МОДУЛЬНАЯ СЕКЦИЯ ЛЕСТНИЦЫ

Полезная модель относится к наземному оборудованию зданий и может быть использована при сооружении внутренних и наружных лестниц с применением сборных модульных секций.
Сборные модульные секции широко используются при сооружении внутренних и наружных лестниц.
Так, известна модульная секция лестницы, в которой каждый опорный элемент содержит трубчатые элементы, жестко соединенные между собой металлическими полосами, при этом трубчатые элементы смежных верхнего и нижнего опорных элементов соединены пропущенными сквозь них стержнями и стянуты гайками на резьбовых концах стержней (патент РФ №44343).
Известна также модульная секция лестницы, в которой опорный трубчатый элемент выполнен в виде цилиндра с конусной внешней поверхностью со стороны одного торца и внутренним отверстием с конусной поверхностью со стороны другого торца для размещения в нем части цилиндра с конусной внешней поверхностью другой ступени (патент РФ №38796).
Известна также модульная секция лестницы, в которой звенья выполнены в виде кронштейнов, содержащих горизонтальную полку с установленной на ней жесткой пластиной-ступенью и вертикальную опору в виде полого цилиндра, который нижним концом вставлен во втулку, размещенную в горизонтальной полке нижерасположенного кронштейна, и зафиксирован относительно последнею посредством пропущенного сквозь цилиндр центрального стержня (патент РФ №830).
Перечисленные известные модульные секции металлоемки, имеют значительную массу, что осложняет их транспортировку, сборку лестницы и снижает возможную высоту всей лестницы в связи со значительной нагрузкой на нижнюю секцию.
Кроме того, известна модульная секция лестницы, состоящая из двух стаканов изготовленных из труб и соединенных друг с другом патрубком с помощью сварки, при этом один стакан имеет направляющую в форме цилиндра, изготовленную из труб, и приваренную с внутренней стороны стакана, на которую "надевается" верхняя секция и стягивается соосно с нижней крепежным болтом с шайбой и гайкой (опубликованная заявка на выдачу патента РФ на изобретение №2003123168).
Недостатками указанной известной модульной секции для лестницы являются повышенная металлоемкость конструкции и возможность нарушения соосности элемента «стакан с направляющей» при его изготовлении. Повышенная металлоемкость обусловлена наличием «лишнего» металла в виде дна у двух стаканов, двойных стенок в месте совмещения стакана с направляющей и отсутствие оправданных ограничений размеров толщины стенок стаканов.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является известная модульная секция лестницы, состоящая из двух стальных вертикальных полых элементов круглого сечения, выполненных в виде отрезков труб, жестко соединенных между собой посредством соединительного элемента; вертикальные отрезки труб каждой секции выполнены разного диаметра с возможностью надевания трубы последующей секции на трубу предыдущей, причем соотношение диаметров вертикальных труб выбирают из интервала 0,7-1,3, при этом расстояние между трубами в направлении, перпендикулярном их осям, имеет фиксированную величину, равную 80-250 мм (патент РФ №58140 - (прототип).
Недостатки известной модульной секции состоят в следующем.
В описании прототипа указывается, что конструктивные детали модулей изготавливают из листового проката, углеродистой стали С 38/23 по ГОСТ 380 с толщиной 3,5 мм и стальных труб с толщиной стенки 3,5 мм. Образующаяся двойная толщина (7 мм) стенки вертикального элемента конструкции в сборке его со смежной модульной секцией неоправданно увеличивает металлоемкость конструкции без увеличения ее надежности, что осложняет сборку лестницы и транспортировку модульных секций, снижает общую высоту лестницы. При выполнении вертикальных элементов в виде отрезков труб с меньшей толщиной стенки снижается надежность всего сооружения (лестницы). Уменьшение надежности конструкции в еще большей степени будет наблюдаться при выполнении крепления (в том числе, сварного) соединительного устройства к стенке элемента, имеющей недостаточную толщину.
