфирующей способности
антиоблединительного троса , при импульсных растягивающих нагрузках, для
обеспечения многокаскадного демпфирования , для улучшения демпфирующих
свойств фрикционно- демпфирующего компенсатора , согласно изобретениям
проф ПГУПС дтн проф Уздина А М №№ 1168755, 1174616, 1143895 и внедренные в
США для ограничения гололедообразования на скатных крышах в Канаде, США
Аннотация — в современных условиях для защиты скатных крыш
от гололедообразования, используется целый ряд различных
методов и реализующих их устройств, выполняющих защиту
скатных крыш, от гололедообразования. В настоящее время
актуальна разработка универсального средства защиты от
гололедообразования , от климатических воздействий с
применением опыта разработки наиболее эффективных
защитных устройств. Разработано универсальное устройство,
способное защищать от гололедообразования ,всех перечисленных
2

3.

негативных воздействий. В работе описана математическая
модель работы устройства, проведены испытания устройства в
лабораторных условиях, приведена методика расчѐта схем
защиты скатных крыш с использованием маятникового гасителя
пляски ,типа ОГК% и КПП-2Ю4-13 ООО ПТК Энергомаш Украина
–ограничитель гололедообразования на скатных крышах.
3

4.

4

5.

Предлагаемая устройство относится к инженерному
оборудованию зданий, а точнее к оборудованию скатных крыш или
нижних частей балконов, веранд или др. выступов зданий для
удаления сосулек, особенно вблизи замѐрзших водостоков,
представляющих угрозу для пешеходов, обрушением этих сосулек с
крыши или балкона.
5

6.

6

7.

Радикальным способом борьбы с замерзанием водостоков и
последующим созданием наледей и сосулек является система
электрического подогрева поверхности наружного водостока с
помощью [реющего электрического кабеля (патент России №
2158809, кл. E04D 13/064, 2000 г.].
Однако, данная система потребляет значительное количество
электроэнергии в зимний период времени как на обогрев воронкики
и водосточной трубы по всей еѐ высоте. Уменьшает образование
наледей и последующих сосулек тщательное изолирование крыши
от тепла чердака, что также требует больших вложений
средств, однако в периоды оттепели снег на крыше всѐ равно
тает, теперь уже от наружной температуры с образованием
тех же наледей и сосулек и для предотвращения образования
7

8.

наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому
и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках
8

9.

.
Поэтому остаѐтся актуальным поиск методов удаления сосулек и
устройство антиобледенительных устройство по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования с помощью демпфирующих петель закрепленных
9

10.

на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных нагрузках, с использованием о изобретений №
154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616,
2010136746, 165076 , для создания импульсных нагрузок
10

11.

11

12.

Антиобледенительное устройство по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования с помощью
демпфирующих петель закрепленных на стальном тросе для
скатных крыш зданий , преимущественно при импульсных
многокаскадных нагрузках , для ограничения гололедообразования
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК
и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент
РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем
обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно
изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 165076
12

13.

Устройство по слому и удалению сосулек происходит , путем
обеспечения многокаскадного демпфирования с помощью
демпфирующих петель закрепленных на стальном тросе для
скатных крыш , преимущественно при импульсных
многокаскадных нагрузках резонаторы - ограничители
гололедообразования с помощью демпфирующего стального
троса с использованием антиобледенительного маятникового
гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК
Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель
противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076
13

14.

За прототип берѐм устройство по удалению сосулек с крыши
здания с помощью, антиобледенительного маятникового
гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК
Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель
противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076
Задача заявляемою устройства состоит в упрощении и
удешевлении конструкции при еѐ большем универсализме
применительно к разным элементам здания, например с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК
и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент
РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем
14

15.

обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно
изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 165076
15

16.

16

17.

17

18.

Рис. I. Схема устройства для удаления сосулек, с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК
и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент
РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем
обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно
изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 165076
18

19.

Устройство иллюстрируется на примере здания с двухскат ной
крышей на фронтальных стенах, которого крепятся с двух
сторон здания краевые пластинчатые держатели на уровне
карнизов крыши с профильными протяженными отверстиями,
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК
и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент
РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем
обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно
изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Часть троса в пределах карниза соединяется с вне- карнизной
частью с помощью связующего узла .
19

20.

Эффект легкого подрезания сосулек достигается, если сосульки
не толще 1 - 3 см, а такая толщина может создаться за один два дня оттепели, например. Специальных расчѐтов прочности
троса не проводим, т.к. он выдерживают нагрузки в сотни кГ. И
здесь главное - не упустить время для слома сосулек, иначе
разрушение сосулек по всей крыше может быть затруднено и
способ перестаѐт работать.
Отдельно для водостока возможно построение тросовой
системы вокруг во- лостока со спуском шнура у водостока.
20

21.

21

22.

22

23.

Рис. 2. Конструкция и способ крепления, с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК
и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент
РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем
обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно
изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 165076
23

24.

Рис. 3. Насадки к воронке
Предлагаемое устройство для удаления сосулек пригодно не
только для крыш, но для балконов, веранд и др. выступов дома.
24

25.

В этом случае профильные держатели крепятся к боковым
сторонам нижней плиты балкона с двух его сторон, а два конца
троса от пластинчатых держателей рабочего троса,
соединяются в узловой элемент, движение которого через блок
управляется круговым тросом, выведенным в форточку и
перемещать трос, ломая сосульки.
25

26.

Рис. 4. Ограничение гололедообразования с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК
и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент
РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем
обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно
26

27.

изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Предлагаемое устройство относится к инженерному
оборудованию зданий, а точнее к оборудованию скатных крыш для
удаления сосулек, представляющих угрозу для пешеходов,
обрушением этих сосулек с карниза крыши.
Вызывает вопрос изготовления конструкции на крупных зданиях,
которых немало в С.-Петербурге, с необходимостью создания и
монтажа крупногабаритного режущего элемента, с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК
и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент
РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем
обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
27

28.

закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно
изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 165076
.
Задача состоит в упрощении и удешевлении конструкции при
еѐ большем универсализме применительно к разным элементам
здания.
Поставленная задача решается за счѐт того, что в качестве
ломающего элемента используется единая ячеистая протяж
ѐнная структура, выполненная из гибкого материала во всю длину
карниза, а по ширине эта структура с одной стороны крепится к
кромке крыши, выступая за эту кромку с помощью крепѐжных
держателей, а с другой стороны крепится дискретно с
интервалами, превышающими шаг ячеек к тросу, являющимся
тягой для ломающего ячеистого элемента и закреплѐнного под
карнизом посредством крепѐжных держателей, при этом трос
может смещать всю ячеистую структуру и ломать вросшие в
него сосульки.
Устройство представляет собой ограничитель
гололедообразования с помощью демпфирующего стального
троса с использованием антиобледенительного маятникового
гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК
Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель
противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076
Цепочка может охватывать не один скат крыши, а даже два или
три при соответствующем видоизменении конструкции на углах.
28

29.

Наконец, на рисунках , показаны два направления
демпфирующего троса вниз к земле, и вверх, которые показывают
возможности управления тянущим тросом с земли или с крыши.
Сосульки с карниза удаляются натяжением и движением троса
или цепочки , которая сдвигает ячеистую структуру и ломает
вросшие в сетку или цепочку сосульки
При необходимости трос может натягиваться неоднократным
натяжением и отпуском, что позволяет удалить возможное
обледенение троса и всей структуры карниза, крыши.
Ключевые слова — воздушные линии; вибрация; пляска;
гололѐдообразование; защита скатных крыш; экономическая
эффективность ограничителей гололедообразования
Скатные крыши , нередко подвержены ветровым воздействиям,
в результате которых образуется гололедообразование.
Указанные явления в значительной степени снижают срок
службы скатных кровель .
Для ограничения гололедообразования на скатных крышах, для
защиты от негативных воздействий применяется арсенал
различных средств, каждое из которых, как правило, призвано
защищать только от одного из описанных явлений, например .
ограничение гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
29

30.

Опыт эксплуатации скатных крыш убедительно показывает, что
данное обстоятельство значительно усложняет защиту кровли
от ограничения гололедообразования на скатных крышах с
помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках.
A. Состояние вопроса
Организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ имеет
двадцатипятилетний опыт по разработке расчетных методик,
созданию современных высокоэффективных конструкций для
защиты скатных крыш от гололедообразования
30

31.

31

32.

Рис. 1. Демпфирующая петля , гаситель вибрации
многочастотный виброизоляторов для ограничения
гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
32

33.

сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
Рис. 2. Гаситель пляски и ограничитель гололѐдообразования –
виброизолятор и демпфирующая тросовая петля для ограничение
33

34.

гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
С учетом сказанного становится актуальной задача по
разработке относительно недорогого устройства, совмещающего
в себе функционал сразу нескольких защитных методов от
гололедообразования .
Имеется конструкция демпфирующего гасителя, с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
На основании поставленной задачи разработан универсальный
гаситель ветровых колебаний – виброизолятор организации
«Сейсмофонд» который заменяет собой сразу все три
устройства для защиты скатных крыш , а именно: с помощью
гасителя вибрации, гасителя пляски и ограничителя
гололѐдообразования на скатных крышах.
34

35.

35

36.

Внешний вид виброизоляторв с демпфирующей петлей
представлен на Рис. 3, для ограничение гололедообразования на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках,
Конструкция состоит из силовой пряди 1, выполненной из
нескольких спиральных элементов, соединенных между собой с
помощью клеевой композиции. Согнутая в нескольких местах
прядь образует плоскую разомкнутую рамку в форме меандра.
Средней частью силовая прядь навита на демпферном тросе 2 с
грузами 3 и 4 (Рис. 3). Верхними изогнутыми концами прядь
крепится на проводе, грозотросе или самонесущем оптическом
кабеле.
В результате получается замкнутая жесткая конструкция.
36

37.

Спирали силовой пряди изготовлены из стальной проволоки с
защитным антикоррозионным покрытием. Демпферный трос
вместе с грузами, по сути, образует встроенный гаситель
вибрации. Плечи и грузы такого гасителя могут быть как
одинаковыми (длина, масса), так и различными.
В случае значительной разницы между наружными диаметрами
защищемого провода и демпферного троса 2 на последний
навивается протектор из стальных спиралей в виде
выравнивающего повива 5.
Длина гасителя в зависимости от назначения может
варьироваться от 0,4 м до 0,8 м, а масса - 2,0...8,0 кг.
Виброизолятор выпускаются для всех известных типов проводов,
грозотросов и оптических кабелей с диапазоном диаметров 8-37,5
мм.
III. ГАШЕНИЕ ВИБРАЦИИ для гололедообразования на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках,
Одним из назначений виброизоляторов, является гашение
вибрации. Эту функцию выполняет встроенный гаситель
вибрации, представляющий собой демпферный трос с
закреплѐнными по концам грузами (см. рис.5) и ограничение
гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
37

38.

удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
Как известно, вибрация проводов возникает при скоростях ветра
от 1 до 7 м/с - представляет собой колебания с относительно
малой амплитудой, не превышающей диаметра провода и высокой
частотой (3-150 Гц).
При длительном воздействии она часто приводит к усталостным
разрушениям элементов виброизоляции .
A. Динамическая модель виброизолятора и демпфирующей петли
Для расчѐта оптимальной конструкции виброизолятора в
работе использовалась математическая динамическая модель
38

39.

гасителя. В еѐ основу положены исходные положения указанные
ниже (Рис. 4).
• Демпферный трос - упругая инерционная балка с различной
изгибной жесткостью и погонной массой, что позволяет учесть
спирали рамки и возможное использование протекторов;
• Диссипация в тросе учитывается на основе модели
частотнонезависимого
трения (метода комплексных
жесткостей ).
• Грузы моделируются твердыми телами с заданными массами,
моментами инерции и расстояниями между центрами масс и
точками соединения с тросом.
• Рамка характеризуется жесткостью вертикальных сторон на
растяжение.
Диссипация энергии гасителем, согласно принятой модели,
происходит в результате работы изгибающего момента на
изменениях кривизны троса, то есть силовым фактором является
момент, а обобщенной скоростью - скорость изменения кривизны.
В результате расчѐтов, мощность диссипации равна:
Изгибная жесткость троса и спиралей крепления к проводу
может быть выражена через минимальную изгибную жесткость
39

40.

Для конкретного примера расчета возьмем следующие
параметры гасителя для скатных крыш :
В результате расчета получена спектральная характеристика
для гасителя, который может быть использован для защиты
40

41.

проводов, диаметром свыше 20 мм, частотный диапазон вибрации
которых ограничен 3... 60 Гц (Рис. 5). Стоит иметь в виду, что
такая модель не учитывает дополнительное рассеяние,
обусловленное участием в процессе спиральной рамы гасителя.
B. Конструктивные особенности демпфирующей петли и
виброизолторов для ограничения гололедообразования на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках,
Конструкция гасителя вибрации имеет ряд принципиальных
особенностей , которые способностью разработки организации
«Сейсмофонд» представлены изготовленного демпферного
гасителя Ограничение гололедообразования на скатных крышах с
помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
В гасителе использован демпферный трос с высокой
к энергопоглощению собственной
41

42.

Рис. 6. Демпфирующей петли гистерезиса демпферных тросов. По
осям: Сила, приложенная к концу троса, усл. ед., Амплитуда
изгиба усл. ед.
Наличие удлиненного демпферного троса за счет его среднего
участка добавляет демпфирующие свойства гасителю. Способ
защемления демпферного троса силовой рамкой не препятствует
относительным перемещениям проволочных спиралей в тросе,
что приводит к появлению дополнительных демпфирующих
свойств - повышает эффективность гасителя. Рамка выполнена
42

43.

из спиралей и колеблется в процессе передачи энергии от провода является дополнительным элементом демпфирования
конструкции.
На рисунке 7 представлены спектральные характеристики двух
гасителей, снятые с помощью вибрационного стенда в
испытательной лаборатории организации «Сейсмофонд» при
СПб ГАСУ для скатных крыш
43

44.

Фиг 3
44

45.

Фиг 4
45

46.

Фиг 5
46

47.

47

48.

Фиг 6
48

49.

49

50.

50

51.

51

52.

Из демпфирующей петли и виброизоляторов (рис.7-10) для
ограничения гололедообразования на скатных крышах с помощью
52

53.

демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках для скатных крыш, следует, что гаситель имеет
значительное количество резонансных частот, равномерно
распределенных в рабочем частотном диапазоне.
Оптимальная гамма собственных частот гасителя формируется
за счет распределения масс по длине грузов, соотношений масс
грузов, длин рабочих элементов демпферного троса и габаритов
спиральной рамы, которые также способны влиять на
собственные моды гасителя.
Другим важным преимуществом данного гасителя по
отношению к типовым гасителям вибрации, использующих
плашечное крепление, является сниженные требования к месту
установки гасителя. При правильной установке гасителя с
плашечным креплением существует необходимость выбирать
точку крепления так, чтобы не попасть в узел одной из
колебательных мод пролета, так как в таком случае гаситель не
сможет эффективно рассеивать энергию колебаний пролета.
На Рис. 8 пунктиром показаны возможные варианты установки
гасителя с плашечным креплением, а красным кружком - моды, на
которых гаситель неработоспособен для скатных крыш.
В конструкции демпфирующего гасителя полностью
отсутствуют резьбовые крепления. Монтаж гасителя на провод
производится вручную без применения гаечных или иных ключей.
При монтаже не требуется высокой квалификации линейного
персонала, качество монтажа проверяется визуально, ввиду чего
53

54.

исключается возможность ошибки в процессе установки.
Чтобы рекомендации по выбору конструктивных параметров
виброизоляторов и демпфирующей тросовой петли (массы груза и
плеча) сделать по возможности универсальными, целесообразно
выразить конструктивные параметры провода, влияющие на
частоты колебаний, через какой-либо стандартизованный
параметр. Анализ характеристик проводов, приведенных в ГОСТ
839-80 [6]. «Провода неизолированные для воздушных линий
электропередачи. Технические условия», показал, что таким
параметром может быть предельное разрывное усилие (R).
При гололедообразовании изменяется погонная масса провода и
соответственно тяжение. Оценим влияние гололеда на частоту
вертикальных колебаний, исходя из уравнения равновесия провода
и соотношения упругости:
IV. ГАШЕНИЕ ПЛЯСКИ, на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
Пляска проводов относится к низкочастотным колебаниям
порядка 0,1-1 Гц с амплитудой 0,1-1 от стрелы провисания
провода, обусловлена взаимодействием вертикальных и
крутильных колебаний провода в результате ветрового
воздействия при скоростях 4-20 м/с.
При наличии гололѐдных отложений центр масс
сечения провода смещается, и при вертикальных колебаниях
возникает сила инерции, вектор которой смещен относительно
оси провода. Эта сила создает крутящий момент,
54

55.

поддерживающий крутильные колебания.
Вертикальные и крутильные колебания взаимно поддерживают
друг друга и при скорости ветра, превышающей некоторое
критическое значение, могут развиться до значительных
амплитуд.
Одним из назначений ГВКУ является рассогласование частот
вертикальных и крутильных колебаний и исключение их близости
при обледенении провода.
Пусть погонная масса провода изменилась на Am. Уравнения (8)
перепишем относительно приращений стрелы провисания, массы
и тяжения:
Исключая с помощью второго равенства Af , найдем связь
приращения массы с приращением тяжения:
Второй сомножитель в правой части учитывает растяжимость
провода, без которой колебания провисающего провода по первому
тону невозможны. Таким образом, провод с гололедом имеет
изменившиеся параметры:
Таким образом, при проектировании гасителя для исключения
близости частот крутильных и вертикальных колебаний
необходимо выполнения условия присутствия демпфирования и
виброизоляцию для скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя
пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
При установке гасителя в пролѐте необходимо понимать, что
наиболее опасными формами колебаний при пляске является одно-,
55

56.

двух- и трѐх-полуволновая пляска. Эти формы наиболее опасны изза значительных бросков тяжения провода, способных не только
повредить сам провод, но и линейную арматуру, для скатных
крыш
В районах с отрицательной температурой остро стоит вопрос о
гололѐдных отложениях, образующихся на проводах для скатных
крыш, что приводит к увеличению погонной массы
пролета, вызывает существенное повышение нагрузки на
демпфирующий трос
С отложением гололеда, меняется внешний диаметр провода,
что в свою очередь изменяет его амплитудно- частотные
характеристики, на которые схема виброзащиты не рассчитана.
Это приведет к интенсификации ветрового воздействия на
провод и разрушению элементов подвески, либо самого провода.
И, наконец, из-за образования гололеда повышается вероятность
возникновения пляски. Отмеченные обстоятельства вызывают
необходимость ограничивать объемы гололедных отложений на
проводах.
Принцип действия виброизоляторов в качестве ограничителя
гололедообразования основан на фиксировании углового положения
защищаемого провода за счет увеличенного момента инерции
провода в точках крепления гасителя.
Гололед, как правило, образуется с наветренной стороны
провода, затем за счет появившегося эксцентриситета провод
проворачивается вокруг своей оси, фактически подставляя
гололеду другой бок. Таким образом, провод равномерно
покрывается гололедом, который прочно держится на проводе.
При использовании виброизоляторов в качестве защиты у
56

57.

провода ограничивается возможность проворачиваться, провод
стабилизируется и гололед намерзает лишь с наветренной
стороны. При таком намерзании погонная масса провода с
гололедом возрастает не так сильно, а кроме того в результате
намерзания увеличивается вероятность отрыва гололедных
отложений от провода за счет силы тяжести и
эксцентриситета, создаваемого самим же односторонним
гололедом.
При появлении наледи с наветренной стороны возникает
вращательная неуравновешенность провода и закручивание на угол
Наличие гасителя создает стабилизирующий момент
Условие (20) необходимо учитывать при проектировке
гасителя. Выбор массы груза и плеча виброизолятора должны
ограничивать угол закрутки провода при гололеде (< 90°).
VI. ЗАКЛЮЧЕНИЕ по ограничению гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек
на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса
с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках
Разработанные устройство и методика могут быть
применены для защиты скатных крыш и ограничение
гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
57

58.

преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
Демпфирующая петля и виброизоляторы является
многофункциональной конструкцией для демпфирования и
расстраивания колебаний, вызываемых ветровым воздействием,
таких как пляска и вибрация, а также в качестве ограничителя
гололедообразования и ограничения гололедообразования на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках,
Совмещая в себе одновременно несколько защитных устройств,
виброизоляторов позволяет существенно сократить расходы на
защиту от гололедообразования скатных крыш
Список литературы по ограничению гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек
на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса
с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках
[1] Гаситель вибрации, патент на изобретение №2180765, Рыжов
С.В., Тищенко А.В., 2007 г.
[2] Гасители пляски спирального типа, четвертый
58

59.

международный электроэнергетический семинар «Современное
состояние вопросов эксплуатации, проектирования
строительства ВЛ», Колосов С. В., Рыжов С. В., Фельдштейн В.
А., 2009 г.
[3] ГОСТ 3063-80. «Канат одинарной свивки типа ТК конструкции
1x19(1+6+12)».
[4] Умные воздушные линии: проектирование и реконструкция,
«Эффективные решения защиты проводов и тросов как путь
экономии средств на этапах проектирования, строительства и
эксплуатации ВЛ», Санкт-Петербург, 2014г., Мельников А.А.
[5] ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий
электропередачи. Технические условия».
[6] Технический отчет «Применение торсионных гасителей на
основе спиральной арматуры для подавления пляски
проводов»,ЭССП.
Ограничение гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках и учитывая известную неопределенность
характеристик гололедных отложений, можно дать
приближенную оценку угла закручивания.
Масса гололеда на пролет, равная Am = т(Лт — 1), создает
крутящий момент наледи относительно оси провода. Этот
момент уравновешивается моментом силы тяжести гасителей.
Наиболее эффективно гасители стабилизируют провод при р <
90°, когда
Здесь являются неопределенными коэффициент утяжеления
провода и эксцентриситет. Для оценки примем, что первый из них
59

60.

