| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Viestikallio 5m peili
Viestikalliolla on 5m läpimittainen (alunperin) TV-satelliitti-antennipeili ja se haluttaisiin saada ajoon osoittamaan ympäri taivasta.
Sijoituspäätös on 15-20 metriä "seti" peilinjalasta suuntaan 280-290.
Avoimia seikkoja ovat:
Muutamia kustannusseikkoja:Teräsrakenteisiin käytetään S355 hienoraeterästä eikä S235:ttä. Se on hieman kalliimpaa, mutta kestää paljon enemmän, on helpompaa hitsata, ei halkeile niin helposti hitsauksen vierestä rasituksessa, jne.
Laakerikandidaatti:
Tämä on ollut pitkään vailla säännöllistä huoltoa..
Kyseessä on Saksalaisen JOST:in tehtaan rekan perävaunun etuakselin Kuvan taustalla on mahdollisesti elevaatioakseliksi soveltuva akseli + laakerit pesissään.
Paikka päätettiin:
Paikka päätettiin ja kalliota siivottiin lapiolla + painepesurilla 2006-10-08. Pintahalkeamia väisteltiin, sillä ne voisivat kuljettaa vettä perustuksen alle ja sitten pakkanen tekisi ilkeitä...
... Lumet suli ja lähdettiin tekemään pilarin pohjanoikaisuvalun muottia: Noin 60% kehästä on 20-40 mm paksu valu, lopussa on jopa 200 mm..
Tuonne se laitetaan:( Aiempaa 3D kartoitusta: isossa kuvassa — korkeuskäyrät 0.5m välein! )
KorkeushahmotelmaaKoko systeemin korkeushahmotelmaa. Antenni sijoitetaan muutaman metrin korotettuna jotta se "näkee" lähimpien esteiden yli.
Tällainenko siitä tulisi ?
(VariCAD 3D mallinnustiedosto (ZIP paketissa, 5.8 MB))
Peili ja tuulikuorma:Tuuli koostuu perustuulesta ja puuskista sekä lähiympäristön tuottamista pyörteistä, näiden yhteistuloksen voimakkaimpia hetkellisiä arvoja käytetään oheisessa analyysissä. Tuulikuorma:
Oheisissa taulukoissa "EL" on peilin korotuskulma ja "AZ" on tuulen suunta suhteessa peilin etupuolen horisonttisuuntaan nolla ollen suoraan edestä ja 180 suoraan takaa. (Vasen/oikea ei merkitse tässä symmetrioiden takia.) Riveillä on laskettu arvo eri elevaatioille ja riveinä on eri azimuuttikulmat. Laskut tehtiin ohjelmalla: azel-tuulivoimat.pl, jossa on tehty runsaasti oletuksia ja yksinkertaistuksia! Peilin tuulta vasten olevan otsapinnan suuruus on arvioitu geometrisena pinta-alana, eikä näin sisällytä mukaansa ilmanvastuskertoimen vaihtelua eri suunnista tulevalla tuulella, yms. Siksi todennäköisesti nämä taulukot antavat muualle kuin 0/0 suuntaan hieman ylisuuria voimia.
Peilin tuulta vasten olevan otsapinnan suuruus % (0/0 suunnassa: 20 m) AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 100.0 98.0 94.3 87.7 77.0 68.0 60.8 40.0 25.0 20.0 15: 97.2 95.7 91.0 84.0 75.0 67.2 58.0 40.0 25.0 20.0 30: 87.7 86.0 82.0 76.0 69.6 63.2 52.0 36.0 24.5 20.0 45: 72.0 72.0 69.6 66.4 62.4 56.0 42.0 29.0 24.0 20.0 60: 60.8 60.0 58.0 52.0 46.0 38.0 30.0 25.0 22.5 20.0 75: 30.0 30.0 30.0 28.0 27.0 25.0 24.0 23.0 21.5 20.0 90: 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 105: 30.0 30.0 30.0 28.0 27.0 25.0 24.0 23.0 21.5 20.0 120: 60.0 60.0 58.0 52.0 46.0 38.0 30.0 25.0 22.5 20.0 135: 72.0 72.0 69.6 66.4 62.4 56.0 42.0 29.0 24.0 20.0 150: 87.7 86.0 82.0 76.0 69.6 63.2 52.0 36.0 24.5 20.0 165: 97.0 95.7 91.0 84.0 75.0 67.2 58.0 40.0 25.0 20.0 180: 100.0 98.0 94.3 87.7 77.0 68.0 60.8 40.0 25.0 20.0 Peilin kokema tuulen suuntainen voima kN @ 10 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 2.4 2.4 2.3 2.1 1.9 1.7 1.5 1.0 0.6 0.5 15: 2.4 2.3 2.2 2.1 1.8 1.6 1.4 1.0 0.6 0.5 30: 2.1 2.1 2.0 1.9 1.7 1.5 1.3 0.9 0.6 0.5 45: 1.8 