Обратная связь
×

Обратная связь

Подвес акустических кластеров. Как это было

    25 августа 2013 в 18:37
  • 44,9
  • 737
  • 54
  • 44,9
  • 737
  • 54

В начале несколько слов о себе. Я работаю инженером-конструктором в одном небольшом КБ, которое занимается разработкой всевозможных декораций для отечественных театров. Кроме того, мы подготавливаем проектную документацию для строительства новых и реставрации старых театров.

Внимание, далее будет много текста и картинок.

Теперь что касается собственно предмета разговора. Один Питерский театр попросил нас разработать некий кронштейн, с помощью которого можно было бы подвесить акустический кластер. Под кластером тут понимается набор из колонок/сабвуферов или другого звукового оборудования, которое весит над сценой или зрительным залом.

Подвес акустических кластеров. Как это было

Фрагмент исходного материала.

Из исходных материалов есть лишь место, где это должно висеть да сами акустические кластеры (на картинке выше они обведены кружком). Собственно, так обычно и бывает. Тут начинается творчество. Глядя на исходные материалы видно, что подвесить акустику можно двумя способами:

  • закрепить лебедку непосредственно на стену портала сцены (на картинке выше стена показана желтой линией)
  • закрепить на потолке блок, через который пойдет канат на лебедку, установленную где-то ниже (на картинке выше потолок показан красной линией)

Готовая конструкция зависит также от того, какая именно лебедка будет использоваться для подъема — покупная или самодельная, цепная или тросовая, ручная или электрическая. Чаще всего это зависит от пожеланий заказчика. В этот раз нас попросили использовать готовую цепную таль с ручным приводом. Что касается местоположения, то в этом театре очень уж хлипкий потолок в этом месте, так что будем крепить лебедку к стене.

Перед тем, как начинать проектировать конструкцию подвеса, нужно согласовать с театром место его крепления и нагрузки, которые он будет создавать. Для этого достаточно схематично изобразить кронштейн с прикрепленными к нему кластерами и лебедкой в том месте, где он будет закреплен. На эту схему наносим характерные размеры (вроде ширины, высоты, глубины) и нагрузки. 

Подвес акустических кластеров. Как это было

Возможное месторасположение кластера и нагрузки от него.

Такой момент: на этом этапе даже о примерной конструкции кронштейна речи не идет, так что все размеры задаются в некотором диапазоне, чтобы потом заказчик не мог к этому придраться. Что касается нагрузок, то здесь все закладывается с запасом: сами кластеры весят 400 кг, еще около 100 кг отводим на кронштейн с цепными талями и прочей мелочевкой и полученный результат домножаем на 1.5 — это и есть наш коэффициент запаса. 

Такая практика (закладывание запасов) может привести к довольно забавным результатам: готовая конструкция может иметь 10-кратный запас прочности, хотя теоретически такая цифра нигде не закладывалась. Просто на каких-то этапах проектирования инженеры закладывали небольшие запасы по прочности, что в итоге вылилось в коэффициент 10.

Подвес акустических кластеров. Как это было

Цепная таль JET с ручным приводом и грузоподъемностью в 1 тонну (картинка из каталога).

Вернемся к нашим баранам, в смысле к кластерам. Пока театр согласовывает местоположение и нагрузки, неплохо бы подготовить материал для дальнейшей работы. В данном случае меня больше всего интересовала цепная таль, предложенная заказчиком. К сожалению, на сайте производителя есть лишь картинка, на которой показаны контуры тали и нанесены лишь ее габаритные размеры. А для дальнейшей работы чертеж этой тали жизненно необходим. Так что принимаем волевое решение и считаем, что на картинке она изображена в правильной пропорции (как это не печально, в жизни бывает иначе). Затем картинку вставляем в CAD (AutoCAD или KOMPAS), масштабируем и тщательно обводим. Результат сего нудного действия можно посмотреть на картинках (сверху — исходник, снизу — то, что получилось).

Подвес акустических кластеров. Как это было

А это результат «оцифровки».

Пока суть да дело, в театре согласовали предложенный вариант расположения кронштейна и можно переходить собственно к его проектированию. Вариантов конструкции такого кронштейна может быть много, но самый простой — это параллелепипед, внутри которого будут располагаться все механические части. Такая компоновка позволяет избежать нежелательных последствий при монтаже изделия, когда монтажники могут повредить «тонкую» электронику (привода, датчики и прочее). Для крепления лебедки я решил воспользоваться наиболее простым решением — стальным прутком, за который должен цеплять верхний крюк цепной тали.

Подвес акустических кластеров. Как это было

3D-модель кронштейна (первый вариант, Pro/E).

На первый взгляд может показаться, что рама кронштейна получилась слишком большой. Но это не так — такие габариты были выбраны исходя из того, что в верхнем положении кластеры планировалось закреплять на так называемом «мертвяке» — это стационарное (лебедка при этом обычно отцепляется или не несет никакой нагрузки) крепление груза в рабочем положении. Но театр решил отказаться от такого способа подвески — по правилам, при использовании цепной лебедки разрешается обходиться без «мертвяка». Поэтому появилась вторая версия кронштейна, более компактная.

Подвес акустических кластеров. Как это было

3D-модель кронштейна (второй вариант, Pro/E).

