Выравнивание праздничного благовестника и замена прокладок
Кликайте на картинки, чтобы увеличить их и увидеть в лучшем качестве !
В этой статье хочу поделиться тем, как мы малыми силами выполнили выравнивание двухтонного Праздничного благовестника на колокольне Китайского подворья при храме святителя Николая в Голутвине.
Проблема и постановка задачи
Проблема 1. За более чем 20 лет звонов от раскачивания колокола хомуты подвески сместились, причём одна несимметрично таким образом, что с одной стороны почти касалась нижней балки-двутавра (ширина 125 мм, высота 250мм, верхняя плоскость верхнего двутавра на высоте 560 см от пола), а при звоне со свободным языком (не на педали) и раскачивании колокола стала ударяться о него (см. рисунок), ситуация продолжала ухудшаеться. Это создавало дополнительные нагрузки на систему крепления колокола и ухудшало звучание колокола.
Проблема 2. Между хомутами подвески колокола и верхним несущим двутавром обязательно должна быть изолирующая прокладка, гасящая колебания. Иначе, через двутавр пойдут дополнительные разрушающие воздействия на стены, а звучание колокола станет слабее и беднее по красочности звучания. Старые прокладки сильно обветшали за годы эксплуатации, одна разорвалась и хомут подвески с одного края уже лежал на металле двутавра – видимо из-за этого и несимметричность смещения.
Таким образом, нам было необходимо:
- Сместить колокол так, чтобы его ось располагалась строго под точкой пересечения двутавров, а хомуты были симметричны относительно двутавров и равноудалены от нижнего на достаточное расстояние порядка 10-15 см.
- Заменить прокладки. Для таких тяжёлых конструкций наилучшим изолирующим материалом является полиуретан, устойчивый к высоким механическим нагрузкам и погодным условиям. Для этих целей подойдёт плаcтина толщиной 20мм. Это означает, что при решении обозначенных проблем колокол придётся приподнимать несколько выше.
Варианты решения
Для нас данная работа была внове, поэтому сначала мы, совещаясь с друзьями, среди которых был даже профессиональный архитектор, подготовили несколько вариантов, из которых выбрали самый удачный. На первой картинке вы видите один из них, отброшенный по той причине, что крайне трудно обеспечить устойчивое положение домкратов на двутавре, а надёжное крепление строп дополнительной подвески - на домкратах.
Из прочих отбракованных наилучшим был следующий вариант: на полу на три домкрата строго под колоколом поставить крепкий поддон, на поддоне закрепить три деревянных бруска одинаковой длины, которые бы упирались снизу в колокол примерно в месте крепления кольца подвески языка. Затем домкратами аккуратно приподнять поддон, а, следовательно, и колокол. Далее выполнить необходимые работы.
Однако мы выбрали другой вариант, и практика показала его практическую эффективность и простоту:
- Сначала из сложенных крест-накрест досок толщиной 40 мм был подготовлен поддон с вырезом для языка;
- С помощью двух лебёдок грузоподъёмностью 1,5 тонны, которые были закреплены на верхнем двутавре симметрично относительно точки пересечения двутавров, подвесили поддон точно под колоколом;
- Затем подняли поддон так, чтобы колокол ровно лёг на поддон;
- После чего поддон вместе с колоколом был приподнят на высоту, необходимую для выполнения работ.
На рисунке схема размещения колокола на поддоне. При таком минимальном размере поддона колокол не будет давать стропам соскальзывать, однако для надёжности мы всё же сделали надпилы в поддоне.
И вот что получилось. Не удивляйтесь розовому цвету поддона, доски промазаны огнеупорным антисептиком.
А выдержит ли поддон и зачем он вообще нужен?
Мы исходили из имеющихся в наличии технических средств, а именно - лебёдок. С ними идея зацепить колокол за уши, как на первом рисунке, никак не проходила, даже если сделать специальные короткие стропы. Посмотрите на фотографии - цепь, на которой к двутавру крепится лебёдка, сама лебёдка - крюк, за который цепляются стропы, уже находится ниже или почти на уровне ушей. Вот поэтому и потребовался поддон.
