EN
Бардыкка салам! Мендин каналыма кош келиңиздер! Бүгүн биз айналабызда турган, бирок терең изилденбей турган «чоң адам» — бир түтүктүү мачта жөнүндө сүйлөшөбүз. Ал болсо шаардагы 5G базалык станциясы, автожолдун жанындагы электр өткөрүү түзүлүштөрү же алыскы аймактардагы жаңы энергиялык электр станциялары болушу мүмкүн; биз анын бийик жана туура түрүн учурунда көрөбүз. Көпчүлүк досдор: неге ошондой гана «темир түтүк» сыяктуу көрүнгөн нерсе жогорку кернеэли электр өткөрүүнүн чоң жүктөмүнө чыдай алат? жана күчтүү жел, күчтүү жаанчылык жана тилкелерге чыдамдуу болгондой эле катуу шарттарда да туруктуу турат? Бүгүн бул маселени баскыч-баскыч чечип, бир түтүктүү мачталардын структура, материалдар жана дизайн сыяктуу көп өлчөмдүү аспекттерден келген басымга каршы турганынын сырларын ачабыз. Бул түшүнүктүү түрдө түшүндүрүлгөн, ошондой эле инженерия студенти эмесңиз да, аны жеңил түшүнө аласыз～
Биринчиден, биз бир түшүнүктү аныктоого тийиш: бир түтүктуу мачта төзө алган «басым» — жогорку кернеши бар электр өткөрүү сызыгынан келген электр жүктөмүн гана эмес, жогорку кернеши бар электр өткөрүү учурунда пайда болгон механикалык жүктөмдү да камтыйт — мисалы, сымдардын салмагы, шамалдын таасири, кар жана буз үстүндөгү жүктөм, жогорку кернеши бар токтун электр динамикалык таасири. Көпчүлүк адамдар бир түтүктуу мачтанын «электр басымын» гана төзө алгандыгын түшүнүшөт, бирок чындыгында ал бир нече күчтүн кошулушун төзүшү керек. Ал «төзө алат» дегенге себеби — «илимий долбоор + жогорку сапаттуу материалдар + так курулуш» деген үч катардын кепилдигинде турат, булардын ар кайсысы толуктукка кирбейт.
Эң негизги материалдардан баштап, бир түтүкчөлүү куулак жогорку басымга чыдай алат, эгерде ал «күчтүү дене»ге ээ болсо. Ал жөнөкөй болот түтүкчө экендигин ойлобуңуз. Чындыгында, анын негизги материалдары — Q355 жана Q420 сыяктуу катуу болоттор, алар катуулугу боюнча строгой тандап алынат. Бул болоттордун созулган күчү, басым күчү жана чарчоого каршы туруу кабилийти жөнөкөй болотторго караганда көпкө чыдамдуу, бул жогорку кернеши бар электр энергиясын өткөрүү убактысында пайда болгон ар кандай механикалык күчтөргө жеңил каршы турууга мүмкүндүк берет. Мисалы, Q355 болотунун акыркы чыдамдуулугу 355 МПа дан жогору болот, бул квадрат сантиметрде 3,5 тонна басымды камтыйт. Бул эмнени билдирет? Бул бармагыңыздай калыңдыктагы болот стерженьге 35 жеткинчилер тургандай. Бул сыйкылдык гана жогорку басымды камтый турган тынчтык негизин түзөт.
