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 (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.
Целью предлагаемого технического решения является упрощение конструктивной и эксплуатационной сложности за счет применения механических способов стабилизации газонаполненной оболочке, а также использование таких конструктивных признаков (размеров, форм), которые позволяют достичь оптимальных технических показателей и наилучшим образом обеспечивают выполнение функций покрытия больших пространств, зданий и сооружений.
Технический результат, заключающийся в устранении отмеченных недостатков прототипа [4], 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 крепежные элементы газонаполненной оболочки выполнены и расположены с обеспечением покрытия больших пространств, зданий или сооружений, при этом газонаполненная оболочка выполнена с формой контура, идентичного форме верхнего контура покрываемых зданий и сооружений, и пространственно зафиксирована посредством крепления тросов или растяжек с использованием размещенных по периметру газонаполненной оболочки конструктивных элементов зданий и сооружений с прижатием ее к верхнему контуру зданий и сооружений, причем крепление газонаполненной оболочки осуществлено также и к удерживающим элементам, расположенным на поверхности земли.
Технический результат достигается также тем, что газонаполненная оболочка выполнена в форме перевернутой тарелки с вогнутой с ее нижней стороны поверхностью с обеспечением дополнительной подъемной силы, при этом на внутренней поверхности газонаполненной оболочки закреплены нагреватели с инфракрасным излучением.
Технический результат, заключающийся в повышении комфортности для пользователей зданий и сооружений, достигается тем, что в газонаполненной оболочке выполнено вентиляционное отверстие с закрывающим конструктивным элементом.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлен первый вариант крепления оболочки;
- на фиг.2 представлен второй вариант крепления оболочки.
Пространственное покрытие (фиг.1, 2) выполнено в виде герметичной оболочки 1, заполненной газом легче воздуха и прикрепленной натяжными крепежными элементами, например, тросами или растяжками 2, к удерживающим элементам 3.
Газонаполненная оболочка 1 выполнена с формой контура, идентичного форме верхнего контура покрываемых зданий и сооружений, и пространственно зафиксирована с прижатием ее к конструктивным элементам зданий и сооружений, причем крепление газонаполненной оболочки 1 осуществлено также и к удерживающим элементам 3, расположенным на поверхности земли.
В газонаполненной оболочке 1 выполнено вентиляционное отверстие 4 (фиг.2) с закрывающим конструктивным элементом.
Газонаполненная оболочка 1 выполняется из полупрозрачного или прозрачного материала.
Устройство работает следующим образом.
Оболочка 1 покрытия выполняется из пленочного прочного полимерного материала в заводских условиях и доставляется на место подвески и установки путем буксировки по воздуху.
Газонаполненная оболочка 1, выполненная по форме верхнего контура покрываемых зданий и сооружений, пространственно зафиксирована с прижатием ее к конструктивным элементам зданий и сооружений, а также с креплением к удерживающим элементам 3, расположенным как на конструкциях зданий, так и на поверхности земли, что обеспечивает надежную пространственную фиксацию оболочки 1 е ее устойчивость к ветровым нагрузкам и к осадкам.
Газонаполненная оболочка 1 подвешивается над пространством, сооружением или помещением, выполняющими функцию, например, оранжереи (фиг.1) или, например, цеха (фиг.2).
С целью создания дополнительной подъемной силы теплым воздухом, образующимся в процессе эксплуатации, оболочка 1 выполнена в форме перевернутой тарелки вогнутой с нижней стороны.
На внутренней поверхности оболочки 1 закреплены нагревательные элементы с инфракрасным излучением (на чертежах не показаны), что позволяет подогревать газ внутри оболочки, который, расширяясь, дополнительно увеличивает подъемную силу, а также обогревает помещение.
Для вентиляции используется вентиляционное отверстие 4 (фиг.2) с закрывающим конструктивным элементом.
Предлагаемое покрытие позволяет покрывать пространства значительных размеров. 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.
Нагрузки от веса покрытия на конструкции стен и фундаментов, а также на основание зданий и сооружений стремятся нулю или направлены вверх за счет подъемной силы газонаполненной оболочки. Эти свойства дают значительные преимущества, а также экономию средств и трудозатрат.
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.