равен 1,5, то есть погонная масса провода при гололеде
увеличилась на 50%, а эксцентриситет приблизительно равен
диаметру провода.
Тогда, пользуясь корреляционными зависимостями диаметра и
погонной массы от разрывного усилия, можно и надо
использовать, ограничители гололедообразования на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках,
[1] Ryzhov S. V., Tishchenko A. V. Gasitel' vibracii. patent na
izobretenie №2180765 [Vibration damper, patent of invention
#2180765], 2007.
[2] Kolosov S. V., Ryzhov S. V., Feldstein V. A. Gasiteli pljaski
spiral'nogo tipa, chetvertyj mezhdunarodnyj jelektrojenergeticheskij
seminar «Sovremennoe sostojanie voprosov jekspluatacii,
proektirovanija stroitel'stva VL» [Helical galloping dampers. 4th
International Electric Power Workshop «State of the Art in Operation,
Design and Construction of Overhead Lines»], 2009.
[3] GOST 3063-80. «Kanat odinarnoj svivki tipa TK konstrukcii
1*19(1+6+12)» [Single-Stranding Rope of TK Design 1x19(1+6+12)].
[4] Melnikov A.A. Umnye vozdushnye linii: proektirovanie i
rekonstrukcija, «Jeffektivnye reshenija zashhity provodov i trosov kak
put' jekonomii sredstv na jetapah proektirovanija, stroitel'stva i
jekspluatacii VL» [Smart air lines: Design and reconstruction,
«Efficient solutions for wire and cable protection as a way of cost
reduction at the stages of design, construction and operation of
overhead lines»], St. Petersburg, 2014.
[5] GOST 839-80 «Provoda neizolirovannye dlja vozdushnyh linij
jelektroperedachi. Tehnicheskie uslovija» [GOST 839-80 Bare
60

61.

Conductors for Overhead Power Lines. Specifications].
[6] Tehnicheskij otchet «Primenenie torsionnyh gasitelej na osnove
spiral'noj armatury dlja podavlenija pljaski provodov» [Technical data
report «Use of torsional vibration dampers employing helical fixture for
conductor galloping suppression»], ESSP JSC.
и устройство для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому
и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках
Ограничитель гололедообразования
Реферат:
Изобретение может быть использовано в ограничении
гололедообразования на скатных кровлях , а именно в качестве
устройства для ограничения колебаний проводов (вибрации и пляски), а
также отложений на них гололеда на скатных крышах. Устройство
выполняется в виде упругого демпферного элемента (демпфирующей
петли или виброизолятора ), грузов, закрепляемых по концам этого
элемента, и зажима, которым устройство крепится к проводу и
посередине троса , в виде ограничителя гололедообразования , наледи и ссулек
на скатных кровлях, расположенной в месте крепления водостока , опор с самими
опорами
Ограничитель гололедообразования скатных крышах , расположенной в месте
крепления кабеля электрических опор с самими опорами выполнен в виде
виброизолтора или демпфирующей петли
Компоновкой и оптимальным выбором размеров стержней
достигается возможность подавления как низкочастотных колебаний,
так и высокочастотных колебаний проводов линии, а также
ограничения образования гололеда на проводах, за счет ограничителя
гололедообразования на скатных крышах расположенной в месте крепления кабеля
электрических опор с самими опорами
61

62.

Это позволяет достичь существенного снижения затрат
проектирование, монтаж и эксплуатации скатных крыш.
на
Изобретение относится к области ограничения гололедообразования
и устройство для предотвращения образования наледей и
сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски , по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя
пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, а более
конкретно к ограничителям гололедообразования на скатных крышах
.
Провода и грозозащитные тросы выполняют роль , о граничения
гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, скатных крыш, которые подвержены одновременным
действиям различных видов статических и динамических нагрузок.
Статическое действие нагрузок соответствует состоянию провода и
других частей конструкций или узлов линий, когда они не испытывают
ускорения и в них не возникают добавочные динамические напряжения.
При наличии ускорений возникают колебания, которые в некоторых
случаях могут дать явления резонанса, связанные с резким увеличением
напряжений. Поэтому колебания проводов представляют наибольшую
опасность для элементов линий и могут в ряде случаев стать главным
фактором, определяющим их надежность. Разрушение проводов от
колебаний обусловлено усталостью материала и происходит при
нагрузках, значительно меньших, чем расчетные нагрузки, создаваемые
отложением гололеда или воздействием ветра. Однако, если опасность
воздействия динамических нагрузок в основном зависит от
продолжительности колебаний, а статических нагрузок от величины
62

63.

отложения гололеда (равномерного ветра), то совместное их действие
значительно увеличивает напряженное состояние проводов и еще более
ухудшает положение с их несущей способностью и надежностью.
Проведенные в последнее время теоретические и экспериментальные
исследования показали, что требуются комплексные технические
решения, обеспечивающие одновременное ограничение вибрации и пляски
проводов, а также отложение сверхрасчетного гололеда, что
позволило бы существенно повысить надежность и для устройство
для предотвращения образования наледей и сосулек на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках и снизить затраты по их
монтажу и эксплуатации на два-три порядка.
Известен гаситель вибрации для проводов воздушной линии
электропередачи, содержащий выполненный в виде проволочного
стального троса упругий демпферный элемент, жестко закрепленные
на некотором расстоянии от подвески гасителя на концах упругого
демпферного элемента литые грузы и выполненный в виде захвата и
плашки зажим, причем зажим закреплен на средней части упругого
демпферного элемента, а захват крепится на проводе при помощи
плашки и крепежного болта .
Такой гаситель достаточно эффективен при гашении эоловых
вибраций в диапазоне частот от 5 до 100 Гц, где он имеет все
необходимые собственные частоты, хотя для того, чтобы перекрыть
весь этот частотный диапазон для множества линейных объектов
требуется варьировать длину упругого демпферного элемента и массы
распределения грузов по длине, что приводит к возрастанию
номенклатуры выпуска гасителей, используемых на воздушных линиях
электропередачи различного класса напряжений.
Но главный недостаток этого гасителя вибрации состоит в том,
что он не может эффективно работать как ограничитель
63

64.

гололедообразования, так и гасителя пляски. Для ограничения величины
гололеда проводу необходимо увеличивать жесткость на кручение,
которую можно достигнуть, устанавливая под проводом груз на
достаточно длинной консоли. Возникающий реактивный крутящий
момент от такого груза будет препятствовать закручиванию провода
при отложении на нем гололеда. Это вызовет образование гололеда
вытянутой формы, более облегченного, вместо цилиндрического, более
тяжелого (в 2-3 раза).
Подавление низкочастотных колебаний (пляски) можно осуществить
за счет расстройства крутильных колебаний, которые управляют
этим процессом. Наиболее приемлемыми устройствами для этих целей
являются маятниковые гасители пляски на удлиненной консоли,
которые удобно вписываются в устройство гасителя вибрации за счет
развития его геометрических размеров в вертикальной плоскости.
Наиболее близким техническим решением по отношению к
предложенному является ограничитель гололедообразования и
колебаний проводов и ограничения гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек
на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса
с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках, , содержащий упругий
демпферный элемент, разные демпфирующие петли и виброизоляторы ,
который расположены в месте крепления троса к самими опорам, жестко
закрепленных по концам упругого демпферного элемента, и зажим,
предназначенный для подвески на проводе, закрепленный одним концом
посередине упругого демпферного элемента, а другим подсоединенный к
проводу линии .
Однако данное устройство имеет существенные недостатки:
- конструктивная компоновка грузов этого гасителя не позволяет
достичь их оптимальных размеров, чтобы обеспечить эффективное
гашение вибраций, а тем более низкочастотных колебаний большой
амплитуды типа пляски проводов;
64

65.

- кроме того, у данного гасителя не хватает длины рычага
прямолинейных участков стержней грузов (они практически сближены
с упругим демпферным элементом) для того, чтобы развить
максимальный крутящий момент, который бы стопорил нарастание
гололеда на проводе или при положительной температуре провода
приводил бы к его осыпанию;
Авторы ставили перед собой задачу разработать комплексное
устройство, позволяющее одновременно гасить вибрацию и ветровую
нагрузку , пляску проводов и ограничивать величину
гололедообразования до размеров, не превышающих расчетных
значений; массово применяемые в настоящее время защитные средства
против атмосферных воздействий основаны на индивидуальном подходе
к защите от каждого вида атмосферного воздействия. Поставленная
авторами задача достигается за счет совокупности существенных
признаков предложенного технического решения, а именно:
ограничитель гололедообразования и колебаний проводов для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках , содержащий упругий
демпферный элемент, грузы, выполненные в виде демпфирующей петли
и виброизоляторов, жестко закрепленных по концам упругого
демпферного элемента, и зажим, предназначенный для подвески на
проводе, закрепленный одним концом посередине упругого демпферного
элемента, а другим подсоединенный к проводу линии; причем
прямолинейные отрезки изогнутых стержней, расположенные под
упругим демпферным элементом, выполнены такой длины, что их
концевые участки заходят друг за друга таким образом, что оба груза и
упругий демпферный петли или виброизоляторва
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1-21- общий
вид ограничителя гололедообразования и колебаний проводов для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных
65

66.

крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках, выполненного согласно
настоящему изобретению, вид спереди перпендикулярно проводу; на
фиг.2 - то же, вид сбоку (вдоль провода) по стрелке А на фиг.1; на
фиг.3 - вариант предложенного устройства, выполненного по п.2
формулы изобретения.
Заявляемый ограничитель гололедообразования, колебаний и разрыва
от ветровой и ураганной нагрузки проводов 1 воздушных линий
электропередачи состоит из упругого демпферного элемента 2,
например стального проволочного троса, грузов 3, демпфирующего
зажима 4, захвата 5 зажима 4, плашки 6 зажима 4 и крепежного болта
7. Зажимом 4 ограничитель крепится к середине троса 2, а с помощью
демпфирующей петли и виброизоляторов 6, захвата 5 он
подвешивается к проводу 1 воздушной линии электропередачи и
крепится на нем посредством крепежного болта на фрикционноподвижных соединениях 7.
Для достижения оптимальности демпфирующих свойств
ограничителя линейные размеры его элементов рассчитываются и
выбираются в определенных соотношениях и пропорциях.
Предложенный ограничитель гололедообразования и колебаний
проводов 1 воздушных линий электропередачи работает следующим
образом.
На воздушных линиях электропередачи возникают две формы
колебаний проводов, обусловленных действием ветра и гололеда, высокочастотные (десятки Гц), но небольшой амплитуды порядка
диаметра провода и низкочастотные (до 2-х Гц) достаточно больших
амплитуд (пляска). Для эффективного демпфирования колебаний какимлибо устройством необходимо, чтобы его демпфирующая система
имела такую же или близкую собственную частоту колебаний.
Указанный принцип гашения колебаний достигается в предложенном
ограничителе за счет специальной конфигурации стержней грузов 3,
обеспечивающей работу устройства как в низкочастотном, так и в
66

67.

