Лёгкая и высокопрочная мачта для тяжелых антенн.
Опубликовано: 05.09.2018
Лёгкая и высокопрочная мачта для тяжелых антенн
Было время, когда из-за распада союза, многим радиолюбителям были доступны армейские мачты типа «УНЖА». Сейчас наступило время, когда стали свободно доступны направленные антенны. Жаль, что и то и другое не совпало по времени. Ведь наличие хорошей направленной антенны требует приобретения прочной мачты. Я сконструировал и изготовил очень прочную и легкую в изготовлении мачту. Она ни в чем не уступает вышеупомянутой Унже. Ограничения по высоте (кроме наличия материала) нет. В моем случае, мачту высотой 11 метров ( 10 метров сама мачта + метровый оголовник с редуктором) мы с Юрием UA9KGG установили за полтора часа легко и без каких либо затруднений. Конструкция получилась настолько удачной, что я изготовил вторую идентичную мачту для нашей коллективной радиостанции RK9KWB, установленную на крыше пятиэтажного дома.
На фото слева на право автор этих строк Валерий (UA9KEN), Юрий (UA9KGG), Михаил (UA9KGH) на фоне установленной антенно-мачтовой системы.
Теперь хочу подробнее рассказать о самой конструкции мачты. Основным материалом мачты является водопроводная труба диаметром 100 мм. Хотя, для мачт высотой до 10-12 метров вполне подойдет и труба диаметром 80 мм (ухудшения прочности не произойдет). Для более высоких мачт настоятельно рекомендую применить трубу диаметром 100 мм.
Мачта состоит из секций. Каждая секция длиной 2500 мм. Для мачты высотой 10 метров необходимо четыре секции трубы; для мачты высотой 20 метров соответственно 8 секций трубы. Если предполагается устанавливать мачту на земле, то целесообразнее нижнюю секцию изготовить длинной 5000 мм. Так как её свободно можно поднять вдвоём, а изготовление упрощается ( в смысле уменьшения узлов сочленения). В моём случае я использовал все секции по 2500 мм, для упрощения поднятия секций на крышу пятиэтажки.
Единственно на что нужно обратить внимание в случае использования пятиметрового отрезка, верхний конец пятиметровой секции должен остаться заводским (с проточкой ), а нижний можно свободно отрезать. Это связанно с тем, что длинную трубу не проточить в токарном станке. Это уточнение касается и остальных секций. Трубы необходимо проточить (отторцевать) в токарном станке. В этом случае при сборке мачты торцы плотно прилегают друг к другу и мачта выглядит как единое целое. На это прошу обратить особое внимание. Эта операция самая трудоемкая во всей конструкции, но в результате вы получите прочную и ровную как струна мачту.
Думаю, что по фотографии вы разберетесь в тонкостях изготовления опорной плиты. Если поднимать нижние пять метров будете вдвоем, привяжите плиту со стороны подъема растяжкой для предотвращения скольжения плиты при подъеме. Если при подъеме участвуют три человека, то одному достаточно стоять на плите для противовеса. На каждой секции трубы с двух сторон соосно через каждые 400 мм приварены гайки, для последующего наворачивания шпилек-ступенек. При сварке в каждую гайку вворачивайте шпильку для предотвращения попадания на резьбу гайки окалины. Ступеньки завинчиваются после установки растяжек последовательно снизу вверх по мере добавления следующих секций. Конструкция нижней секции длинной 2500 мм самая простая. В нижнем конце секции просверливают сквозное отверстие под шпильку для крепления опорной плиты-подпятника. Далее приваривают гайки под шпильки-ступеньки. Начиная со следующей секции к нижнему концу приваривают втулку, но перед этим каждую втулку необходимо просверлить насквозь вместе нижней секцией и промаркировать, для последующей сборки. Следите за тем, чтобы торцы труб строго совпадали по плоскости. Для этого рекомендую сварку производить в собранном виде на земле, следя за тем, чтобы ступеньки оказались в одной плоскости. От этого зависит прямолинейность вашей будущей мачты.
А к верхним концам приваривают проушины для крепления оттяжек. Проушины необходимо приваривать чуть ниже габаритов надетых втулок.
