Установка 27 метрового вертикала.

Предыстория.....

Для работы по выполнению программы DXCC, необходимо постоянно набирать новые территории и страны на НЧ диапазонах, особенно на 160 м. Наличие в антенном хозяйстве только дельты на 80м и Inverted L на 160м. и  низкое их расположение не позволяли решать эти задачи. Компромиссное решение - использовать имеющеюся 20 метровую мачту (яги на 40м) в качестве вертикала на 80/160м, давало возможность уверено работать на 80м диапазоне и удовлетворительно на 160м, дополнительно на TOPе были большие наводки на аппаратуру  шека.

Еще в далеких 90 годах я приобрел маленькие брошюрки « Коротковолновые антенны» украинских радиолюбителей И. Зельдина и др., в которых описывались вертикальные антенны, особо приглянулась одна из них. Это был 27метровый вертикал на 40/80/160 метров с удлиняющей линией на 160м (разработанный бельгийским радиолюбителем Дж. Деволдером), электрическая длина антенны на 160м составляет ¼ лямбды, на 80м -3/8лямды, на 40м- 5/8лямды.

Схема антенны представлена на фото.

Тогда же я начал собирать на эту антенну трубы и заготавливать проставки для их соединения. Но к реализации идеи, вернее, мечты вернулся только через долгих 18лет, только в 2013 году. Многолетний опыт работы радиолюбителей  на ТОР диапазонах, говорит, что выполнить DXCC на 160 и 80м без специальных приемных и передающих антенн не возможно.

По состоянию на февраль 2014 г. у меня было подтверждено (только в LOTW) на 160м-76 стран, а на 80м- 127 стран. Поэтому я основательно занялся обновлением своего антенного хозяйства на НЧ. С приемными антеннами вопрос был решен ранее, имеются K9AY и разворачиваемые на тесты и экспедиции двунаправленные антенны Бевереджа по азимутам С-В и Ю-З, и вторая Ю-В и С-З. А также система автоматики, позволяющая выборочно их коммутировать.

На передачу первоначально планировал использовать вертикал только на 80 и 160 м, т.к. на 40 м имею уже две антенны ( Яги и IV), но интерес узнать, как работает вертикал на 40м (5/8лямды) и сравнить его с другими антеннами, привел к решению включить в СУ и  40 м.

Предполагаемая конструкция антенны.          

Для первой секции вертикала решил использовать треугольную ферму 30 х30см, длиной 5.20 м, далее идут дюралевые трубы  диаметрами от 82 до 36 мм. Планируемое количество ярусов оттяжек – 4шт., в каждом ярусе по 4 оттяжки. Удлиняющую линию изготовить из медного кабеля диаметром 11мм.

Подготовка основания под антенну.

Основание под антенну обычное. Яма глубиной 80см и шириной 60 х 60 см. В бетон замуровывалась металлическая конструкция (предварительно сваренная) с выходящими на 18см  25 мм шпильками. В качестве изолятора предусматривалось использование 60 мм текстолита (вернее его остатков), к которому предполагалось крепить за проушины ферму вертикала. Ввиду того, что подъем вертикала, планировался методом «падающей стрелы»,  в конструкции предусмотрена возможность вращения фермы (и всей антенны) для придания вертикального положения.

Якоря антенны представляют собой забетонированные ямы размером 40х40х90см с профилем для крепления оттяжек.

Сборка антенны.

«Трубную» часть антенны собирал последовательно (по диаметрам) на козликах, предварительно закрепив U образным хомутом, чтобы избежать вращения. Соединения труб осуществлял с помощью предварительно выточенных проставок под внутренние диаметры труб (сейчас так не делают, а подбирают трубы так чтобы они входили одна в другую).

На трубы в местах крепления оттяжек (этажах) одевал специально выточенные из текстолита и дюраля диаметром 120- 60 мм и толщиной 6мм  диски для крепления оттяжек.

В виду того что, якоря от основания антенны отстоят на разных расстояниях, все длины оттяжек были предварительно вычерчены на мм. бумаге поэтажное с добавлением +1 м на запас. Тросы были прикреплены к телу антенны, пронумерованы на каждом этаже и закреплены каждый за своим якорем.

