Щогла для ваших антен. Чи все так просто?

Щогла є несучою ваших антен і чим вона вище, тим більше дальність зв'язку отримаєте в результаті на УКХ. Але як у будь-якому реальному світі, на щоглу, антену та фiдер до антени діють закони фізики, погодні умови та вiд її конструктиву, матеріалiв, ваги антени, ваги фiдеру, варіантів кріплень, навiть вiд мiсця монтажу залежить довговічність всього антенно-фідерного пристрою. То чим керуватися, які є методики розрахунку щогли? Бiльшiсть покладається на досвід та розтяжки. Це теж добре, але краще враховувати й будiвельнi норми та СНiП, бо буде як на фото...

Розглянемо приклад розрахунку щогли 5 m з антенною Yagi 5el UHF та фiдером 3D-FB по ДБН для вітрового навантаження:

1. Висота щогли: 5 m
2. Ширина щогли: 0.05 m
3. Матерiал щогли: сталь (опір сталі 2900 kg/cm^2)
4. Товщина стiнок профiля щогли, t: 2 mm
5. Ciчення профiля щогли: 50x50x2 mm (H = 50-2, B = 50-2)
6. Заглублення щогли у бетон: 0.5 m
7. Забудова: мiсто
8. Категорiя мiсцевостi: II
9. Нормативне значення вiтрового навантаження для II-району: 30 kg/m^2
10. Довжина бума антени: 1 m
11. Ширина бума антени: 0.02 m
12. Загальна площа елементiв антени 5el UHF та фiдера 3D-FB: 0.07 m^2 (з наветренного боку)
13. Висота 1-го крiплення щогли вiд рiвня бетонування, h1: 0.3 m
14. Висота 2-го крiплення щогли вiд рiвня бетонування, h2: 1.5 m

Середня складова вітрового навантаження становить:

Wm = Wo * k * Cx

Де: Wo - нормативне значення вітрового тиску (kg/m^2), k - висотний коефіцієнт (для II типу місцевості) = 0.5, Сx - аеродинамічний коефіцієнт лобового опору (із СНіП) = 1.4.

Таким чином cередня складова вітрового навантаження буде:

Wm = Wo * k * Cx = 30 * 0.5 * 1.4 = 21 kg

Навантаження на антену та щоглу:

Q = Wm * S * Cx = 21 * (((5-0.5)*0.05) + (1*0.02) + 0.07) * 1.4 = 9.26 kg

Навантаження в точцi крiплення дорівнює половині навантаження на антену та щоглу:

N = Q / 2 = 9.26 / 2 = 4.63 ~ 5 kg

Звiдси момент, що діє на щоглу з антеною:

M = N * h1 + N * h2 = 5 * 0.3 + 5 * 1.5 = 9 kg*m

Звiдси момент опору щогли з антеною та фiдером:

Wt = M * 100 / (0.8 * R) = 9 * 100 / (0.8 * 2900) = 0.38 cm^3

Розрахунковий момент опору перерізу:

W = ((t*H^2)/3)*(1 + (3*B/H)) = ((0.2*4.8^2)/3)*(1 + (3*4.8/4.8)) = 6.14 cm^3

Щогла буде стала, якщо момент опору щогли з антеною та фiдером буде меньше моменту опору перерізу, тобто умова:

Wt < W => 0.38 < 6.14

виконується.

Постскриптум

Шановні читачі, якщо мої дописи вас зацікавили – пiдтримайте збiр або ставайте спонсорами Youtube-каналу LaboratoryW з ексклюзивними лайфхаками.

Кориснi матерiали

1. Про фiдер замовте слово...
2. Про тепловий пробiй або допустиму потужнiсть в фiдерi
3. Орієнтовний розрахунок допустимої потужності для рiзних RF-конекторiв
4. Приклад розрахунку втрат у діелектриці
5. Приклад конструктивних елементів підстроювання резонансу для антени в кожусі
6. Приклад розрахунку та вимірювань коефіцієнта вкорочення
7. Визначення коефіцієнту вкорочення за допомогою NanoVNA у режимі TDR
8. Вимiрювання LC на векторнiку LiteVNA
9. Вимiрювання LC на векторнiку NanoVNA
10. Вимiрювання втрат методом S11 на VNA NanoVNA
11. Вимірювання втрат методом S11 та S21 на VNA NanoVNA
12. Запірна лямбда / 4 склянка. Виготовлення та вимірювання імпедансу
13. Напiвхвильовi повторювачi
14. Гнучка коаксіальна лінія 83 Ohm для спіральних антен
15. Виготовлення напівжорсткого коаксіального кабелю імпедансом 70.7 Ohm для чвертьхвильового трансформатора
16. Як правильно тестувати антени
17. Як підключити Hybrid Couplers до Cross-YAGI
18. Щогла для ваших антен. Чи все так просто?
19. Розрахунок спiральних антен та відмінності від антен зі штучною еліптичною поляризацією
20. До питання узгодження спіральних антен
21. Захист спіральних антен від статики
22. Як скласти сигнали спіральних антен з одностороннім намотуванням або антен лiнiйних полярізацiй
23. Суматор двох антен iмпедансом 50 Ohm на 50 Ohm коаксиалах
24. Індуктивності та BIAS дроселi, чи все так просто?
25. Як оцінити підсилення рупорної антени
26. Лайфхак швидкої оцінки ширини діаграми спрямованості антен
27. Як вивести RF-кабель через вікно/двері, якщо не можна свердлити
28. Як виміряти КСХ та АЧХ антени за допомогою HackRF чи RTL SDR чи TinySA Ultra
29. Симетруючi шлейфи з КЗ по DC
30. Notch або смуговий фiльтри
31. На ВЧ особливу увагу придiляйте стрибку iмпеданса на стиках у конекторах
32. Чи все так просто з довжиною штирьових антен
33. Будь-яка земляна петля - антена
34. Рекомендації щодо ЕМС та трасування друкованих плат
35. Rusty bolt effect (PIM). Ефект іржавого болта або пасивні інтермодуляційні завади
36. Меблева фурнітура як джерело перешкод або сплески ЕМІ в газліфтах крісел
37. Чому на польових днях на УКХ найчастіше використовується горизонтальна поляризація?
38. DIY широкосмуговий антенний комутатор до 500 MHz
39. Антени для PEP детекторів дронів. Рекомендації щодо застосування