سلك التثبيت

يتم دعم صاري المركب الشراعي بواسطة الحبال الجانبية (من جانب إلى آخر) والحبال الأمامية والخلفية - وهي ما يعادل أسلاك التثبيت في الملاحة البحرية.

سلك الشد ، أو حبل الشد ، أو حبل التثبيت ، أو حبل الدعم ، أو ما يُعرف أيضًا ببساطة باسم "الشد" ، هو كابل مشدود مصمم لزيادة استقرار الهياكل القائمة بذاتها. تُستخدم هذه الأسلاك عادةً في صواري السفن ، وصواري الراديو ، وتوربينات الرياح ، وأعمدة المرافق ، والخيام . يُطلق على الصاري الرأسي الرفيع المدعوم بأسلاك الشد اسم " الصاري المدعوم بأسلاك الشد " . غالبًا ما تكون الهياكل التي تدعم الهوائيات ذات بنية شبكية وتُسمى " أبراجًا ". يُثبّت أحد طرفي سلك الشد في الهيكل، بينما يُثبّت الطرف الآخر في الأرض على مسافة معينة من قاعدة الصاري أو البرج. يسمح الشد في سلك الشد القطري، بالإضافة إلى قوة الضغط والانبعاج للهيكل، للهيكل بتحمل الأحمال الجانبية مثل الرياح أو وزن الهياكل الكابولية . تُركّب أسلاك الشد بشكل شعاعي ، عادةً بزوايا متساوية حول الهيكل، في مجموعات ثلاثية ورباعية. عندما يميل البرج قليلاً بفعل قوة الرياح، يتحول شد الكابلات المتزايد إلى قوة ضغط في البرج أو الصاري وقوة جانبية تقاوم حمل الرياح. على سبيل المثال، غالبًا ما تُثبّت صواري الهوائيات بثلاثة كابلات بزاوية 120 درجة. أما الهياكل ذات الأحمال الجانبية المتوقعة، مثل أعمدة الكهرباء، فقد لا تتطلب سوى كابل واحد لموازنة قوة السحب الجانبية للأسلاك الكهربائية عند نقطة تغيير اتجاهها. [ 1 ]

قد تلتقط كابلات الشد الموصلة المستخدمة في صواري هوائيات الراديو الإشعاع وتحرفه في اتجاهات غير مرغوب فيها، لذا يجب مراعاة خصائصها الكهربائية في التصميم. غالبًا ما يُقسّم سلك الشد بواسطة عوازل شد إلى أقسام معزولة لا تتوافق أطوالها مع ترددات الإرسال.

الاستخدامات

تجهيزات القوارب الشراعية

الرجل (السهم الأحمر) الذي يتحكم في عمود الشراع الأمامي .

تُسمى الحبال الداعمة لصاري المركب الشراعي "الحبال الثابتة"، وهي في القوارب الحديثة مصنوعة من أسلاك فولاذية مقاومة للصدأ، أو قضبان فولاذية مقاومة للصدأ، أو خيوط صناعية مثل ألياف البولي إيثيلين فائقة الوزن الجزيئي ( UHMWPE ). تُثبّت الحبال في مقدمة ومؤخرة المركب، عادةً بحبل واحد. أما الحبال الجانبية فتُثبّت على "صفائح السلسلة" على جانبي الهيكل. وعادةً ما تُستخدم عدة حبال مع عوارض للمساعدة في الحفاظ على استقامة الصاري.

تُستخدم أيضًا حبال تثبيت مؤقتة. حبل التثبيت الأمامي هو حبل يسحب الطرف الحر للصاري . في المراكب الشراعية الحديثة ذات الصاري الواحد المزودة بشراع سبينكر متناظر ، يُعد عمود السبينكر هو الصاري الأكثر شيوعًا الذي يتم التحكم فيه بحبل تثبيت واحد أو أكثر. كما يمكن استخدام حبال التثبيت الخلفية المتحركة في المراكب الشراعية عند الإبحار عكس اتجاه الريح لزيادة قوة الصاري في الرياح العاتية.

