Радиомачты и башни

редактировать
Высокая конструкция, предназначенная для поддержки антенн Токийская башня

Радиомачты и башни обычно представляют собой высокие конструкции разработан для поддержки антенн для телекоммуникаций и вещания, включая телевидение. Есть два основных типа: оттяжные и самонесущие конструкции. Они являются одними из самых высоких построек, созданных руками человека. Мачты часто называют в честь вещательных организаций, которые изначально построили их или используют в настоящее время.

В случае мачты-излучателя или излучающей башни вся мачта или башня сама по себе является передающей антенной.

Содержание

  • 1 Мачта или башня?
  • 2 История
  • 3 Материалы
    • 3.1 Стальная решетка
    • 3.2 Трубчатая сталь
    • 3.3 Железобетон
    • 3.4 Стекловолокно и другие композитные материалы
    • 3.5 Дерево
  • 4 Другие типы антенных опор и конструкций
    • 4.1 Столбы
    • 4.2 Здания
    • 4.3 Замаскированные сотовые станции
    • 4.4 Излучатели на мачте
    • 4.5 Телескопические, накачанные и наклонные Башни
    • 4.6 Воздушные шары и воздушные змеи
    • 4.7 Дроны
    • 4.8 Другие специальные конструкции
  • 5 Конструктивные особенности
    • 5.1 Экономические и эстетические соображения
    • 5.2 Мачты для ВЧ / коротковолновых антенн
    • 5.3 Доступ для риггеры
    • 5.4 Предупреждающие элементы с самолета
      • 5.4.1 Световое загрязнение и неприятное освещение
    • 5.5 Колебания, вызванные ветром
    • 5.6 Опасность для птиц
  • 6 Катастрофические обрушения
  • 7 См. также
  • 8 Ссылки
  • 9 Дополнительная литература
  • 10 Внешние ссылки

Мачта или башня?

Основание радиомачты, показывающее, как практически вся боковая поддержка обеспечивается растяжками.

Термины «мачта» и «башня» часто используются как синонимы. Однако, с точки зрения проектирования конструкций, башня представляет собой самонесущую или консольную конструкцию, в то время как мачта поддерживается подпорками или оттяжками. Радиовещательные инженеры в Великобритании используют ту же терминологию. Мачта - это наземная конструкция или конструкция на крыше, которая поддерживает антенны на высоте, на которой они могут удовлетворительно посылать или принимать радиоволны. Типичные мачты имеют стальную решетчатую или стальную трубчатую конструкцию. Сами по себе мачты не участвуют в передаче мобильной связи. Мачты (используя терминологию гражданского строительства), как правило, дешевле в строительстве, но требуют расширенной площади вокруг них для размещения растяжек. Башни чаще используются в городах, где не хватает земли.

Tokyo Skytree, самая высокая отдельно стоящая башня в мире, в 2012 году

Есть несколько пограничных конструкций, которые частично отдельно стоящие и частично с оттяжками, так называемые башни с дополнительными оттяжками. Например:

  • Башня Гербранди состоит из самонесущей башни с мачтой на оттяжках наверху.
  • Несколько оставшихся башен Бло-Нокса выполняют напротив: у них есть нижняя секция с оттяжками, увенчанная отдельно стоящей частью.
  • Zendstation Smilde, высокая башня с мачтой на растяжках наверху с оттяжками, которые уходят в землю.
  • Torre de Collserola, a Башня с оттяжками и мачтой с оттяжками наверху, где часть башни не является отдельно стоящей.
Передающая башня YLE в Пасила, Хельсинки, Финляндия

История

Первые эксперименты по радиосвязи были проведены Гульельмо Маркони начиная с 1894 года. В 1895–1896 годах он изобрел вертикальный монополь или антенну Маркони Изначально это была проволока, подвешенная на высоком деревянном шесте. Он обнаружил, что чем выше была подвешена антенна, тем дальше он мог передавать, первое признание необходимости высоты антенн. Радио начало коммерчески использоваться для радиотелеграфической связи примерно в 1900 году. В течение первых 20 лет существования радио дальние радиостанции использовали длинные длины волн на очень низких частотах диапазона, поэтому даже самые высокие антенны были электрически короткими и имели очень низкое сопротивление излучению 5-25 Ом, что приводило к чрезмерным потерям мощности в системе заземления . Радиотелеграфные станции использовали огромные плоские антенны с емкостным верхом, состоящие из горизонтальных проводов, натянутых между несколькими стальными опорами длиной 100–300 метров (330–980 футов), для повышения эффективности

Многопроволочная Т-антенна раннего АМ-радиовещания. WBZ, Спрингфилд, Массачусетс, 1925.

