Катушка Тесла представляет собой высокочастотный резонансный трансформатор без ферромагнитного сердечника, с помощью которого можно получить высокое напряжение на вторичной обмотке. Под действием высокого напряжения в воздухе происходит электрический пробой, подобно разряду молнии. Устройство изобретено Николой Теслой, и носит его имя.

По типу коммутирующего элемента первичного контура, катушки Тесла подразделяются на искровые (SGTC – Spark gap Tesla coil), транзисторные (SSTC – Solid state Tesla coil, DRSSTC – Dual resonant solid state Tesla coil). Я буду рассматривать только искровые катушки, являющиеся самыми простыми и распространенными. По способу заряда контурного конденсатора, искровые катушки делятся на 2 типа: ACSGTC – Spark gap Tesla coil, а также DCSGTC – Spark gap Tesla coil. В первом варианте, заряд конденсатора осуществляется переменным напряжением, во втором используется резонансный заряд с подведением постоянного напряжения.

Сама катушка представляет собой конструкцию из двух обмоток и тора. Вторичная обмотка цилиндрическая, наматывается на диэлектрической трубе медным обмоточным проводом, в один слой виток к витку, и имеет обычно 500-1500 витков. Оптимальное соотношение диаметра и длины обмотки равно 1:3,5 – 1:6. Для увеличения электрической и механической прочности, обмотку покрывают эпоксидным клеем или полиуретановым лаком. Обычно размеры вторичной обмотки определяют исходя из мощности источника питания, то есть высоковольтного трансформатора. Определив диаметр обмотки, из оптимального соотношения находят длину. Далее подбирают диаметр обмоточного провода, так чтобы количество витков примерно равнялось общепринятому значению. В качестве диэлектрической трубы обычно применяют канализационные пластиковые трубы, но можно изготовить и самодельную трубу, при помощи листов чертежного ватмана и эпоксидного клея. Здесь и далее речь идет о средних катушках, мощностью от 1 кВт и диаметром вторичной обмотки от 10 см.

На верхний конец трубы вторичной обмотки устанавливают полый проводящий тор, обычно выполненный из алюминиевой гофрированной трубы для отвода горячих газов. В основном диаметр трубы подбирают равным диаметру вторичной обмотки. Диаметр тора обычно составляет 0,5-0,9 от длины вторичной обмотки. Тор имеет электрическую емкость, которая определяется его геометрическими размерами, и выступает в роли конденсатора.

Первичная обмотка располагается у нижнего основания вторичной обмотки, и имеет спиральную плоскую или коническую форму. Обычно состоит из 5-20 витков толстого медного или алюминиевого провода. В обмотке протекают высокочастотные токи, вследствие чего скин-эффект может иметь значительное влияние. Из-за высокой частоты ток распределяется преимущественно в поверхностном слое проводника, тем самым уменьшается эффективная площадь поперечного сечения проводника, что приводит к увеличению активного сопротивления и уменьшению амплитуды электромагнитных колебаний. Поэтому лучшим вариантом для изготовления первичной обмотки будет полая медная трубка, или плоская широкая лента. Над первичной обмоткой по внешнему диаметру иногда устанавливают незамкнутое защитное кольцо (Strike Ring) из того же проводника, и заземляют. Кольцо предназначено для предотвращения попадания разрядов в первичную обмотку. Разрыв необходим для исключения протекания тока по кольцу, иначе магнитное поле, созданное индукционным током, будет ослаблять магнитное поле первичной и вторичной обмотки. От защитного кольца можно отказаться, если заземлить один конец первичной обмотки, при этом попадание разряда не причинит вреда компонентам катушки.

Коэффициент связи между обмотками зависит от их взаимного расположения, чем они ближе, тем больше коэффициент. Для искровых катушек типичное значение коэффициента равно K=0,1-0,3. От него зависит напряжение на вторичной обмотке, чем больше коэффициент связи, тем больше напряжение. Но увеличивать коэффициент связи выше нормы не рекомендуется, так как между обмотками начнут проскакивать разряды, повреждающие вторичную обмотку.


На схеме представлен простейший вариант катушки Тесла типа ACSGTC.
Принцип действия катушки Тесла основан на явлении резонанса двух индуктивно связанных колебательных контуров. Первичный колебательный контур состоит из конденсатора С1, первичной обмотки L1, и коммутируется разрядником, в результате чего образуется замкнутый контур. Вторичный колебательный контур образован вторичной обмоткой L2 и конденсатором С2 (тор обладающий емкостью), нижний конец обмотки обязательно заземляется. При совпадении собственной частоты первичного колебательного контура с частотой вторичного колебательного контура, происходит резкое возрастание амплитуды напряжения и тока во вторичной цепи. При достаточно высоком напряжении происходит электрический пробой воздуха в виде разряда, исходящего из тора. При этом важно понимать, что представляет собой замкнутый вторичный контур. Ток вторичного контура течет по вторичной обмотке L2 и конденсатору С2 (тор), далее по воздуху и земле (так как обмотка заземлена), замкнутый контур можно описать следующим образом: земля-обмотка-тор-разряд-земля. Таким образом, захватывающие электрические разряды представляют собой часть контурного тока. При большом сопротивлении заземления разряды, исходящие из тора будут бить прямо по вторичной обмотке, что не есть хорошо, поэтому нужно делать качественное заземление.

