塔架節間的設計方法與流程

本發明涉及特高壓塔架設計領域，尤其是一種塔架節間的設計方法。

背景技術：

塔架節間的設計包括節間數量的設計和節間高度的設計；現有設計軟件在設計塔架時均需人工控制調節節間數量和節間高度，桿件布置工作量極大，因此急需一種能夠合理計算塔架節間數量與節間高度的方法。

技術實現要素：

本發明需要解決的技術問題是提供一種塔架節間的設計方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

塔架節間的設計方法，包括節間數量的設計和節間高度的設計，其中，

節間數量的設計是，首先根據塔架中位線處的節間高度，得出塔架各節間高度的平均值，然后根據塔架的總高度推算，得出需要設計的總的節間數量；

節間高度的設計是，根據確定的公比、塔架的總高度和節間數量推算，得出成等比數列關系的各節間高度的集合。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述節間數量的設計是，通過計算塔架中位線處的節間在節間對角線與水平面采用最大夾角時的最大節間高度，得出需要設計的最小的總節間數量；

然后通過計算塔架中位線處的節間在節間對角線與水平面采用最小夾角時的最小節間高度，得出需要設計的最大的總節間數量；

最后得出需要設計的平均的總節間數量。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述塔架中位線處節間的高度采用如下公式計算：

L＝M×tanα

其中，塔架中位線的長度單位為mm；

W1表示塔架頂端寬度，單位為mm；

W2表示塔架底端寬度，單位為mm；

α表示節間對角線與水平面夾角的角度；

需要設計的總的節間數量采用如下公式計算：

其中C表示節間數量；

H表示塔架總高度，單位為mm；

L_max表示α取最大角度時的節間的高度,單位為mm；

L_min表示α取最小角度時的節間的高度，單位為mm。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述節間高度的設計是，首先利用等比數列求和公式推算出節間高度的最小值；

然后利用等比數列通式推算出所有各節間的高度的集合。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述節間高度的設計是，首先利用等比數列求和公式

其中，S_n等于塔架總高度H，單位mm；

D表示塔架頂端寬度W1與塔架底端寬度W2之差的一半，單位mm；

n＝C，C表示需要設計的總的節間數量；

推算出節間的最小高度a₁的值；

然后利用等比數列通式，

a_n＝a₁q^n-1

計算得到各節間的高度的集合即a₁、a₂、a₃…a_n的值。

一種采用計算機軟件設計塔架節間的方法，包括設計節間數量和設計節間高度，包括以下步驟：

步驟A、采用輸入模塊接收塔架頂端寬度W1、塔架底端寬度W2和塔架總高度H的值；

步驟B、采用計算模塊進行計算，得出塔架中位線的長度M的值、塔架頂端寬度W1與塔架底端寬度W2之差的一半D的值和等比數列公比q的值；

步驟C、采用輸入模塊接收節間對角線與水平面夾角的最大角度和最小角度；

步驟D、采用計算模塊進行計算，得出節間數量C的值和各節間的高度的集合即a₁、a₂、a₃…a_n的值；

步驟E、采用顯示模塊，將各節間的高度的集合和節間數量C的值顯示出來。

本發明技術方案的進一步改進在于：還包括，

步驟F、計算模塊利用計算出的節間數量和高度，得出塔架節間三維坐標；

步驟G、采用顯示模塊，利用三維坐標將三維圖形顯示出來。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述步驟C中，輸入模塊所接收的節間對角線與水平面夾角的最大角度和最小角度為計算機軟件中的設定值。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述步驟B中，等比數列公比q的值采用如下公式計算，

D表示塔架頂端寬度W1與塔架底端寬度W2之差的一半，單位mm；

H表示塔架總高度，單位為mm。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述步驟D中，節間數量C的值采用如下公式計算，