Башкача айтканда, бул болоттор ылдам токтогон коррозияга каршы өзгөчө иштетилет, мисалы, жылы талаа гальванизациясы. Көпчүлүк жогорку кернештүү электр өткөрүү сценарийлары сыртта өтөт. Бир түтүктүү чырпылар узак убакыт бою ундаган, күндөн жана жамгырдан таасирленет, айрыкча жээктеги жана нымдуу тоолуу аймактарда. Болот оңой коррозияланат жана тозот. Коррозияланганда, анын берилүүсү тез төмөндөйт жана ал жогорку кернештүү жүктөрдү көтөрө албай калат. Жылы талаа гальванизациясы болоттун бетине тыгыз цинк катмарын түзөт, бул «коргоо курчагы» сыяктуу аба менен нымды изоляциялап, болоттун коррозиялануусун токтотуп, бир түтүктүү чырпынын пайдалануу мөөрөн 30 жылдан ашырууга мүмкүндүк берет. Татаал шарттарда да ал туруктуу берилүүнү сактап, коррозияга байланыштуу конструкциялык бузулуштарды болтурбайт. Ошондой эле, айрыкча татаал шарттарда, мисалы, Хайнань Вэньчанын старт аянтында жана Антарктида изилдөө станциясында, карбон талчыктары менен күчөтүлгөн эпоксиддик смола матрицалуу материалдардан жасалган бир түтүктүү чырпылар да колдонулат; алардын салмагы традициондук болот конструкциялардын салмагынын 1/3 түзөт, алардын чыдамдуулугу жүктөрдүн 10^7 циклына чейин зыян көрбөйт, бул анчалык экстремалдуу жогорку басым жана чөйрөлүк татаалдыктарга каршы турат.
Жогорку сапаттагы материалдар менен кошо, илимий структуралык долбоор да керек, бул — бир түтүктүү мачталардын жогорку басымга чыдамдуулугунун «негизги коду». Бир түтүктүү мачтанын эң ичке белгиси — «башка түрлөрү жок негизги денеси». Ал жөнөкөй көрүнсө да, чындыгында ал көп долбоордук изобретениелерди камтыйт. Биринчиден, анын жалпы структурасы «жогоруда жонокой, төмөндө калың» болгон конустук долбоорго ылайык келет. Бул долбоор гүзэлдик үчүн эмес, анын ордуна так механикалык эсептөө аркылуу иштелип чыккан: жогорку кернеүлүү электр өткөрүү учурунда сымдардын салмагы, шамалдын жүктөмү ж.б. чоң бүгүлүү моментин түзөт. Мачтанын негизине жакындашкан сайын бүгүлүү моменти чоңойуп, күчтөр топтолот. Конустук долбоор мачтанын негизиндеги кесилиштин аянтын чоңойтуу аркылуу күчтүн аянтын кеңейтип, жогорку басымдан пайда болгон жүктөмдү таркатып, локалдык күчтүн ашып кетишинен пайда болгон сынгыларды болтурбайт; ал эми жогорудагы кесилиш кичине болгондуктан, бул жалпы салмааны кемитип, шамалга каршы туруу кабилетин төмөндөтүп, күчтүү шамалдын мачта денесине таасири кемитип, бирге эки маселени чечет.
Экинчиден, бир түтүктүү мачанын негизги денеси — ичке боштуктуу болгон болот түтүгүнүн конструкциясы, ал толук болот түтүктөн көп артыкчылыктарга ээ. Биринчиден, ичке боштуктуу конструкция мачанын салмагын күчтүүлүгүн камсыз кылганда көпкө кыскартат жана негиздин туюштуруу басымын азайтат. Акыр-аягында, көпчүлүк бир түтүктүү мачалардын бийиктиги 20–45 метр, ал эми максималдуу бийиктик ондогон метрге чейин жетет. Артыкча салмақ негизге чоң жүктөм түзүп, жалпы туруктуулугуна таасир этет; экинчиден, ичке боштуктуу болот түтүгүнүн бурчуу жана согулган күчкө каршы тургандагы чыдамдуулугу жогорураак. Жогорку кернеши бар электр өткөрүү убактысында сымдар тармактык тартылуу жана бурчуу күчтөрүн түзөт. Ичке боштуктуу конструкция бул күчтөрдү жакшы таркатат жана мачанын денесинин согулуп же бурчулуп калышын болтурат. Ошондой эле, көпчүлүк бир түтүктүү мачалардын негизги денеси көп бөлүктүү жалгап коюу конструкциясын колдонот. Ар бир бөлүктүн диаметри жана калыңдыгы күчтүүлүк шарттарына ылайык так түзүлөт. Жалгап коюу жерлери жогорку чыдамдуулугу бар болттор менен бекитилет, андагы жалгап коюу жерлердин чыдамдуулугу мачанын негизги денесинин чыдамдуулугунан төмөн болбойт, «зайыт жерлерди» болтурат жана бүткүл мача денесин жогорку кернеши бар жүктөмдү бирге кабыл алуучу бүтүндөй күчтүүлүк бирдиги кылат.