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.0 0.7 0.6 0.5 60: 1.5 1.5 1.4 1.3 1.1 0.9 0.7 0.6 0.6 0.5 75: 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 0.6 0.5 0.5 90: 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 105: 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 0.6 0.5 0.5 120: 1.5 1.5 1.4 1.3 1.1 0.9 0.7 0.6 0.6 0.5 135: 1.8 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.0 0.7 0.6 0.5 150: 2.1 2.1 2.0 1.9 1.7 1.5 1.3 0.9 0.6 0.5 165: 2.4 2.3 2.2 2.1 1.8 1.6 1.4 1.0 0.6 0.5 180: 2.4 2.4 2.3 2.1 1.9 1.7 1.5 1.0 0.6 0.5 Peilin kokema tuulen suuntainen voima kN @ 30 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 22.0 21.6 20.8 19.3 16.9 15.0 13.4 8.8 5.5 4.4 15: 21.4 21.0 20.0 18.5 16.5 14.8 12.8 8.8 5.5 4.4 30: 19.3 18.9 18.0 16.7 15.3 13.9 11.4 7.9 5.4 4.4 45: 15.8 15.8 15.3 14.6 13.7 12.3 9.2 6.4 5.3 4.4 60: 13.4 13.2 12.8 11.4 10.1 8.4 6.6 5.5 5.0 4.4 75: 6.6 6.6 6.6 6.2 5.9 5.5 5.3 5.1 4.7 4.4 90: 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 105: 6.6 6.6 6.6 6.2 5.9 5.5 5.3 5.1 4.7 4.4 120: 13.2 13.2 12.8 11.4 10.1 8.4 6.6 5.5 5.0 4.4 135: 15.8 15.8 15.3 14.6 13.7 12.3 9.2 6.4 5.3 4.4 150: 19.3 18.9 18.0 16.7 15.3 13.9 11.4 7.9 5.4 4.4 165: 21.3 21.0 20.0 18.5 16.5 14.8 12.8 8.8 5.5 4.4 180: 22.0 21.6 20.8 19.3 16.9 15.0 13.4 8.8 5.5 4.4 Elevaatioakselin laakerointi kokee jotain voimia. Katsotaanpa mitä sieltä tulee:
Elevaatioakselin pitkittäinen tuulivoima kN @ 10 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 15: 0.6 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.2 0.1 30: 1.1 1.1 1.0 0.9 0.9 0.8 0.6 0.4 0.3 0.2 45: 1.2 1.2 1.2 1.1 1.1 1.0 0.7 0.5 0.4 0.3 60: 1.3 1.3 1.2 1.1 1.0 0.8 0.6 0.5 0.5 0.4 75: 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 0.6 0.5 0.5 0.5 90: 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 105: 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 0.6 0.5 0.5 0.5 120: 1.3 1.3 1.2 1.1 1.0 0.8 0.6 0.5 0.5 0.4 135: 1.2 1.2 1.2 1.1 1.1 1.0 0.7 0.5 0.4 0.3 150: 1.1 1.1 1.0 0.9 0.9 0.8 0.6 0.4 0.3 0.2 165: 0.6 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.2 0.1 180: 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Elevaatioakselin pitkittäinen tuulivoima kN @ 30 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 15: 5.5 5.4 5.2 4.8 4.3 3.8 3.3 2.3 1.4 1.1 30: 9.6 9.5 9.0 8.4 7.7 7.0 5.7 4.0 2.7 2.2 45: 11.2 11.2 10.8 10.3 9.7 8.7 6.5 4.5 3.7 3.1 60: 11.6 11.4 11.1 9.9 8.8 7.2 5.7 4.8 4.3 3.8 75: 6.4 6.4 6.4 6.0 5.7 5.3 5.1 4.9 4.6 4.3 90: 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 105: 6.4 6.4 6.4 6.0 5.7 5.3 5.1 4.9 4.6 4.3 120: 11.4 11.4 11.1 9.9 8.8 7.2 5.7 4.8 4.3 3.8 135: 11.2 11.2 10.8 10.3 9.7 8.7 6.5 4.5 3.7 3.1 150: 9.6 9.5 9.0 8.4 7.7 7.0 5.7 4.0 2.7 2.2 165: 5.5 5.4 5.2 4.8 4.3 3.8 3.3 2.3 1.4 1.1 180: 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Elevaatioakselin poikittainen tuulivoima kN @ 10 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 2.4 2.4 2.3 2.1 1.9 1.7 1.5 1.0 0.6 0.5 15: 2.3 2.3 2.1 2.0 1.8 1.6 1.4 0.9 0.6 0.5 30: 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.3 1.1 0.8 0.5 0.4 45: 1.2 1.2 1.2 1.1 1.1 1.0 0.7 0.5 0.4 0.3 60: 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 0.5 0.4 0.3 0.3 0.2 75: 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 90: 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 105: -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.1 -0.1 -0.1 120: -0.7 -0.7 -0.7 -0.6 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.3 -0.2 135: -1.2 -1.2 -1.2 -1.1 -1.1 -1.0 -0.7 -0.5 -0.4 -0.3 150: -1.9 -1.8 -1.7 -1.6 -1.5 -1.3 -1.1 -0.8 -0.5 -0.4 165: -2.3 -2.3 -2.1 -2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -0.9 -0.6 -0.5 180: -2.4 -2.4 -2.3 -2.1 -1.9 -1.7 -1.5 -1.0 -0.6 -0.5 Elevaatioakselin poikittainen tuulivoima kN @ 30 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 22.0 21.6 20.8 19.3 16.9 15.0 13.4 8.8 5.5 4.4 15: 20.7 20.3 19.3 17.9 15.9 14.3 12.3 8.5 5.3 4.3 30: 16.7 16.4 15.6 14.5 13.3 12.0 9.9 6.9 4.7 3.8 45: 11.2 11.2 10.8 10.3 9.7 8.7 6.5 4.5 3.7 3.1 60: 6.7 6.6 6.4 5.7 5.1 4.2 3.3 2.8 2.5 2.2 75: 1.7 1.7 1.7 1.6 1.5 1.4 1.4 1.3 1.2 1.1 90: 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 105: -1.7 -1.7 -1.7 -1.6 -1.5 -1.4 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 120: -6.6 -6.6 -6.4 -5.7 -5.1 -4.2 -3.3 -2.7 -2.5 -2.2 135: -11.2 -11.2 -10.8 -10.3 -9.7 -8.7 -6.5 -4.5 -3.7 -3.1 150: -16.7 -16.4 -15.6 -14.5 -13.3 -12.0 -9.9 -6.9 -4.7 -3.8 165: -20.6 -20.3 -19.3 -17.9 -15.9 -14.3 -12.3 -8.5 -5.3 -4.3 180: -22.0 -21.6 -20.8 -19.3 -16.9 -15.0 -13.4 -8.8 -5.5 -4.4 Oho.. Siis elevaatioakselin pitkittäisetkin voimat ovat epätriviaaleja! Lisäksi poikittaiset voimat ovat niin suuria, että elevaation laakeripitimet pitää laittaa pystyasentoiseen pintaan, eikä vaakapintaan! (Kiinnityspulttien kestävyys on parempi pituussuuntaan kuin poikittain.) Tutkitaan sitten Azimuutti-askelin kiertomomentteja:
AZ akselin kiertomomentti kNm @ 10 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 15: -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 -0.0 0.0 0.1 0.1 0.1 30: -0.9 -0.7 -0.5 -0.4 -0.2 -0.0 0.1 0.1 0.1 0.1 45: -1.0 -0.9 -0.7 -0.5 -0.2 -0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 60: -1.0 -0.9 -0.7 -0.4 -0.2 -0.0 0.1 0.2 0.2 0.3 75: -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.1 -0.0 0.1 0.2 0.2 0.3 90: -0.4 -0.3 -0.3 -0.2 -0.1 -0.0 0.1 0.1 0.2 0.3 105: -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.1 -0.0 0.1 0.2 0.2 0.3 120: -1.0 -0.9 -0.7 -0.4 -0.2 -0.0 0.1 0.2 0.2 0.3 135: -1.0 -0.9 -0.7 -0.5 -0.2 -0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 150: -0.9 -0.7 -0.5 -0.4 -0.2 -0.0 0.1 0.1 0.1 0.1 165: -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 -0.0 0.0 0.1 0.1 0.1 180: -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 AZ akselin kiertomomentti kNm @ 30 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 15: -4.4 -3.7 -2.8 -1.9 -1.0 -0.2 0.4 0.7 0.6 0.7 30: -7.7 -6.5 -4.9 -3.3 -1.7 -0.4 0.7 1.1 1.2 1.3 45: -9.0 -7.7 -5.9 -4.1 -2.2 -0.5 0.8 1.3 1.7 1.9 60: -9.3 -7.8 -6.0 -3.9 -2.0 -0.4 0.7 1.4 1.9 2.3 75: -5.1 -4.4 -3.5 -2.3 -1.3 -0.3 0.6 1.4 2.1 2.6 90: -3.5 -3.0 -2.4 -1.7 -1.0 -0.2 0.5 1.3 2.0 2.6 105: -5.1 -4.4 -3.5 -2.3 -1.3 -0.3 0.6 1.4 2.1 2.6 120: -9.1 -7.8 -6.0 -3.9 -2.0 -0.4 0.7 1.4 1.9 2.3 135: -9.0 -7.7 -5.9 -4.1 -2.2 -0.5 0.8 1.3 1.7 1.9 150: -7.7 -6.5 -4.9 -3.3 -1.7 -0.4 0.7 1.1 1.2 1.3 165: -4.4 -3.7 -2.8 -1.9 -1.0 -0.2 0.4 0.7 0.6 0.7 180: -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Momentin etumerkki kertoo miten kiertovoima kääntää suuntaa, kun antennin elevaatio nousee! Momentti on kuitenkin hyvin pieni vielä 10 m/s tuulilla. Tutkitaan elevaation kiertomomenttitapauksia: Positiivinen luku kertoo tuulen nostavan elevaatiota ylemmäs ja negatiivinen että se pyrkii painamaan peiliä alaspäin.