На фотографии видны за спиной приваренные втулки а на верхних концах приваренные проушины. Теперь изготавливается промежуточная мачта диаметром ¾ дюйма и длинной 2500 мм с роликом на верху. К ней в комплект изготавливается кольцо во внутрь которого должна проходить промежуточная труба. Это кольцо приваривается к болту, который в свою очередь будет вкручиваться на время подъема секций в приваренные гайки на секциях. Точно так же изготавливается опорная шпилька на которую будет надеваться нижний конец промежуточной мачты. Длина, которая видна на фото, нужна для расположения промежуточной мачты чуть в стороне для удобного монтажа самих секций. Переставляя промежуточную мачту по мере наращивания мачты вы поднимаете столько секций сколько задумали, не забывая после каждых двух секций растягивать растяжки. При подъеме секций привязывать верёвку необходимо на расстоянии 2/3 от нижнего конца. Это даст возможность, приподнимая чуть выше надевать секции друг на друга. Секции закрепляются между собой сквозными шпильками с соблюдением маркировки. Затем поднимается оголовник с редуктором и точно так же закрепляется сквозной шпилькой.
Прошу поверить моему опыту, процедура подъема настолько проста и легка, что кажущаяся на первый взгляд сложность исчезнет после первых минут работы. После подъема и установки оголовника, не снимая промежуточной мачты поднимают антенну собранную целиком. Для этого верёвку привязывают к буму чуть выше центра тяжести собранной антенны. Затем необходимо привязать подъемную веревка к верхнему концу бума временной верёвочкой для исключения болтания антенны при подъеме. К нижнему концу бума привязывают оттяжку для направления ориентации в пространстве при подъеме. Когда антенна поднимется поверх всех оттяжек, нижний конец оттяжки отвязывается. При достижении верхнего конца бума уровня находящегося на верху временная верёвочка отвязывается и антенна поднимается до достижения центра бума места крепления. После чего методом перевешивания центра тяжести укладывается в крепёжный элемент поворотного устройства и закрепляется хомутами. И только после этого верёвка отвязывается. Это касается опыта подъема антенн типа ЯГИ.
Мои квадраты я устанавливал проще. Сначала укладывал бум отдельно, затем поднимал каждый квадрат отдельно и насаживал на бум.
Крепежный элемент поворотного устройства так же очень надежен и прост.
Такая конструкция позволяет в дальнейшем легко сдвигать бум в любую сторону для профилактики. На фото RK6BH, UA9KGG, UA9KEN, UA9KGH готовим к подъему два элемента на 40 метров.
Возможно применение и других видов сочленения секций (фланцевое, при помощи внутренних втулок).
Прошу не забывать про соблюдение правил техники безопасности. Обязательно применение монтажного пояса.
Рад буду, если моя информация пригодиться для радиолюбителей. Если возникнут вопросы, то прошу обращаться [email protected]
Это моё антенное хозяйство.
Не задолго до завершения работы над этим материалом, я изготовил монтажную площадку для крепления на высоте. Теперь я могу свободно стоять на ней и даже танцевать на высоте 10 метров. Площадка легко крепится вместо верхних ступенек, легкая и прочная. По желанию её можно оставить наверху не снимая. Для дальнейшего обслуживания антенны.
С уважением ко всем радиолюбителям, Валерий UA9KEN.
23.03.2005 Дополнение к статье « Лёгкая и высокопрочная мачта для тяжелых антенн».Для узла крепления секций понадобиться выточить втулки крепления.
Для этого идеально подходит буровая труба. Остается проточить внутренний диаметр под наши трубы-секции, которые имеют наружный диаметр 114 мм.
Затем необходимо просверлить сквозное отверстие, предварительно надев втулки на верхние концы секций до упора внутренней проточки. Чтобы не произошло сдвига отверстий противоположных сторон, просверлив отверстие с одной стороны, вставьте болт и затяните. После чего просверлите отверстие с другой стороны. Отверстия сверлить под диаметр стяжной шпильки. Каждую пару необходимо промаркировать для последующей сборки. Затем, поочередно каждую втулку приваривают к нижним концам верхних секций.
Напоминаю о том, что гайки под ступеньки необходимо приваривать по одной оси по всей длине.
Теперь необходимо изготовить крепление для вспомогательной мачты. Оно представляет из себя кольцо и штырь, приваренные к шпильке диаметром под приваренные гайки под ступеньки.
Процедура подъема секций хорошо видна из рисунка.
Важно, чтобы во время подъема веревка не соскочила с ролика.
Примерную конструкцию вы видите на рисунке. В предыдущей статье я допустил неточность, указав диаметр трубы вспомогательной мачты. Я использовал водопроводную трубу внешним диаметром 33,5 мм. и внутренним диаметром 27 мм. На всякий случай привожу чертежи корпуса опорного подшипника 8110К
В качестве вала я применил комбинированную конструкцию.