высокочастотном диапазонах колебаний и позволяющей достичь
увеличения энергии рассеивания и декремента затухания системы:
упругий демпферный элемент 2 - грузы 3. При этом за счет
существенного разнесения в вертикальной плоскости прямолинейных
отрезков 10 и 11 стержней 3 в заявленном ограничителе удается
значительно увеличить длину рычага от подвески до длинных
прямолинейных отрезков 11 и тем самым увеличить крутящий момент
системы, фиксирующий крутильные колебания и действующий также
противоположно крутящему моменту, обеспечивающему
одностороннее нарастание гололеда на проводе 1. В результате
гашение колебаний осуществляется на всех интересующих нас
частотах, охватывая как резонансные формы крутильных колебаний
провода, так и резонансные формы изгибных колебаний упругого
демпферного элемента 2. Меняя диаметр демпфирующей петли и длины
прямолинейных отрезков 11 стержней 3, а также и их вес (например,
дополнительным изгибом конца отрезка), можно охватить весь спектр
частотных колебаний, имеющих место на воздушных линиях
электропередачи (от вибрации до пляски).
Предложенный ограничитель гололедообразования и колебаний
проводов воздушных линий электропередачи представляет собой
демпфирующее устройство нового типа, решающее задачу снижения
колебаний комплексно, то есть позволяет одновременно гасить
вибрацию, пляску проводов и ограничить величину гололедообразования
до минимальных размеров. Настоящее техническое решение
эффективно в борьбе с пляской проводов и при гашении вибрационных
колебаний высокой частоты, что позволяет существенно снизить
затраты на проектирование, сооружение и эксплуатацию воздушных
линий электропередачи. В настоящее время предложенное устройство
успешно прошло испытания на испытательном стенде ―Сейсмофонд» и
рекомендовано к изготовлению; предполагается серийный выпуск таких
ограничителей гололедообразования и колебаний проводов воздушных
линий электропередачи и демпфирование при ветровой и ураганной
нагрузке исключающей разрыв линии электропередач
Источники информации
[1] Патент США №4,159,393, класс 174 - 42 (Н 02 G 7/14), 26.06.1979.
[2] Патент США №3,400,209, класс 174 - 42 (Н 02 G 7/14), 03.09.1968.
Формула изобретения
67

68.

1. Ограничитель гололедообразования и колебаний проводов для
ограничения гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках, содержащий демпфирующею
пелю и вироизоляторы , выполненные в виде демпфирующей петли,
жестко закрепленных по концам упругого демпферного элемента, и
зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный одним
концом посередине упругого демпферного элемента, а другим
подсоединенный к проводу, жестко закрепленных по концам упругого
демпферного элемента, по которому происходит демпфирования линий
электропередачи при ветровой и ураганной нагрузки с демпфированием
воздушных линий в местах крепления кабеля с опорой
2. Ограничитель по п.1, отличающийся тем, что один из концов
кабеля линий электропередачи закреплении к демпфирующей петле или
виброизолятору имеет демпфирующие характеристики, по линии
нагрузки от ветра и направлены к упругому демпферному элементу.
3. Ограничитель по п.1, отличающийся тем, что на одном из концевых
участков отрезков демпфирующей петли или виброизолятора
закреплен к опоре или ограничение гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек
на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса
с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках с демпфирующими элементами
68

69.

Фиг 1
69

70.

Фиг2
70

71.

Фиг 3
71

72.

72

73.

Фиг 4
73

74.

Фиг 5
74

75.

Фиг 6
Фиг 7
75

76.

Фиг 8
Фиг 9
76

77.

Фиг 10
Фиг 11
77

78.

Фиг 12
78

79.

Фиг 13
Фиг 14
79

80.

Фиг 15
Фиг 17
Фиг 18
80

81.

81

82.

Фиг 19
Фиг 20
82

83.

Фиг 21
83

84.

84

85.

85

86.

86

87.

87

88.

88

89.

89

90.

90

91.

91

92.

92

93.

93

94.

94

95.

95

96.

96

97.

Расчетный метод обоснования технологических мероприятий по
предотвращению образования ледяных дамб на крышах зданий
со скатной кровлей
К.т.н., доцент А.С. Горшков*; д.т.н., профессор Н.И. Ватин;
магистрант А.И. Урустимов,
ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет;
к.ф.-м.н., профессор П.П. Рымкевич, ФВГОУ ВПО Военнокосмическая академия имени А.Ф. Можайского
Рисунок 1. Схема образования ледяной дамбы
Ключевые слова: энергоэффективность; уравнение теплового
баланса; холодный чердак; крыши зданий; наледи
Настоящая работа посвящена проблеме образования наледей
(сосулек) на крышах зданий и способам борьбы с ними. Особенно
сильно подвержены такому негативному явлению чердачные
крыши зданий со скатной кровлей. Данному вопросу и способам его
решения посвящен ряд российских [1-11] и иностранных
публикаций [12-20].
Следует отметить, что сосульки являются лишь видимой частью
обозначенной выше проблемы, которая заключается в образовании
на кровле так называемой ледяной плотины или дамбы (ice dam).
Ледяная дамба (рис. 1) в виде гребня льда обычно образуется на
кровле параллельно линии ее свеса, предотвращает сход тающего
снега с кровли. Ледяные дамбы в виде наледей могут
образовываться вокруг световых фонарей, вентиляционных
каналов, ендов, разжелобков.
Недостаточная теплоизоляция и отсутствие надлежащей
вентиляции чердачного помещения (а в конце зимы и солнечная
радиация) вызывают нагрев кровельного покрытия до плюсовой
температуры и расплавление снега выше дамбы, в то время как
температура на кровельном свесе остается ниже нуля. В этом
случае вода стекает по кровле и накапливается за гребнем дамбы.
Дальнейшие пути накопленной воды в рамках внутрисуточного
колебания наружной температуры - это наращивание тела
97

98.

ледяной дамбы, перелив или просачивание через дамбу с
формированием сосулек, просачивание сквозь кровельное покрытие
в виде протечек.
Целью настоящей работы является разработка научнотехнического обоснования технологических условий и инженерных
мероприятий, обеспечивающих защиту от образования наледей на
крышах зданий с неотапливаемым (так называемым «холодным»)
чердаком в периоды времени, характеризующиеся наиболее
низкими температурами наружного воздуха. Предлагаемая в
работе методика основана на составлении уравнения теплового
баланса чердачных помещений здания.
Схема
баланса
теплопотерь и
теплопоступлений чердачных помещений здания с холодным
чердаком и скатной кровлей представлена на рисунке 2.
Из представленной на рисунке 2 схемы теплового баланса
помещений холодного чердака видно, что теплопоступления в них
формируются за счет притока тепла через чердачное перекрытие
из помещений верхнегоэтажа
эксплуатируемого здания, а также за счет теплоотдачи
проложенных на чердаке трубопроводов системы
отопления. Теплопотери
складываются из утечек тепла через наружные ограждающие
конструкции чердака (стены и покрытие) и потерь за счет
вентиляции чердачных
помещений наружным
воздухом.
Рисунок 2. Схема баланса теплопоступлений и теплопотерь
холодных чердаков зданий
Аналитически представленную на рисунке 2 схему теплового
баланса чердачных помещений здания можно выразить
следующим уравнением:
98

99.

где tint - температура внутреннего воздуха в помещениях верхнего
этажа здания, принимаемая согласно требованиям ГОСТ 30494
[21] для жилых и общественных зданий, ГОСТ 12.1.005 [22] для
производственных зданий, °С, или определяемая инструментально
в процессе натурных измерений параметров микроклимата в
помещениях здания;
tgt - температура воздуха в помещениях холодного чердака здания,
°С;
А +, R+ - соответственно площадь, м2, и приведенное
сопротивление теплопередаче, м2 °С/Вт, i-го участка ограждения
между отапливаемыми в здании помещениями и помещениями
холодного чердака (чердачное перекрытие, стены вентканалов,
перегородки между чердачными помещениями и помещениями
лестничных маршей и др.);
qpj - линейная плотность теплового потока через поверхность
теплоизоляции, приходящаяся на 1 п.м. длины трубопровода j-го
диаметра с учетом теплопотерь через изолированные опоры,
фланцевые соединения и арматуру, Вт/м (для чердаков и подвалов
значения qpj в зависимости от условного диаметра трубопровода
и средней температуре теплоносителя приведены в табл. 12 СП
23-101 [23]); /pj - длина трубопровода j-го диаметра, м (для
эксплуатируемых зданий принимается по фактическим данным);
text - температура наружного воздуха, °С, принимаемая для
соответствующего населенного пункта по средней температуре
наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно
СНиП 23-01 [24];
А_ ,R_ - соответственно площадь, м2, и приведенное
сопротивление теплопередаче, м2°С/Вт, k-го участка наружных
ограждающих конструкций чердачных помещений (покрытие,
наружные стены, заполнения оконных проемов при наличии);
Vg - объем воздуха, заполняющего пространство холодного
чердака, м3; na - кратность воздухообмена в помещениях
холодного чердака, ч-1.
99

100.

Левая часть уравнения (1) показывает суммарное количество
тепловой энергии, поступающей в помещения холодного чердака,
правая часть - потери тепловой энергии через наружные
ограждающие конструкции, а также за счет вентиляции
чердачного пространства наружным воздухом.
(2)
Для предотвращения образования наледей на крышах зданий с
холодным чердаком в период наиболее низких температур
наружного воздуха необходимо, чтобы температура воздуха в
чердачных помещениях не более чем на 4 °С превышала
температуру наружного воздуха [25]. Разности температур в 2-4
°С в подавляющем большинстве случаев оказывается
недостаточно для разогрева нижнего слоя снежного покрова,
лежащего на кровельном покрытии. Аналитически данное условие
может быть выражено в следующем виде:
Климат Санкт-Петербурга в отопительный период
эксплуатации зданий характеризуется значительным разбросом
температур наружного воздуха. Для климатических условий
Санкт-Петербурга температура воздуха наиболее холодной
пятидневки с обеспеченностью 0,92 составляет -26 °С.
Выполнение условия (2) при температуре наружного воздуха -26
°С автоматически означает выполнение условия (2) при более
высоких температурах наружного воздуха (т.е. при
температурах text—-26 °С).
Из уравнения (1) можно рассчитать температуру воздуха на
холодном чердаке здания t
Все обозначения в формуле (3) те же, что и в формуле (1).
Анализ формул (1) и (3) позволяет сделать следующие
заключения. Для того чтобы уменьшить тепловой поток через
наружные ограждающие конструкции помещений холодного
чердака, необходимо
снизить температуру воздуха на чердаке. При заданных значениях
температур наружного (text) и
100

101.