EL akselin kiertomomentti kNm @ 10 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 1.5 1.7 1.9 2.0 1.8 1.7 1.5 0.9 0.5 0.4 15: 1.4 1.6 1.8 1.8 1.7 1.6 1.4 0.9 0.5 0.4 30: 1.1 1.3 1.5 1.5 1.4 1.3 1.1 0.7 0.5 0.3 45: 0.7 0.9 1.0 1.1 1.1 1.0 0.7 0.5 0.4 0.3 60: 0.4 0.5 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.3 0.2 0.2 75: 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 90: 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 105: -0.1 -0.1 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.1 -0.1 -0.1 120: -0.4 -0.5 -0.6 -0.6 -0.5 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.2 135: -0.7 -0.9 -1.0 -1.1 -1.1 -1.0 -0.7 -0.5 -0.4 -0.3 150: -1.1 -1.3 -1.5 -1.5 -1.4 -1.3 -1.1 -0.7 -0.5 -0.3 165: -1.4 -1.6 -1.8 -1.8 -1.7 -1.6 -1.4 -0.9 -0.5 -0.4 180: -1.5 -1.7 -1.9 -2.0 -1.8 -1.7 -1.5 -0.9 -0.5 -0.4 EL akselin kiertomomentti kNm @ 30 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 13.2 15.7 17.4 17.7 16.5 14.9 13.3 8.4 4.9 3.5 15: 12.4 14.8 16.2 16.4 15.5 14.3 12.2 8.1 4.7 3.4 30: 10.0 12.0 13.1 13.3 12.9 12.0 9.8 6.6 4.2 3.0 45: 6.7 8.2 9.1 9.5 9.5 8.7 6.5 4.3 3.3 2.5 60: 4.0 4.8 5.3 5.3 4.9 4.2 3.3 2.6 2.2 1.8 75: 1.0 1.2 1.4 1.5 1.5 1.4 1.4 1.3 1.1 0.9 90: 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 105: -1.0 -1.2 -1.4 -1.5 -1.5 -1.4 -1.4 -1.3 -1.1 -0.9 120: -4.0 -4.8 -5.3 -5.3 -4.9 -4.2 -3.3 -2.6 -2.2 -1.8 135: -6.7 -8.2 -9.1 -9.5 -9.5 -8.7 -6.5 -4.3 -3.3 -2.5 150: -10.0 -12.0 -13.1 -13.3 -12.9 -12.0 -9.8 -6.6 -4.2 -3.0 165: -12.4 -14.8 -16.2 -16.4 -15.5 -14.3 -12.2 -8.1 -4.7 -3.4 180: -13.2 -15.7 -17.4 -17.7 -16.5 -14.9 -13.3 -8.4 -4.9 -3.5 Tuulella 10 m/s pitää siis luoda elevaatioilla 20-40° tehokas voima joka kampeaa peiliä alaspäin, jotta käyttökoneiston välykset ovat kokoajan toisessa laidassa. Tällainen voima voisi olla 400 kg lisämassa ("epätasapainomassa") laitettuna antennipeilin taakse (y = 0.5m, z = - 0.25m): EL akselin kiertomomentti kNm @ 10 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: -0.5 -0.4 -0.3 -0.3 -0.3 -0.4 -0.4 -0.7 -0.8 -0.6 15: -0.6 -0.5 -0.4 -0.4 -0.5 -0.5 -0.5 -0.7 -0.8 -0.6 30: -0.9 -0.8 -0.8 -0.8 -0.7 -0.7 -0.8 -0.9 -0.9 -0.7 45: -1.3 -1.2 -1.2 -1.2 -1.1 -1.1 -1.1 -1.1 -1.0 -0.7 60: -1.6 -1.6 -1.6 -1.6 -1.6 -1.6 -1.5 -1.3 -1.1 -0.8 75: -1.9 -2.0 -2.1 -2.1 -2.0 -1.9 -1.7 -1.5 -1.2 -0.9 90: -2.0 -2.1 -2.2 -2.2 -2.2 -2.1 -1.9 -1.6 -1.3 -1.0 105: -2.1 -2.3 -2.4 -2.4 -2.3 -2.2 -2.0 -1.8 -1.5 -1.1 120: -2.4 -2.7 -2.8 -2.8 -2.7 -2.5 -2.2 -1.9 -1.6 -1.2 135: -2.7 -3.1 -3.2 -3.3 -3.2 -3.0 -2.6 -2.1 -1.7 -1.3 150: -3.1 -3.5 -3.7 -3.7 -3.6 -3.4 -3.0 -2.4 -1.8 -1.3 165: -3.4 -3.8 -4.0 -4.1 -3.9 -3.6 -3.2 -2.5 -1.9 -1.4 180: -3.5 -3.9 -4.2 -4.2 -4.0 -3.7 -3.3 -2.6 -1.9 -1.4 EL akselin kiertomomentti kNm @ 30 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 11.2 13.6 15.2 15.5 14.3 12.9 11.4 6.8 3.6 2.5 15: 10.4 12.7 14.0 14.2 13.3 12.2 10.4 6.5 3.4 2.4 30: 8.0 9.8 10.9 11.1 10.7 10.0 8.0 4.9 2.8 2.0 45: 4.7 6.0 6.8 7.3 7.3 6.6 4.6 2.7 2.0 1.5 60: 2.0 2.7 3.1 3.0 2.8 2.1 1.4 1.0 0.9 0.8 75: -1.0 -0.9 -0.8 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.2 -0.1 90: -2.0 -2.1 -2.2 -2.2 -2.2 -2.1 -1.9 -1.6 -1.3 -1.0 105: -3.0 -3.4 -3.7 -3.7 -3.7 -3.5 -3.2 -2.9 -2.4 -1.9 120: -6.0 -7.0 -7.6 -7.5 -7.1 -6.2 -5.1 -4.3 -3.5 -2.8 135: -8.7 -10.3 -11.3 -11.7 -11.6 -10.8 -8.4 -5.9 -4.7 -3.5 150: -12.0 -14.1 -15.3 -15.5 -15.1 -14.1 -11.7 -8.2 -5.5 -4.0 165: -14.4 -17.0 -18.4 -18.6 -17.7 -16.3 -14.1 -9.8 -6.1 -4.4 180: -15.2 -17.9 -19.6 -20.0 -18.7 -17.0 -15.1 -10.0 -6.2 -4.5 Etumerkin vaihtelu kertoo, että suuremmalla tuulella systeemi ei pysy koko aikaa samalla reunalla välyksiä, toisaalta sen ei ole tarvekaan. AZ-laakerin kippimomentit: Tuuli vääntää koneikon yläosaa yllä lasketuilla voimilla. 10 m/s tuulella nämä kippivoimat tulee vielä kyetä neutraloimaan jotenkin, 30 m/s tuulella ne pitää vain kestää.