AM радиовещание началось примерно в 1920 году. Выделение средневолновых частот для вещания повысило возможность использования одиночных вертикальных мачт без верхняя загрузка. Антенна, используемая для радиовещания в течение 1920-х годов, представляла собой Т-антенну, которая состояла из двух мачт с натянутым между ними тросом, что требовало вдвое больших затрат на строительство и площади земли, чем у одной мачты. В 1924 г. Стюарт Баллантайн опубликовал две исторические статьи, которые привели к разработке одинарной мачтовой антенны. В первом он вывел сопротивление излучения вертикального проводника по плоскости заземления. Он обнаружил, что сопротивление излучения увеличивается до максимума на длине ⁄ 2длины волны, поэтому мачта на этой длине имела входное сопротивление , которое было намного выше, чем сопротивление заземления, что уменьшало доля мощности передатчика, которая была потеряна в системе заземления без использования емкостной верхней нагрузки. Во второй статье того же года он показал, что количество энергии, излучаемой по горизонтали в земных волнах, достигало максимума на высоте мачты ⁄ 8длины волны.

Мачты Rugby VLF передатчик рядом с Регби, Англия

К 1930 году расходы на Т-образную антенну вынудили вещательные компании принять на вооружение мачтовую излучающую антенну, в которой Металлическая конструкция самой мачты выполняет функцию антенны. Одним из первых применявшихся типов была алмазная консоль или башня Бло-Нокса. Он имел форму ромба (ромбоэдрический ), что делало его жестким, поэтому потребовался только один набор оттяжек на его широкой талии. Заостренный нижний конец антенны заканчивался большим керамическим изолятором в виде шарнирного соединения на бетонном основании, снимающем изгибающие моменты с конструкции. Первая, полуволновая мачта длиной 665 футов (203 м) была установлена ​​на передатчике радиостанции WABC мощностью 50 кВт Уэйн, Нью-Джерси в 1931 году. В 1930-х годах было обнаружено, что ромбовидная форма мачты Blaw- Башня Нокса имела неблагоприятное распределение тока, которое увеличивало мощность, излучаемую под большими углами, вызывая замирания из-за многолучевого распространения в зоне прослушивания. К 1940-м годам индустрия AM-вещания отказалась от конструкции Блау-Нокса в пользу узкой решетчатой ​​мачты с однородным поперечным сечением, используемой сегодня, которая имела лучшую диаграмму направленности.

Рост популярности FM-радио и телевещания в 1940-х и 50-х годах вызвал потребность в еще более высоких мачтах. Раннее AM-радиовещание использовало диапазоны LF и MF, где радиоволны распространяются как наземные волны, которые повторяют контур Земли. Прилегающие к земле волны позволяли сигналам распространяться за горизонт на сотни километров. Однако более новые FM- и ТВ-передатчики использовали диапазон VHF, в котором радиоволны распространяются по прямой видимости, поэтому они ограничены горизонтом обзора. Единственный способ охватить большие площади - поднять антенну достаточно высоко, чтобы она находилась на прямой видимости.

До 8 августа 1991 года Варшавская радиомачта была самым высоким поддерживаемым сооружением в мире на суше; его обрушение оставило мачту КВЛЫ / КТИ-ТВ самой высокой. В США насчитывается более 50 радиостанций высотой 600 м (1968,5 футов) и выше.

Материалы

Стальная решетка

Российская телебашня, Пенза

Стальная решетка - это самый распространенный вид конструкции. Он обеспечивает высокую прочность, малый вес и сопротивление ветру, а также экономию материалов. Наиболее распространены решетки треугольного сечения, также широко используются квадратные решетки. Часто используются оттяжные мачты ; поддерживающие растяжки воспринимают поперечные силы, такие как ветровые нагрузки, что позволяет мачте быть очень узкой и простой в конструкции.

При построении башни сооружение может иметь параллельные стороны или сужаться по части или по всей высоте. Будучи построенной из нескольких секций, которые экспоненциально сужаются с высотой, как Эйфелева башня, башня считается эйфелевой. Башня Кристал Пэлас в Лондоне является примером.