внутреннего (tint ) воздуха, неизменных геометрических размерах
ограждающих конструкций холодного
чердака (А +, А _ , Vg) и постоянной длине трубопроводов систем
отопления и горячего водоснабжения (
/pj) снижение температуры воздуха в помещениях холодного
чердака обеспечивается уменьшением
теплопоступлений. Добиться уменьшения теплопоступлений в
помещения холодного чердака можно путем проведения
следующих инженерных мероприятий:
• утепления чердачного перекрытия (увеличением величины R+);
• теплоизоляции трубопроводов систем отопления и горячего
водоснабжения (уменьшением величины q pj );
• увеличения воздухообмена в чердачных помещениях (увеличением
численного значения na).
Перечисленные выше мероприятия по предотвращению
образования ледяных дамб и наледей (сосулек) на свесах кровли
достаточно хорошо известны. Преимущество предложенного
расчетного метода заключается, в частности, в точном
определении требуемых толщин утеплителя для изоляции
трубопроводов и утепления чердачных перекрытий.
Утепление чердачного перекрытия уменьшает приток тепла
из помещений верхнего эксплуатируемого этажа здания, изоляция
трубопроводов снижает их теплоотдачу. Тем самым
уменьшается количество поступающего на чердак тепла.
Соответственно, на чердаке снижается температура воздуха.
При определенной толщине слоя утеплителя, которую можно
рассчитать по уравнению теплового баланса, достигается такое
снижение температуры воздуха в чердачном
пространстве (tglt), при котором энергии теплового потока
становится недостаточно для разогрева
покрова снега, лежащего на кровельном покрытии здания. Если
снег на кровле не будет таять над помещениями чердака, значит,
не будут образовываться наледи на свесах кровельного покрытия.
101

102.

Следует отметить, что только при совокупном и
одновременном выполнении перечисленных выше мероприятий
можно достигнуть положительного результата. Утепление
только чердачного перекрытия без соответствующей изоляции
трубопроводов может привести к размораживанию системы
отопления, проложенной на чердаке.
Помимо решения проблемы образования наледей на крышах
зданий с холодным чердаком, перечисленный выше комплекс
мероприятий приводит к уменьшению потерь тепловой энергии на
отопление, к улучшению параметров микроклимата в
эксплуатируемых помещениях верхних этажей.
Для реализации перечисленных мероприятий могут быть
использованы любые материалы и технологии, обеспечивающие
необходимый уровень теплоизоляции для конкретного здания и
удовлетворяющие действующим на территории Российской
Федерации противопожарным и санитарно- гигиеническим
требованиям.
Анализ формулы (3) приводит также к другому
немаловажному выводу. При увеличении сопротивления
теплопередаче наружных ограждающих конструкций холодного
чердака (Rk), например,
кровельного покрытия, температура воздуха в чердачных
помещениях (tgnt) возрастает.
Это автоматически приводит к нарушению условия (2). Тем
самым создаются условия для образования наледи на кровельном
покрытии. Слой снега определенной толщины на кровельном
покрытии
увеличивает его сопротивление теплопередаче R-, т.е. является
противовесом для описанных ранее мероприятий по
предотвращению образования наледей на крышах зданий. Это, в
частности, означает, что одним из условий предотвращения
образования наледей на крышах является периодическая уборка
снега с кровельных покрытий зданий с холодным чердаком. Т.е.
убирать снег с кровельных покрытий зданий в любом случае
102

103.

необходимо, даже при совокупной реализации предлагаемых выше
мероприятий.
Наличие наледей на крышах зданий после их механического
удаления в процессе уборки и сброса снега с крыш часто приводит
к протечкам кровельного покрытия, которое повреждается в
результате ударных воздействий острых металлических
предметов. Таким образом, отсутствие наледей на крышах
обеспечивает, в том числе, лучшую сохранность кровельного
покрытия после уборки и сброса снега, увеличивает
эксплуатационный срок службы покрытия, уменьшает
вероятность образования протечек.
Литература
1. Гусев Н. И., Кубасов Е. А. Конструктивные решения по
предотвращению образования наледи на крышах // Региональная
архитектура и строительство. 2011. №1. С. 100-107.
2. Гусев Н. И., Кубасов Е. А., Кочеткова М. В. Средства для
удаления наледи с крыш // Региональная архитектура и
строительство. 2011. №2. С. 104-108.
3. Петров К. В., Золотарева Е. А., Володин В. В., Ватин Н. И.,
Жмарин Е. Н. Реконструкция крыш Санкт- Петербурга на основе
легких стальных тонкостенных конструкций и
антиобледенительной системы // Инженерно-строительный
журнал. 2010. №2. С. 59-64.
5. Гурьянова О. Н. Энергосберегающая технология борьбы с
сосульками // Горный информационно- аналитический бюллетень
(научно-технический журнал) Mining information and analytical
bulletin (scientific and technical journal). 2007. №12. С. 213-215.
6. Бугаев А. С., Лапшин В. Б., Палей А. А. Почему возникла
проблема сосулек? // Водоочистка. Водоподготовка.
Водоснабжение. 2010. № 3. С. 14-25.
7. Васин А. П. Тепловизионное обследование зданий и анализ причин
образования наледей // Вестник гражданских инженеров. 2011. №
2. С. 92-98.
8. Лукинский О. А. Проблемы скатных кровель // Жилищное
строительство. 2008. № 2. С. 46-47.
103

104.

9. Москвитин В. А. Устройство теплоизоляции чердачных
перекрытий монолитной укладки из композиционного материала
«ПОРОПЛАСТ CF 02» // Промышленное и гражданское
строительство. 2006. № 6. С. 53-54.
10. Порывай Г. А. Техническая эксплуатация зданий. М.:
Стройиздат, 1974. 254 с.
11. Сокова С. Д. Основы создания методики оценки состояния и
прогнозирования долговечности кровель в условиях эксплуатации //
Academia. Архитектура и строительство. 2009. № 5. С. 542-544.
12. Tobiasson W., Buska J., Greatorex A. Вентиляция чердаков для
ликвидации сосулек на карнизах кровли // АВОК: Вентиляция,
отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и
строительная теплофизика. 2011. № 3. С. 20-25.
13. Antonio Colantonio. Thermal Performance Patterns on Solid
Masonry Exterior Walls of Historic Buildings // Journal of Building
Physics. 1997. Vol. 21, 2. Pp. 185-201.
14. Jokisalo Juha, Kurnitski Jarek, Korpi Minna, Kalamees Targo,
Vinha Juha. Building leakage, infiltration and energy performance
analyses for Finnish detached houses // Building and Environment.
2009. Vol. 44, Iss. 2. Pp. 377-387.
15. Dyrbol S., Svendsen S., Elmroth A. Experimental Investigation of the
Effect of Natural Convection on Heat Transfer in Mineral Wool //
Journal of Thermal Envelope and Building Science. 2002. Vol. 26(2).
Pp. 153-164.
16. Haese P. M., Teubner M. D. Heat exchange in an attic space //
International Journal of Heat and Mass Transfer. 2002. Vol. 45, Iss. 25.
Pp. 4925-4936.
17. Paula Wahlgren. Overview and Literature Survey of Natural and
Forced Convection in Attic Insulation // Journal of Building Physics.
2007. Vol. 30, 4. Pp. 351-370.
18. Paula Wahlgren. Measurements and Simulations of Natural and
Forced Convection in Loose-Fill Attic Insulation // Journal of Building
Physics. 2002. Vol. 26. Pp. 93-109.
19. Peter Blom. Venting of Attics and Pitched, Insulated Roofs //
Journal of Building Physics. 2001. Vol. 25, 1. Pp. 32-50.
104

105.

20. Shimin Wang, Zhigang Shen, Linxia Gu. Numerical simulation of
buoyancy-driven turbulent ventilation in attic space under winter
conditions // Energy and Buildings. 2012. Vol. 47. Pp. 360-368.
21. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры
микроклимата в помещениях.
22. ГОСТ 12.1.005-882. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические
требования к воздуху рабочей зоны.
23. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий.
24. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология.
25. Правила и нормы технической эксплуатации жилищного фонда
/ Минюст РФ. 2003. Pегистрационный №5176).
doi: 10.5862/MCE.29.9
Computational justification for engineering measures preventing the ice
dams formation on the pitched roofs
A.S. Gorshkov,
Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg,
Russia
N.I. Vatin,
Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg,
Russia
A.I. Urustimov,
Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg,
Russia
P.P. Rymkevich, Military Space Academy named after AF Mozhaisky
+7(921) 388-43-15; e-mail: [email protected]
Key words
energy efficiency; heat balance equation; cold attic; roof covering;
icicle
Abstract
The following article deals with the problem of icicles formation on
the roofs and the elimination methods. The attic roofs with pitched
roofing are highly susceptible to this negative phenomenon.
This research regards the generation of heat balance equation for
cold attics. Using this equation, the engineering and technical
105

106.

substantiation for the list of measures preventing ice mounds formation
in the roofs during the period with lowest outside temperature is made.
With no ice mound the roofing remains perfectly safe after snow
removal, its working lifespan extends and the leakages probability
decreases.
References
1. Gusev N. I., Kubasov Ye. A. Regionalnaya arkhitektura i stroitelstvo
[Regional architecture and engineering]. 2011. No. 1. Pp. 100-107.
(rus)
2. Gusev N. I., Kubasov Ye. A., Kochetkova M. V. Regionalnaya
arkhitektura i stroitelstvo [Regional architecture and engineering].
2011. No. 2. Pp. 104-108. (rus)
3. Petrov K. V., Zolotareva Ye. A., Volodin V. V., Vatin N. I., Zhmarin
Ye. N. Magazine of civil engineering. 2010. No. 2. Pp. 59-64. (rus)
4. Druzhinin P. V., Barash A. L, Savchuk A. D. Yurchik Ye. Yu.
Tekhniko-tekhnologicheskiye problemy servisa [Technical and
technological service problems]. 2007. Vol. 4. No. 14. Pp. 6-13. (rus)
5. Guryanova O. N. Mining information and analytical bulletin
(scientific and technical journal). 2007. No. 12. Pp. 213-215. (rus)
6. Bugayev A. S., Lapshin V. B., Paley A. A. Vodoochistka.
Vodopodgotovka. Vodosnabzheniye [Water purification. Water
treatment. Water supply]. 2010. No. 3. Pp. 14-25. (rus)
7. Vasin A. P. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov [Bulletin of civil
engineers]. 2011. No. 2. Pp. 92-98. (rus)
8. Lukinskiy O. A. Zhilishchnoye stroitelstvo [House building]. 2008.
No. 2. Pp. 46-47. (rus)
9. Moskvitin V. A. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitelstvo
[Industrial and civil building]. 2006. No. 6. Pp. 53-54. (rus)
10. Poryvay G. A. Tekhnicheskaya ekspluatatsiya zdaniy [Technical
operation of buildings]. Moscow: Stroyizdat, 1974. 254 p. (rus)
11. Sokova S. D. Academia. Arkhitektura i stroitelstvo [Academy.
Architecture and building]. 2009. No. 5. Pp. 542-544. (rus)
12. Tobiasson W., Buska J., Greatorex A. Ventilyatsiya cherdakov dlya
likvidatsii sosulek na karnizakh krovli. AVOK: Ventilyatsiya, otopleniye,
106