H表示塔架總高度，單位為mm；

L_max表示節間對角線與水平面夾角α取最大角度時的節間的高度,單位為mm；

L_min表示節間對角線與水平面夾角α取最小角度時的節間的高度，單位為mm；

各節間的高度的集合的值采用如下公式計算，

a_n＝a₁q^n-1

S_n等于塔架總高度H，單位mm；

q為步驟B中計算的等比數列公比，單位mm；

n為本步驟中計算的節間數量C的值。

由于采用了上述技術方案，本發明取得的技術進步是：

本發明能夠提高節間高度和節間斜材數量的設計效率，并保證劃分節間的高度由上而下均勻地由密變稀，從而保證斜材受力性能，提高設計塔架建模工作效率及保證工程質量。

本發明能夠控制斜材水平夾角在規范標準之間，滿足工程要求；本發明通過公式帶入的方法，能夠快速得到節間數量，即節間斜材的數量，有利于實現計算機化，提高工作效率；本發明在確定節間數量的前提下，通過公式帶入的方法，能夠快速得到各個節間的高度，有利于實現計算機化，提高工作效率。

本發明采用計算機軟件的方法能夠利用現有塔架頂底寬度和塔架高度值，快速設計出滿足工程需要的塔架節間，減少塔架節間設計的工作量。

本發明利用計算機軟件，在輸入塔架頂底寬度和塔架高度值后，能夠繪制出設計好的塔架節間三維圖形，直觀的表現出設計樣式，方便校正和調整；本發明利用計算機軟件提前將一般工程所要求的節間對角線與水平面夾角的最大角度和最小角度設定好，免除了每次的人工輸入，提高軟件的操作簡便性，提高設計效率；本發明設定塔架節間高度為等比數列和設定公比，使節間高度能夠滿足工程要求；本發明節間數量的設計是在滿足工程所要求的節間對角線與水平面夾角的最大角度和最小角度的前提下計算得出的，因此節間數量能夠滿足實際工程的要求。

附圖說明

圖1是本發明中塔架立體結構示意圖；

圖2是本發明中節間數量設計流程圖；

圖3是本發明中節間高度設計流程圖；

其中，1、節間，2、塔架中位線，3、節間對角線。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明：

如圖1所示，塔架節間的設計方法，包括節間1數量的設計和節間高度的設計，其中，

節間數量的設計是將塔架中位線2處的節間高度設計成塔架各節間高度的平均值，利用確定的塔架中位線處的節間高度和塔架的總高度推算，得出需要設計的總的節間數量。

節間高度的設計是將塔架各節間1的高度設計成等比數列關系，利用確定的公比、塔架的總高度和節間數量推算，得出各節間的高度的集合。

如圖1、圖2所示，本發明所述節間數量的設計，是通過計算塔架中位線2處的節間1在節間對角線3與水平面采用最大夾角時的最大節間高度，得出需要設計的最小的總節間數量。

然后通過計算塔架中位線2處的節間1在節間對角線3與水平面采用最小夾角時的最小節間高度，得出需要設計的最大的總節間數量。

最后根據最小節間數量和最大節間數量得出需要設計的平均的總節間數量。

如圖1、圖2所示，本發明所述塔架中位線處節間的高度采用如下公式計算：

L＝M×tanα

其中，塔架中位線的長度單位為mm。

W1表示塔架頂端寬度，單位為mm。

W2表示塔架底端寬度，單位為mm。

α表示節間對角線與水平面夾角的角度。

例如，一般規范要求節間對角線3與水平面采用的夾角范圍在40～60°之間，則塔架中位線處節間的最小高度L_min＝M×tan 40°，塔架中位線處節間的最大高度L_max＝M×tan 60°。