Стальная трубчатая

Типичная 200-футовая (61 м) треугольная решетчатая мачта AM-радиостанции в Маунт-Вернон, Вашингтон, США

Мачты с оттяжками иногда используются также построены из стальных труб. Этот тип конструкции имеет то преимущество, что кабели и другие компоненты могут быть защищены от погодных условий внутри трубы, и, следовательно, конструкция может выглядеть чище. Эти мачты в основном используются для FM- / TV-вещания, но иногда и как мачтовые излучатели. Большая мачта передающей станции Mühlacker - хороший тому пример. Недостатком этого типа мачты является то, что она в большей степени подвержена влиянию ветра, чем мачты с открытым корпусом. Обрушилось несколько мачт с трубчатыми оттяжками. В Великобритании мачты телеканалов Эмли Мур и Уолтем рухнули в 1960-х годах. В Германии передатчик Бильштейна сломался в 1985 году. Трубчатые мачты производились не во всех странах. В Германии, Франции, Великобритании, Чехии, Словакии, Японии и Советском Союзе было построено много мачт с трубчатыми оттяжками, а в Польше или Северной Америке их почти нет.

В 1960-х годах в нескольких городах России и Украины было построено несколько мачт на трубчатых оттяжках с поперечинами, идущими от конструкции мачты к оттяжкам. Все эти мачты, спроектированные как 30107 KM, используются исключительно для FM- и ТВ-передач и, за исключением мачты в Виннице, имеют длину от 150 до 200 метров (490– 660 футов) в высоту. Поперечины этих мачт оборудованы трапом, в который помещаются антенны меньшего размера, но их основное назначение - гашение колебаний.

Железобетонная

Телебашня в Штутгарте, Германия: первая железобетонная телебашня.

Железобетонные башни относительно дороги в строительстве, но обеспечивают высокую степень механической жесткости при сильном ветре. Это может быть важно, когда используются антенны с узкой шириной луча, например антенны, используемые для двухточечных микроволновых каналов, а также когда в здании должны находиться люди.

В 1950-х годах ATT построила множество бетонных башен, больше похожих на силосы, чем на башни, для своего первого трансконтинентального микроволнового маршрута.

В Германии и Нидерландах большинство вышек, построенных для двухточечных микроволновых каналов, построены из железобетона, в то время как в Великобритании большинство из них - решетчатые башни.

Бетонные башни могут образовывать престижные ориентиры, такие как CN Tower в Торонто, Канада. Помимо размещения технического персонала, в этих зданиях могут быть места общего пользования, такие как смотровые площадки или рестораны.

Штутгартская телебашня была первой в мире башней, построенной из железобетона. Он был спроектирован в 1956 году местным инженером-строителем Фрицем Леонхардтом.

Башня Милад, Тегеран, Иран

Стекловолокно и другие композитные материалы

Стекловолокно Столбы иногда используются для ненаправленных радиомаяков малой мощности или передатчиков средневолнового вещания. Монополи и башни из углеродного волокна традиционно были слишком дорогими, но недавние разработки в способе прядения жгута из углеродного волокна привели к решениям, которые предлагают прочность, аналогичную или превосходящую сталь, при небольшом весе, что позволило монополи и башни строить на местах. которые были слишком дороги или труднодоступны с помощью тяжелого подъемного оборудования, необходимого для стальной конструкции.

Камзикская телебашня с видом на Братиславу, Словакия.

Дерево

Древесина была заменена металлом и композитами для строительства башни. Многие деревянные башни были построены в Великобритании во время Второй мировой войны из-за нехватки стали. В Германии перед Второй мировой войной деревянные башни использовались почти на всех станциях передачи средних волн, которые все были снесены, за исключением Гливицкой радиобашни.

телевизионной ретрансляционной станции Ferryside, которая является примером телевизионной ретрансляции. передатчик на деревянной опоре.

Другие типы антенных опор и конструкций

Столбы

Более короткие мачты могут состоять из самонесущих деревянных столбов или столбов с оттяжками, похожих на телеграфные столбы. Иногда используются самонесущие трубчатые опоры из оцинкованной стали : их можно назвать монополями.

Здания

В некоторых случаях можно установить передающие антенны на крышах высотных зданий. В Северной Америке, например, есть передающие антенны на Empire State Building, Willis Tower, 4 Times Square и Единый всемирный торговый центр. Северная башня первоначального Всемирного торгового центра также имела на крыше 110-метровую (360 футов) телекоммуникационную антенну, построенную в 1978–1979 годах, и начала передачу в 1980 году. здания рухнули, несколько местных теле- и радиостанций были отключены до тех пор, пока не удалось запустить резервные передатчики. Такие средства также существуют в Европе, в частности, для портативных радиослужб и маломощных FM радиостанций. В Лондоне BBC в 1936 году возвела мачту для трансляции раннего телевидения на одной из башен викторианского здания, Alexandra Palace. Он все еще используется.

Этот крест высотой 100 футов (30 м) скрывает оборудование для T-Mobile в Богоявленской лютеранской церкви в Лейк-Уорт, Флорида, США. Завершено в декабре 2009 года.