AZ laakerin kippimomentti kNm @ 10 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 4.4 4.4 4.3 4.0 3.4 2.9 2.6 1.3 0.4 0.4 15: 4.0 4.0 3.9 3.6 3.1 2.7 2.2 1.2 0.4 0.3 30: 2.8 2.8 2.7 2.5 2.2 2.0 1.4 0.6 0.2 0.2 45: 1.2 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.3 -0.1 -0.1 -0.0 60: -0.1 -0.1 -0.2 -0.4 -0.5 -0.7 -0.8 -0.7 -0.5 -0.3 75: -1.5 -1.6 -1.7 -1.7 -1.7 -1.6 -1.4 -1.2 -0.9 -0.6 90: -2.0 -2.1 -2.2 -2.2 -2.2 -2.1 -1.9 -1.6 -1.3 -1.0 105: -2.5 -2.7 -2.8 -2.7 -2.7 -2.5 -2.3 -2.1 -1.7 -1.4 120: -3.9 -4.1 -4.2 -4.1 -3.8 -3.4 -3.0 -2.5 -2.1 -1.7 135: -5.2 -5.5 -5.6 -5.6 -5.4 -5.0 -4.0 -3.1 -2.5 -2.0 150: -6.8 -7.1 -7.1 -6.9 -6.6 -6.1 -5.2 -3.9 -2.8 -2.2 165: -8.0 -8.3 -8.3 -8.0 -7.4 -6.8 -6.0 -4.4 -3.0 -2.3 180: -8.4 -8.7 -8.8 -8.5 -7.8 -7.0 -6.3 -4.5 -3.1 -2.4 AZ laakerin kippimomentti kNm @ 30 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 55.2 56.7 56.7 54.1 48.2 42.8 38.2 24.4 14.6 11.3 15: 51.7 53.4 52.6 49.9 45.2 40.8 35.0 23.5 14.0 10.9 30: 41.4 42.6 42.1 40.0 37.3 34.1 27.8 18.7 12.2 9.7 45: 27.1 28.4 28.5 27.9 26.7 24.1 17.7 11.7 9.5 7.7 60: 15.4 15.9 15.9 14.5 12.9 10.5 8.0 6.5 5.8 5.2 75: 2.4 2.5 2.6 2.4 2.4 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 90: -2.0 -2.1 -2.2 -2.2 -2.2 -2.1 -1.9 -1.6 -1.3 -1.0 105: -6.4 -6.8 -7.1 -6.9 -6.7 -6.3 -6.0 -5.5 -4.9 -4.2 120: -19.2 -20.2 -20.3 -18.9 -17.2 -14.6 -11.7 -9.8 -8.5 -7.2 135: -31.1 -32.7 -32.9 -32.4 -31.0 -28.2 -21.4 -15.0 -12.1 -9.7 150: -45.4 -46.9 -46.6 -44.5 -41.6 -38.2 -31.5 -21.9 -14.8 -11.7 165: -55.6 -57.6 -57.1 -54.3 -49.6 -44.9 -38.8 -26.8 -16.7 -12.9 180: -59.2 -61.0 -61.1 -58.5 -52.6 -46.9 -41.9 -27.6 -17.2 -13.3 Koska suunnitellussa rakenteessa AZ-laakeri on vajaa 10 cm pilarin pään yläpuolella, nämä lukemat pätevät myös pilarin päässä olevien kiinnityspulttien laskentaan.