После того как размеры вторичной обмотки и тора определены, можно посчитать собственную частоту колебаний вторичного контура. Здесь надо учитывать, что вторичная обмотка кроме индуктивности обладает некоторой емкостью из-за немалых размеров, которую надо учитывать при расчете, емкость обмотки необходимо сложить с емкостью тора. Далее надо прикинуть параметры катушки L1и конденсатора C1первичного контура, так чтобы собственная частота первичного контура была близка к частоте вторичного контура. Емкость конденсатора первичного контура обычно составляет 25-100 нФ, исходя из этого, рассчитывают количество витков первичной обмотки, в среднем должно получиться 5-20 витков. При изготовлении обмотки необходимо увеличить количество витков, по сравнению с расчетным значением, для последующей настройки катушки в резонанс. Рассчитать все эти параметры можно по стандартным формулам из учебника физики, также в сети есть книги по расчету индуктивности различных катушек. Существуют и специальные программы калькуляторы для расчета всех параметров будущей катушки Тесла.

Настройка осуществляется путем изменения индуктивности первичной обмотки, то есть один конец обмотки подсоединен к схеме, а другой никуда не подключается. Второй контакт выполняют в виде зажима, который можно перекидывать с одного витка на другой, тем самым используется не вся обмотка, а только ее часть, соответственно меняется индуктивность, и собственная частота первичного контура. Настройку выполняют во время предварительных запусков катушки, о резонансе судят по длине выдаваемых разрядов. Существует также метод холодной настройки резонанса при помощи ВЧ генератора и осциллографа или ВЧ вольтметра, при этом катушку запускать не надо. Необходимо взять на заметку, что электрический разряд обладает емкостью, вследствие чего собственная частота вторичного контура может немного уменьшаться во время работы катушки. Заземление также может оказывать небольшое влияние на частоту вторичного контура.

Разрядник является коммутирующим элементом в первичном колебательном контуре. При электрическом пробое разрядника под действием высокого напряжения, в нем образуется дуга, которая замыкает цепь первичного контура, и в нем возникают высокочастотные затухающие колебания, в течение которых напряжение на конденсаторе С1 постепенно уменьшается. После того как дуга гаснет, контурный конденсатор С1 вновь начинает заряжаться от источника питания, при следующем пробое разрядника начинается новый цикл колебаний.

Разрядник подразделяется на два типа: статический и вращающийся. Статический разрядник представляет собой два близко расположенных электрода, расстояние между которыми регулируют так чтобы электрический пробой между ними происходил в то время, когда конденсатор С1 заряжен до наибольшего напряжения, или немного меньше максимума. Ориентировочное расстояние между электродами определяют исходя из электрической прочности воздуха, которая составляет около 3 кВ/мм при стандартных условиях окружающей среды, а также зависит от формы электродов. Для переменного сетевого напряжения, частота срабатываний статического разрядника (BPS – beats per second) составит 100Гц.

Вращающийся разрядник (RSG – Rotary spark gap) выполняется на основе электродвигателя, на вал которого насажен диск с электродами, с каждой стороны диска устанавливаются статические электроды, таким образом, при вращении диска, между статическими электродами будут пролетать все электроды диска. Расстояние между электродами делают минимальным. В таком варианте можно регулировать частоту коммутаций в широких пределах управляя электродвигателем, что дает больше возможностей по настройке и управлению катушкой. Корпус двигателя необходимо заземлить, для защиты обмотки двигателя от пробоя, при попадании высоковольтного разряда.

В качестве контурного конденсатора С1 применяют конденсаторные сборки (MMC – Multi Mini Capacitor) из последовательно и параллельно соединенных высоковольтных высокочастотных конденсаторов. Обычно применяют керамические конденсаторы типа КВИ-3, а также пленочные К78-2. В последнее время намечен переход на бумажные конденсаторы типа К75-25, которые неплохо показали себя в работе. Номинальное напряжение конденсаторной сборки для надежности должно быть в 1,5-2 раза больше амплитудного напряжения источника питания. Для защиты конденсаторов от перенапряжения (высокочастотные импульсы) устанавливают воздушный разрядник параллельно всей сборке. Разрядник может представлять собой два небольших электрода.

В качестве источника питания для зарядки конденсаторов используется высоковольтный трансформатор Т1, или несколько последовательно или параллельно соединенных трансформаторов. В основном начинающие тесластроители используют трансформатор из микроволновой печи (MOT – Microwave Oven Transformer), выходное переменное напряжение которого составляет ~2,2 кВ, мощность около 800 Вт. В зависимости от номинального напряжения контурного конденсатора, МОТы соединяют последовательно от 2 до 4 штук. Применение только одного трансформатора не целесообразно, так как из-за небольшого выходного напряжения зазор в разряднике будет очень малым, итогом будут нестабильные результаты работы катушки. Моты имеют недостатки в виде слабой электропрочности, не рассчитаны для работы в длительном режиме, сильно греются при большой нагрузке, поэтому часто выходят из строя. Более разумно использовать специальные масляные трансформаторы типа ОМ, ОМП, ОМГ, которые имеют выходное напряжение 6,3 кВ, 10 кВ, и мощность 4 кВт, 10 кВт. Можно также изготовить самодельный высоковольтный трансформатор. При работе с высоковольтными трансформаторами не следует забывать о технике безопасности, высокое напряжение опасно для жизни, корпус трансформатора необходимо заземлить. При необходимости последовательно с первичной обмоткой трансформатора можно установить автотрансформатор, для регулировки напряжения зарядки контурного конденсатора. Мощность автотрансформатора должна быть не меньше мощности трансформатора T1.

