一种输电塔架风洞试验模型及其安装方法与流程

本发明属于输电塔风洞模型技术领域，尤其是一种输电塔架风洞试验模型及其安装方法。

背景技术：

随着我国电气化程度的提高，电力工业特别是输电系统都将得到了长足的发展，而高压输电目前仍是最主要的电力传输模式。输电电压等级的上升和输电塔线体系规模的扩大给供电系统的安全运行带来了更为严峻的挑战。由于高压输电塔线的特殊性，大多处于沿海或山区丘陵等地理位置，容易遭受强风雷暴等灾害天气，愈加高耸的铁塔使得风对结构的作用更加显著，因此，保障输电塔线体系的安全成为了保障电网正常运行的重中之重。

为保障输电线路的安全运行，需要进行对塔架模型进行风洞试验，包括开展不同角度风下钢管塔塔身和横担角度风荷载分配系数风洞试验、开展多种参数（挡风系数、宽高比、雷诺数、截面类型）对钢管输电塔背风面荷载降低系数影响的风洞试验等等，通过开展多种参数对钢管输电塔背风面荷载降低系数影响的风洞试验，可以分析各个参数对背风面荷载降低系数的影响，并提出与各参数相关的钢管输电塔背风面荷载降低系数取值方法；通过开展不同角度风下钢管塔塔身和横担角度风荷载分配系数风洞试验，可以研究钢管塔塔身和横担角度风荷载分配系数与风向角的关系，提出典型风向角下的系数取值方法；从而进一步验证我国输电铁塔设计规范关于背风面荷载降低系数和典型风向角的角度风荷载分配系数取值的合理性，给出系数的建议取值，所以输电塔塔架模型风洞试验研究对于输电塔的设计不可或缺。

然而，就目前塔架模型风洞试验来看，试验人员需要根据不同塔架模型密实度要求制作多个塔架模型，这样的试验方式较为繁琐，且耗材较多，投入的人力物力较大，同时会不可避免地增加额外准备及安装工作，延长试验周期，导致试验效率低下。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种各个主杆外径能够按照具体试验要求进行快速变换的输电塔架风洞试验模型，以达到在具体风洞试验中能够快速变换输电塔架模型密实度的目的和要求，实现塔架风洞试验模型快速变截面、变形式、变密度，减少试验过程中的材料准备、模型制作及安装的时间，缩短试验周期，提高试验效率。

为此，本发明采用以下的技术方案实现上述目的：一种输电塔架风洞试验模型，其包括：

多个主杆组和多个用于连接相邻主杆组的斜撑杆，每个主杆组包括至少两根上下对接的主杆；

所述的主杆包括内管、套在内管上的中管和套在中管上的外管，中管和外管的背风一侧沿主杆长度方向均开有一条切口。

本发明针对多个密实度进行各个主杆外径的多次变换，即将中管和外管剥落，以达到试验要求。本发明的中管、外管只是为了方便区分而已，本发明的主杆包括但不限于中管和外管，还可以在外管外再套一些外管，根据具体试验要求确定。切口用于使中管和外管从塔架风洞试验模型的主杆上剥落。

作为上述技术方案的补充，每个主杆组中，相邻的上、下主杆采用紧固件实现对接。根据塔架风洞试验模型确定主杆的数量。

作为上述技术方案的补充，所述上主杆内管的下端部设有与紧固件上部的内螺纹匹配使用的第一外螺纹，下主杆内管的上端部设有与紧固件下部的内螺纹匹配使用的第二外螺纹。采用螺纹连接方式，方便拆装主杆组。

作为上述技术方案的补充，每个主杆组中，位于最上面的主杆内管的顶部设有与其螺接的上连接件，位于最下面的主杆内管的底部设有与其螺接的下连接件。

作为上述技术方案的补充，所述的紧固件呈方形，紧固件、上连接件及下连接件的侧壁上均开有用于连接斜撑杆端部的安装孔。紧固件采用方形，方便开安装孔及方便与斜撑杆的连接。

作为上述技术方案的补充，所述紧固件、上连接件及下连接件的材料为工程塑料(优选pc)，或有机玻璃，主杆和斜撑杆的材料为工程塑料(优选pc)，以便于人工切割和胶水粘接，所述斜撑杆的端部采用胶水固定在紧固件、上连接件或下连接件的安装孔处。

作为上述技术方案的补充，所述切口呈内大外小的v形，切口的深度为中管或外管厚度的1/2-2/3。采用此深度及v形的切口，既保证不影响风洞试验的效果，又方便将外管或中管从主杆上剥落。

作为上述技术方案的补充，同一主杆中，中管的端部与内管的端部之间设有一内定位环，内定位环采用胶水与中管和内管固定连接；中管的端部与外管的端部之间设有一外定位环，外定位环采用胶水与中管和外管固定连接。

本发明的另一目的是提供上述输电塔架风洞试验模型的安装方法，其步骤包括：

根据具体风洞试验密实度要求和塔架模型的缩尺比，确定主杆和斜撑杆材料以及各个杆件的外径和长度；

对各个主杆的组件进行预处理，即在每个主杆的中管和外管的背风一侧沿长度方向开一条切口；

采用大管内部套小管的方式，将内管、中管和外管组装成主杆，采用上下对接的方式将多个主杆装配成主杆组；

将各个主杆组和多个斜撑杆按照塔架模型进行组装；每个主杆组中，相邻的上、下主杆采用紧固件实现对接，位于最上面的主杆内管的顶部采用上连接件与其螺接，位于最下面的主杆内管的底部采用下连接件与其螺接；同一主杆中，中管和外管的两端部各采用一连接盘分别与内管的两端部连接。