Jos neutraloivaa massaa on esim. 5 tonnia säteellä 0.30 m, se neutraloi
edellä esiintyvistä momenteista noin 15 kNm. Pilarin tyven tuulimomentit: Pilarin tyven tuulimomentti kNm @ 10 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 14.6 14.5 14.0 13.0 11.3 9.9 8.8 5.4 3.0 2.4 15: 13.6 13.5 12.9 11.9 10.5 9.4 8.0 5.1 2.9 2.3 30: 10.6 10.5 10.0 9.2 8.4 7.6 6.1 3.8 2.3 2.0 45: 6.5 6.5 6.2 5.9 5.6 4.9 3.4 2.0 1.6 1.4 60: 3.1 2.9 2.8 2.3 1.9 1.3 0.8 0.6 0.6 0.7 75: -0.7 -0.8 -0.9 -1.0 -0.9 -0.9 -0.8 -0.6 -0.4 -0.1 90: -2.0 -2.1 -2.2 -2.2 -2.2 -2.1 -1.9 -1.6 -1.3 -1.0 105: -3.3 -3.5 -3.6 -3.5 -3.4 -3.2 -3.0 -2.7 -2.3 -1.9 120: -7.0 -7.2 -7.2 -6.8 -6.2 -5.4 -4.5 -3.8 -3.3 -2.7 135: -10.5 -10.8 -10.7 -10.4 -9.9 -9.0 -7.1 -5.2 -4.3 -3.4 150: -14.6 -14.8 -14.4 -13.7 -12.7 -11.7 -9.8 -7.1 -5.0 -4.0 165: -17.6 -17.8 -17.3 -16.4 -14.9 -13.5 -11.7 -8.4 -5.5 -4.3 180: -18.6 -18.7 -18.4 -17.5 -15.7 -14.0 -12.6 -8.6 -5.7 -4.4 Pilarin tyven tuulimomentti kNm @ 30 m/s AZ\ EL 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0: 147.6 147.3 143.8 135.1 119.4 105.6 94.3 61.4 37.7 29.8 15: 138.5 138.7 133.9 124.9 112.2 100.7 86.8 59.2 36.3 28.8 30: 111.6 111.4 107.7 100.9 93.0 84.6 69.4 47.5 31.8 25.7 45: 74.2 75.5 74.0 71.3 67.5 60.7 45.1 30.7 25.1 20.8 60: 43.5 43.6 42.7 38.5 34.1 28.0 21.9 18.1 16.2 14.4 75: 9.6 9.7 9.8 9.1 8.9 8.2 8.0 7.7 7.4 7.0 90: -2.0 -2.1 -2.2 -2.2 -2.2 -2.1 -1.9 -1.6 -1.3 -1.0 105: -13.6 -14.0 -14.2 -13.6 -13.2 -12.3 -11.7 -11.0 -10.0 -9.0 120: -46.9 -47.9 -47.1 -43.0 -38.5 -32.1 -25.6 -21.3 -18.9 -16.4 135: -78.2 -79.8 -78.4 -75.8 -71.8 -64.8 -48.9 -33.9 -27.8 -22.8 150: -115.6 -115.7 -112.2 -105.3 -97.3 -88.7 -73.1 -50.7 -34.4 -27.7 165: -142.2 -143.0 -138.3 -129.3 -116.5 -104.8 -90.5 -62.5 -39.0 -30.8 180: -151.6 -151.5 -148.3 -139.5 -123.7 -109.7 -98.1 -64.6 -40.3 -31.8
Epäsymmetrisellä kappaleella pelkkä profiilin otsapinnan ala ja ilmanvastuskerroin Cd ei kerro kaikkia voimia, vaan kappale tuottaa voimia myös muualle kuin tuulen suuntaan.
Elevaation akselioffsetti on luokkaa 0.6 metriä:
Peili käännettynä 90° elevaatioon kokee siis noin 20% tuulivoimasta.
Turva-asennossa peilin 20 m² pinta-ala kerää sadevettä reipasta vauhtia.
Jos pohja on täysin ummessa, kuten se alkuperäisellä syöttötorvella olisi,
tämä lintujen uima-allas keräisi kaikkiaan 7.5 tonnia vettä.
Noin 60° elevaatiossa peili valuttaa kaiken veden vielä pois
alareunastaan, Tuulikuorma tekee myös azimuutti- ja elevaatioakseleita kiertäviä voimia.
Todellisten arvojen määrittäminen on vaikeaa mutta likiarvoistus kertoo, Erilaisia tuulenvoimakkuuksia vastaavat maksimivoimat ja momentit:
Case: Azimuutin Hammashihnaveto:Kun hihnavetoa käyttävän pyörän (pyörien) läpimitta on esim. 0.15 metriä, 10 kN vetovoima esittää 0.75 kNm vääntömomenttia. Varustamalla veto vääntömomenttirajoittimella voi systeemi "liian voimakkaalla" tuulella kääntyä alatuulen suunnalle uhkaamatta ylittää hihnojen vetokestoa. Pääakselin dynaaminen paikoillaan pysyvyys parempi kuin 0.050 astetta käyttöolosuhteissaan.
Hihnaveto esimerkiksi näin:
Madaltaen AZ-laakerin ja hihnavedon välistä etäisyyttä: noin 150 mm.
(Koteloitujen laakereiden CAD-mallit FAG:in webistä, vaihteen CAD-malli Bonfigliolin webistä.)
(Vaihde: VF/W 49/110 L2 UFC2 52 P63 B5 B6 CW4 24 23,
Case: Azimuutin hammastettu kääntökehä:Hammastuksen lujuus vaihtelee kääntökehittäin:
(Maksimi tuulivoiman Az-vaikutus: 17 kN) Momenttirajoitin voisi auttaa ?. Välykset:
Välysbudjettia on: 0.050°/360° * 138*6mm*pi = 0.359 mm Standardi 0.03 modulin välys 6 mm modulilla tarkoittaa kääntökehällä 0.180 mm väliä.