К слову, изменение габаритов и отказ от «мертвяка» оказался как никогда кстати: при проверке на прочность выяснилось, что стальной пруток не выдерживает нагрузку. Напомню, я использовал пруток диаметром 26 мм и длинной 680 мм. На него действовала нагрузка в 375 кг (обычно считают, что нагрузка распределяется равномерно) и, несмотря на то, что его прогиб составлял чуть менее 5 мм, изгибающие напряжения «добивали» его. Так что пришлось перейти к максимально возможному сечению в 30 мм (большее просто не помещалось в крюк) и заменить обычную сталь на более качественную.

Еще одна особенность конструкции заключается в уголках, которые приварены вдоль кронштейна и в верхних полках которых просверлено множество отверстий. Эти элементы позволят при необходимости сдвинуть кластер относительно стены (пусть в небольших пределах, но все же).

Подвес акустических кластеров. Как это было

Зеленым подсвечены регулировочные уголки.

Для того, чтобы прутки с цепными талями не сдвинулись с запланированного для них места их необходимо зафиксировать. Я для этого решил использовать типичный хомут (похожие хомуты очень часто используются в различных изделиях для театра). Также на торцы прутка добавляем стопоры — они не позволят ему перемещаться вдоль собственной оси вращения. По большому счету такое перемещение врят ли возможно под нагрузкой, но лучше перестраховаться. 

Подвес акустических кластеров. Как это было

Зеленым подсвечен хомут. Крепеж погашен.

Сам кронштейн крепится к бетонной стене с помощью химических анкеров. Для тех, кто не знает, о чем речь, поясню: в стене сверлят отверстие, куда закладывают капсулу с химическим составом. Туда же загоняют обычный резьбовой стержень (он же шпилька). Когда состав затвердевает (а это происходит быстро), по прочности он практически не уступает бетону.

Собственно последнее, что осталось сделать — это подвесить сам акустический кластер. Тут кстати есть несколько вариантов, которые хорошо показаны в руководстве от производителя акустики. Так что велосипед изобретать мы не будет, а выберем один из них.

Подвес акустических кластеров. Как это было

Варианты подвеса кластера при использовании двух цепных талей.

Для растяжек используется стальной канат диаметром 6.2 мм, причем на его концах сделаны петли. В основе петли лежит элемент под названием коуш — он позволяет задать правильную форму петли, а также не дает контактировать канату с другими элементами, что продлевает его срок жизни. Для окончательного формирования петли свободный конец каната закрепляется с помощью винтовых зажимов. Тут есть хитрость — расстояние между зажимами зависит от диаметра каната. 

Сами растяжки с одной стороны крепятся к монтажной раме акустического кластера с помощью монтажной скобы, а с другой — оба конца собираются на аналогичную скобу. И именно за нее мы и будем цеплять нижний крюк цепной тали.

Подвес акустических кластеров. Как это было

«Главный» вид на раму кластера и канаты подвеса.

Подвес акустических кластеров. Как это было

Вид сбоку на раму и подвес.

Несколько слов об испытаниях этой системы. Понятно, что просто так ее никто не повесит, ведь упасть она может на людей. Да если даже она просто не выдержит нагрузки и кластеры упадут вниз, хорошего будет мало. Так что перед вводом в эксплуатацию ее испытывают. Сами испытания до смешного просты: на рабочую высоту поднимают груз, масса которого несколько превышает рабочую нагрузку. Затем ему дают повисеть какое-то время (от часа до суток, к примеру) и смотрят, что произошло с изделием за это время. Если никаких повреждений нет, то все ОК, и его начинают использовать. Ну а если испытания закончились большим «БА-БАХ!», то кое-кто за это может получить большой нагоняй.

p.s. Как видно из рисунков, приходится работать в различных САПР — AutoCAD, KOMPAS и Pro/E (Creo). Понятно, что такой разброс врят ли можно считать хорошим делом, но ситуация именно такова. При этом каждая программа используется для своей конкретной задачи: 

  • KOMPAS — отличное средство для быстрого создания эскизов (стоит отметить, что с помощью KOMPAS можно очень быстро делать машиностроительные чертежи, при этом их оформление будет полностью соответствовать ГОСТ);
  • Pro/E — мощный инструмент для 3D-проектирования (к сожалению, моей головы пока что не хватает, чтобы начинать проектировать сразу в 3D — приходится сначала создавать хотя бы самый простой эскиз; также общая проблема всех таких пакетов — отвратительная поддержка отечественных стандартов как в плане оформления, так и в плане стандартных элементов — очень многое приходится делать самому);
  • AutoCAD — практически все строительные чертежи выполняются именно в нем, кроме того, большая часть наших смежников работает именно в нем (при этом поддержка ГОСТ в нем также хромает — приходится использовать сторонние надстройки вроде MechaniCS или специализированную версию программы AutoCAD Mechanical). В результате, различные монтажные чертежи приходится выполнять именно в нем, дабы не создавать лишних проблем в дальнейшем себе и тем людям, которые с этими чертежами будут работать. 
Теги: вне потока , Инженерия , сделай сам , CAD , это слово должен быть

Читайте также

54 комментария

1145 kelevara
25 августа 2013, 18:37