Существуют определенные правила крепления оттяжек к телу вертикала:

• Верхний ярус крепится на 3-4 метра ниже кончика антенны (в зависимости от диаметра труб используемых в верхнем ярусе);
• Расстояние между ярусами не должно быть большим, чтобы при обледенении тросов под их тяжестью вертикал не выгнулось в сторону и  не сломался;
• Тросы для вертикала, орешки и зажимы должны иметь небольшой вес.

Исходя из этого, я для растяжки нижней секции (фермы) использовал трос диаметром 4 мм и зажимы на 5мм.  Для остальных ярусов использовал трос 2,5мм, зажимы использовал только для крепления оттяжек к телу антенны.

Кроме того, троса ярусов были разбиты орешками. Для заделки тросов использовал медные трубки, т.к. мелкие зажимы имеют очень нежную резьбу, которая  часто повреждается при затягивании.

Троса я проварил в смеси пушечного сала и масла, при этом предварительно снимал опознавательные шильдики.

Собранные трубы были перенесены к месту подъёма и вставлены в ферму. В ферму были установлены (вварены) треугольные площадки, центры которых были профрезерованы под диаметр первой трубы антенны, т.е. 82мм. На этих площадках были приварены уголки, с помощь которых труба зажималась U образными шпильками. Что бы труба не проскочила вниз, в нее в нижней части вставлен шток диаметром 18мм, который опирается на площадку.

Подготовка к подъёму антенны.

К подъёму длинной антенны методом «падающей стрелы» необходимо готовиться серьезно. Опыта поднятия таких конструкций у меня не было, да  и в Интернете информации мало. Вот одна полезная схема.

Выручил Павел (RZ3AL), который достаточно потренировался в подъеме- опускании подобной конструкции, правда его антенна была более жесткой. Совместно с ним разработали конструкцию и сварили «стрелу», которая была на одной оси с поднимаемой антенной.

По оси, перпендикулярной антенне, на расстоянии 5м в каждую сторону были вбиты уголки, к которым в дальнейшем закрепили оттяжки от трех ярусов, чтобы антенна при подъеме не уходила в сторону.

Падающую стрелу установили вертикально, с одной стороны она растягивалась тросом к ферме, с другой стороны трос шел на лебедку. Так как лебедка стояла в стороне от антенны, то пришлось трос пропустить через блок, который был закреплен тросом 8мм к основанию другой антенны.

Тросы от 2,3,4 ярусов также закрепил на вершине «падающей стрелы», получилась следующая конструкция:

Подъем Антенны.

При холостом подъеме ферма устанавливалась в вертикальное положение за 15 минут. Рассчитывал за 1-1,5 часа поднять антенну, планировал пригласить 6 человек, но смогли собраться только вчетвером.

Первая попытка не увенчалась успехом, после подъёма градусов на 25-30 верхушка антенны сворачивалась дугой в сторону падающей стрелы, затем уходила вниз и возникала угроза ее слома, слева и справа троса верхнего яруса держали руками (пока они не перейдут высоту столбов забора). Как, оказалось, так делать нельзя. Темнело,  поставили прожекторы, но ночью такие работы проводить нельзя,  не видно верхушки антенны, тросы путаются под ногами и т.д. Работы отложили. Несколько попыток установить вертикал в следующие дни также не увенчались успехом.

Решить проблему помог «звонок другу» (Александру RW5C), который подсказал, что за верхний ярус тянуть вертикал нельзя и прислал видеофильм, на котором американцы поднимают 40 м штыри, правда, легкие). Определил и ошибки при планировании подъема: 

Первое - у меня верхний ярус отстоял от вершины всего 1,2 м. пришлось место крепления тросов опустить от вершины на 4 метра.

Второе - последний ярус оттяжек не заводить на падающею стрелу, пусть конец антенны (7-8м) будет свободен и провисает вниз при подъеме.

Третье - увеличить высоту падающей стрелы, она должна составлять лучше 1/3 от высоты антенны, т.е. 8-9метров. (У меня была первоначально 4,5м).