К выточенному валу с нижнего конца приварил удлиняющий отрезок трубы внешним диаметром 48 мм, который в свою очередь вставляется в редуктор. Крышка подшипника надевается сверху и приваривается к втулке, но так, чтобы она не касалась корпуса подшипника.
Затем изготавливается узел крепления бума. К пластине, толщиной 4 мм и размером 100 на 250 привариваются половинки U-образных хомутов.
Изготавливают их следующим образом. В пластинах 100 Х 100 просверливают отверстие под диаметр бума. Затем, сверху с обеих сторон сверлят сквозные отверстия сверлом 6,8 мм. После чего разрезают на две половинки дисковой фрезой. Предварительно, попарно ставятся метки. Затем в нижних половинах нарезается резьба М8, а верхние половинки отверстия рассверливают сверлом 9-10 мм. Пластину приваривают к валу опорного подшипника, укрепив косынками.
27.03.2005 Дополнение к статье « Лёгкая и высокопрочная мачта для тяжелых антенн».1. Необходимо обратить внимание на опорный подшипник 8110К. Внутренний диаметр колец разный. Одно кольцо имеет диаметр 50 мм, а другое 50,5. Поэтому кольцо с внутренним диаметром 50,5 мм ставиться снизу.
2 . По поводу других серий опорных подшипников. Конечно, можно применить любой доступный Вам. Я лишь предложил тот, который применил сам. Считаю, что это самый лучший вариант. Подшипники этой серии имеют небольшую высоту, что позволяет изготовить компактный корпус. Главное, что внутренний радиус соответствует диаметру вала редуктора. 3 . Трубы применил самые распространенные. Они применяются для прокладки теплотрасс. Так называемая сотка имеет внешний диаметр 114 мм и внутренний 106 мм с толщиной стенки 4 мм. Восьмидесятая труба имеет внешний диаметр 89 мм и внутренний 81 мм. Возможно применение и других типов труб, соответственно скорректировав внутренние размеры втулок крепления. 4 . Узел крепления бума можете изготовить и традиционным методом, применяемым многими фирмами (на пластину через U образные хомуты). Но считаю, что по трудоемкости изготовления предложенный мною вариант легче. А вот по надежности и удобству эксплуатации во многом превосходит вышеупомянутые. Тот, кто хоть однажды пробовал сдвинуть бум закрепленный в хомутах знает, как тяжело это осуществить, особенно на высоте. Болты на М8 имеют длину 70 мм. Сами хомуты можно изготовить и из легких металлов. В таком случае нижние хомуты к пластине необходимо крепить так же при помощи коротких болтов М8. 5. Тонкости изготовления мини фермы под поворотный редуктор. (Это касается импортных редукторов ). Необходимо приготовить две квадратных пластины толщиной 3 мм и размером 250 Х 250 и четыре отрезка уголка 25 Х 25 ( длинна выбирается по вашему желанию; у меня один метр, а на коллективной радиостанции 400мм ). В нижней пластине просверлите отверстия крепления поворотного редуктора. Обратите внимание, чтобы разъем для крепления кабеля управления не попал в угол. В верхней пластине строго по центру просверлите отверстие диаметром 55-60 мм. Затем сварите мини ферму строго под прямым углом. Закрепите редуктор, вставьте промежуточный вал в сборе с опорным подшипником и узлом крепления бума в верхнее отверстие и закрепите в поворотный редуктор. Включите механизм поворота редуктора и проверьте отсутствие биения, и только после этого сквозь отверстия в корпусе опорного подшипника просверлите отверстия в верхней пластине и закрепите корпус подшипника. Такая процедура гарантирует вам полную соосность. Не забудьте смазать подшипник. Кстати, такая конструкция корпуса подшипника позволяет в дальнейшем легко смазывать его. Для этого достаточно ослабить крепление вала в редукторе, приподнять вал и смазать подшипник. 6 . Что касается шпилек-ступенек. Я исходил из того, что достал. Но не рекомендую применять шпильки диаметром меньше 16 мм. На своей мачте я применил шпильки М:22 и длинной 150 мм. На коллективной радиостанции применил М:16 и длинной 200 мм. Точно такие же шпильки я применил для крепления секций между собой. Для ступенек можно применить и длинные болты. Можно изготовить ступеньки самому, применив пруток и нарезав резьбу с одной стороны. Хочу заметить, что наверху я закрутил длинную шпильку. Навернул на неё две гайки, между которыми закрепил изоляционную пластину. К этой пластине прикрепил инвертор на 80 метров. Еще раз доказываю, что мачта позволяет крепить на неё все, что угодно. Еще раз хочу сказать: исходите из своих возможностей. Я даю общие (на мой взгляд, самые оптимальные) рекомендации и не могу предвидеть каждую ситуацию в отдельности. 