Дроссель Lд в цепи питания необходим для ограничения тока короткого замыкания трансформатора при пробое разрядника. Чаще всего дроссель находится в цепи вторичной обмотки трансформатора T1. Вследствие высокого напряжения, необходимая индуктивность дросселя может принимать большие значения от единиц до десятков Генри. В таком варианте он должен обладать достаточной электропрочностью. С таким же успехом дроссель можно установить последовательно с первичной обмоткой трансформатора, соответственно здесь не требуется высокая электропрочность, необходимая индуктивность на порядок ниже, и составляет десятки, сотни миллигенри. Диаметр обмоточного провода должен быть не меньше диаметра провода первичной обмотки трансформатора. Индуктивность дросселя рассчитывают из формулы зависимости индуктивного сопротивления от частоты переменного тока.

Фильтр низких частот (ФНЧ) предназначен для исключения проникновения высокочастотных импульсов первичного контура в цепь дросселя и вторичной обмотки трансформатора, то есть для их защиты. Фильтр может быть Г-образным или П-образным. Частоту среза фильтра выбирают на порядок меньше резонансной частоты колебательных контуров катушки, но при этом частота среза должна быть намного больше частоты срабатывания разрядника.


При резонансном заряде контурного конденсатора (тип катушки – DCSGTC), используют постоянное напряжение, в отличии от ACSGTC. Напряжение вторичной обмотки трансформатора T1 выпрямляют с помощью диодного моста и сглаживают конденсатором Св. Емкость конденсатора должна быть на порядок больше емкости контурного конденсатора С1, для уменьшения пульсаций постоянного напряжения. Величина емкости обычно составляет 1-5 мкФ, номинальное напряжение для надежности выбирают в 1,5-2 раза больше амплитудного выпрямленного напряжения. Вместо одного конденсатора можно использовать конденсаторные сборки, желательно не забывая про выравнивающие резисторы при последовательном соединении нескольких конденсаторов.

В качестве диодов моста применяют последовательно соединенные высоковольтные диодные столбы типа КЦ201 и др. Номинальный ток диодных столбов должен быть больше номинального тока вторичной обмотки трансформатора. Обратное напряжение диодных столбов зависит от схемы выпрямления, по соображениям надежности обратное напряжение диодов должно быть в 2 раза больше амплитудного значения напряжения. Возможно изготовление самодельных диодных столбов путем последовательного соединения обычных выпрямительных диодов (например 1N5408, Uобр = 1000 В, Iном = 3 А), с применением выравнивающих резисторов.
Вместо стандартной схемы выпрямления и сглаживания можно собрать удвоитель напряжения из двух диодных столбов и двух конденсаторов.

Принцип работы схемы резонансного заряда основан на явлении самоиндукции дросселя Lд, а также применения диода отсечки VDо. В момент времени, когда конденсатор C1 разряжен, через дроссель начинает течь ток, возрастая по синусоидальному закону, при этом в дросселе накапливается энергия в виде магнитного поля, а конденсатор при этом заряжается, накапливая энергию в виде электрического поля. Напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения источника питания, при этом через дроссель течет максимальный ток, и падение напряжения на нем равно нулю. При этом ток не может прекратиться мгновенно, и продолжает течь в том же направлении из-за наличия самоиндукции дросселя. Зарядка конденсатора продолжается до удвоенного значения напряжения источника питания. Диод отсечки необходим для предотвращения перетекания энергии от конденсатора обратно в источник питания, так как между конденсатором и источником питания появляется разность потенциалов равная напряжению источника питания. На самом деле напряжение на конденсаторе не достигает удвоенного значения, из-за наличия падения напряжения на диодном столбе.

Применение резонансного заряда позволяет более эффективно и равномерно передавать энергию на первичный контур, при этом для получения одинакового результата (по длине разряда), для DCSGTC требуется меньшая мощность источника питания (трансформатор Т1), чем для ACSGTC. Разряды приобретают характерный плавный изгиб, вследствие стабильного питающего напряжения, в отличии от ACSGTC, где очередное сближение электродов в RSG может приходиться по времени на любой участок синусоидального напряжения, включая попадание на нулевое или низкое напряжение и как следствие переменная длина разряда (рваный разряд).

Ниже на картинке представлены формулы для расчета параметров катушки Тесла:

Предлагаю ознакомиться с моим опытом постройки .

В случае системы твердых тел, соединенных между собой, силы, действующие на эту систему, можно подразделить на две группы:

1) внешние силы;

2) внутренние силы.

Внутренними силами называются силы взаимодействия между телами, входящими в данную систему. По закону равенства действия и противодействия внутренние силы всегда попарно равны по модулю и прямо противоположны по направлению, но приложены к двум разным взаимодействующим между собой телам системы.

Внешними силами называются те силы, с которыми тела, не входящие в данную систему, действуют на тела этой системы.

