СБОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ С ТРОСОВОЙ СТЯЖКОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ, СПОСОБ МОНТАЖА АРОЧНОГО СООРУЖЕНИЯ И СБОРНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
PREFABRICATED STRUCTURE WITH ROPE BRACING OF CONSTITUENT ELEMENTS, ERECTION METHOD OF ARCHED STRUCTURE AND ASSEMBLY FOR METHOD'S IMPLEMENTATION

Изобретение относится: к области: а) каркасных конструкций арочного типа и составных элементов для их монтажа; б) способов монтажа быстровозводимых, преимущественно временных, строительных конструкций облегченного типа (павильоны, ангары, склады, каркасные палатки, госпитальные и жилые модули), а также тоннелей; в) конструкциям летательных аппаратов и плавсредств легкого и среднего класса.
Известны сборные конструкции, в том числе и применяемые в строительстве, представляющие собой наборы торцевым образом примыкающих друг к другу жестких элементов, нанизанных на трос (тросы), с возможностью стягивания данных элементов до образования единой, жесткой конструкции (1. Авт.св. СССР №183922, Е04В 1/343, 1966 г. 2. Авт. св. СССР №681161, Е04В 1/343, 1979 г. 3. Патент США №3708944 Е04В 1/32, 1973 г.). Недостатком прототипов является или невозможность ослабления тросов на длину произвольной протяженности, достаточной, в частности, для осуществления компактной упаковки устройства единой связкой, или чрезмерная трудоемкость данного процесса.
Первый технический результат заключается в сокращении трудоемкости процесса удлинения стяжных тросов, наделении сборной конструкции с тросовой стяжкой составляющих элементов возможностью увеличения протяженности стяжных тросов при разъединении составляющих элементов друг от друга, что позволит упростить процесс сборки-разборки упомянутых каркасов, а также сократить время для осуществления данных операций и улучшить возможности транспортировки упомянутых конструкций в компактном и неразрозненном виде. Кроме того, конструкция устройства, как и прототип, обеспечивает безопасный режим расслабления стяжки.
Второй технический результат состоит в предложении более простого и быстрого по сравнению с известными способа монтажа каркасов сооружений, обозначенных в области применения (палаток, павильонов, складских и госпитальных модулей, тоннелей), а также в предложении конструкции унифицированного сборочного узла для осуществления этого способа.
Третий технический результат состоит в обеспечении возможности компактного складирования и удобной транспортировки сборочных узлов сборки плавсредств и летательных аппаратов (шпангоутов и стрингеров), а также в облегчении процесса и сокращении времени монтажа в случае, если данные узлы являются разборными.
Для достижения названных технических результатов кроме перечисленных в прототипах конструктивных признаков - цепочка примыкающих друг к другу элементов, шипы и соответствующие пазы на контактных поверхностях, стяжные тросы, фиксирующие (винтовые) узлы крепления, упругие приспособления между данными элементами - в упомянутой конструкции с тросовой стяжкой составляющих элементов (в дальнейшем именуемой набором элементов) необходимо наличие лебедочного механизма, снабженного приспособлением для предотвращения разматывания стяжных тросов с катушки (см. ниже). Сами наборы элементов в стянутом, рабочем, состоянии в рамках предлагаемого изобретения должны быть представлены в трех функциональных формах: а) арочной, полукольцевой, б) кольцеобразной, то есть дуги замкнутой кривизны, но без соприкосновения начала и конца; и в) линейной (в виде удлиненного бруса).
На фиг.1 изображен (1) вариант (а) сборной конструкции с тросовой стяжкой наборных элементов (2) (в дальнейшем именуемой аркой), где элементы (2) нанизаны на два стяжных троса (3). Под цифрой 4 показаны гайки на винтовых окончаниях упомянутых тросов. Под цифрой 5 показаны упругие приспособления-прокладки. Под цифрой 6 показаны шипы и пазы сегментов в рабочем соединенном состоянии, а под цифрой 7 - лебедка, на которую выведены концы стяжных тросов (3).
На фиг.2 показан увеличенный вид фронтальной и боковой проекции крайнего элемента (2) арки (1), на котором прикреплена лебедка (7) с катушкой (8), на которую выведены концы тросов (3), с возможностью стягивания данных тросов и элементов (2) для образования необходимой степени жесткости данной конструкции. Лебедка (7) имеет как ручной привод (9), так и механический привод (на чертеже не обозначен) с возможностью фиксации наматывающей катушки (8) относительно корпуса лебедки. Кроме того, внутри элемента с лебедкой выполнен вращающийся валик (10), на котором тросы (3) претерпевают изгиб по направлению к катушке (8). Кроме того, катушка (8) снабжена приспособлением предотвращения обратного вращения, например с использованием храповика (на чертеже не обозначено).
На фиг.3 показан кольцеобразный вариант (б) набора элементов с шипами и гнездами (6), а также со стяжными тросами (3).
На фиг.4 показан линейный вариант (в) набора элементов также с шипами и гнездами (6) и со стяжными тросами (3).
На фиг.5 в вертикальной и боковой проекции показан сборный узел (11) каркаса арочного сооружения. Сборный узел куполообразной формы состоит из двух арок: большой 13 и малой 14. Обе эти арки имеют сквозные отверстия в верхних точках (ключах) и, опираясь основаниями на одну плоскость, имеют совмещение данных отверстий при совмещении малой арки внутри большой, причем данные арки соединены штифтом (12) в совмещенных отверстиях, а, кроме того, обе арки расположены в пересекающихся плоскостях, перпендикулярных плоскости основания и со смещением от перпендикулярного положения относительно друг друга.
