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Die Erfindung bezieht sich auf einen aus Rohrprofilen zusammensetzbaren Mast, insbesondere für Sende- und Empfangsantennen oder als Strommast.
Rohrprofile sind in unterschiedlicher Ausbildung bekanntgeworden. Für Masten von Sende- und Empfangsantennen wurden neben Eisenrohren auch Aluminiumprofile vorgeschlagen, an deren Aussenwand Sendeantennen in der Regel mit Schellen befestigt werden. Metallische Masten sind aber zusätzlich gegen Blitzschlag zu schützen, wobei je nach Verwendung der Masten auch Kriechströme oder Stromschläge Probleme bereiten können.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen aus Rohrprofilen zusammensetzbaren Mast zu schaffen, welcher über eine entsprechende Isolierung verfügt und daher gegen Kriechströme, Blitzschlag und Stromschläge unempfindlich ist und somit auch unter voller Stromlast besteigbar ist, um Wartungsarbeiten durchführen zu können. Um derartige Masten für Sende- und Empfangsantennen verwenden zu können, ist es darüber hinaus erforderlich eine exakte gleichbleibende Erdung und eine sehr hohe Stabilität sicherzustellen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen derartigen aus Rohrprofilen zusammensetzbaren Mast zu schaffen, welcher die genannten Kriterien in einfacher Weise und in einfach herstellbarer Weise kombiniert. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht der erfindungsgemässe aus Rohrprofilen zusammensetzbare Mast im wesentlichen darin, dass die Rohrprofile aus einem Kunststoffverbundmaterial, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, und wenigstens einem Versteifungselement hoher Festigkeit bestehen und dass am Aussenumfang in axialer Richtung des Rohres verlaufende Nuten ausgeformt sind. Dadurch, dass die Rohrprofile aus einem Kunststoffverbundmaterial, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, bestehen, wird unmittelbar eine isolierende Aussenhaut gebildet und die Gefahr von Blitzschlag und Kriechströmen eliminiert.
Die Profilierung am Aussenumfang dient zum einen der Verbesserung der Festigkeitseigenschaft und der Verringerung der elastischen Verformbarkeit bzw. Verbiegbarkeit derartiger Masten, zum anderen erlaubt es die Anordnung von in axialer Richtung des Rohres verlaufenden Nuten
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entsprechende Befestigungsmittel zur Verbindung einer Mehrzahl von Masten untereinander oder zum Einführen von Steighilfen zu bieten. Mit Rücksicht auf die hohe Elastizität von Kunststoff und unter Berücksichtigung des Umstandes, dass insbesondere für Richtfunkstrecken nur geringe Durchbiegungen des Mastes und damit Auslenkungen aus der Vertikalen unter Windlast zulässig sind, um die gewünschte Sicherheit der Übertragung zu gewährleisten, sind entsprechende Versteifungselemente mit hoher Festigkeit vorgesehen.
Bevorzugt kann die Ausbildung dabei so getroffen sein, dass die Rohrprofile aus mehrlagigem Kunststoff bestehen, wobei die radial äusserste Lage aus einem Kunststoffverbundmaterial, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, besteht und das Versteifungselement als radial innere Lage mit hoher Festigkeit, beispielsweise aus Kohlefasern oder kohlefaserverstärktem Kunststoff, ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine Rohrprofil gebildet, welches aus wenigstens zwei Lagen besteht, wobei die radial innere Lage die notwendige Versteifung des Mastes und somit die entsprechende Stabilität sicherstellt.
Bevorzugt kann der Mast auch aus wenigstens 3 Lagen bestehen, wobei die Ausbildung dann so getroffen ist, dass die Rohrprofile aus mehrlagigem Kunststoff bestehen, wobei die radial äusserste und die radial innerste Aussenlage aus einem Kunststoffverbundmaterial, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, bestehen und wenigstens eine innere Lage als Versteifungselement mit hoher Festigkeit, beispielsweise aus Kohlefasern oder kohlefaserverstärktem Kunststoff, ausgebildet ist. Dadurch, dass nun wenigstens eine innere Lage bevorzugt aus Kohlefasern oder kohlefaserverstärktem Kunststoff besteht, wird ein perfekter Stromleiter im Inneren geschaffen, über welchen die für Sendeund Empfangsantennen benötigte Erdung mit Sicherheit gewährleistet werden kann.
Gleichzeitig können die leitenden Teile dieses Mastes als Antenne zusätzlich genutzt werden, um die Abstrahlung zu erhöhen.