如圖2所示，需要設計的總的節間數量采用如下公式計算：

其中C表示節間數量。

H表示塔架總高度，單位為mm。

L_max表示α取最大角度時的節間的高度,單位為mm。

L_min表示α取最小角度時的節間的高度，單位為mm。

如圖1、圖3所示，本發明所述節間高度的設計是，首先利用等比數列求和公式推算出最小的節間高度的值。

然后利用等比數列通式推算出所有各節間的高度的集合。

如圖1、圖3所示，本發明所述節間高度的設計是，首先利用等比數列求和公式

其中，S_n等于塔架總高度H，單位mm。

D表示塔架頂端寬度W1與塔架底端寬度W2之差的一半，單位mm。

n＝C，C表示需要設計的總的節間數量。

推算出節間的最小高度a₁的值。

如圖3所示，然后利用等比數列通式，

a_n＝a₁q^n-1

計算得到各節間的高度的集合即a₁、a₂、a₃…a_n的值。

本發明采用計算機軟件的方法，包括節間數量的設計和節間高度的設計，包括：

步驟A、采用輸入模塊接收塔架頂端寬度W1、塔架底端寬度W2和塔架總高度H的值；

步驟B、采用計算模塊進行計算，得出塔架中位線的長度M的值、塔架頂端寬度W1與塔架底端寬度W2之差的一半D的值和等比數列公比q的值；

步驟C、采用輸入模塊接收節間對角線與水平面夾角的最大角度和最小角度；

步驟D、采用計算模塊進行計算，得出節間數量C的值和各節間的高度的集合即a₁、a₂、a₃…a_n的值；

步驟E、采用顯示模塊，將各節間的高度的集合和節間數量C的值顯示出來。

進一步改進：還包括，

步驟F、計算模塊利用計算出的節間數量和高度，得出三維坐標；

步驟G、采用顯示模塊，利用三維坐標將三維圖形顯示出來。

在步驟C中，輸入模塊所接收的節間對角線與水平面夾角的最大角度和最小角度為計算機軟件中的設定值，一般不需要每次進行輸入；但是根據實際工程的需要，也可以進行輸入調整。

在步驟B中，等比數列公比q的值采用如下公式計算，

D表示塔架頂端寬度W1與塔架底端寬度W2之差的一半，單位mm；

H表示塔架總高度，單位為mm。

在步驟D中，節間數量C的值采用如下公式計算，

H表示塔架總高度，單位為mm；

L_max表示節間對角線與水平面夾角α取最大角度時的節間的高度,單位為mm；

L_min表示節間對角線與水平面夾角α取最小角度時的節間的高度，單位為mm；

各節間的高度的集合的值采用如下公式計算，

a_n＝a₁q^n-1

S_n等于塔架總高度H，單位mm；

q為步驟B中計算的等比數列公比，單位mm；

n為本步驟中計算的節間數量C的值。

如圖2所示，在計算機軟件內部執行設計節間數量的流程為，

步驟A、采用輸入模塊接收塔架頂端寬度W1、塔架底端寬度W2和塔架總高度H的值。

步驟B、采用計算模塊進行計算，得出塔架中位線的長度M的值，所利用的公式為，

L＝M×tanα

其中，塔架中位線的長度單位為mm。

W1表示塔架頂端寬度，單位為mm。

W2表示塔架底端寬度，單位為mm。

α表示節間對角線與水平面夾角的角度。

步驟C、采用輸入模塊接收節間對角線與水平面夾角的最大角度和最小角度。

步驟D、采用計算模塊進行計算，得出節間數量C的值，所利用的公式為，

其中C表示節間數量。

H表示塔架總高度，單位為mm。

L_max表示α取最大角度時的節間的高度,單位為mm。

L_min表示α取最小角度時的節間的高度，單位為mm。

如圖3所示，在計算機軟件內部執行設計節間高度的流程為，

步驟A、采用輸入模塊接收塔架頂端寬度W1、塔架底端寬度W2和塔架總高度H的值。

步驟B、采用計算模塊進行計算，得出塔架頂端寬度W1與塔架底端寬度W2之差的一半D和等比數列的公比q的值，所利用的公式為，

D表示塔架頂端寬度W1與塔架底端寬度W2之差的一半，單位mm。

步驟C、采用輸入模塊接收節間數量C的值。

步驟D、采用計算模塊進行計算，得出各節間的高度的集合即a₁、a₂、a₃…a_n的值，所利用的公式為，

a_n＝a₁q^n-1

其中，S_n等于塔架總高度H，單位mm。

n＝C，C表示需要設計的總的節間數量。

步驟E、采用顯示模塊，將各節間的高度的集合和節間數量C的值顯示出來。