На фиг.6 изображена конфигурация (вид сверху) продольно вытянутой строительной конструкции арочного, полукольцевого профиля («цилиндрический свод» согласно Энц. словарю, изд. 3, 1984 г., стр.1175, один из видов конструкции по ст. «Свод»), образованной одним из куполообразных сборных узлов (9), показанных на фиг.4, причем установленных с вертикальной ориентацией соединительных штифтов (12) на прямую осевую линию монтажной площадки таким образом, что большие арки (14) расположены параллельно друг другу и перпендикулярно осевой линии.
На фиг.7 изображена изометрическая проекция строительной конструкции или тоннеля, показанной на фиг.5, причем составляющие ее арки (тюбинги) условно показаны сплошными (осевыми) линиями. Пунктиром показаны малые арки (13), которые подлежат разборке в конечной стадии монтажа данного строительного сооружения.
Выполнение 1-го технического результата достигается тем, что один из концевых элементов (2) набора (1) по варианту или (а), или (б), или (в) (см. фиг.1, 3, 4) выполнен с прикрепленным к одной из фронтальных его поверхностей (передней или задней) стягивающего тросового устройства, в данном случае представленного лебедкой (7) (см. фиг.1). При необходимости приведения набора в рабочее, жесткое, состояние к катушке (8) прилагают вращательное усилие, направленное на наматывание тросов стяжных тросов (3), причем либо вручную посредством рукояток (9), либо посредством механического вращательного механизма, причем сама катушка благодаря действию, например, храпового приспособления (на чертеже не обозначен) лишена возможности обратного вращения. Набор элементов (2), таким образом, получит необходимое стягивающее усилие, образуя жесткую арочную конструкцию (1), причем упругие элементы (5) обеспечат подпружиненное состояние данной стяжке. Совмещенные шипы и пазы (6) устранят опасность взаимного бокового смещения элементов (2). Процесс демонтажа, то есть расслабления набора элементов (2), начинают с раскручивания гаек (4), что обеспечит постепенное ослабление стяжного усилия для предотвращения резкого высвобождения механической энергии (рывка). После этого отключают механизм предотвращения обратного вращения и катушку начинают разматывать на необходимую величину удлинения тросов (3). Далее арочную конструкцию (в дальнейшем именуемую аркой) в виде расслабленной связки элементов компактным образом укладывают в специальную емкость (контейнер) для последующей транспортировки и складирования.
2-й технический результат (см. фиг. 6, 7) достигается тем, что узлы (11) устанавливают на монтажной площадке с равными интервалами таким образом, чтобы верхние точки арок проецировались на осевую линию монтируемого сооружения, а плоскости, проходящие через большие арки (14), были бы перпендикулярны данной осевой линии. Причем благодаря тому что опорные точки малых арок оказываются смещенными от осевой линии, то тем самым обеспечивается возможность значительного уменьшения интервала между большими арками (14) вплоть до соприкосновения боковых сторон соседствующих между собой малых арок (13), что важно для увеличения прочности сооружения. На следующем этапе арки (14) скрепляют либо линейными наборами (по варианту (в)), либо, если того требуют условия, иными, известными жесткими брусьями или балками, а затем взаимно скрепляют, в результате чего получившаяся удлиненная объемная структура арочного профиля приобретет необходимую жесткость. После этого ослабляют стяжку тросов (3) на малых арках (13) либо во всех, либо только в тех, что оказались внутри упомянутой полуцилиндрической структуры. Затем ослабленные наборы элементов, составлявших малые арки (13), отсоединяют от полюсов больших арок (14) и в виде связок удаляют наружу. Таким образом, образуется каркас строительной конструкции упомянутого профиля с открытыми торцами (торцом) или по другому варианту - закрытая с торцов половинками узла (11). После этого данное сооружение оказывается пригодным для последующего покрытия листовым, пленочным материалом или для монтажа опалубок для создания бетонно-заливных стенок, например тоннелей. Предлагаемая конструкция жилого, госпитального или складского сооружения перед другими временными быстровозводимыми сооружениями жесткого типа будет выгодно отличаться возможностью при транспортировке обойтись без полного разъединения составляющих деталей, а также без необходимости транспортировки крупноблочных конструкций в собранном, крупногабаритном варианте, что имеет особенно важное значение при строительстве тоннелей. В отличие от надувных модулей госпитального или жилого типа, сооружения аналогичного назначения на основе предложенного каркаса и способа его сборки-разборки будут менее уязвимы от механических воздействий, в частности ветра, а также пуль и осколков, а кроме того, будут обладать большей долговечностью.
Третий технический результат достигается тем, что сборные узлы корпусов плавсредств и фюзеляжей летательных аппаратов, а именно - шпангоуты и стрингеры - выполнены на конструктивной основе наборов элементов с тросовой стяжкой (с добавлением необходимых для каждого конкретного случая вспомогательных деталей, например, для крепления обшивки, кабелей трубопроводов). Причем конструктивная основа стрингеров для обоих классов транспортных средств выполнена в виде линейного набора элементов с тросовой стяжкой. Конструктивная основа шпангоутов плавсредств выполнена в виде такого же набора, но арочной, полукольцевой формы. Конструктивная основа шпангоутов фюзеляжей - в виде того же набора элементов, но уже кольцеобразной формы.