Рассмотрим, например, систему, изображенную на рис. 39. Балка АВ весом , может вращаться вокруг оси А неподвижного цилиндрического шарнира и концом В опирается свободно на другую балку CD весом , которая подперта в точке Е и соединена со стеной шарниром .

В данном случае система состоит из двух тел: балки АВ и балки .

Внутренними силами для дгнюй системы являются силы взаимодействия между балками, т. е. сила давления балки АВ на балку CD и сила с которой балка CD действует на балку АВ. По закону равенства действия и противодействия силы N, и равны по модулю и противоположны по направлению, т. е. .

Веса и балок представляют собой силы, с которыми эти балки притягиваются к Земле, и, следовательно, для данной системы являются силами внешними, так как Земля по отношению к этой системе есть внешнее тело. Реакции и шарнирных опор А и D, а также реакция опоры Е являются для данной системы тоже внешними силами, так как шарнирные опоры А и D и опора Е не принадлежат к рассматриваемой системе, состоящей только из двух балок.

При решении задач на равновесие системы тел необходимо учесть, что все внешние и внутренние силы, приложенные к каждому телу в отдельности, уравновешиваются. Следовательно, в случае плоской системы сил можно составить по три уравнения равновесия для каждого из этих тел в отдельности.

Таким образом, для системы, состоящей из тел, можно составить всего уравнений равновесия. Поэтому, если число неизвестных сил в данной задаче не более , то такая задача является статически определенной. Если же число неизвестных в задаче окажется больше , то такая задача не может быть разрешена только на основании уравнений статики абсолютно твердого тела и потому является статически неопределенной.

Так как внутренние силы попарно равны по величине и направлены по одной прямой в противоположные стороны, то алгебраическая сумма их моментов относительно любой точки равна нулю и сумма их проекций на любую ось также равна нулю. Поэтому, если составим уравнение равновесия (уравнение моментов относительно какой-либо точки, или уравнение проекций на какую-либо ось) для каждого тела в отдельности и затем все уравнения сложим, то в полученном уравнении члены, содержащие внутренние силы, попарно уничтожаются и, следовательно, в это уравнение будут входить только внешние силы.

Таким образом, если система тел находится в равновесии, то внешние силы, приложенные к этой системе, удовлетворяют тем же трем уравнениям равновесия, что и в случае равновесия одного абсолютно твердого тела. Эти уравнения представляют собой условия равновесия внешних сил, действующих на систему.

Из этих уравнении можно найти все внешние реакции, если число этих внешних реакций не больше трех.

Если же число внешних реакций окажется больше трех или если в задаче, кроме внешних реакций, требуется найти неизвестные внутренние силы, то необходимо применять метод расчленения системы, т. е. нужно рассматривать равновесие каждого тела системы в отдельности и для каждого из этих тел составлять уравнения равновесия, учитывая при этом все силы, приложенные к рассматриваемому телу. Если система состоит, например, из двух твердых тел, то, применяя метод расчленения, получим в общем случае всего шесть уравнений равновесия (по три уравнения для каждого тела). Для составления шести уравнений равновесия можно применять еще и другой прием, а именно: составить сначала три уравнения для всей системы в целом (как для одного абсолютно твердого тела) и затем к этим трем уравнениям присоединить три уравнения равновесия, составленные только для одного из двух тел данной системы. Этот второй прием нередко предпочтительнее, так как в уравнения равновесия, составленные для всей системы в целом, входят только внешние силы и потому эти уравнения обычно оказываются проще.

Задачи, относящиеся к равновесию системы твердых тел, в зависимости от вида соединения этих тел между собой можно разделить на следующие четыре типа:

1. Задачи, где тела, входящие в систему, опираются свободно друг на друга.

2. Задачи, где тела, входящие в систему, соединены между собой гибкой нитью или невесомым стержнем, концы которого прикреплены к этим телам при помощи шарниров.

3. Задачи, где тела, входящие в систему, соединены между собой при помощи шарнира.

4. Задачи, относящиеся к определению усилий в стержнях плоской фермы.

Строящиеся сегодня дома настолько разнообразны, что возводимые конструкции порой приобретают совершенно причудливый вид. Особенно архитекторы любят экспериментировать с кровлей, которую делают и плоской для пикников, и прозрачной для зимнего сада, и в виде причудливого цветка.

Однако, наиболее практичными остаются самые простые варианты, такие как двухскатная крыша. Рассмотрим устройство стропильной системы двухскатной крыши в этой статье.

С помощью этой конструкции создается большое чердачное пространство, не требующее специального утепления, поэтому она весьма популярна при строительстве жилых домов.

К тому же она проста в установке в отличие, например, от четырехскатной и не требует больших вложений при монтаже.

Двухскатная крыша представляет собой конструкцию из двух прямоугольных поверхностей, верхними частями соединенных друг с другом, а нижними опирающихся на стены дома.

Таким образом, у крыши остаются незакрытыми две треугольные части в торцах — фронтоны. Эти части либо выполняют глухими, либо используют для устройства входа на чердак.

Очень удобно использовать получившееся чердачное помещение под дополнительную комнату, которую можно использовать в теплое время. А если приложить усилия и утеплить ее, то вы получите полноценное помещение, пригодное для жизни и зимой.