Кроме того, соотношение диаметров вертикальных отрезков труб выбирают, согласно прототипу, из интервала 0,7-1,3. Однако разница в диаметрах труб в 30% (отношение диаметров 0,7 или 1,3, что является равноценным), хотя и обеспечивает легкую сборку и разборку конструкции, но, при неоправданном увеличении металлоемкости конструкции, явно нарушает ее «устойчивость и пространственную неизменность без дополнительных приспособлений, инструментов и крепежных изделий», как это декларируется в описании прототипа. При условии, что вертикальные отрезки труб каждой секции должны быть выполнены разного диаметра с возможностью надевания трубы последующей секции на трубу предыдущей, по крайней мере, соотношение 1 и близкие к нему, с учетом толщины стенки труб, должны быть исключены из указанного интервала. Однако минимально и максимально допустимые зазоры (разница в величине внутреннего диаметра одного и внешнего диаметра другого вертикальных элементов) в прототипе не оговариваются, что не обеспечивает во всем заявленном интервале соотношений диаметров одновременной устойчивости конструкции и легкости ее сборки, т.е. эксплуатационной надежности.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции, лишенной указанных недостатков.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в снижении металлоемкости конструкции при сохранении ее эксплуатационной надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что в модульной секции лестницы, состоящей из двух стальных вертикальных полых элементов круглого сечения, первый из которых имеет форму цилиндра, жестко соединенных между собой посредством соединительного элемента, второй вертикальный полый элемент выполнен в виде профиля ступенчато-переменного сечения, образованного одинаковым внутренним диаметром по всей высоте элемента, постоянной толщиной стенки, составляющей не менее 3,5 мм, - в нижней части элемента и постоянной толщиной стенки, составляющей 2-3 мм, - в верхней части элемента, причем первый вертикальный полый элемент выполнен с внутренним диаметром, на 1-3 мм превышающим внешний диаметр верхней части второго вертикального полого элемента, а жесткое соединение первого вертикального полого элемента выполнено с нижней частью второго вертикального полого элемента.
Модульная секция лестницы может быть дополнительно снабжена приспособлением, фиксирующим положение смежных модульных секций относительно друг друга, что предотвращает их вращение. Могут быть использованы любые подходящие приспособления, например, фиксирующий болт. Для этой цели первый вертикальный полый элемент может быть выполнен с отверстием для фиксирующего болта.
Модульная секция лестницы, предпочтительно, дополнительно снабжена площадкой для крепления ступени, которая может прикрепляется к первому вертикальному полому элементу. Крепление может быть осуществлено любым методом: сваркой, резьбовым соединением и пр. Для облегчения крепления площадки первый вертикальный полый элемент может быть выполнен в виде полого цилиндра, имеющего верхнее основание. При этом верхнее основание первого вертикального полого элемента может быть изготовлено отдельно, выполнено в виде пластины круглой формы и прикреплено методом сварки к внутренней поверхности элемента. В площадке для крепления ступени и указанном верхнем основании могут быть выполнены соответствующие отверстия для их соединения, например, с помощью резьбовых приспособлений.
Соединительный элемент модульной секции может быть выполнен различно, например: в виде одной или более, предпочтительно двух, стальных пластин (стенок), в виде патрубка и т.п.
Расстояние между первым и вторым элементами в направлении, перпендикулярном их осям, рассчитывается в каждом конкретном случае отдельно с учетом материала ступеней лестницы, их желаемого и допустимого размеров и необходимого уровня устойчивости.
Высота первого вертикального полого элемента, предпочтительно, равна высоте верхней части второго вертикального полого элемента.
Первый вертикальный полый элемент может представлять собой отрезок стальной трубы необходимого типоразмера, как в прототипе, или специально изготовленное изделие, в частности, в случае выполнения его в виде полого цилиндра с верхним основанием. Варьирование толщины стенки этого элемента в пределах 2 - 3,5 мм также может дополнительно снизить металлоемкость конструкции.