107.

konditsionirovaniye vozdukha, teplosnabzheniye i stroitelnaya
teplofizika. 2011. No. 3. Pp. 20-25.
13. Antonio Colantonio. Thermal Performance Patterns on Solid
Masonry Exterior Walls of Historic Buildings. Journal of Building
Physics. 1997. Vol. 21, 2. Pp. 185-201.
14. Jokisalo Juha, Kurnitski Jarek, Korpi Minna, Kalamees Targo,
Vinha Juha. Building leakage, infiltration and energy performance
analyses for Finnish detached houses. Building and Environment. 2009.
Vol. 44, Iss. 2. Pp. 377-387.
15. Dyrbol S., Svendsen S., Elmroth A. Experimental Investigation of the
Effect of Natural Convection on Heat Transfer in Mineral Wool.
Journal of Thermal Envelope and Building Science. 2002. Vol. 26(2).
Pp. 153-164.
16. Haese P. M., Teubner M. D. Heat exchange in an attic space.
International Journal of Heat and Mass Transfer. 2002. Vol. 45, Iss. 25.
Pp. 4925-4936.
17. Paula Wahlgren. Overview and Literature Survey of Natural and
Forced Convection in Attic Insulation. Journal of Building Physics.
2007. Vol. 30, 4. Pp. 351-370.
18. Paula Wahlgren. Measurements and Simulations of Natural and
Forced Convection in Loose-Fill Attic Insulation. Journal of Building
Physics. 2002. Vol. 26. Pp. 93-109.
19. Peter Blom. Venting of Attics and Pitched, Insulated Roofs. Journal
of Building Physics. 2001. Vol. 25, 1. Pp. 32-50.
20. Shimin Wang, Zhigang Shen, Linxia Gu. Numerical simulation of
buoyancy-driven turbulent ventilation in attic space under winter
conditions. Energy and Buildings. 2012. Vol. 47. Pp. 360-368.
21. GOST 30494-96. Zdaniya zhilyye i obshchestvennyye. Parametry
mikroklimata v pomeshcheniyakh [Residential and public buildings. The
parameters of the indoor climate]. (rus)
22. GOST 12.1.005-88*. SSBT. Obshchiye sanitarno-gigiyenicheskiye
trebovaniya k vozdukhu rabochey zony [General hygiene requirements
for working zone air]. (rus)
23. SP 23-101-2004. Proyektirovaniye teplovoy zashchity zdaniy
[Design of thermal protection of buildings]. (rus)
107

108.

24. SNiP 23-01-99*. Stroitelnaya klimatologiya [Building Climatology].
(rus)
25. Pravila i normy tekhnicheskoy ekspluatatsii zhilishchnogo fonda
[Rules and regulations of the technical operation of the housing stock].
Minyust RF. 2003.Pegistratsionnyy N 5176). (rus)
Full text of this article in Russian: pp. 69-73.
1 Дружинин П. В., Бараш А. Л, Савчук А. Д. Юрчик Е. Ю.
Способы недопущения льдообразования на крышах зданий //
Технико-технологические проблемы сервиса. 2007. Т.4. №14. С. 613.
2Александр Сергеевич Горшков, Санкт-Петербург, Россия Тел.
моб.: +7(921) 388-43-15; эл. почта: [email protected]
TECHNOLOGY
Magazine of Civil Engineering, №3, 2012
Инженерно-строительный журнал, №3, 2012
ТЕХНОЛОГИЯ
72
Горшков А.С., Ватин Н.И., Урустимов А.И., Рымкевич П.П.
Расчетный метод обоснования технологических
мероприятий по предотвращению образования ледяных дамб на
крышах зданий со скатной кровлей
Горшков А.С., Ватин Н.И., Урустимов А.И., Рымкевич П.П.
Расчетный метод обоснования технологических
мероприятий по предотвращению образования ледяных дамб на
крышах зданий со скатной кровлей
73
TECHNOLOGY
Magazine of Civil Engineering, №3, 2012
Gorshkov A.S., Vatin N.I., Urustimov A.I., Rymkevich P.P.
Computational justification for engineering measures
preventing the ice dams formation on the pitched roofs
108

109.

Gorshkov A.S., Vatin N.I., Urustimov A.I., Rymkevich P.P.
Computational justification for engineering measures
preventing the ice dams formation on the pitched roofs
Инженерно-строительный журнал, №3, 2012
ТЕХНОЛОГИЯ
Gorshkov A.S., Vatin N.I., Urustimov A.I., Rymkevich P.P.
Computational justification for engineering measures
preventing the ice dams formation on the pitched roofs
109

110.

110

111.

111

112.

112

113.

113

114.

114

115.

115

116.

116

117.

117

118.

118

119.

119

120.

120

121.

121

122.

122

123.

123

124.

124

125.

125

126.

126

127.

127

128.

128

129.

129

130.

130

131.

131

132.

132

133.

133

134.

134

135.

135

136.

136

137.

137

138.

138

139.

139

140.

140

141.

141

142.

142

143.

143

144.

144

145.

145

146.

146

147.

147

148.

148

149.

149

150.

150

151.

151

152.

152

153.

153

154.

154

155.

155

156.

156

157.

157

158.

158

159.

159

160.

160

161.

161

162.

162

163.

163

164.

164

165.

165

166.

166

167.

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ
ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И
СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(19)
RU
(11)
2010 136 746
(13)
A
(51) МПК
E04C 2/00 (2006.01)
(12)
ЗАЯВКА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
Состояние делопроизводства: Экспертиза завершена (последнее изменение статуса: 02.10.2013)
(21)(22) Заявка: 2010136746/03, 01.09.2010
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 01.09.2010
(43) Дата публикации заявки: 20.01.2013 Бюл. № 2
Адрес для переписки:
443004, г.Самара, ул.Заводская, 5, ОАО
"Теплант"
(71) Заявитель(и):
Открытое акционерное общество "Теплант" (RU)
(72) Автор(ы):
Подгорный Олег Александрович (RU),
Акифьев Александр Анатольевич (RU),
Тихонов Вячеслав Юрьевич (RU),
Родионов Владимир Викторович (RU),
Гусев Михаил Владимирович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ
ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И
СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
(57) Формула изобретения
1. Способ защиты здания от разрушений при взрыве или землетрясении, включающий
выполнение проема/проемов рассчитанной площади для снижения до допустимой величины
взрывного давления, возникающего во взрывоопасных помещениях при аварийных внутренних
взрывах, отличающийся тем, что в объеме каждого проема организуют зону, представленную в
виде одной или нескольких полостей, ограниченных эластичным огнестойким материалом и
установленных на легкосбрасываемых фрикционных соединениях при избыточном давлении
воздухом и землетрясении, при этом обеспечивают плотную посадку полости/полостей во всем
объеме проема, а в момент взрыва и землетрясения под действием взрывного давления
обеспечивают изгибающий момент полости/полостей и осуществляют их выброс из проема и
соскальзывают с болтового соединения за счет ослабленной подпиленной гайки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что «сэндвич»-панели, щитовые панели смонтированы
на высокоподатливых с высокой степенью подвижности фрикционных, скользящих
соединениях с сухим трением с включением в работу фрикционных гибких стальных затяжек
диафрагм жесткости, состоящих из стальных регулируемых натяжений затяжек сухим трением
и повышенной подвижности, позволяющие перемещаться перекрытиям и «сэндвич»-панелям в
горизонтали в районе перекрытия 115 мм, т.е. до 12 см, по максимальному отклонению от
вертикали 65 мм, т.е. до 7 см (подъем пятки на уровне фундамента), не подверг ая разрушению и
обрушению конструкции при аварийных взрывах и сильных землетрясениях.
167

168.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждая «сэндвич»-панель крепится на
сдвигоустойчивых соединениях со свинцовой, медной или зубчатой шайбой, которая
распределяет одинаковое напряжение на все четыре-восемь гаек и способствует
одновременному поглощению сейсмической и взрывной энергии, не позволяя разрушиться
основным несущим конструкциям здания, уменьшая вес здания и амплитуду колебания здания.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за счет новой конструкции сдвигоустойчивого
податливого соединения на шарнирных узлах и гибких диафрагмах «сэндвич»-панели могут
монтироваться как самонесущие без стального каркаса для малоэтажных зданий и сооружений.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что система демпфирования и фрикционности и
поглощения сейсмической энергии может определить величину горизонтального и
вертикального перемещения «сэндвич»-панели и определить ее несущую способность при
землетрясении или взрыве прямо на строительной площадке, пригрузив «сэндвич»-панель и
создавая расчетное перемещение по вертикали лебедкой с испытанием на сдвиг и перемещение
до землетрясения и аварийного взрыва прямо при монтаже здания и сооружения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что расчетные опасные перемещения определяются,
проверяются и затем испытываются на программном комплексе ВК SCAD 7/31 r5, ABAQUS 6.9,
MONOMAX 4.2, ANSYS, PLAKSIS, STARK ES 2006, SoliddWorks 2008, Ing+2006, FondationPL
3d, SivilFem 10, STAAD.Pro, а затем на испытательном при объектном строительном полигоне
прямо на строительной площадке испытываются фрагменты и узлы, и проверяются
экспериментальным путем допустимые расчетные перемещения строительных конструкций
(стеновых «сэндвич»-панелей, щитовых деревянных панелей, колонн, перекрытий,
перегородок) на возможные при аварийном взрыве и при землетрясении более 9 баллов
перемещение по методике разработанной испытательным центром ОО «Сейсмофонд» - «Защита
и безопасность городов».
ПАНЕЛЬ ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ 154506
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(19)
RU
(11)
154 506
(13)
U1
(51) МПК
E04B 1/92 (2006.01)
(12)
ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина: Возможность восстановления: нет.
(21)(22) Заявка: 2014131653/03, 30.07.2014
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
30.07.2014
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 30.07.2014
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(45) Опубликовано: 27.08.2015 Бюл. № 24
Адрес для переписки:
168

169.