أسلاك تثبيت أعمدة المرافق

تُدفن أعمدة المرافق في الأرض وتتمتع بقوة كافية للوقوف بمفردها؛ ولا تُستخدم أسلاك التثبيت إلا في بعض الأعمدة لدعم الأحمال الجانبية غير المتوازنة الناتجة عن أسلاك المرافق المتصلة بها، أو لمقاومة حركة الأرض. وتُعدّ أسلاك التثبيت ضرورية بشكل خاص في الأعمدة ذات النهايات المغلقة ( أعمدة التثبيت )، حيث ينتهي جزء طويل مستقيم من خط الأسلاك، أو ينحرف في اتجاه آخر. ولحماية الجمهور من الأعطال التي قد تسمح بتكهرب أسلاك التثبيت، تُزوّد ​​هذه الأعمدة عادةً بعازل إجهاد خزفي ("كرة جوني") أو عازل إجهاد من الألياف الزجاجية مُثبّت بالقرب من قمتها، وذلك لإبعاد الفولتية الخطرة عن الطرف السفلي. وغالبًا ما يُغلّف الجزء القريب من الأرض بعاكس بلاستيكي أصفر اللون لجعله أكثر وضوحًا، حتى لا يصطدم به الناس أو المركبات.

رجل الرصيف ذو الحاجز الأصفر، تم استخدامه بسبب المساحة المحدودة بين العمود والسور على اليمين

في المناطق الحضرية التي تشهد حركة مشاة كثيفة حول العمود، يُستخدم نوعٌ يُسمى " حبل الدعم الجانبي" : يمتد حبل الدعم بشكل قطري من أعلى العمود إلى دعامةٍ بارزةٍ من منتصفه، ثم يستمر عموديًا إلى الأرض. وبذلك، يكون الجزء السفلي من حبل الدعم عموديًا ولا يعيق الارتفاع، مما يسمح بمرور الرصيف بين العمود وحبل الدعم.

يُعد عمود الدعم الضاغط بديلاً عن أسلاك التثبيت التي تُستخدم أحيانًا على أعمدة المرافق المسدودة ، وهو عبارة عن عمود قطري مثبت أحد طرفيه في الأرض والآخر يلامس العمود الرأسي، في الاتجاه المعاكس لمكان تثبيت كابل التثبيت.

أسلاك تثبيت صواري الهوائي

صورة مقرّبة لطرف تثبيت ثلاثة أسلاك شد تُستخدم لدعم برج KVLY-TV في ولاية داكوتا الشمالية، وهو أطول برج شد في العالم. كل سلك شد هو جزء من مجموعة من ثلاثة أسلاك موزعة شعاعيًا حول البرج.
عمود مدعوم بأسلاك شد.
برج هوائي AM مزود بأسلاك تثبيت عبر عوازل شد بزاوية 120 درجة

تُعقّد المجالات الكهرومغناطيسية المنبعثة من الهوائيات تصميمَ أسلاك الشد التي تدعم هوائيات الصواري . إذ يمكن لأسلاك الشد المعدنية الموصلة، التي تقارب أطوالها ربع طول الموجة من التردد المُرسَل، أن تُشوّه نمط إشعاع الهوائي. وينطبق هذا أيضًا على أسلاك شد الصواري المجاورة أو الهياكل المعدنية القريبة. ولمنع ذلك، يُقسّم كل سلك شد بواسطة عوازل مقاومة للشد إلى عدة أقسام، كل قسم منها غير رنيني عند طول الموجة المُرسَل. وعادةً ما تُستخدم عوازل خزفية أسطوانية أو بيضاوية الشكل تُعرف باسم "عوازل جوني بول" (وتُسمى أيضًا "عوازل بيضاوية"). كما تُستخدم أسلاك شد غير موصلة مصنوعة من ألياف كيفلر (فيلستران) أو قضبان من الألياف الزجاجية المبثوقة بشكل متكرر لتجنب التأثير على نمط إشعاع الهوائيات. وتقترب قوة ألياف كيفلر وخصائصها المقاومة للتمدد من قوة الفولاذ. ومع ذلك، فإن كيفلر شديد الحساسية للتلف الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية، لذا يُغلّف بغلاف بلاستيكي مقاوم للأشعة فوق البنفسجية.

يمكن أن تتولد شحنات كهربائية ساكنة كبيرة في الأجزاء الفردية من أسلاك التثبيت الموصلة ، خاصةً على الصواري العالية جدًا. وقد يكون الجهد الناتج عن هذه الكهرباء الساكنة أكبر بعدة مرات من الجهد الذي يولده جهاز الإرسال. ولتجنب التفريغات الخطيرة وغير المتوقعة، يجب تصميم العوازل لتحمل هذا الجهد العالي، مما يستدعي في الصواري العالية استخدام عوازل خلفية ذات أبعاد زائدة. ويلزم وجود مانع صواعق على شكل فجوة قوسية عند كل عازل خلفي لحماية الصواري من الجهد الزائد في حالة حدوث صواعق . ويجب صيانة العوازل ومانعات الصواعق بعناية، لأن أي عطل في العازل قد يؤدي إلى انهيار الصاري. في العوازل البيضاوية، يكون الخزف مضغوطًا، وفي حال تلفه، تبقى حلقات أسلاك التثبيت متشابكة.

