ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ПОКРЫТИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для покрытий спортивных сооружений, ангаров, выставочных павильонов, концертных и других сооружений с применением герметичных оболочек различной формы, наполненных газом легче воздуха.
Такие оболочки могут применяться в качестве большепролетного покрытия для защиты от осадков, солнечной радиации и иных неблагоприятных природных условий, для чего висящая в воздухе газонаполненная оболочка должна быть надежно закреплена к земле или конструкциям на заданной высоте.
Известно солнцезащитное укрытие для открытых спортивно-зрелищных сооружений [1], несущим элементом которого является аэростат, заполненный легким газом закрепленный фалами и растяжками к перекрываемому сооружению. Сооружение снабжается закрепленной к фалам сеткой с лентами, выполняющими роль жалюзи солнцезащиты. Недостатком такой конструкции является ее подвижность под действием атмосферных явлений, а также невозможность ее использования для защиты от дождя и ветра и низких температур.
Известно также пространственное пневматическое покрытие [2], несущим элементом которого является оболочка в форме тора наполненная газом легче воздуха. Внутри несущего элемента размещена двойная или тройная мембрана выполняющая функцию покрытия, кривизна которой регулируется заполнением воздухом пространства между этими мембранами. Для фиксации покрытия на определенной высоте применяются растяжки, соединяющие несущие элементы и конструкции покрываемого здания. Недостатком такой конструкции является ее сложность и нестабильность в горизонтальном и вертикальном направлении, т.к. гибкость тросов не позволяет жестко стабилизировать оболочку под воздействием изменяющихся ветровых нагрузок и подъемной силы.
Известно также покрытие из наполненной газом легче воздуха оболочки (аэростата) в форме овального диска [3], покрывающего все отверстие в покрытии над футбольным стадионом. Аэростат крепится к конструкциям покрываемого здания гибкими тросами. Как и в предыдущих случаях, в известном техническом решении не обеспечивается стабильность и неподвижность конструкции покрытия.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является аэростатическая опора крыши сооружения [4], содержащая аэростат, прозрачное гибкое покрытие, канаты и лебедки, причем покрытие выполнено в виде полога из отдельных косынок, соединенных друг с другом, каждая из которых одним концом закреплена к поверхности аэростата, а другим концом при помощи канатов к лебедкам, установленных на конструкции сооружения.
Лебедки снабжены электроприводом, а управление лебедками осуществляется посредством компьютера.
Крыша снабжена датчиками: натяжения канатов, давления газа в аэростатической опоре, а также изменений погодных условий, при этом указанные датчики также соединены с компьютером.
Недостатком известного технического решения является конструктивная и эксплуатационная сложность, ненадежность и большая стоимость электронной системы обеспечения стабильности.
Технический результат, заключающийся в устранении отмеченных недостатков прототипа, а именно - в упрощение конструкции и сокращение времени при монтаже покрытия, достигается в предлагаемом пространственном покрытии зданий и сооружений, выполненном в виде герметичной оболочки, заполненной газом легче воздуха и прикрепленной натяжными крепежными элементами, например, тросами или растяжками, к удерживающим элементам, тем, что оно содержит шарнирно прикрепленные к газонаполненной оболочке выдвижные телескопические опоры, которые при монтаже пространственного покрытия закреплены на опорных площадках.
Повышение эксплуатационных показателей достигается также тем, что газонаполненная оболочка выполнена в форме перевернутой тарелки с вогнутой с ее нижней стороны поверхностью с обеспечением дополнительной подъемной силы.
Расширение эксплуатационных возможностей достигается также тем, что газонаполненная оболочка выполняется из полупрозрачного или прозрачного материала.
Дополнительный технический результат, заключающийся в повышении безопасности покрытия, достигается тем, что газонаполненная оболочка выполнена секционированной с установленными внутренними перегородками.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена конструкция пространственного покрытия.