7. В качестве оттяжек я применил стальной трос диаметром 10 мм. Хочу заметить, что для мачты высотой 20 метров это идеальный вариант. Конкретно, для десятиметровых мачт подойдет трос, начиная с 6 мм. На своей мачте ярус оттяжек на высоте 7,5 метров я применил капроновый шнур диаметром 10 мм. Он свободно продается в хозяйственных магазинах и на рынках и не дорогой. А по прочности очень надежен. Место крепления оттяжек зависит от высоты мачты. В любом случае нужно на каждой секции мачты иметь проушины для крепления временных оттяжек во время монтажа мачты. Верхнюю секцию мачты оставьте без оттяжек. Прочность мачты позволяет делать это. 8 . Даже в самых неблагоприятных ситуациях можно найти место крепления нижних концов оттяжек на крыше. Смело используйте находящиеся на крыше шахты лифтов, вентиляционных каналов. Для этого натяните трос вокруг шахты или канала (как обруч бочку), предварительно сделав петлю. Если крыша имеет чердак, то должны быть вентиляционные отверстия в стенах. Опустите с крыши в эти отверстия трос, закрепите его там, а ответный конец с петлёй примените для крепления оттяжки. Не забудьте покрасить свисающий конец троса, для исключения загрязнения стекающими ржавыми каплями фасада стены. Если место расположения шахты не совсем там, где вам необходимо, то натяните трос между двумя шахтами с петлёй посередине. Во всяком случае, нет необходимости сверлить крышу. Во всем разнообразии конструкций крыш можно найти точки крепления оттяжек. 9 . Для крепления петли троса изготовьте простые зажимы. В пластинах толщиной 3 мм и размером 15 Х 45 просверлить отверстия диаметром 9 мм на расстоянии центра отверстий 30 мм. Края пластин, обращенные вовнутрь, обработайте напильником для исключения повреждения полотна оттяжки (особенно касается капроновых оттяжек). Укомплектуйте пластины двумя болтами и гайками М8. Между пластин проденьте петлю оттяжки и зажмите болты гайками. Я установил на каждую петлю по два зажима. На капроновые оттяжки желательно установить защитные коуши, предохраняющие петли от повреждения. Такая конструкция прошла испытание временем на отлично. 08.07.2005 Дополнение к статье « Лёгкая и высокопрочная мачта для тяжелых антенн». По многочисленным просьбам привожу чертеж монтажной площадки для обслуживания антенн на высоте. Из стального уголка 25х25 сваривается квадратная рамка размером 400х400 мм.Внутрь рамки укладывается стальной лист толщиной 2-3 мм. К получившейся площадке приваривают снизу стальные бруски с отверстиями под примененные вами шпильки-ступеньки.
Затем изготавливается нижняя опора площадки. Катушка трубы диаметром 114 мм и длинной 100 мм разрезается пополам. К ней приваривают П-образную пластину.
Затем площадка и опора свариваются вместе при помощи стального уголка как показано на рисунке. Крепиться монтажная площадка на мачте при помощи шпилек-ступенек. Шпильки выворачиваются, устанавливается площадка и через отверстия в крепёжных брусках вновь вворачиваются на место. Лично испытал эту конструкцию монтажной площадки и подтверждаю её прочность и надежность.
Тем, у кого длинный бум и число рамок больше двух, рекомендую следующий вариант.
Из уголка сечением 35х35 изготавливается площадка в виде лесенки. Длинна выбирается в зависимости ваших потребностей. Крепление к мачте аналогичное. Дальний конец площадки крепиться к мачте при помощи двух кусков троса. Во внутрь получившейся площадки укладываются куски толстой фанеры, после чего можно свободно перемещаться по получившемуся помосту. Если нужна площадка внушительных размеров то сечение уголка необходимо увеличить.
Я постарался доступно ответить на все поступившие ко мне вопросы.
Думаю, проблем с изготовлением не возникнет. Рад был помочь. До встреч на диапазонах. С уважением Валерий UA9KEN 73 !!!