Pinion-ratas (suomeksi ehkä "vetopyörä") saa siis lonksua puolelta
toiselle enintään:
Nämä välysarvot ovat maksimeja, eli vasta loppuun kulunut systeemi saisi
esittää näitä.. Pinion-rattaita on saatavilla moduli 6 mm:lle seuraavasti:
Käyttävälle akselille sallittu välys on suurimmillaan 14 hampaiselle pinionille.
Käyttävän akselin suurin sallittu vääntömomentti kullekin tapaukselle
annetaan. Vaihdevaihtoehtoja:
Kahden pinion-vaihteen tapauksessa kumpikaan ei saa olla ns. itsepidättävä, Varsinainen Azimuutin hard-lock tehdään (jos ollenkaan) muutoin kuin vetomoottoreilta. Haasteita:
Mahdollinen tapa tehdä tämä:
Azimuutin ketjuvetoTarvittavat voimat kestäviä hammasketjuja löytyy helposti ja ne ovat melko edullisia. Hienoisia ongelmia:
Kaikkiaan: Ei oikein käyttökelpoinen tämän Azimuutissa, mutta mahdollisesti elevaatiossa ? DIN 8781-1 tarvikkeita:
Haasteita:
Elevaatioakselista:Peilin elevaatioakseliksi suora putki, jotta laakerien keskinäisten suoruuksien säätämisen kanssa ei olisi vaikeuksia. Koska peilin keskikohta pitää jättää vapaaksi, akselin sijainti peilin suhteen on keskikohdan ala- tai yläpuolella. Olipa tämä akseli missä tahansa, tuulikuorma tekee aina elevaatioakselille momenttia.
(kopio ylempää)
Peili on näissä hahmotelmissa varustettu tarkoituksellisella elevaation epätasapainolla joka vetää elevaatiota alaspäin noin 2.3 kNm @ +30° momentilla mahdollistaen tarkan elevaatioajon kaikissa peilin asennoissa 10 m/s tuulella.
Elevaation ketjuvetoTarvittavat voimat kestäviä hammasketjuja löytyy helposti ja ne ovat melko edullisia. ( 12-20€/m ) Elevaatiossa liikealue on 95-100 astetta, ei koko kierrosta eikä edes puolta. Hienoisia ongelmia:
DIN 8781-1 tarvikkeita:
Myötörajatietoja ei kuitenkaan kerrota missään ja se on parametri jota ei saisi ylittää koska silloin on jo kyse palautumattomasta muodonmuutoksesta rasituksessa. Suunnittelijoille annetaan erilaisia varmuuskertoimia joiden alkuperiä ei kerrota ja joiden soveltuvuus tällaiseen "liikkumattomaan" systeemiin on aika hankalaa ymmärtää. Haasteita:
Sinisellä putkella päällystetty osa suoraa ketjua ei koskaan ole minkään rattaan päällä, keltaisella päällystetty on. Isossa pyörässä ..
Taaemmassa pyörässä on elevaatioakselin asennonmittauksen hihnaura,
plus toinen hard-lock lukoista (punaiset vaakapuikot).
(Vaihde: Bonfiglioli VF/W 49/110 L2 UFC2 52 P63 B5 B6 CW4 24 23, Mitoista:
Isompi kehä jolla pienempi ketjuvoima:
Vaihteen momenttirajoitinoptio on noin 1 kNm, jolloin 08B-2 ketjulla ja 20 piikkisellä rattaalla:
Vaihteen momenttirajoitinoptio on noin 1 kNm, jolloin 12B-2 ketjulla ja 20 piikkisellä rattaalla:
30 m/s tilanteen 20 kNm vääntömomentti:
Moottorit lähikuvassa (AZ-moottori siirrettynä toiseen laitaan, EL-vaihteen yksi levyistä läpinäkyvänä, jne.)
Az-pilari, kääntökehä, jne. juttuja.Vetävä pyörä voi olla jopa metrin ulkona, riippuen hihnan pituudesta. Keskellä iso reikä, josta voidaan pujottaa kaapeleita - ehkei niin iso että asentajakin mahtuu, mutta... Kääntökehän yläpuoli (tai alapuoli..) pitää voida irroittaa ja siksi "Jalka" ("Base") osassa on olat, joiden päälle voidaan laittaa kolme-neljä pullotunkkia, joilla koko kääntyvä osa voidaan nostaa pari senttiä ylös, kun joskus tarvitaan vetävän hammashihnan vaihtoa. Koska tuo nostohomma on varsin hankala, kannattaa asentaessa laittaa pari hihnaa "varastoon" (suojamuoveissa) "Jalka"-osan ympärille, jotta tätä nostoa ei tarvitse tehdä ainakaan heti..