Пространственное покрытие зданий и сооружений выполнено в виде герметичной оболочки 1, заполненной газом легче воздуха и прикрепленной натяжными крепежными элементами 2, например, тросами или растяжками, к удерживающим элементам 3, вмонтированным в опорные площадки 4. Покрытие содержит также шарнирно прикрепленные к газонаполненной оболочке 1 выдвижные телескопические опоры 5, которые при монтаже пространственного покрытия закреплены на опорных площадках 4.
В одном из возможных конструктивных вариантов (на чертеже не показан) газонаполненная оболочка 1 выполнена в форме перевернутой тарелки с вогнутой с ее нижней стороны поверхностью с обеспечением дополнительной подъемной силы.
Газонаполненная оболочка выполняется из полупрозрачного или прозрачного материала.
Газонаполненная оболочка выполнена секционированной с внутренними перегородками (на чертеже не показано).
На чертеже показано покрытие оболочки для открытого зрительного зала, например, летнего кинотеатра, в котором размещены кинопроектор 6 и экран 7 и осветительные приборы 8.
Устройство работает следующим образом.
Газонаполненная оболочка 1 наполняется газом легче воздуха и выполняется в форме круглого, овального или любого иного по форме в плане диска либо многогранника. К оболочке 1 шарнирно выдвижные телескопические опоры 5, изготовленные, например, из прочной пластмассы или алюминиевого сплава.
Оболочка 1 покрытия изготавливается из пленочного прочного полимерного материала в заводских условиях и доставляется на место установки путем вместе со сложенными телескопическими опорами 5 путем буксировки по воздуху.
Висящая в воздухе оболочка 1 подвешивается над пространством, сооружением или помещением, выполняющими функцию спортивной арены, театра, цирка, выставочного или конференц-зала, музея, оранжереи, аквапарка, вокзала, храма, рынка, поля для массовых мероприятий, ангара, цеха и т.д.
С целью стабилизации оболочки 1 в пространстве на заданной высоте она крепится тросами 2 к элементам удерживания 3, вмонтированным в опорные площадки 4. Телескопические опоры 5 раздвигаются на необходимую длину и также закрепляются на опорных площадках 5. Благодаря такому креплению обеспечивается положение оболочки на заданной высоте и необходимая устойчивость покрытия к ветровым нагрузкам.
С целью создания дополнительной подъемной силы теплым воздухом, образующимся в пространстве под оболочкой 1, она может быть выполнена в форме перевернутой тарелки вогнутой с нижней стороны.
Предлагаемое покрытие позволяет покрывать пространства значительно больших размеров, чем известные покрытия. При этом качество покрытия может значительно повышаться, т.к. изготовление оболочки производится в заводских условиях, а доставка к месту установки осуществляется в полной заводской готовности путем буксировки по воздуху.
Полезная модель позволяет значительно сократить время и трудозатраты на устройство покрытия, а также на его демонтаж и перемещение на другое место.
Нагрузка от веса покрытия на опорные поверхности стремится нулю или направлена вверх за счет подъемной силы газонаполненной оболочки 1. Эти свойства дают значительные преимущества, а также экономию средств и трудозатрат при сложных и особо сложных условиях строительства, в частности:
- в труднодоступных местностях, удаленных от баз индустриального строительства;
- на сложном крутом рельефе;
- на слабых и посадочных грунтах;
- на вечной мерзлоте;
- при высокой сейсмической активности;
- при особых экологических, археологических, геологических и иных требованиях к сохранению почвы, рельефа растительного или культурного слоя,
- при необходимости в кратчайшие сроки устроить временное покрытие, и при необходимости последующего перемещения его в другие места, например, для проведения олимпиад, чемпионатов, массовых праздничных мероприятий;
- при необходимости срочного устройства временного покрытия ангаров и цехов, временных укрытий и т.д.
Источники информации:
1. Патент РФ № 2032053, МКИ Е04Н 15/14, Е04Н 15/00 от 1995 г.
2. Авторское свидетельство СССР № 1260492, МКИ Е04 15/20 от 1986 г.
3. Патент Японии № 56421, МКИ Е04Н 15/20 Е04Н 7/1 от 2006 г.
4. Патент РФ № 56421, МКИ Е04В 1/00 от 2006 г.