Замаскированные сотовые узлы

Замаскированные сотовые узлы иногда могут быть введены в среду, требующую слабого визуального эффекта, за счет того, что они выглядят как деревья, дымоходы или другие обычные конструкции.

Многие люди считают голые вышки сотовой связи некрасивыми и вторжением в их окрестности. Хотя люди все больше полагаются на сотовую связь, они против того, чтобы голые башни портили живописные виды. Многие компании предлагают «спрятать» вышки сотовой связи в деревьях, церковных башнях, флагштоках, резервуарах для воды и других объектах. Есть много поставщиков, которые предлагают эти услуги как часть обычных услуг по установке и обслуживанию градирни. Их обычно называют «стелс-башнями» или «стелс-установками», или просто скрытыми сотовыми узлами.

коммуникационная вышка на горизонте справа, замаскированная под высокое дерево.

Уровень детализации и реализма, достигаемый замаскированными вышками сотовой связи, чрезвычайно высок; например, такие башни, замаскированные под деревья, почти неотличимы от настоящих, даже для местных диких животных (которым дополнительно помогает искусственная флора). Такие башни можно ненавязчиво разместить в национальных парках и других подобных охраняемых местах, таких как башни, замаскированные под кактусы в Национальном лесу Коронадо.

США. Даже если они замаскированы, однако такие башни могут вызвать споры; Башня, служащая флагштоком, вызвала споры в 2004 году в отношении США. Президентская кампания того года и подчеркнула мнение, что такая маскировка служит больше для того, чтобы позволить установку таких башен в качестве уловки вдали от общественного внимания, а не для украшения ландшафта.

Мачтовые радиаторы.

A мачтовый излучатель или мачтовая антенна - это радиомачта или мачта, в которой вся конструкция представляет собой антенну. Мачтовые антенны - это передающие антенны, типичные для вещания на длинных или средних волнах.

Конструктивно единственное отличие состоит в том, что для некоторых мачтовых радиаторов требуется изоляция основания мачты от земли. В случае изолированной опоры обычно будет один изолятор, поддерживающий каждую опору. Некоторые конструкции мачтовых антенн не требуют изоляции, поэтому изоляция основания не является важной характеристикой.

Телескопические, подкачивающие и наклонные башни

Особой формой радиомачты является телескопическая мачта. Их можно установить очень быстро. Телескопические мачты используются в основном для создания временных радиолиний для сообщений о крупных новостных событиях и для временной связи в чрезвычайных ситуациях. Они также используются в тактических военных сетях. Они могут сэкономить деньги, поскольку им необходимо противостоять сильному ветру только в приподнятом состоянии, и поэтому они широко используются в радиолюбительстве.

Телескопические мачты состоят из двух или более концентрических секций и бывают двух основных типов:

  • Насосные- Подъемные мачты часто используются на транспортных средствах и поднимаются на полную высоту с помощью пневматики или гидравлики. Обычно они достаточно сильны, чтобы выдерживать довольно маленькие антенны.
  • Телескопические решетчатые мачты поднимаются с помощью лебедки, которая может приводиться в движение от руки или от электродвигателя. Они, как правило, рассчитаны на большую высоту и большую нагрузку, чем насосные. В сложенном состоянии весь узел иногда можно опустить в горизонтальное положение с помощью второй подъемной лебедки. Это позволяет устанавливать и регулировать антенны на уровне земли перед подъемом мачты.

Воздушные шары и воздушные змеи

Привязанный воздушный шар или воздушный змей могут служить в качестве временная опора. Он может нести антенну или провод (для ОНЧ, ДВ или СВ) до подходящей высоты. Такое расположение иногда используют военные агентства или радиолюбители. Американские телеканалы TV Martí передали телепрограмму на Кубу с помощью такого воздушного шара.

Дроны

В 2013 году появился интерес к использованию беспилотных летательных аппаратов (дронов) в телекоммуникационных целях.

Прочие специальные структуры

Для двух передатчиков VLF используются проволочные антенны, проложенные через глубокие долины. Тросы поддерживаются небольшими мачтами, мачтами или каменными анкерами. Такой же метод использовался на радиостанции Criggion.

. Для передатчиков СНЧ используются наземные дипольные антенны. Такие конструкции не требуют высоких мачт. Они состоят из двух электродов, закопанных глубоко в землю на расстоянии не менее нескольких десятков километров друг от друга. От корпуса передатчика до электродов проходят воздушные фидерные линии. Эти линии выглядят как ЛЭП уровня 10 кВ и проложены на аналогичных опорах.