Негизги конструкциянын тышында, бир түтүктүү мачтанын негизинин долбоорлоосу да маанилүү, андай негиз анын «тамыры» болуп саналат. Тамыр туурасында орнолгондо гана жогорку басымга чыдай алат. Көпчүлүк адамдар бир түтүктүү мачтанын жер астындагы бөлүгү жер үстүндөгү бөлүгүнөн күрөштүрүлгөн экенин байкабаышы мүмкүн. Анын негизи жалпы негиз жана терең негиз деп экиге бөлүнөт. Колдонулган конкреттүү түр топографиялык шарттарга, мачтанын бийиктигине жана жогорку кернеши бар жүктөмгө байланыштуу. Мисалы, топографиялык шарттары жакшы дээрлик тегиз аймактарда негиздин төмөнкү бетин кеңейтип, мачта денесинин берген басымды таркатуу үчүн жалпы негиз колдонулат; ал эми топографиялык шарттары татаал тоо-тектүү жана түздүк аймактарда терең негиздер — мисалы, таякча негиздер колдонулат. Арматураланган бетон таякчалар жер астына ондогон метрлерге чейин сүртүлүп, таш катмарына туурасында бекитилет. Даже землетрес жана жер сыгылуу сыяктуу топографиялык катастрофалардын учурларында да ал туурасында калат, мачтанын денесинин кулап кетүүсүн камсыз кылат жана жогорку кернеши бар электр энергиясын өткөрүүнүн жүктөмүн үзбөстөн ташууну камсыз кылат.
Бул сиз үчүн чындыкта болгон мисал. Дөңгөлөк түтүктуу башкаруу курулмаларын ±1100 кВ УВХ долбоорунда «State Grid» компаниясы кеңири колдонот. Бул дөңгөлөк түтүктуу башкаруу курулмаларынын негиздери 35 м/с дизайнындагы жел ылдамдыгына жана VIII дәрэжедеги жер титирөөгө чыдамдуу болуш үчүн катуу түрдө эсептелген, жергилекүүлүк көрсөткүчү 100% түзөтүлгөн. Юньнань жана Сычуань сыяктуу күнбатыш-түштүк провинцияларда гидроэлектр станцияларынан электр энергиясын ташуу үчүн курулган каналдардын курулушунда татаал рельеф үчүн иштелип чыккан бириктирилген дөңгөлөк түтүктуу башкаруу курулмаларынын колдонулуу деңгээли тегиз аймактардагыга караганда 19 проценттук пунктка жогору, бул негиздин жогорку басымды камтый турган дизайндын маанилүүлүгүн толук көрсөтөт. Ошондой эле, негиз бөлүгү менен негизги бөлүгүнүн бириккен жерине айрым коргоо куралы орнотулат, мисалы, энергияны жоготууга жакшы мүмкүнчүлүктөрү бар материалдан жасалган эки ойнолордуу симметриялык коопсуздук пластинкалары. Тышкы жүктөм дизайнындагы мааниден ашып кеткенде, коопсуздук пластинкалары ийлип, энергиянын бир бөлүгүн компенсациялап, негизги курулманы зыяндан сактап, жергилекүү зыяндын натыйжасында башкаруу курулмасынын бүтүндөй денеси жогорку басымды камтый албай калышын болтурат.