190005, Санкт-Петербург, 2Красноармейская ул д 4 пр. СПб ГАСУ
Коваленко Александр Иванович
(54) ПАНЕЛЬ ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ
(57) Реферат:
Техническое решение относится к области строительства и предназначено для защиты
помещений от возможных взрывов. Конструкция позволяет обеспечить надежный и быстрый
сброс легкосбрасываемой панели, сброс давления при взрыве и зависание панели на опорной
плите, Конструкция представляет собой опорную плиту с расчетным проемом, которая жестко
крепится на каркасе защищаемого сооружения. На опорной плите крепежными элементами,
имеющими ослабленное резьбовое поперечное сечение, закреплена панель легкосбрасываемая.
Ослабленное резьбовое соединение каждого крепежного элемента образовано лысками
выполненными с двух сторон резьбовой части. Кроме того опорная плита и легкосбрасываемая
панель соединены тросом один конец которого жестко закреплен на опорной плите, а другой
конец соединен с крепежным элементом через планку, с возможностью перемещения. 4 ил.
Техническое решение относится к области строительства и предназначено для защиты
помещений содержащих взрывоопасные среды.
Известна панель для легкосбрасываемой кровли взрывоопасных помещений по Авт.св.
617552, М.Кл. 2 E04B 1/98 с пр. от 21.11.75. Панель включает ограждающий элемент с
шарнирно закрепленными на нем поворотными скобами, взаимодействующими через опоры
своими наружными полками с несущими элементами. С целью защиты от воздействия ветровой
нагрузки, панель снабжена подвижной плитой, шарнирно соединенной с помощью тяг с
внутренними концами поворотных скоб, которые выполнены Т-образными. Недостатком
предлагаемой конструкции является низкая надежность шарнирных соединений при
переменных внешних и внутренних нагрузках. Известна также легкосбрасываемая
ограждающая конструкция взрывоопасных помещений по Патенту SU 1756523, МПК5 E06B
5/12 с пр. от 05.10.1990. Указанная конструкция содержит поворотную стеновую панель,
состоящую из нижней и верхней секций и соединенную с каркасом временной связью. Нижняя
секция в нижней части шарнирно связана с каркасом здания, а в верхней части - шарнирно
соединена с верхней секцией панели. Верхняя секция снабжена роликами, установленными в
направляющих каркаса здания. Недостатком указанной конструкции является низкая
надежность вызванная большим количеством шарнирных соединений, требующих высокой
точности изготовления в условиях строительства. Известна также противовзрывная панель по
Патенту RU 2458212, E04B 1/92 с пр. от 13.04.2011, которую выбираем за прототип.
Изобретение относится к защитным устройствам применяемым во взрывоопасных объектах.
Противопожарная панель содержит металлический каркас с бронированной обшивкой и
наполнителем-свинцом. Панель имеет четыре неподвижных патрубка-опоры, а в покрытии
взрывоопасного объекта жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически
вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели. Наполнитель выполнен в виде дисперсной
системы воздух-свинец, а опорные стержни выполнены упругими. Недостатком вышеуказанной
панели является низкая надежность срабатывания телескопических сопряжений при
воздействии переменных внешних и внутренних нагрузок.
Задачей заявляемого устройства является обеспечение надежности открывания проема при
взрыве (сбрасывания легкосбрасываемой панели) за минимальное время и обеспечение
зависания панели после сброса.
Сущность заявляемого решения состоит в том, что для защиты стен, оборудования и
персонала от возможного взрыва, помещение снабжено панелью противовзрывной,
обеспечивающей надежное и быстрое открытие проема при взрыве и сброс избыточного
давления, а также зависание панели на плите опорной. Панель противовзрывная со держит
плиту опорную которая жестко закреплена на стене защищаемого помещения и имеет проем
169

170.

соответствующий проему в стене, а с другой стороны плиты опорной винтами с резьбой,
ослабленной по сечению, закреплена панель легкосбрасываемая. Площадь проема плит ы
опорной и проема помещения определяется в зависимости от объема помещения, от
взрывоопасной среды, температуры горения, давления, скорости распространения фронта
пламени и др. параметров. Винты имеют резьбовую часть, ослабленную по сечению с двух
сторон лысками до размера <Z> и т. о. образуется ослабленное резьбовое сопряжение,
разрушаемое под воздействием взрывной волны.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами где:
на фиг. 1 изображен разрез Б-Б (фиг. 2) панели противовзрывной;
на фиг. 2 изображен разрез Α-A (фиг. 1);
на фиг. 3 изображен вид по стрелке В (фиг. 1) в увеличенном масштабе;
на фиг. 4 изображен разрез Г-Г (фиг. 2), узел крепления троса в увеличенном масштабе.
Панель противовзрывная состоит из опорной плиты 1, которая жестко крепится к каркасу
защищаемого помещения (на чертеже не показано). В каркасе помещения и в опорной плите
выполнен проем 2, имеющий расчетную площадь S=b*h, которая зависит от объема
защищаемого помещения, температуры горения, давления, скорости распространения фр онта
пламени и др. параметров. На опорной плите 1, резьбовыми крепежными элементами, например
саморежущими шурупами 3, имеющими ослабленное поперечное резьбовое сечение,
закреплена легкосбрасываемая панель 4. Кроме того, легкосбрасываемая панель соединена с
опорной плитой гибким узлом, состоящим из планки 5, закрепленной с одной стороны на тросе
6, а с др. стороны сопряженной с крепежным элементом 3. Ослабленное поперечное сечение
резьбовой части образовано лысками, выполненными с двух сторон по всей длине резьбы до
размера <Z>. Ослабленная резьбовая часть в совокупности с обычным резьбовым отверстием в
опорной плите 1, образуют ослабленное резьбовое сопряжение, разрушаемое под действием
взрывной волны. Разрушение (вырыв) в ослабленном резьбовом соединении возможно или за
счет разрушения резьбы в опорной плите, или за счет среза резьбы крепежного элемента самореза 3, в зависимости от геометрии резьбы и от соотношения пределов прочности
материалов самореза и плиты опорной. Рассмотрим пример. На опорной плите 1 толщиной 5
мм, изготовленной из стали 3, самосверлящими шурупами 3 размером 5,5/6,3×105,
изготовленными из стали У7А, закреплена легкосбрасываемая панель 4, изготовленная из
стали 20. Усилие вырыва при стандартной резьбе для одного шурупа составляет 1500 кгс.
Опытным путем установлено, что после доработки шурупа путем стачивания резьбы с двух
сторон до размера Z=3 мм, величина усилия вырыва составляет 700 кгс. Соответственно, при
креплении плиты четырьмя шурупами, усилие вырыва составит 2800 кгс. При условии, что
площадь проема S=10000 см 2, распределенная нагрузка для вырыва должна быть не менее 0,28
кгс/см2 . Таким образом, зная параметры взрывоопасной среды, объем и компоновку
защищаемого помещения, выбираем конструкцию крепежных элементов после чего, в
зависимости от заданного усилия вырыва, можно определить величину <Z> - толщину
ослабленной части резьбы.
Панель противовзрывная работает следующим образом. При возникновении взрывной
нагрузки, взрывная волна через проем 2 в опорной плите 1 воздействует по п лощади
легкосбрасываемой панели 4, закрепленной на опорной плите 1 четырьмя саморежущими
шурупами 3, имеющими ослабленное резьбовое сечение. При превышении взрывным усилием
предела прочности резьбового соединения, резьбовое соединение разрушается по ослабл енному
сечению, легкосбрасываемая панель освобождается от механического крепления, после чего
сбрасывается, сечение проема открывается и давление сбрасывается до атмосферного. После
сбрасывания панель легкосбрасываемая зависает на тросе 6, один конец котор ого закреплен на
опорной плите, а другой, через планку 5 сопряжен с крепежным элементом 3.
Формула полезной модели
1. Панель противовзрывная, содержащая опорную плиту, на которой резьбовыми
крепежными элементами закреплена панель легкосбрасываемая, отличающаяся тем, что в
опорной плите выполнен проем, а панель легкосбрасываемая выполнена сплошной, при этом
крепежные элементы, скрепляющие панель легкосбрасываемую с опорной плитой, имеют
170

171.

ослабленное поперечное сечение резьбовой части, образованное лысками, выполненными с
двух сторон по всей длине резьбы и, кроме того, панель легкосбрасываемая соединена с
опорной плитой тросом, один конец которого жестко закреплен в опорной плите, а другой
конец соединен с панелью легкосбрасываемой.
2. Панель противовзрывная по п.1, отличающаяся тем, что трос соединен с панелью
легкосбрасываемой через планку, сопряженную с крепежным элементом.
171

172.

ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ 165076
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(19)
RU
(11)
165 076
(13)
U1
(51) МПК
E04H 9/02 (2006.01)
(12)
ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина: Возможность восстановления: нет.
(21)(22) Заявка: 2016102130/03, 22.01.2016
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
22.01.2016
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 22.01.2016
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(45) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл. № 28
Адрес для переписки:
190005, Санкт-Петербург, 2Красноармейская ул д 4 пр. СПб ГАСУ
Коваленко Александр Иванович
(54) ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
(57) Реферат:
Опора сейсмостойкая предназначена для защиты объектов от сейсмических воздействий за
счет использования фрикцион но податливых соединений. Опора состоит из корпуса в котором
выполнено вертикальное отверстие охватывающее цилиндрическую поверхность щтока. В
корпусе, перпендикулярно вертикальной оси, выполнены отверстия в которых установлен
запирающий калиброванный болт. Вдоль оси корпуса выполнены два паза шириной <Z> и
длиной <I> которая превышает длину <Н> от торца корпуса до нижней точки паза,
выполненного в штоке. Ширина паза в штоке соответствует диаметру калиброванного болта.
Для сборки опоры шток сопрягают с отверстием корпуса при этом паз штока совмещают с
поперечными отверстиями корпуса и соединяют болтом, после чего одевают гайку и
затягивают до заданного усилия. Увеличение усилия затяжки приводит к уменьшению
зазора<Z>корпуса, увеличению сил трения в сопряжении корпус-шток и к увеличению усилия
сдвига при внешнем воздействии. 4 ил.
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты сооружений, объектов и
оборудования от сейсмических воздействий за счет использования фрикционно податливых
соединений. Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических
воздействий. Известно, например Болтовое соединение плоских деталей встык по Патенту RU
1174616, F15B 5/02 с пр. от 11.11.1983. Соединение содержит металлические листы, накладки и
прокладки. В листах, накладках и прокладках выполнены овальные отверстия через которые
пропущены болты, объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малых
172

173.