عازل إجهاد أسطواني من النوع المستخدم في أعمدة المرافق العامة وأعمدة الهوائيات.

تُزود أبراج بث الراديو AM عادةً بعوازل عند قاعدة الصاري، حيث تُغذى طاقة الترددات الراديوية من تلك النقطة. كما تُعزل بعضها في مركزها لتغذية طاقة الترددات الراديوية من تلك النقطة أيضًا. وتُستخدم حبال سلكية داعمة بشكل متكرر، وتُقسم إلى أجزاء مزودة بعوازل في عدة نقاط. وتتطلب الأبراج المعزولة حماية شاملة ضد الصواعق.

في هوائيات الموجات الطويلة والترددات المنخفضة جدًا، قد تؤدي الكابلات وظيفة كهربائية، إما لتمديد الصاري سعويًا أو لتزويده بطاقة الإشعاع. في هذه الحالات، تُثبّت الكابلات على الصاري بدون عازل، ولكن يوجد عازل واحد على الأقل داخل الكابل عند الضرورة. إذا استُخدمت الكابلات لتزويد الصاري بطاقة الترددات العالية، فغالبًا ما يكون من الممكن استخدام صاري مؤرض. تُغذّى الكابلات بالطاقة عبر أسلاك تمتد من وحدة ضبط التردد إلى نقطة التغذية على الكابلات.

شعارات رافعة

عند تشغيل الرافعة ، يمكن توصيل أسلاك التثبيت، والمعروفة باسم خطوط التوجيه، بالأحمال الضخمة، مما يسمح للطاقم الأرضي بالتحكم في الدوران والتأرجح مع الحفاظ على مسافة آمنة.

يستخدم جنود البحرية الأمريكية (Seabees) حبال التوجيه لتثبيت الحمولة أثناء رفعها بالرافعة.

مكافحة الحرائق

يمكنها تثبيت معدات مكافحة الحرائق الجوية، مثل خزانات المياه المتنقلة أو أبراج المراقبة، مما يضمن بقاءها آمنة أثناء العمليات. [ 2 ] بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام أسلاك التثبيت لدعم الهياكل المؤقتة، مثل الخيام أو مراكز القيادة، التي تُنصب بالقرب من موقع الحريق، وتأمين معدات الاتصالات اللازمة لتنسيق جهود مكافحة الحرائق. في الحالات التي تكون فيها الهياكل معرضة لخطر الانهيار بسبب أضرار الحريق، يمكن أن تساعد أسلاك التثبيت أيضًا في تثبيتها مؤقتًا بينما يعمل رجال الإطفاء على السيطرة على الحريق. كما يمكن استخدام أسلاك التثبيت لرفع سلم قابل للتمديد بتقنية تُسمى "الرفع الكنسي". [ 3 ]

المراسي

في نظام التثبيت الأرضي، يُطلق على الهيكل الذي يربط سلك التثبيت بالأرض اسم المرساة . [ 4 ] يجب أن تكون المرساة قادرة على تحمل أقصى حمل شد لأسلاك التثبيت؛ سواءً الحمل الميت الناتج عن شد السلك أو أقصى حمل حي ممكن بسبب الرياح. ولأن سلك التثبيت يُسلط قوته بزاوية، فإن المرساة تتعرض لقوى رأسية وجانبية (أفقية). وتعتمد المرساة على مقاومة القص الجانبي للتربة لمقاومة القوى الناتجة عن جميع أسلاك التثبيت المتصلة بها. وتُستخدم أنواع عديدة من المراسي:

مرساة الرجل الميت

في هذا النوع، تُحفر حفرة ويُوضع فيها جسم ذو مساحة سطحية كبيرة مع تثبيت سلك الشد، ثم تُملأ الحفرة بالتراب أو الخرسانة. [ 4 ] في الشكل التاريخي لمرساة الرجل الميت، يُدفن جذع شجرة أفقيًا في خندق مع تثبيت سلك الشد عموديًا على مركزه. أما الأشكال الحديثة فهي مرساة الصفيحة، حيث يُثبت سلك الشد بقضيب ذي حلقة تمتد من مركز صفيحة فولاذية مدفونة قطريًا، عموديًا على زاوية سلك الشد. وفي مرساة الخرسانة، يُثبت قضيب قطري ذو حلقة تمتد في اتجاه سلك الشد في حفرة مملوءة بالخرسانة المسلحة بالفولاذ. كما يمكن استخدام كتلة خرسانية ضخمة كافية على سطح الأرض كمرساة رجل ميت.