Основные части стропильной крыши видны на приведенном рисунке:

• мауэрлат, удерживающий всю конструкцию на стенах;
• стропила, образующие саму крышу;
• обрешетка, на которую крепится покрытие крыши;
• коньковый прогон, соединяющий две плоскости крыши вверху;
• стойки и подкосы, дополнительно укрепляющие крышу.

Конструкция стропил может быть двух видов:

• висячие;
• наклонные.

Висячие стропила закрепляются только в двух точках – на коньке и на стенах. Поэтому их конструкция подвергается двум видам нагрузки – сжатие и изгиб. Наклонные помимо этого еще в средней своей части опираются на промежуточные опоры, что значительно уменьшает изгибающие нагрузки.

Наиболее эффективным способом устройства стропильной системы двухскатной крыши является сочетание висячих и наклонных стропил. Такое сочетание увеличивает прочность конструкции и уменьшает расход материалов.

Благодаря такой простоте конструкции двухскатная крыша имеет ряд преимуществ:

• простота исполнения и ремонта при появлении повреждений;
• небольшая стоимость работ и материалов;
• высокая износостойкость и прочность;
• малая вероятность протечек, так как у такой крыши нет стыков различных поверхностей, конструкция практически цельная;
• возможность устройства полноценной жилой зоны на чердаке.

Расчет

Перед монтажом стропильной системы необходимо обязательно провести ее расчет. Это требует усидчивости и внимательности, все расчеты необходимо перепроверить пару раз. Остаться в разгар работ без нужных стройматериалов или, наоборот, закупить лишнее обойдется вам гораздо дороже.

В случае, если монтаж двухскатной крыши производится по детальному проекту, необходимо провести выборку всех элементов ее конструкции с обозначением размеров и количества каждой позиции. Используя принципы рационального раскроя, складывают объемы по:

• видам пиломатериалов (м.п.);
• пароизоляционному материалу (м 2);
• кровельному покрытию (количество в шт, м 2);
• утеплителю (м 2).

Для удобства расчетов лучше всего рассчитать отдельно площадь каждого простого элемента отдельно, а затем сложить полученные результаты.

Для наглядности расчетов просчитаем несколько вариантов кровли для домов одинаковой длины 8 м и шириной 4, 5, 6, 7 и 8 м. Определимся, что угол при вершине крыши (у конька С) у них будет одинаковым – 120°. Углы ската крыши в точках крепления к мауэрлату (А и В) тоже в этом случае будут одинаковыми – по 30°.

Начинаем с расчета высоты крыши Н, она вычисляется по формуле

Длина стропил АС согласно теореме прямоугольного треугольника, рассчитывается как половина ширины дома АВ, деленная на синус ½ угла α при вершине

АС = ½АВ / sin(α/2) + 0,5 м

К полученной величине требуется прибавить длину карнизного свеса, который составляет от 0,5 до 0,8 м.

Общее количество материала, который нам потребуется для изготовления стропил, вычисляем как произведение длины одного стропила на требуемое число стропил.

Шаг стропил выбираем из стандартного диапазона 0,6-1 м.

Определяем для нашего расчета, что шаг стропил будет 0,7 м.

В местности, где существует повышенный уровень скапливание снега, необходимо усилить стропильную систему — установить сплошную обрешетку и спаренные стропила.

Итак, из полученных результатов составим таблицу, изучая которую, можно понять, как ширина здания влияет на количество материалов, необходимых для устройства стропильной системы двухскатной крыши.

Обратите внимание, что по приведенным формулам рассчитывается точная величина материалов. В продаже доски, черепица, шифер и все другие материалы имеются только определенных размеров. Вы вряд ли приобретете доски для стропил длиной 5,12 м. Возможно, самый близкий размер будет 7 или даже 8 м, и лишнее вы вынуждены будете отпиливать.

При расчете и покупке материала обязательно следует учесть то, что в продаже он имеется только фиксированных размеров, не совпадающих с вашими, и часть его уйдет в отходы.

Конечно, окончательный расчет количества требуемых материалов лучше доверить специалистам, но, пользуясь предложенной схемой, вы можете предварительно определить, какие расходы вас ожидают.

Монтаж

Устанавливать стропильную систему можно двумя способами:

• монтировать стропила непосредственно на месте установки;
• монтировать стропильные пары (ферму) на земле и поднимать наверх.

Первый способ требует меньших физических усилий, а второй позволяет использовать широкую строительную площадку и уменьшает риск падения с высоты.

«Фермой» называют пару стропильных ног, соединенных между собой в соответствии с проектом.

Необходимый инструмент

От того, как вы подготовитесь к работам, напрямую зависит то, насколько быстро и качественно их проведете и насколько удобно будет вам работать.

Для работ по устройству стропильной системы необходимы:

• топор;
• молотки, разного веса и вида;
• гвоздодер;
• шуруповерт;
• ножовки или бензопила;
• болгарка;
• дрель с набором сверл и зенкером;
• длинная рулетка;
• строительный уровень и отвес;
• карандаш, маркер для нанесения разметки;
• строительный шнур;
• крепежная фурнитура: уголки, планки, гвозди и саморезы.