Четвертое - чтобы антенна не пошла в сторону троса лебедки, предусмотреть страховочный трос, на это выделил одну оттяжку.

Пятое – расстояние между первым ярусом (верх фермы) и вторым (верх труб 82мм) крепления оттяжек оказалось большим, более 9метров. Даже при подъеме антенны уже наблюдался прогиб труб. Что бы не испытывать судьбу принял решение поставить еще один ярус растяжек, как раз по центру этого 9метрового куска труб.

Только выполнив все эти мероприятия, мы вчетвером смогли установить антенну в вертикальное положение. К сожалению, фото и видеосъёмки нет т.к. просто не было свободных рук.

Закрепив антенну временно оттяжки, приступили к следующей стадии, снять антенну с поворотного механизма (попросту выдернуть лом из проушин). Предварительно, необходимо было поднять текстолитовые плиты к лапам мачты. При подъёме падающей стрелы они были опущены вниз,  что бы лапы антенны могли пройти при повороте. С помощью гаек и больших шайб, которые установлены под плитами,  площадки подняли  и  отгоризонтировали, опустили на них лапы антенны, которые болтами прикрепили к изоляционным площадкам.

Далее с помощь уровня «отвертикализировали» ферму антенны и закрепили её оттяжками. На следующий день, начиная со второго яруса и контролируя вертикальность антенны, натягиваем и закрепляем все оттяжки. Антенна установлена. Через 2-3 недели после ветров опять подтянул оттяжки и отвертикализировал антенну.

Для надежности электрического контакта между фермой и дюралевой трубой пробросил дополнительно кабель диаметром 12мм., второй конец которого закрепил на болт питания антенны.

Изготовление удлиняющей линии.

Для изготовления линии использовал медный изолированный трос в оплетке,  диаметром 12 мм. На ферме закрепил прямоугольные стеклопластиковые трубы, к которым с помощью металлических хомутов и стрипов закрепил линию.

Противовесы

Противовесы изготовил из «полевки»,  попарно настроил их с помощью прибора АА330.  Закрепил их к ферме через изоляторы, отведя от фермы на 2,5-3м. Пока установил по 4 противовеса на 80 и 160 метров. Внизу из медной трубки сделал сборную шину, к которой через стеклопластиковые трубы подключил противовесы.


                                                          

Согласующее устройство.

СУ помещено в пластиковый ящик, имеет два входа 1й-на 160м, 2й для 40 и 80 метров.

Для защиты от внешних осадков блок с СУ поместил в ящик, изготовленный из обрезков оконных пластиковых подоконников.

 

                                                             
Настройка вертикала

Настройку проводил с помощью прибора АА-330, который был подключен через СОМ порт к ПК. Графики позволяют панорамно оценивать характеристики антенны и произвести её настройку. Настройка заключалась в подгоне количества витков катушки по диапазонам, а емкости позволяли компенсировать реактивности и добиться приемлемого КСВ.

 

На 80м график показывает, что необходимо ещё увеличить количество витков катушки, чтобы получить КСВ не более 2 на частоте 3800кгц. Наступившие холода отложили работы по подстройке  антенны до весны.

График на 160м. выглядит следующим образом.

 

 
Подъем реактивного сопротивления на частоте 1810, по всей видимости, свидетельствует о влиянии соседней 20м мачты, которое с приходом весны попробуем компенсировать. Антенну на 40м не настраивал из-за отсутствия противовесов, вернее нет возможности вкопать столбы в мерзлую землю, все также перешло на весну. Но даже при первичной настройке антенна функционирует нормально, необходимо протестировать её за зимний сезон, сделать анализ и доюстировать до полной законченности.

В основном закончилась модернизация домашнего антенного поля, итоги подводить  еще рано, но усилия по модернизации антенн уже дают первые результаты:

Вот промежуточный итог работы антенн в Олимпийском марафоне, на 19.02.2014г:

ТОP 100 RU- 40 место;

TOP 100 EU – 92 место;

А вот итоги работы по DX экспедиции FT5ZM:

ТОP 100 EU RU- 12 место;

TOP 100 EU – 92 место

 

 

Виталий RV3FT.