Башкача айтканда, бир түтүктүү мачтанын кернеши дизайндын түзүлүшү «жамгырдын күнүнө даярдануу» үчүн ар кандай сырткы факторлорду толук эсепке алат. Мисалы, желдүү жүктөм — бир түтүктүү мачталардын таянышып турган негизги сырткы жүктөмдөрдүн бири, айрыкча жээлдик аймактарда желдүүлүк 42 м/с дан жогору болушу мүмкүн. Күчтүү жел мачтанын денесине чоң таасир көрсөтөт. Дизайнерлер райондорго жараша желдүүлүк жана желдүүлүк баагыттары боюнча желдүүлүк жүктөмүнүн чоңдугун так эсептейт, мачтанын денесинин формасын оптималдаштырат жана желге каршылыкты азайтат — цилиндрик негизги конструкциянын желге каршылык коэффициенти өтө аз, бул күчтүү желдин таасирин тиешелүүлүк менен азайтат. Башкача айтканда, мачтанын чокусундагы желге каршы курал мачтанын желге каршылыгын тагы да жогорулатат жана мачтанын денесинин күчтүү желдүү аба ырайында да жогорку басымды туруктуу төзүшүн камсыз кылат. Башкача айтканда, буз жана кар жүктөмү да бар. Салкын аймактарда буз жана кар мачтанын денесине жана сымдарга жабышып, мачтанын денесинин салмагын көбөйтөт. Дизайнерлер буз жана кардын жыйналышынын калыңдыгын илгери эсептейт, мачтанын денесинин төзүмдүүлүгүнүн чегин көбөйтөт жана буз жана кардын ашыкча жүктөмүнөн мачтанын денесинин зыянга учурап калышын болдурат.
Материалдар, конструкция жана негизден тышкары, бир түтүктүү мачталардын жогорку басымга чыдамдуулугун камсыз кылуу үчүн так курулуш жана кийинки убакытта караңгылык да маанилүү. Курулуш процесстин ар бир бөлүгүнө катуу стандарттар коюлат. Мисалы, болоттун кесилүүсү, докунуу жана туташтыруу иштерин профессионал техниктер ишке ашырат, анткени докунган бөлүктөрдүн берилүүчүлүгү стандарттарга ылайык болушу жана туташтыруу бөлүктөрүндөгү болттор туурасынан тартылып, курулуштагы катаалардан пайда болгон потенциалдуу коопсуздук коркунучтарын болтурбоо үчүн керек. Мисалы, докунган бөлүктөрдүн докунуу жолдору строгой текшерилет, анткени айдалган оңкулар, трещиналар сыяктуу кемчиликтер болбосун, анткени алар мачтанын жалпы берилүүчүлүгүн төмөндөтөт жана ал жогорку кернеши чыдай албайт. Бир түтүктүү мачталарды орнотууда мачтанын тигиздигин камсыз кылуу үчүн профильдүү көтөрүүчү тезиспелер колдонулат жана чыгышын болтурбоо үчүн көтөрүү иштери жүргүзүлөт, анткени чыгышкан мачта денеси түз эмес күч таасириге учурайт жана жергиликтүү күчтөр ашыкча болуп, узак мөөнөттө мачтанын денесин зыянга учураат жана жогорку кернеши чыдай албайт.
Кийинки күтүм да ошончолук маанилүү. Кызматкерлер бир түтүктуу манараны регулярдуу текшерет, мисалы, болттордун тыгыздыгын, манара денесинин тигиздигин жана негиздин чөгүшүн текшерет. Кемчиликтер табылганда, алар убактысында түзөтүлөт жана күчөтүлөт. Мисалы, Хэнань Пинго Электр Топтому түзүлүштөрдө колдонгон акылдуу бир түтүктуу манара структуралык дененин саламаттык абалын чыныгы убакытта баалоо үчүн кернеэни баалоо сенсорлору менен жабдылган. Кернеэ аномалиясы пайда болгондо, ал убактысында эскертүү берет, анткени структуралык зыяндан улам жогорку басымды чыдай албай калышын болот. Чына Төр дагы 2,2 миллион манара объектисине динамикалык баалоо ишке ашыруу үчүн ИИжБ (Искусственный интеллект жана Интернет вещей) акылдуу башкаруу платформасын түзүп, жабдуулардын күтүмүнө реакциялоо убактысын 2,1 саатка кыскартты, бул бир түтүктуу манаранын даимилаап жакшы абалда болушун жана жогорку кернеэни үзгүлтүсүз жана туруктуу чыдай алуусун камсыз кылат.