Rautainen "Jalka"Hahmotelmaa peruspilarin nokkaan tulevasta rautaisesta jalasta jolla jalustan kääntyvä osa istuu:
VariCAD piirros 3D rendattuna Jalasta:
Kääntyvä AZ taso integroituine vastapainomassoineen:Az-laakerin alla oleva vastapainomassa pitää peilin tuulikuormasta johtuvia kallistuspyrkimyksiä aisoissa momentilla: mass * g * 0.320 m
Peilin ja Az-haarukkamekaniikan painona noin 1.7 tonnia ( + lisämassat )
tuottaa momentin: 5.3 kNm ( + lisämassojen momentti.) Ympärille puupintainen (tai galvisritilää ?) kiinteä kävelytaso, jossa myös kaiteet ja portaat.
Az-haarukka 3D malli:
Vastapainot liikkuvat elevaatiotukien ulkopuolilla.Mahdollisesti ne pitää koteloida (rautaputkea ja vesivaneria) käyttöturvallisuusmielessä. Elevaatiotuet RHS 100x100x5.0 neliöputkipalkkia. Kuormat:
Hahmotelmaa peruspilarista.
Tarkoitus on, että teräksinen "Jalka" asennetaan pulteille alapuolisten kaksoismutterien varaan vaaiten yläreunan laakerin. Lopulta kun oikea asennusasento on varmistunut (halutulla tarkkuudella, joka on noin 0.050°) tämä "Jalka" kiristetään yläpuolisilla muttereilla paikalleen, alapuoliset lisämutterit kiristetään mukaan ja yläpuoliset lisämutterit myös. (Yhteensä siis neljä mutteria per pultti.) Pulttien kiristyksen jälkeen pilarin yläpään ja teräksisen "Jalan" väli täytetään jälkivalumassalla. ("Grout" - suomeksi suunnilleen: "laasti") Määräyskokoelma sanoo, että terästen maksimi keskinäinen etäisyys saa olla 300 mm, joka tarkoittaa että 8 pystyterästä on liian vähän. Laitetaan sitten 16 kpl. Suurin vääntömomentti kohdistuu myrskyssä tämän osan kalliorajapintaan tai leveän pohjan kanssa pilarin alimpaan kapeaan kohtaan. Muotiksi:
"Pulttikruunuun" Peikko PPM 22/P pultit.
Pilarin ja rakenteiden momenteistaMallista saatu pahin tuulimomentti on noin 152 kNm. Leveätyvinen pilari (tyven läpimitta 2.8 metriä):
Koneiston Lyhyen-Jalan ja pilarin liitoksen momentit:
AZ-laakerin momentit:
Kiertomomentit: Käännön dynaamiset momentit (kiihdytykset ja hidastukset) ovat olemattomia verrattuna tuulikuormiin. AZ-laakerille (ja koko pilariin) kohdistuva kiertomomentti on enimmillään 18 kNm. Seuraavien osien tulee kestää tämä kiertomomentti:
Tehdään levennetty pilarin tyvi:Säteittäiset raudoitteet tarvitaan joka tapauksessa, mukaan pari raudoiterengasta ulkoreunaan - alas pari rinnakkaista kierrosta ja ylös yksi. Tolpan tyven ympärille metrin läpimittainen kehä 3 kierrosta 6 mm A500HW. Materiaalitarpeet revisioitava...
Muotin nimellinen pinta-ala: 4.65 m2, 0.50m korkeudella tilavuus: 2.32 m3,
betonimassa ≈ 5.1 tonnia. Korkeutta voisi olla jopa 80 senttiä. Pilarin muottivaihtoehdot:
Lujuuslaskennallinen analyysi kertoo, että 16 kpl 16 mm harjateräksiä
niin lähellä 1.0 metrin halkaisijaa kuin suinkin antaa juuri ja juuri
riittävän momenttikeston pilarin juuressa - käsilaskentamallissa vedossa
olevat teräkset redusoituvat neljännessektoriksi, jossa on 4 terästä.
Mallissa teräkselle sallittiin 220 N/mm2 vetorasitus.
Betonipilarin yläpäässä kaatava momentti on noin puolet (96 kNm) tyven
jännityksestä. Olettamalla kahdeksan pultin symmetrisessä geometriassa kaksi pulttia vetoon halkaisijalla 0.90m, pulttia kohden vetoa on 38 - 46 kN.
Käyttämällä Peikko PPM 22/P pultteja kuormaraja on 194 kN per pultti.
Em. pulttien tilalla voidaan käyttää myös tavallista 8.8-laatuista kierretankoa (M20 - M22) jota myydään esim. 2.0 metrin kankina. Yhdestä tangosta saa kaksi ankkurointipulttia. Hintaa 50-30% Peikko PPM 22/P pulteista. (5.8 laatu: 400 N/mm², 8.8 laatu: 640 N/mm²) Edellä käytetään alemman myötörajan arvoja, murtoraja voi karkaistulla harjateräksellä olla hyvinkin lähellä, normaalilla teräksellä taas varsin kaukana.
Koetetaan optimoida betonitoimitusten (valujen) määrä yhteen:
Yllä siis rakenneseikat:
Pitääkö "kaivosta" ulos tulevien rautojen määrää tuplata ?
Harusankkurien ja pystyterästen viistousasteet ja alimman valoksen korkeus
.. ankkurit pitää porata ja injektoida ennen kuin renkaat asennetaan.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|