作为上述安装方法的补充，试验过程中要改变主杆外径时，用刀具在主杆外管的原切口处完全切开，或在主杆外管已有切口背面再切一刀，让主杆的外管一分为二，使得塔架风洞试验模型主杆的外管顺利从塔架上剥落，实现塔架杆件外径变换。

作为上述安装方法的补充，若试验过程中要再次改变主杆外径时，用刀具在主杆中管的原切口处完全切开，或在主杆中管已有切口背面再切一刀，让主杆的中管一分为二，使得塔架风洞试验模型主杆的中管顺利从塔架上剥落。

本发明具有的有益效果如下：输电塔风洞模型主杆外径能够按照具体试验要求进行快速变换，可达到风洞试验中快速变换输电塔模型密实度的目的和要求，实现塔架风洞试验模型快速变截面、变形式、变密度优点，减少试验过程中的材料准备、模型制作安装的时间，缩短试验周期，极大地提高试验效率。

在进行风洞试验时，本发明具有省时省材、方便快捷的优点。使用本发明，在进行输电塔模型制作时，只需较少材料和模型加工，再经过简易处理即可，具有容易推广实施的优势。

附图说明

图1为本发明实施例1中输电塔架模型的塔身原型图；

图2为本发明实施例1中输电塔架模型的结构示意图；

图3为本发明实施例1中主杆组、紧固件及斜撑杆的结构分解示意图；

图4为本发明实施例1中主杆与定位环连接处的纵向结构剖视图；

图5-6为本发明实施例1中中管和外管的结构示意图(图6为图5的俯视图)；

图7为本发明实施例1中主杆与定位环连接处的横向结构剖视图；

图8为本发明实施例1中紧固件的结构剖视图。

图中，1-主杆组，2-斜撑杆，3-紧固件，4-上连接件，5-下连接件，6-安装孔，7-内定位环，8-外定位环，11-上主杆，12-下主杆，13-内管，14-中管，15-外管，16-切口，17-第一外螺纹，18-第二外螺纹。

具体实施方式

本发明将在下面对照附图给予更全面的说明，各图中所给出的是一个本发明的应用实例，而不应当解释成本发明仅局限于此所述的应用实例。实施例中所给塔架模型的原型为钢管塔，对于角钢塔架、钢管角钢混合塔架也可以予以实施。

实施例1

如图1-8所示，本实施例提供一种输电塔架风洞试验模型，其包括多个主杆组1和多个用于连接相邻主杆组的斜撑杆2，每个主杆组1由两根上下对接的主杆组成。

所述的主杆由内管13、套在内管上的中管14和套在中管上的外管15组成，中管14和外管15的背风一侧沿主杆长度方向均开有一条切口16，切口16呈内大外小的v形，切口16的深度为中管14或外管15厚度的1/2-2/3。

同一主杆中，中管14的端部与内管13的端部之间设有内定位环7，内定位环7采用胶水与中管14和内管13固定连接；中管14的端部与外管15的端部之间设有外定位环8，外定位环8采用胶水与中管14和外管15固定连接。

每个主杆组中，相邻的上、下主杆11、12采用紧固件3实现对接。所述上主杆11内管的下端部设有与紧固件3上部的内螺纹匹配使用的第一外螺纹17，下主杆12内管的上端部设有与紧固件3下部的内螺纹匹配使用的第二外螺纹18。

每个主杆组中，上主杆11内管的顶部设有与其螺接的上连接件4，下主杆12内管的底部设有与其螺接的下连接件5。所述的紧固件3呈方形，紧固件3、上连接件4及下连接件5的侧壁上均开有用于连接斜撑杆2端部的安装孔6。

斜撑杆、主杆的内管及紧固件的材料为有机玻璃，主杆的外管和中管的材料为pc，有机玻璃方便加工螺纹，pc材料方便切割。斜撑杆2的端部采用胶水固定在紧固件3、上连接件4或下连接件5的安装孔处。

本发明可在风洞试验中快速改变塔架主杆外径，可用于塔架模型风洞试验研究，例如，开展不同角度风下钢管塔塔身和横担角度风荷载分配系数风洞试验；开展多种参数对钢管输电塔背风面荷载降低系数影响的风洞试验等等。

实施例2

本实施例提供一种输电塔架风洞试验模型的安装方法，其步骤包括：

1)根据具体风洞试验密实度要求和塔架模型的缩尺比，确定主杆和斜撑杆材料以及各个杆件的外径和长度；

2)对各个主杆的组件进行预处理，即在每个主杆的中管和外管的背风一侧沿长度方向开一条切口；

3)采用大管内部套小管的方式，将内管、中管和外管组装成主杆，采用上下对接的方式将多个主杆装配成主杆组；

4)将各个主杆组和多个斜撑杆按照塔架模型进行组装；每个主杆组中，相邻的上、下主杆采用紧固件实现对接，位于最上面的主杆内管的顶部采用上连接件与其螺接，位于最下面的主杆内管的底部采用下连接件与其螺接；同一主杆中，中管的端部与内管的端部之间设内定位环，内定位环采用胶水与中管和内管固定连接；中管的端部与外管的端部之间设有外定位环，外定位环采用胶水与中管和外管固定连接。

试验过程中要改变主杆外径时，用刀具在主杆外管的原切口处完全切开，或在主杆外管已有切口背面再切一刀，让主杆的外管一分为二，使得塔架风洞试验模型主杆的外管顺利从塔架上剥落，实现塔架杆件外径变换。

若试验过程中要再次改变主杆外径时，用刀具在主杆中管的原切口处完全切开，或在主杆中管已有切口背面再切一刀，让主杆的中管一分为二，使得塔架风洞试验模型主杆的中管顺利从塔架上剥落。

上述实施例用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。