Изготовление шаблона

Для облегчения соединения стропил в фермы и соблюдения одинаковых размеров следует изготовить шаблон, по которому стропила будут отрезаться и соединяться. Для этого используют две длинных доски, соединив их в виде буквы А в точном соответствии с размерами будущей крыши. Затем каждую стропильную пару подгоняют под этот шаблон и закрепляют, постепенно формируя кровельную систему.

Жесткость возводимой конструкции напрямую зависит от того, насколько качественно и прочно закреплены между собой стропила. Для увеличения прочности на местах соединений следует использовать специальные металлические накладки.

Крепление стропил к мауэрлату

Важнейший элемент при монтаже кровли – крепление стропил к мауэрлату.

Оно может проводиться двумя способами:

• жесткое;
• скользящее.

Жесткое крепление стропил к мауэрлату исключает каких-либо воздействий на получившееся соединение – сдвигов, поворотов, изгибов. Такой прочности можно добиться, крепя стропила при помощи опорных запилов, брусков, металлических уголков, использовать скобы и гвозди. Дополнительно можно закрепить стропила к стене анкерами или проволокой.

Скользящее крепление стропил к мауэрлату имеет две степени свободы. Такое крепление рекомендуется для крыш деревянных домов. Стропила при этом имеют возможность двигаться вдоль своей продольной оси. Для этого их помещают в специальные пропилы мауэрлата, исключающие боковые перемещения, но позволяющие двигаться вверх-вниз. Такие ограничители можно также выполнить из двух ограничивающих крупных гвоздей или специальной пластины.

Установка ферм

Фермы устанавливаются по торцам здания, и между ними туго натягивается шнур. Шнур должен быть строго горизонтален, что контролируется уровнем. Если один из его концов оказывается выше другого, то ферму, к которой он привязан, потребуется немного опустить.

Чтобы исключить провисание стропильной системы от нагрузки, требуется усилить специальными подкосами средние стропила.

Остальные стропила устанавливаются по уровню этого шнура с необходимым шагом и закрепляются раскосами, подпорными балками и другими способами, предусмотренными проектом.

Лестницы алюминиевые представляют собой конструкцию из двух стоек, соединенных между собой ступеньками. В качестве материала изготовления обычно применяется сплав алюминия и кремния. Это обеспечивает высокую прочность подобных изделий. Такие лестницы обычно имеют разные типы конструкции. Это зависит от целей их применения.

Четырехсекционная лестница – инструмент для самых разнообразных работ

Виды алюминиевых лестниц

Алюминиевые лестницы по типу конструкции различаются на одно-, двух-, трех- и четырехсекционные. Они имеют от 6 до 25 ступеней и применяются в различных целях. При выполнении бытовых работ пригодится стремянка, способная справляться с большинством задач. Наиболее распространенными являются лестницы, имеющие основную часть из металла, а ножки со ступенями – из пластика.

Помимо бытовых, можно выделить и такие виды конструкций:

Бытовые лестницы, а также диэлектрики и большинство трансформеров имеют много дополнительных деталей. Они повышают безопасность и надежность конструкций.

Типы лестниц

Большинство современных лестниц оказываются незаменимыми при эксплуатации на высоте, как в бытовых условиях, так и на производственных предприятиях. По этому признаку они разделяются на используемые в быту и профессиональные.
Первый тип изделий выполняется из алюминия, обладает высокой легкостью, простотой конструкции и должен отвечать важным требованиям – прочностью, простотой переноски и монтажа, безопасностью, нетребовательностью к условиям хранения.

Профессиональные же конструкции обладают рядом характерных особенностей, определяющих сферу их применения. К примеру, трансформеры отличаются высокой функциональностью и часто эксплуатируются в качестве помоста. Телескопические лестницы являются очень компактными и позволяют выполнять тот же объем работ, что и многие трехсекционные конструкции.

Особенности конструкции

Максимальный вес пользователя алюминиевых лестниц разнится – от 100 до 150 кг. При более высоких показателях можно говорить, что конструкция является профессиональной. Рабочая длина измеряется до последней площадки либо ступеньки. Профессиональные конструкции имеют высоту до 15-20 метров.

Обратите внимание: иногда рабочей длиной может считаться высота от пола до предпоследней ступени, и к ней прибавляется 120 см. Этот вопрос лучше уточнить у продавца.

Односекционные лестницы

Лестница из трех секций – как стремянка, только лучше

Такую конструкцию называют приставной, и она требует вертикальной опоры. Чтобы избежать нелепых травм при использовании, ножки нужно хорошо зафиксировать. Отличительными особенностями приставных конструкций являются:

1. Широкое применение в быту. Незаменима при легком ремонте, работе в саду, на даче. Она позволяет без особых усилий собирать урожай и опиливать засохшие ветки деревьев.
2. Односекционная приставная лестница не бывает лишней при проведении монтажных и строительных работ. Частое применение обусловлено простотой использования – стоит только прислонить к стенке и надежно закрепить.
3. Выбор. При покупке приставной односекционной лестницы главным параметром, на который нужно обращать внимание, является высота. От нее зависит не только функциональность изделия, но стоимость. На строительном рынке имеются различные варианты: от 1,5 до 5,6 метров длиной.