Wie bereits erwähnt, ist unter Berücksichtigung der hohen Elastizität von Kunststoff und des Umstandes, dass nur geringe Durchbiegungen unter Windlast zulässig sind, eine ausreichende
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Versteifung des Mastes notwendig. Zusätzlich zu oder anstatt der bereits genannten Versteifungslagen kann zu diesem Zweck die Ausbildung mit Vorteil so getroffen sein, dass zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Nuten an der Rohrinnenwand oder im Rohrmantel axiale Ausnehmungen für die Aufnahme von vorgespannten Versteifungselementen vorgesehen sind. Mit derartigen vorgespannten Versteifungselementen kann unmittelbar die Festigkeit und die Biegesteifigkeit des in einfacher Weise herstellbaren, auch ausschliesslich aus glasfaserverstärktem Kunststoff pulltrudierten Rohrprofils erhöht werden und an die jeweils geforderten maximalen Werte angepasst werden.
Für Richtfunkstrecken kann die maximale Anforderung an die Auslenkung von 0, 20 auf diese Weise auch bei Kunststoffmasten leicht erreicht werden.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemässen aus Rohrprofilen zusammensetzbaren Mastes ist dieser so weitergebildet, dass die vorgespannten Versteifungselemente von Stangen oder Rohren, beispielsweise aus kohlefaserversteiftem Kunststoff, gebildet sind. Derartige kohlefaserversteifte Stangen oder Rohre können in entsprechende Aufnahmeprofile des Rohrprofils eingeschoben werden, wobei dadurch, dass diese vorgespannten Versteifungselemente aus elektrisch leitendem Material jeweils in Ausnehmungen, welche mit isolierendem Material verkleidet sind, eingeschoben werden, die Möglichkeit geschaffen wird, über derartige Versteifungselemente auch gesonderte elektrische Zuleitungen zu führen.
Die in Längsrichtung einführbaren stangen- oder rohrförmigen Versteifungselemente werden über Zugelemente gespannt und in der gespannten Lage mit dem Rohrprofil fest verbunden, sodass auf das Rohr eine entsprechende Kraft in axialer Richtung wirkt.
Mit Vorteil ist die Ausbildung hierbei so getroffen, dass die axialen Ausnehmungen für die Aufnahme der vorgespannten stangen- oder rohrförmigen Versteifungselemente C-förmig mit einer lichten Öffnung an der innenliegenden Seite ausgebildet sind, deren lichte Weite kleiner ist als der Durchmesser des stangen- oder rohrförmigen Versteifungselementes, wodurch das Einschieben von vorgespannten versteifungselementen wesentlich
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erleichtert wird und je nach gewünschter Biegesteifigkeit unterschiedlich vorgespannte Versteifungselemente eingesetzt werden können. Für den Fall, dass die Ausnehmungen für die Aufnahme der vorgespannten stangen- oder rohrförmigen verstefungselemente im Mantel des Rohres und somit vollständig im Querschnitt des Rohrmantels ausgebildet sind, sind die axialen Ausnehmungen mit Vorteil rohrförmig ausgebildet.
Eine besonders flexible Anordnung mehrerer Masten und damit ein hohes Mass an Stabilität lässt sich dadurch erzielen, dass am Aussenumfang unter Einschluss eines Zentriwinkels von je 1200 drei axiale Nuten angeordnet sind und dass wenigstens einer dieser axialen Nuten in Umfangsrichtung zu beiden Seiten benachbart je eine weitere Nut unter Einschluss eines Zentriwinkels von 300 angeordnet ist.
Durch die in jeweils einem Zentriwinkel von 1200 am Umfang nebeneinander liegenden axialen Nuten wird die Möglichkeit geschaffen, derartige Masten jeweils zu Verbundmasten zusammenzusetzen und im geometrischen Mittelpunkt des von drei Masten aufgespannten gleichseitigen Dreiecks einen weiteren Sendemast aufzustellen und zu stabilisieren, welcher über die drei in einem Zentriwinkel von 1200 angeordneten Nuten und entsprechende Spannglieder mit den aussenliegenden Masten verbunden werden kann. Dadurch, dass jeweils wenigstens einer Nut benachbart zu beiden Seiten unter einem Zentriwinkel von 300 weitere Nuten angeordnet sind, wird die Möglichkeit geschaffen, die drei ein gleichseitiges Dreieck aufspannenden Maste untereinander zu verbinden.
In besonders einfacher weise können derartige Rohrprofile im Pulltrusionsverfahren hergestellt werden, wodurch die radial von innen-nach aussen liegenden verschiedenen Schichten in räumlich getrennten Sektionen übereinander produziert werden können. Die innere erste Schicht kann bei einem derartigen Pulltrusionsverfahren durch eine Primärform vorgehärtet und unmittelbar anschliessend mit dem zweiten Medium in einer weiteren Form überzogen und gehärtet werden. Schliesslich kann die äussere Schicht in einem Arbeitsgang aber einem weiteren Arbeitsschritt aufgetragen und in der Endform auf die gewünschte Profilierung gebracht werden.
Ein besonderer Vorteil des
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Pulltrusionsverfahrens ergibt sich dabei dadurch, dass die stangen- oder rohrförmigen Versteifungselemente im gleichen Arbeitsgang vorgespannt werden können, indem die Versteifungselemente beim Herausziehen zurückgehalten werden.