مرساة خرسانية ثابتة لشد حبال أبراج الراديو في بريطانيا

مثبتات لولبية

يتكون هذا النوع من قضيب مزود بشفرات لولبية عريضة في نهايته وحلقة في الطرف الآخر لسلك التثبيت. يُغرس هذا القضيب عميقًا في الأرض، بنفس زاوية سلك التثبيت، بواسطة مثقاب مثبت على شاحنة. تُستخدم هذه الأنواع عادةً كمثبتات لأعمدة المرافق نظرًا لسهولة وسرعة تركيبها باستخدام محرك حفر هيدروليكي مثبت على شاحنة.

مراسي قابلة للتوسيع

يُغرس قضيب ذو نصل محوري في نهايته في الأرض. [ 4 ] عند تثبيت سلك التثبيت وشده، تسحب قوته النصل ليفتح، مما يؤدي إلى تثبيته في التربة. تُستخدم هذه الطريقة غالبًا من قبل الجيش لتركيب الصواري بسرعة.

مثبتات مثبتة بالحقن

تُستخدم هذه الأدوات في كل من التربة والصخور. [ 4 ] يُحفر ثقب بزاوية مناسبة للتثبيت. يُدخل قضيب تثبيت فولاذي مزود بحلقة، ويُملأ الثقب المحيط به بملاط سائل يتكون من الخرسانة ومادة قابلة للتمدد أو إيبوكسي إنشائي. عندما يتصلب الملاط أو يتمدد، يصبح التثبيت آمنًا.

تصميم

تُقدّم إرشادات تصميم الكابلات على الهياكل المدعومة بالكابلات، مثل الأبراج الشبكية والصواري المدعومة بالكابلات والمداخن، كجزء من الكود الأوروبي للتصميم الإنشائي. [ 5 ]

تتوفر توصيات لتصميم تجهيزات السفن الشراعية في معيار ISO . [ 6 ]

الهياكل المدعومة بالكابلات

تاريخياً، كانت المنشآت المدعومة بالكابلات من بين أطول المنشآت التي صنعها الإنسان في العالم . كما توجد العديد من المنشآت التي تتكون من قاعدة قائمة بذاتها وقمة مدعومة بالكابلات. وهذه إما أبراج مدعومة جزئياً بالكابلات أو أبراج مدعومة بشكل كامل ، والتي يمكن استخدامها مؤقتاً لدعم المباني الشاهقة أثناء بنائها.

انظر أيضاً

مراجع

  1. النشرة 1724E-153 RD-GD-2001-39: مثبتات ومثبتات خطوط توزيع الكهرباء (ملف PDF) . وزارة الزراعة الأمريكية، دائرة المرافق الريفية. 2001.
  2. "مقارنة بين وحدة المركبات الخاصة وعمود المرافق واستخدام أسلاك التثبيت كوسيلة للتثبيت" . منتديات مركز الإطفاء - نقاشات مكافحة الحرائق. 3 يونيو 2001. تاريخ الاسترجاع: 20 ديسمبر 2024 .
  3. أكاديمية جارلاند للإطفاء - "رفع مستوى الكنيسة"تمت أرشفة النسخة الأصلية بتاريخ 22-12-2021 .
  4. ١ ٢ ٣ ٤ الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين، اللجنة الفرعية المعنية بهياكل نقل الطاقة المدعومة بالكابلات (١٩٩٧). تصميم هياكل نقل الطاقة الكهربائية المدعومة بالكابلات . الولايات المتحدة الأمريكية: منشورات الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين. الصفحات ٢١-٢٥ . ISBN  0784402841.
  5. BS EN 1993-1-11 Eurocode 3—تصميم الهياكل الفولاذية —الجزء 1-11: تصميم الهياكل ذات العناصر الشدية . معهد المعايير البريطانية. 2006.
  6. ISO 12215-10 القوارب الصغيرة - بناء الهيكل وأبعاده، الجزء 10: أحمال الصواري وتثبيت الصواري في القوارب الشراعية . المنظمة الدولية للمعايير. 2020.
  • شعار ويكشنريتعريف كلمة " guy-wire" في قاموس ويكشنري