Материал изготовления (алюминий с дюралем, магнием, кремнием) отличается высокой прочностью и долгим сроком службы. Хотя лестницы приставные алюминиевые односекционные все же уступают своим усовершенствованным версиям.

Двухсекционные конструкции

К особенностям таких лестниц относятся: противоскользящие ступени, разнообразие моделей (от 3 до 25 ступеней) и возможность двухстороннего восхождения. Максимальная высота стремянки доходит до 13 метров. К достоинствам лестницы можно отнести устойчивость к коррозии, неограниченные условия эксплуатации, малый вес и компактность.

Двухсекционные алюминиевые лестницы имеют 2 типа конструкции: складные (стремянки) и раздвижные. Последние отличаются тем, что одна их часть выдвигается из другой. Рекомендованная нагрузка не превышает 150 кг. Подобные конструкции отличаются высокой функциональностью и удобством, могут использоваться как приставные.

Любая лестница, та же двухсекционная алюминиевая, должна в первую очередь обладать необходимой функциональностью.

Трехсекционные лестницы

С помощью такой лестницы можно легко красить потолки и недоступные с пола места

Использовать такую лестницу можно в виде стремянки, приставной конструкции. Она имеет поперечные растяжки между ножками, что обеспечивает наибольшую прочность. Алюминиевый профиль позволяет использовать конструкцию при нагрузке до 150 кг.
Является изделием для бытового применения. В виде приставной лестницы обычно достигает высоты 6 метров. Как стремянка может использоваться на высоте 5 метров.
В сложенном виде такая лестница чаще всего имеет следующие размеры (высота, ширина, глубина): 2,5*0,4*0,15. Примерная ширина ступени равняется 25 мм. Заглушки выполняются из двухкомпонентного пластика.

Четырехсекционные изделия

Лестницы с 4 секциями принято называть трансформерами. Они наиболее функциональны и применяются как в качестве стремянок, так и в виде приставных конструкций. Могут заменять подмости.

Главная особенность таких лестниц – сравнительно редкое использование. Они имеют несколько частей, соединенных шарнирными механизмами. Преимуществом является компактность в сложенном виде, а также высокая устойчивость и надежность в использовании.

Отличительные особенности таких конструкций заключаются в высокой функциональности, большой рабочей длине, способности выдерживать большую нагрузку – до 150 кг, возможности использования по принципу приставной стремянки, максимальном упрощении сложных строительных работ.

Небольшая масса изделия позволяет в процессе работ легко его переносить. Также удобной оказывается возможность быстро менять высоту рабочей поверхности.

Преимущества 4-секционной стремянки

Благодаря своей конструкции четырехсекционная лестница может справляться с огромным количеством задач и имеет ряд преимуществ:

• компактность;
• высокая устойчивость на различных типах поверхностей;
• наличие специального рельефа;
• высокая прочность изделия, обеспечиваемая алюминиевым профилем;
• удобна в хранении и при транспортировке;

Составные элементы лестницы в силу особенностей позволяют лестнице выдерживать значительные эксплуатационные нагрузки. Подходит как для любителей, так и для строителей профессионального уровня.

Стоимость алюминиевых лестниц

Теперь обратимся к самому интересному вопросу: сколько стоят подобные конструкции? Алюминиевые лестницы в зависимости от характеристик имеют большую вариацию стоимости. Ниже представлены основные их виды.

Итак, цены на конструкции, имеющие всего 2 секции:

• лестница двухсекционная (максимальная длина 314 см, вес – 6,4 кг) алюминиевая – 5 тыс. рублей;
• та же конструкция, имеющая длину 427 см, стоит около 6,3 тыс. рублей;
• универсальная двухсекционная лестница с рабочей высотой 687 см обойдется покупателю в 11 тыс. рублей;
• раздвижные конструкции могут стоить от 4,5 до 12 тыс. рублей;
• универсальные лестницы можно приобрести за 5,5-12,5 тыс. рублей.
• трехсекционные лестницы стоят от 3,5 до 11 тыс. рублей, а цены на конструкции, состоящие их 4 частей, варьируются в пределах от 5,5 до 12 тыс. рублей.

Как видно по расценкам, четырехсекционные изделия отличаются не только высокими эксплуатационными характеристиками, но и доступностью.

Как выбрать нужную лестницу

Прежде чем покупать конкретное изделие, стоит определиться с его необходимыми характеристиками и задачами эксплуатации.

Перед покупкой тщательно изучите лестницу на качество сборки

При правильном выборе лестница непременно поможет достичь высоких целей. Например, при косметическом ремонте квартиры подойдет обычный приставной вариант. Прежде всего, рассмотрим области применения лестничных конструкций:

• ремонтные и строительные работы;
• бытовые нужды;
• электромонтажные работы;
• использование в больших библиотеках;
• работа в саду.

Необходимо выбрать необходимую рабочую высоту, максимальную нагрузку и обратить внимание на наличие специальных креплений.

Входные металлические двойные двери представляют собой конструкцию из двух дверей. Чаще всего это две двери, наружная и внутренняя, причем наружная открывается на лестничную площадку, а внутренняя – в квартиру. В некоторых случаях под словосочетанием «двойные входные двери» подразумевается двустворчатая дверь, но это скорее исключение, нежели правило.