Бул учурда, бардык кишилердин түшүнгөнүнө ишенем, бир түтүктүү мачта жогорку басымга чыдай алат деген нерсе кездейсоо эмес, анткени ал «жумшак жана катуу» эмес, балки материалдар, конструкция, негиз, курулуш жана техникалык кызмат көрсөтүү сыяктуу бир нече байланыштардын илимий биригүүсү. Ар бир байланыш так эсептелген жана катуу контролго алынган, ошондуктан бул көрүнүштө гана жөнөкөй «темир түтүк» жогорку кернеүлүү электр жана коммуникациялык өткөрүлүш үчүн «түзөтүүчү ине» болуп калат.
Чындыгында, бир түтүкчө башталган манаралардын колдонулуу аймагы бардык кезде кеңейип жатат. Алар жогорку кернешилүү электр трансмиссиясынын өлкөсүндө гана маанилүү роло ойнойт, бирок алар 5G базалык станцияларында, акылдуу шаарлардын курулушунда, жаңы энергиялык электр станцияларында жана башка өлкөлөрдө да кеңири колдонулат. 2023-жылга карата Кытайдагы бир түтүкчө манаралардын рыноктук көлөмү 18 миллиард юаньдан ашып кетти; анын ичинен коммуникация өлкөсү 65%, ал эми электр өлкөсү 30%тан ашык үлүштү түзөт, ал эми ±1100 кВ УВН долбоорлорундагы тереңдик өсүп, 34%ке жетти. Кытайдын жаңы инфраструктура курулушунун өнүгүшү менен бир түтүкчө манаралардын технологиясы да туруктуу жакшырып жатат. Мисалы, композит материалдардан жасалган бир түтүкчө манаралардын жана акылдуу бир түтүкчө манаралардын пайда болушу алардын жогорку кернешилүүгө чыдамдуулугун күчөтүп гана калбай, аларды экологиялык таза, энергияны утуп алуучу жана акылдуу кылат.
Акыр аягында, жыйынтык кылып, бир түтүктүү мачта жогорку басымга тура келе турганынын себеби төрт негизги пунктта турат: биринчи, жогорку сапаттагы жогорку берилгичтик болот күчтүү негизди түзөт; экинчи, илимий конустук ичке структура кернеэни оптималдаштырат жана жүктөрдү таркатат; үчүнчү, туруктуу негиздүүлүк дизайны мачтанын денесин тыгыз туташтырат; төртүнчү, так курулуш жана кийинки убакытта карау мачтанын узак мөөнөткө туруктуулугун камсыз кылат. Бул төрт пункттун идеалдуу үйлэшүүсү бир түтүктүү мачтаны түрлүү комплекстүү шарттарда жогорку басымды тура келүүгө жана электр өткөрүү жана коммуникациялык камсыздоо үчүн надёждуу колдоо берүүгө мүмкүндүк берет.
Буга чейинки влог-бул жерде. Мен бир түтүктүү мачталар жогорку басымга тура келе турганынын себебин ар ким түшүнгөн деп ишенем. Эгерде бир түтүктүү мачталар жөнүндө башка суроолоруңуз болсо же башка инфраструктура боюнча маалымат алгыңыз келсе, комментарийлер бөлүмүнө жазып койгула, кийинки жолу көрүшөбүз!