Второй вертикальный полый элемент представляет собой специально изготовленное стальное профильное изделие ступенчато-переменного сечения за счет различного по высоте внешнего диаметра и одинакового по высоте внутреннего диаметра. Минимальная толщина стенки его верхней части 2 мм, что, как показали проведенные испытания, позволяет сохранить прочность конструкции, избежав излишнего ее утяжеления. Максимальная толщина стенки верхней части второго вертикального полого элемента составляет 3 мм, поскольку снижение металлоемкости конструкции при большей толщине стенки не является достаточным, чтобы компенсировать затраты на изготовление профильного изделия. Снижение толщины стенки в нижней части элемента до значений менее 3,5 мм повлечет за собой уменьшение эксплуатационной надежности конструкции, приведет к вынужденному снижению, в связи с этим, предельно допустимой высоты лестницы. В этом случае уменьшение надежности конструкции в еще большей степени будет наблюдаться при выполнении крепления соединительного устройства к стенке элемента, имеющей недостаточную толщину. Таким образом, использование в качестве второго вертикального полого элемента, вместо вышеуказанного профильного изделия по предлагаемой полезной модели, отрезка трубы (по прототипу) с толщиной стенки 2-3 мм приведет к снижению эксплуатационной надежности конструкции. При выполнении второго вертикального полого элемента в виде профиля ступенчато-переменного сечения, образованного разными по высоте не внешними, а внутренними диаметрами или одновременно как разными внутренними, так и разными внешними диаметрами, потребует использование в качестве первого вертикального полого элемента цилиндра с большим диаметром, что увеличит общую металлоемкость конструкции.
Переход от верхней части второго вертикального полого элемента к его нижней части, предпочтительно, выполнен по углу более 90° в продольном сечении элемента, что исключит наличие горизонтальной «ступени» и предотвратит при эксплуатации лестницы скопление грязи в месте перехода. Верхняя и нижняя кромки нижней части элемента могут быть скруглены с целью повышения безопасности работы при сооружении лестницы и при ее эксплуатации.
Первый вертикальный полый элемент согласно предлагаемой полезной модели выполнен с внутренним диаметром, на 1-3 мм превышающим внешний диаметр верхней части второго вертикального полого элемента, что обеспечивает легкость сборки, пространственную устойчивость и оптимальную металлоемкость конструкции. Меньший размер внутреннего диаметра осложнит сборку модульных секций, а больший размер приведет к потере пространственной устойчивости всей конструкции и неоправданно увеличит ее металлоемкость.
Сбор лестницы может осуществляться по технологии, описанной в патенте РФ №58140.
Для доказательства достижения технического результата были изготовлены две модульные секции с одинаковыми размерными параметрами из одинаковой стали.
Первая модульная секция (по предлагаемой полезной модели) состояла из двух стальных вертикальных полых элементов круглого сечения, первый из которых имеет форму цилиндра, жестко соединенных между собой посредством соединительного элемента, выполненного из двух стальных стенок. Второй вертикальный полый элемент модульной секции выполнен в виде профиля ступенчато-переменного сечения, образованного внутренним диаметром 95 мм, постоянной толщиной стенки, составляющей 3,5 мм (внешний диаметр составляет 102 мм), - в нижней части профиля и постоянной толщиной стенки, составляющей 2,5 мм (внешний диаметр составляет 100 мм), - в верхней части профиля с высотой верхней части элемента 200 мм.
Вторая модульная секция (по прототипу) отличалась от первой только тем, что второй вертикальный полый элемент был выполнен в виде отрезка трубы, имеющего внутренний диаметр 95 мм и толщину стенки 3,5 мм (внешний диаметр составляет 102 мм). Все остальные размерные параметры второй модульной секции были идентичны параметрам первой модульной секции. Общая масса модульной секции по прототипу составила 6,00 кг, общая масса модульной секции по предлагаемой полезной модели составила 5,52 кг. Снижение массы модульной секции за счет выполнения второго вертикального полого элемента в виде вышеуказанного профиля ступенчато-переменного сечения составило 480 г (более 8% от массы секции).
Таким образом, при сооружении лестниц одинаковой конфигурации, одинаковой длины, из одинакового количества модульных секций использование модульных секций по предлагаемой полезной модели позволит существенно снизить металлоемкость всей конструкции и обеспечить ее эксплуатационную надежность за счет снижения нагрузки на нижний модуль.