Удобно устанавливать двойные входные двери, когда это позволяет ширина дверного проема и нет второй одностворчатой двери в квартиру. Встречаются проекты домов, где двойная дверь предусмотрена дизайном, и архитектура здания способствует такому выбору. Иногда двойные двери устанавливаются и в соответствии с технологическими ограничениями.

Двойная дверь: повышенная безопасность вашего дома.

По таким же причинам могут быть установлены двойные двери с фрамугами. Их преимущество в том, что они с легкостью позволяют перекрыть проем больших размеров.

Прежде чем вы приступите к выбору двойной металлической двери, стоит обратить внимание на составные части конструкции. Фрамуга – это статичный элемент металлических дверей, который не открывается и изготовлен из тех же материалов, что и остальные части двойной двери. Фрамуга состоит из наружной и внутренней крышки. Для большей прочности она имеет ребра жесткости. Также фрамуга должна обладать отличными изоляционными свойствами: не пропускать тепло и звук.

Двойные входные металлические двери могут быть с разборной фрамугой, или представленной цельным элементом. Благодаря этому, подобные двери могут закрывать проемы разных, в том числе и нестандартных, размеров.

Фрамуга может быть цельносварной с коробкой двери – тогда металлоконструкция будет единой. Но она может быть также съёмной и крепиться отдельно.

Самое основное при выборе двойных входных дверей – выбор параметров фиксированной и поворотной створки. Т.к. подобная конструкция дверей состоит из двух полотен, то помимо основного замкового механизма двери оснащены особым замком, запирающим фиксированную створку. Двустворчатые двери не менее надежные, чем обычные одностворчатые, т.к. их конструкция подразумевает профильную дверную раму. Если вы хотите установить одновременно металлическую и деревянную входные двери, то нужно тщательно сверить их размеры.

Чаще всего двойные металлические входные двери устанавливаются в многоквартирных домах для создания тамбура перед смежными квартирами. Часто встречающаяся ошибка в таких случаях – установка обычной не бронированной железной двери без дополнительных защитных элементов. Поэтому злоумышленнику не составит особого труда открыть такую дверь, а в тамбуре гораздо удобнее вскрыть замки на остальных входных дверях. Поэтому следует позаботиться о безопасности, и тщательно подойти к выбору тамбурной двери.

Тамбурные двери служат для контроля доступа в помещение.Поэтому в большинстве случаев такие двери не утепляются.

Если же двустворчатые входные двери устанавливаются как наружные, то обязателен козырек над ними, чтобы уменьшить воздействие на двери солнечных лучей, перепада температур и прочих воздействий.

Виды двойных дверей

Двойные металлические двери могут быть установлены как самостоятельная конструкция, либо в тандеме с деревянной одностворчатой дверью. Самые распространенные варианты установки:

Кроме подобной конструкции, двойные входные двери могут состоять из двух створок. Это довольно удобно – если вам нужно занести в дом крупную бытовую технику, вторая створка открывается, значительно увеличивая ширину проема.

Установка двустворчатой двери целесообразна при ширине проема более 110 см. Они могут устанавливаться не только в жилые дома, но и в офисы, общественные здания или производственные помещения – везде, где нестандартная ширина дверного проема не позволит поставить обычную дверь. Двойные двери часто применяются в качестве подъездных.

В зависимости от назначения и комплектации двойные входные двери отличаются такими параметрами:

• отделка двери (внешняя и внутренняя);
• вид замковых систем;
• фурнитура;
• изоляционные характеристики.

Несмотря на то, что двойные металлические входные двери сами по себе уже нестандартной формы, они могут иметь необычную арочную форму и отделку. Часто вместе с декоративными материалами используется художественная ковка, придавая двери изящный и стильный вид.

Входная дверь, украшенная художественной ковкой, всегда будет уникальной.

Плюсы и минусы металлической двойной двери

Рассмотрим, почему двойные металлические двери набирают популярность и все чаще устанавливаются не только в офисные помещения, но и в качестве входных дверей в квартиру.

1. Двойные металлические двери обеспечивают высокий класс защиты. Даже если одна дверь будет взломана, вторая задержит злоумышленников до приезда правоохранительных органов.
2. Двойные двери обеспечивают гораздо лучшую теплоизоляцию, чем одинарные. Если входные двери выходят не в тамбур, а на лестничную площадку, такой параметр особенно важен.
3. Доступная стоимость. Входные металлические двери не только надежнее, но и дешевле сделанных их дерева. Практически каждый может позволить себе стальные двери.
4. Если вы поставите металлические двойные двери, вам не придется тратить деньги на их обслуживание. Они не потребуют дополнительных эксплуатационных затрат кроме установки.
5. Металлические входные двери долговечны и надежны. Качественный металл не деформируется под воздействием атмосферных осадков, хорошо переносит прямые солнечные лучи и физическое воздействие.

Данные выгоды при установке двойных металлических дверей весьма значительны, однако есть и недостатки:

1. Металл по своей структуре не поддерживает здоровый микроклимат в квартире.
2. Многие считают металлические двери слишком грубыми.
3. По сравнению с деревянными, стальные двери хорошо проводят звук.

Двойные металлические двери обеспечат непреступность вашему дому.

Таким образом, входные металлические двери – оптимальное соотношение цены и качества, они незаменимы для квартиры и надежно защитят вас и ваше имущество.