Dadurch wird unmittelbar eine entsprechende Vorspannung der Versteifungselemente erzielt.
Die in axialer Richtung verlaufenden Nuten dienen der besonders einfachen Verbindung einer Mehrzahl derartiger Masten untereinander, wobei die Mehrzahl von Rohren durch ein zentrales inneres Rohr ergänzt werden kann und auf diese Weise einen zellenartigen hoch biegesteifen Verbund ausbildet. Der Abzug der Masten aus der Form kann über ein Raupenband oder dergleichen erfolgen, sodass eine wirtschaftliche Produktion in einfacher Weise möglich wird.
Der mehrschichtige Aufbau der Mastrohre erlaubt es nicht nur eine Mehrzahl von Rohren mit jeweils graduell abnehmenden Aussendurchmessern ineinanderzustecken und auf diese Weise zu einem höheren Mast zusammenzubauen, sondern auch im Einsatzbereich von Strommasten, Masten für die mobile Telefonie oder Sendemasten die Materialeigenschaften der unterschiedlichen Schichten optimal zu nützen. Bei aus drei Schichten aufgebauten Masten sind die Aussenschichten elektrisch isoliert und nicht leitend, wodurch sie vor Blitzschlag und Kriechströmen sowie vor Stromschlägen schützen. Wie bereits erwähnt, können dazwischenliegende leitende Lagen oder aber die bereits erwähnten Versteifungselemente, sofern sie aus elektrisch leitendem Material, wie beispielsweise kohlefaserversteiften Kunststoffen oder Kohlefasern bestehen, für zusätzliche Zwecke herangezogen werden.
Für die Verwendung als Strommasten ergibt sich ausserdem der Vorteil, dass die einzelnen Stromleitungen näher aneinander geführt werden können, wobei insbesondere die Umweltbeeinflussung durch Magnetfelder stak verringert werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In dieser zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Rohrprofil eines Masten, Fig. 2 eine Anordnung eines Verbundes derartiger Rohrprofile zu einem zusammengesetzten Mast und Fig. 3 eine
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abgewandelte Form des Querschnittes nach Fig. 1 für die Aufnahme von vorgespannten Versteifungselementen.
In Fig. 1 ist ein Rohrprofil 1 ersichtlich, dessen Aussenlagen, nämlich die Aussenhaut 2 und die Innenwand 3, aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen. Die dazwischen liegende Versteifungslage 4 besteht aus kohlefaserverstärktem Kunststoff. Am Aussenumfang des Profils 1 sind in axialer Richtung verlaufende Nuten 5 und 6 angeordnet, wobei die Nuten 5 unter einem Zentriwinkel von je 1200 am Umfang verteilt angeordnet sind. Einer dieser Nuten 5 benachbart sind je zwei weitere Nuten 6 vorgesehen, welche relativ zu dieser Nut 5 um einen Zentriwinkel von 30 versetzt angeordnet sind. Bei der Darstellung nach Fig. 1 sind weiters noch Anker 7 sowie Schellen 8 für Zugseile ersichtlich, über welche mehrere derartiger Profile 1 zu einem Verbundmast zusammengesetzt werden können, wie dies in Fig. 2 ersichtlich ist.
Weiters besteht die Möglichkeit das Profil symmetrisch aufzubauen, wobei eine solche Form aus den Nuten 5 mit den beiden daneben liegenden Nuten 6 über die Symmetrieachse gespiegelt aufgebaut wäre und die Nuten 5 auf der linken Seite der Fig. 1 entfallen würden. Eine weitere Variante des symmetrischen Aufbaues wäre die Gestaltung der Nuten derart, dass neben den Nuten 5 jeweils im Zentriwinkel von 300 die Nuten 6 angeordnet werden.
In Fig. 2 ist eine Mehrzahl von Profilen 1 in der Draufsicht dargestellt, wobei drei derartige Profile 1 ein gleichseitiges Dreieck aufspannen, welches über Zugseile 9 miteinander verbunden ist. Weitere Zugseile 10 führen zu einem zentralen Profil 1, so dass ein zellenartiger Verbund erzielt wird.
Bei der Darstellung nach Fig. 3 ist ersichtlich, dass der dreilagige Aufbau bestehend aus den aussen- und innenliegenden Lagen 2 und 3 aus glasfaserverstärktem Kunststoff und der dazwischen liegenden Lage 4 aus kohleverstärktem Kunststoff zusätzlich zur Ausbildung der Nuten 5 und 6 an der Innenseite Cförmige Ausnehmungen 11 aufweist, in welche vorgespannte Versteifungselemente 12 eingeschoben werden können. Wenn derartige vorgespannte Versteifungselemente 12 aus elektrisch
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leitendem Material, beispielsweise kohlefaserverstärktem Kunststoff, bestehen, können sie selbst als elektrische Leiter benutzt werden, da die einander benachbarten Versteifungelemente 12 durch die innenliegende Lage aus glasfaserverstärktem Kunststoff 3 voneinander isoliert sind.