И он выдержал! Но давайте посчитаем. Доски скреплены примерно 75-ю саморезами длиной 75мм. Длина окружности нижнего края колокола равна π * D = 448 см. Если принять ширину линии соприкосновения колокола с поддоном за 0,5 см, то получится площадь соприкосновения 224 см2. Выходит, что давление на один квадратный сантиметр меньше 9 кг! В результате после использования на поддоне остался всего лишь еле заметный след от колокола. Мне кажется, что выдержал бы и поддон из досок вдвое меньшей толщины.
Замена прокладки
После того, как колокол был выравнен, совсем нетрудно было заменить прокладки. Решено было использовать единую прокладку одним кусом, с вырезами по углам (см. фото ниже). А чтобы предотвратить возможное сползание хомутов к центру и изгиб прокладки - между хомутами вверху была помещена деревянная распорка. Лучше её сделать на пару милиметров длиннее, чем зазор между хомутами, а потом с силой забить её в зазор молотком.
Прокладка выполнена из полиуретана отечественного производства толщиной 20мм. Условная износостойкость полиуретана в 3 раза выше, чем у резины, а прочность на растяжение больше, чем у резины в 2.5 раза. Изделия из полиуретана нетоксичны и устойчивы к воздействию органических масел, спиртов, бензина и других нефтесодержащих веществ, устойчивы к влиянию ультрафиолетового или радиационного излучения, а так же к воздействию озона, влаги и других неблагоприятных условий внешней среды, плесени и прочих микроорганизмов.
Характеристики выбранного полиуретана:
Толщина: 20 мм (±1.3 мм)
Марка: РИНАПОЛ 685 (аналоги СКУ-7Л; Эласт Э-101Т)
Твёрдость по Шор A: 85±3
Работоспособен при t° от -50 °C до +90°C
Плотность: 1.14 г/ куб.см
Водопоглощение: 7%
Прочность при растяжении: 40 МПа
Относительное удлинение при разрыве: 450%
Результаты
Понятное дело, все неприятности, при звоне со свободным языком исчезли. На слух звучание колокола стало сочнее и обогатилось среднечастотными гармониками. И вот какое интересное наблюдение - на колокольне сила звука может превышать 100 дб (допустимая безопасная 80 дб, болевой порог 125 дб по давлению) и я при звоне согласно технике безопасности всегда использую глушители в виде ваты в ушах, однако по воскресеньям мне на свободном языке помогает прихожанин храма и звонарь, с очень, надо сказать, тонким слухом, который обходится без глушителей. Так вот после первого совместного звона, состоявшегося после выравнивания колокола и замене прокладок, он мне сказал:
"Ты знаешь, сегодня у меня впервые заболели уши!"
Главную роль в выполнении описанных работ и их техническое обеспечение,
выполнил промышленный альпинист, прихожанин храма Никита.
За что ему огромная благодарность!
И всё-таки...
... у кого-нибудь возникнут сомнения - колокол будет качаться, полиуретан сомнётся, порвётся, а колокол снова поедет. Такое, конечно, возможно, а время, за которое это может произойти, покажут лишь точные математические расчёты или известный критерий истины - практика. Так вот, экстраполируя на будущее уже имеющийся опыт, можно сказать следующее:
- старые прокладки были многократно менее прочные, чем выбранный полиуретан (смотрите характеристики), но и они выдержали не менее 15 лет, кроме того, мне кажется, что сползание началось/ускорилось после того, как одна прокладка разорвалась и хомут перекосило;
- у листа полиуретана гораздо больше сцепление с двутавром, чем у старых прокладок;
- распорка сделана не просто так - она распределяет между хомутами нагрузку возможного сползания, то есть, замедляет его;
- в случае необходимости можно изготовить приспособление, дополнительно прижимающее прокладку к двутавру (можно и обыкновенные струбцины использовать).
Иными словами, реализованная система продержится гораздо дольше, чем старая. Для пущей убедительности просто сравните старую прокладку и кусочек новой!
Меня в этой истории поражает то, что вначале решение казалось невероятно сложным, а в результате, если не считать время на изготовление поддона, всё сделали за час-полтора, и говорили потом - "как же всё просто"! Потому и статью написал - может кому пригодится!
Дополнительная информация
Подвеска языка благовестника и её замена