горизонтальных нагрузках силы трения между листами пакета и болтами не преодолеваются. С
увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание листов или прокладок
относительно накладок контакта листов с меньшей шероховатостью. Взаимное смещение
листов происходит до упора болтов в края овальных отверстий после чего соединения работают
упруго. После того как все болты соединения дойдут до упора в края овальных отверстий,
соединение начинает работать упруго, а затем происходит разрушение соединения за счет
смятия листов и среза болтов. Недостатками известного являются: ограничение демпфирования
по направлению воздействия только по горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также
неопределенности при расчетах из-за разброса по трению. Известно также Устройство для
фрикционного демпфирования антиветровых и антисейсмических воздействий по Патенту TW
201400676 (A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device, E04B 1/98,
F16F 15/10. Устройство содержит базовое основание, поддерживающее защищаемый объект,
нескольких сегментов (крыльев) и несколько внешних пластин. В сегментах выполнены
продольные пазы. Трение демпфирования создается между пластинами и наружными
поверхностями сегментов. Перпендикулярно вертикальной поверхности сегментов, через пазы,
проходят запирающие элементы - болты, которые фиксируют сегменты и пластины друг
относительно друга. Кроме того, запирающие элементы проходят через блок поддержки, две
пластины, через паз сегмента и фиксируют конструкцию в заданном положении. Таким образом
получаем конструкцию опоры, которая выдерживает ветровые нагрузки но, при возникновении
сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в сопряжениях, смещае тся от
своего начального положения, при этом сохраняет конструкцию без разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и сложность
расчетов из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся поверхностей.
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества
сопрягаемых трущихся поверхностей до одного сопряжения отверстие корпуса - цилиндр
штока, а также повышение точности расчета.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что опора сейсмостойкая выполнена из
двух частей: нижней - корпуса, закрепленного на фундаменте и верхней - штока,
установленного с возможностью перемещения вдоль общей оси и с возможностью ограничения
перемещения за счет деформации корпуса под действием запорного элемента. В корпусе
выполнено центральное отверстие, сопрягаемое с цилиндрической поверхностью штока, и
поперечные отверстия (перпендикулярные к центральной оси) в которые устанавливают
запирающий элемент-болт. Кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнены
два открытых паза, которые обеспечивают корпусу возможность деформироваться в
радиальном направлении. В теле штока, вдоль центральной оси, выполнен паз ширина которого
соответствует диаметру запирающего элемента (болта), а длина соответствует заданному
перемещению штока. Запирающий элемент создает нагрузку в сопряжении шток -отверстие
корпуса, а продольные пазы обеспечивают возможность деформации корпуса и «переход»
сопряжения из состояния возможного перемещения в состояние «запирания» с возможностью
перемещения только под сейсмической нагрузкой. Длина пазов корпуса превышает расстояние
от торца корпуса до нижней точки паза в штоке. Сущность предлагаемой конструкции
поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен разрез А-А (фиг. 2); на фиг. 2 изображен
поперечный разрез Б-Б (фиг. 1); на фиг. 3 изображен разрез В-В (фиг. 1); на фиг. 4 изображен
выносной элемент 1 (фиг. 2) в увеличенном масштабе.
Опора сейсмостойкая состоит из корпуса 1 в котором выполнено вертикальное отверстие
диаметром «D», которое охватывает цилиндрическую поверхность штока 2 например по
подвижной посадке H7/f7. В стенке корпуса перпендикулярно его оси, выполнено два отверстия
в которых установлен запирающий элемент - калиброванный болт 3. Кроме того, вдоль оси
отверстия корпуса, выполнены два паза шириной «Z» и длиной «I». В теле штока вдоль оси
выполнен продольный глухой паз длиной «h» (допустмый ход штока) соответствующий по
ширине диаметру калиброванного болта, проходящего через этот паз. При этом длина пазов «I»
всегда больше расстояния от торца корпуса до нижней точки паза «Н». В нижней части корпуса
1 выполнен фланец с отверстиями для крепления на фундаменте, а в верхней части штока 2
173

174.

выполнен фланец для сопряжения с защищаемым объектом. Сборка опоры заключается в том,
что шток 2 сопрягается с отверстием «D» корпуса по подвижной посадке. Паз штока
совмещают с поперечными отверстиями корпуса и соединяют калиброванным болтом 3, с
шайбами 4, с предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку 5, скрепляя шток и
корпус в положении при котором нижняя поверхность паза штока контактирует с поверхностью
болта (высота опоры максимальна). После этого гайку 5 затягивают тарировочным ключом до
заданного усилия. Увеличение усилия затяжки гайки (болта) приводит к деформации к орпуса и
уменьшению зазоров от «Z» до «Z1» в корпусе, что в свою очередь приводит к увеличению
допустимого усилия сдвига (усилия трения) в сопряжении отверстие корпуса - цилиндр штока.
Величина усилия трения в сопряжении корпус-шток зависит от величины усилия затяжки гайки
(болта) и для каждой конкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов,
шероховатости поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально.
При воздействии сейсмических нагрузок превышающих силы трения в сопряжении корпусшток, происходит сдвиг штока, в пределах длины паза выполненного в теле штока, без
разрушения конструкции.
Формула полезной модели
Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный с ним подвижный узел,
закрепленный запорным элементом, отличающаяся тем, что в корпусе выполнено центральное
вертикальное отверстие, сопряженное с цилиндрической поверхностью штока, при этом шт ок
зафиксирован запорным элементом, выполненным в виде калиброванного болта, проходящего
через поперечные отверстия корпуса и через вертикальный паз, выполненный в теле штока и
закрепленный гайкой с заданным усилием, кроме того в корпусе, параллельно центр альной оси,
выполнено два открытых паза, длина которых, от торца корпуса, больше расстояния до нижней
точки паза штока.
174

175.

175

176.

176

177.

177

178.

178

179.

179

180.

Адрес испытательной лаборатории организации"Сейсмофонд" ИНН 2014000780 190005, СПб, 2-я
Красноармейская ул. д 4 СПб ГАСУ [email protected] [email protected] (921) 962-67-78
Подтверждение компетентности организации «Сейсмофонд» при СПб
ГАСУ Номер решения о прохождении процедуры подтверждения
компетентности ИНН 2014000780 ОГРН 1022000000824
8590-гу (А-5824) https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/13060/applicant
https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/13060/applicant
Для предотвращения наледи и сосулек для скатных крышах,
для увеличения демпфирующей антиобледенительного
демпфирующего троса, способного при импульсных
растягивающих нагрузках, для обеспечения многокаскадного
демпфирования предварительно напряженных вантовых
конструкции по изобретениям №№ 2193635, 2406798,1143895,
1168755, 1174616,165076 «Опора сейсмостойкая» и опыт применения
и реализация в программном комплексе SCAD Office ,
Материалы:
180

181.

предотвратить гололедообразование наледи и сосулек на скатных
крышах
И специальные технические условия (СТУ) для ограничение
гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, с использования антисейсмических фрикционнодемпфирующих виброизоляторов, с зафиксированными запорными
элементов в штоке, по линии нагрузки , согласно изобретения № 165076
«Опора сейсмостойкая» хранятся на Кафедре металлических и деревянных
конструкций 190005, Санкт-Петербург, 2-я , Красноармейская ул., д. 4, СПб
ГАСУ у заведующий кафедрой металлических и деревянных конструкций ,
дтн проф ЧЕРНЫХ Александр Григорьевич строительный факультет
[email protected] [email protected] (921) 962-67-78, (996) 79826-54, (999) 535-47-29
Более подробно смотрите публикации:
Protection of overhead power lines wires from wind impacts using a wind vibration dampener universal vibration
isolators or a damping cable loop according to invention No. 154506 "anti-explosion Panel" No. 165076
"earthquake-resistant support", No. 2010136746 " Method for protecting buildings and structures in an explosion
using shear-resistant easily resettable connections using a damping system, frictionality to absorb
explosive and seismic energy» https://ppt-online.org/845350
Инженерные решения по ограничению гололедообразования воздушных линий электропередач в условиях
гололедных и ветровых нагрузок с помощью тросовых демпфирующих виброизоляторов ,
виброизолирующих тросовых демпфирующих компенсаторов , расположенной в месте крепления кабеля
электрических опор с самими опорами, что не позволяет образовываться ледяным наростам
(гололедообразованию или с помощью демпфирующей петли, расположенной в месте крепления кабеля
электрических опорах, с самими опорами , согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная».
Разрушение ледяного нароста , происходит , за счет демпфирования воздушных проводов или за счет
магнитных потоков с завихрением: по американскому изобретению «Method and apparatus for breaking ice
assertion on an aerial cable» US 6518497 USA Method and apparatus for breaking ice accretions on an aerial cable
https://patents.google.com/patent/US6518497
https://www.compusult.com/html/IWAIS_Proceedings/IWAIS_2005/Papers/IW18.PDF
https://en.ppt-online.org/839221
181

182.

Способ разрушения гололедообразования ( ледяных наростов) на воздушных проводах линий
электропередач (ЛЭП) с помощью демпфирующей петли, расположенной в месте крепления кабеля
электрических опорах с самими опорами ( смотри изобретение № 154506 «Панель противовзрывная»
разрушение ледяного нароста , происходит при демпфирующих нагрузках» )
https://en.ppt-online.org/836557
Повышения надежности ОГРАНИЧИТЕЛЯ ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ И КОЛЕБАНИЙ
ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ с увеличение демпфирующей способность соединения
воздушных линий, при импульсных растягивающих и динамических нагрузках, за счет демпфирующей петли
по изобретению номер 154506 «Панель противовзрывная» Способ разрушения ледяных наростов на
воздушном кабеле (патент US6518497 US США ) и устройство для его осуществления и
обеспечение надежности ОГРАНИЧИТЕЛЯ ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ И КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ
ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ с использованием демпфирующей петли c завихрением магнитных потоков
https://en.ppt-online.org/836284
Конструктивные решения повышения ДЕМПФИРОВАНИЯ при КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ
ЛИНИЙ и вантовых тросов В УСЛОВИЯХ ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ, за счет закручивания по виткам спирали,
тросом в полимерной оплетке, что не позволяет проводам вантовым тросам и проводам
колебаться с большой амплитудой. Тем самым ветер гасит сам себя
https://en.ppt-online.org/833763 https://en.ppt-online.org/836557
Рекомендации конструктивных решения по ограничению гололедообразования воздушных линий
электропередач в условиях гололедных и ветровых нагрузок с помощью демпфирующей петл,
расположенной в месте крепления кабеля электрических опор с самими опорами, что не позволяет
образовываться ледяным наростам (гололедообразованию). С помощью демпфирующей петли,
расположенной в месте крепления кабеля электрических опорах, с самими опорами , согласно изобретения
№ 154506 «Панель противовзрывная». Разрушение ледяного нароста , происходит ,
за счет демпфирования воздушных проводов или за счет магнитных потоков с завихрением: по
американскому изобретению «Method and apparatus for breaking ice assertion on an aerial cable» US 6518497
USA Method and apparatus for breaking ice accretions on an aerial cable
https://patents.google.com/patent/US6518497
https://www.compusult.com/html/IWAIS_Proceedings/IWAIS_2005/Papers/IW18.PDF
https://ppt-online.org/838902
182