Конструктивные особенности

Экономические и эстетические соображения

Телебашня Фельзенег-Гирстел Телебашня Утлиберг
  • Стоимость мачты или башни примерно пропорциональна площади
  • Строить мачту с оттяжками дешевле, чем самонесущую башню такой же высоты.
  • Мачта с оттяжками требует дополнительной земли для размещения оттяжек и поэтому лучше всего подходит для сельские районы, где земля относительно дешевая. Невысокая башня поместится на гораздо меньшем участке.
  • Башню из стальной решетки дешевле построить, чем бетонную башню такой же высоты.
  • Две небольшие башни могут быть менее навязчивыми визуально, чем одна большая, особенно если они выглядят одинаково.
  • Башни выглядят менее уродливыми, если они и установленные на них антенны кажутся симметричными.
  • Бетонные башни можно построить с эстетичным дизайном, особенно в континентальной Европе. Иногда их строят на видных местах и ​​включают в себя смотровые площадки или рестораны.
A радиолюбители сделай сам стальная решетчатая башня

Мачты для КВ / коротковолновых антенн

Для передач в диапазоне коротких волн мало что можно получить, подняв антенну более чем на несколько длин волн над уровнем земли. В коротковолновых передатчиках редко используются мачты выше 100 метров.

Доступ для такелажников

Поскольку мачты, башни и установленные на них антенны требуют технического обслуживания, необходим доступ ко всей конструкции. Доступ к небольшим структурам обычно осуществляется с помощью лестницы. Более крупные конструкции, которые обычно требуют более частого обслуживания, могут иметь лестницы, а иногда и лифт, также называемый служебным лифтом.

Предупреждающие элементы с самолетов

Высокие конструкции, превышающие определенную высоту, часто оснащены сигнальными лампами, обычно красными, для предупреждения пилотов о существовании конструкции. Раньше для продления срока службы лампы использовались усиленные лампы накаливания и лампы накаливания с недостаточным ходом. В качестве альтернативы использовались неоновые лампы. В настоящее время в таких лампах используются светодиодные матрицы.

Требования к высоте различаются в зависимости от штата и страны и могут включать дополнительные правила, такие как требование наличия белого мигающего стробоскопа днем ​​и пульсирующего красного светодиода ночью. Структуры, превышающие определенную высоту, также могут быть окрашены с использованием контрастных цветовых схем, таких как белый и оранжевый или белый и красный, чтобы сделать их более заметными на фоне неба.

Световое загрязнение и неприятное освещение

В некоторых странах, где световое загрязнение вызывает озабоченность, высота башни может быть ограничена, чтобы уменьшить или исключить необходимость в сигнальных огнях для самолетов.. Например, в США Закон о телекоммуникациях 1996 года разрешает местным юрисдикциям устанавливать максимальную высоту для вышек, например ограничивать высоту вышек до менее 200 футов (61 м) и, следовательно, не требовать освещения самолетов в соответствии с US <215.>Правила Федеральной комиссии по связи (FCC).

Колебания, вызванные ветром

Одной из проблем радиомачт является опасность колебаний, вызванных ветром. Это особенно важно для конструкции из стальных труб. Уменьшить это можно, встроив в конструкцию цилиндрические амортизаторы. Такие амортизаторы, которые выглядят как цилиндры толще мачты, можно найти, например, на радиомачтах DHO38 в Saterland. Существуют также конструкции, состоящие из отдельно стоящей башни, обычно из железобетона , на которую устанавливается радиомачта с оттяжками. Одним из примеров является Башня Гербранди в Лопике, Нидерланды. Другие башни этого метода строительства можно найти около Смилде, Нидерланды, и Fernsehturm в Вальденбурге, Германия.

Опасность для птиц

Было задокументировано, что радио-, телевизионные и сотовые вышки представляют опасность для птиц. Были выпущены отчеты, в которых задокументированы известные случаи гибели птиц и содержится призыв к исследованиям, чтобы найти способы минимизировать опасность, которую вышки связи могут представлять для птиц.

Также были случаи, когда редкие птицы гнездились в вышках сотовой связи и тем самым препятствовали ремонтным работам из-за законодательства, направленного на их защиту.

Катастрофические обрушения

См. также

  • значок Электронный портал
  • Телекоммуникационный портал

Ссылки

Дополнительная литература

  • Сревидья, С., Субраманиан, Н., Эстетическая оценка антенных башен, Журнал архитектурной инженерии, Американское общество инженеров-строителей, Vol. 9, No. 3, сентябрь 2003 г., стр. 102–108

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы, связанные с антенными вышками и мачтами.
Последняя правка сделана 2021-06-03 06:06:26
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте