КОНСОЛЬНЫЙ СВЕС КРОВЛИ ЗДАНИЯ
CANTILEVER OVERHANG OF BUILDING ROOF

Изобретение относится к строительству крыш жилых и производственных зданий, исключающих опасность схода с крыши снега и льда, а также падения сосулек значительных размеров.
Известен консольный свес кровли здания, содержащий устройство для предотвращения падения крупных сосулек, наледи и снега в виде листообразного, гибкого и упругого тела, задерживающего наледь и снег на своей поверхности /см. патент РФ на полезную модель №90323, кл. E04D 13/076, 2009 [1]/.
Недостатком известного устройства является опасность накопления на выступающем упругом теле значительных масс снега, льда и сосулек вследствие возможности их самопроизвольного обрушения.
Известны также консольные свесы кровли, содержащие устройства для сброса с них сосулек, снега и льда, включающие упругую полосу, соединенную либо с источником механических колебаний, выполненным в виде закрепленного на здании вала с электродвигателем и эксцентриком / см. патент РФ на полезную модель №110790, кл. E04D 13/076, 2010 [2], либо с источником механических импульсов и вибраций в виде передвижного вибратора, соединенного с вибропроводом, состоящим из набора горизонтальных и вертикальных металлических стержней / см. патент РФ на полезную модель №110789, кл. E04D 13/064, 2010 [3], либо с источником механических импульсов, взаимодействующим с волноводами, выполненными из профильных конструкций, закрепленных с напуском относительно кромки кровли /см. патент РФ на полезную модель №90450, кл. E01C 11/24, 2009 [4]/.
Недостатками всех известных устройств является предельная сложность конструкции вследствие необходимости использования специальных вибро-импульсных возбудителей, вибропроводов и волноводов, значительные энергозатраты, низкие эксплуатационные характеристики устройства из-за отсутствия возможности автоматизации процесса сброса сосулек, льда и снега со свеса кровли, причем на начальной стадии их образования без создания опасности для людей и объектов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является консольный свес кровли здания, включающий устройство для сброса с него сосулек значительных размеров, льда и снега, содержащее шарнирно прикрепленный к свесу кровли поворотный сбивающий орган, выполненный составным из шарнирно соединенных полос, при этом полоса, примыкающая к свесу кровли, снабжена со стороны свеса бойком, а с противоположной стороны - кронштейном, соединенным с тросом, перекинутым через блок /см. а.с. СССР №1188288, кл. E04D 13/06, 1982 [5]/, и принятый за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются ручной характер процесса сброса снега и льда со свеса кровли при полном отсутствии автоматизации, и как следствие - опасность скопления на свесе кровли значительной массы снега, льда и сосулек значительных размеров и их самопроизвольного обрушения, значительная трудоемкость процесса сброса, отсутствие возможности сброса осадков на начальной стадии их образования.
Сущность изобретения заключается в создании конструкции консольного свеса кровли, снабженного устройством для полностью автоматического сброса льда, снега и сосулек без участия человека периодически при достижении массой данных отложений заранее заданных регулируемых значений.
Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет полной автоматизации процесса сброса льда, снега и сосулек со свеса кровли.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном консольном свесе кровли, включающем устройство для ударного удаления снега и льда, особенность заключается в том, что полоса свеса шарнирно прикреплена к наружному краю кровли с возможностью свободного поворота, а устройство для ударного удаления со свеса снега и льда выполнено в виде системы параллельных друг другу пар намагниченных в осевом направлении стержневых постоянных магнитов, при этом магниты каждой пары ориентированы вдоль оси, перпендикулярной краю кровли, прикреплены, соответственно, к верхней поверхности свеса и кровли и введены в свободный контакт торцами разноименно намагниченных сторон вдоль линии шарнирного крепления свеса, а на стене здания под свесом установлен упор с регулируемой длиной для ударного взаимодействия с нижней поверхностью свеса при его повороте, причем, в устройстве обеспечена возможность настройки момента его срабатывания на заданную массу осадков на свесе с помощью надетого на контактирующий торец одного из магнитов каждой пары немагнитного элемента с изменяемой толщиной.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично показан предлагаемый консольный свес: на фиг.1 - поперечный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1 /сплошными линиями - в положении до срабатывания, пунктирными - после срабатывания и ударного взаимодействия с упором/.
р
Консольный свес 1 кровли 2 здания 3 содержит устройство для ударного удаления слоя 4 снега и льда и сосулек 5 с края свеса 1. При этом протяженная полоса свеса 1, выполненная из жести или из толстого пластика, шарнирно прикреплена к наружному краю кровли 1 с возможностью свободного поворота. Шарнир 6 выполнен в виде параллельного кромке кровли 2 прямого эластичного шва из прорезиненной высокопрочной ткани, применяемой, например, для изготовления шкивов, конвейерных лент и т.п. Устройство для ударного удаления со свеса 1 слоя 4 снега, льда и сосулек 5 выполнено в виде системы параллельных друг другу пар намагниченных в осевом направлении постоянных магнитов 7 и 8, 9 и 10 и т.д., при этом магниты каждой пары 7 и 8, 9 и 10 и т.д. ориентированы вдоль одной оси, перпендикулярной краю кровли 2. Один из магнитов каждой пары 7, 9… прикреплен к верхней поверхности свеса 1, другой 8, 10… - к верхней поверхности кровли 2, при этом каждая пара магнитов 7 и 8, 9 и 10… введены в свободный контакт торцами разноименно намагниченных сторон вдоль линии шарнирного крепления свеса 1, то есть вдоль эластичного шва 6. Таким образом /см. фиг.1/, каждая пара постоянных магнитов 7 и 8, 9 и 10… свободно притянута друг к другу разноименными полюсами, причем, линия стыка всех пар магнитов 7 и 8, 9 и 10… расположена над эластичным швом 6 шарнира, а консольный свес 1 удерживается от проворота вниз в шарнире 6 с ударом об стену 2 здания 3 практически только за счет сил магнитного взаимодействия /притяжения/ пар 7 и 8, 9 и 10… постоянных магнитов /противодействующий момент, создаваемый эластичным швом-шарниром 6 по сравнению с моментом от сил магнитного взаимодействия пренебрежимо мал/. При сравнительно небольшой протяженности полосы свеса 1 /не более 4 метра/ достаточно двух пар магнитов 7 и 8, 9 и 10 по концам полосы 1, как и показано на рисунках, причем, более эффективное взаимодействие при использовании магнитов прямоугольного поперечного сечения, по сравнению, например, со сплошным круглым сечением. Целесообразно применять постоянные магниты типа ЮНДК 15, изготовленные металлопластическим способом. Эти магниты имеют не самую высокую остаточную индукцию порядка В≈0, 5 Тл /например, по сравнению с металлокерамическими/, зато они отличаются высокой механической и особенно ударной прочностью, дешевизной, низкой трудоемкостью изготовления. При металлопластическом способе постоянные магниты изготавливаются из порошка, получаемого раздроблением литого термообработанного магнита. Этот порошок смешивается со смолой и прессуется в различные формы. Крепление постоянных магнитов 7, 9… к свесу 1 и 8, 10… к кровле 2 осуществляется с помощью скоб 12 с винтами 13. Известно, что сила магнитного притяжения постоянных магнитов, например, 7 и 8 в зависимости от зазора между их торцами резко нелинейна, при соприкосновении торцов эта сила очень велика, при малейшем зазоре в доли миллиметра сила скачкообразно убывает. Поэтому, для срабатывания устройства, то есть для отрыва участка площади поперечного сечения пары магнитов 7 и 8 и т.д. друг от друга при начале проворота свеса 1 вниз надо приложить определенное усилие к свесу 1, направленное вниз, то есть создать значительный вращающий момент, а далее этот поворот происходит при минимальных усилиях, то есть угол поворота свеса 1 под действием на него силы тяжести сверху резко нарастает вплоть до удара свеса 1 нижней поверхностью о стену 2. Естественно, что даже при исходном минимальном зазоре между торцами пар магнитов 7 и 8, 9 и 10… это усилие срабатывания /начала поворота/ резко уменьшается. Очень важно, что вышеописанный процесс можно смоделировать на практике в кабинетных условиях прямо на столе, положив одни из притянутых стержневых магнитов на край стола перпендикулярно краю стола и надавливая на второй магнит, выходящий за край стола, либо постепенно увеличивая усилие нажима, либо увеличивая вес груза сверху на выступающем магните. После скачкообразного /релейного/ начала поворота свисающий магнит под действием веса груза начнет резко, почти без сопротивления поворачиваться вниз до падения груза с его верхней поверхности, после чего данный магнит резко с ударом вернется обратно в притянутое состояние. Однако, если груз слетит с магнита при большом угле отклонения от горизонтали порядка 60-70° /из-за больших сил сцепления и т.п./ магнит может сам не вернуться в исходное горизонтальное состояние. В устройстве обеспечена возможность настройки момента его срабатывания, то есть начала поворота каждой пары магнитов 7 и 8 и т.д. на заданную массу осадков 4, 5 на свесе 1. Эта настройка осуществляется с помощью надетого на контактирующий торец одного из магнитов каждой пары 7 и 8, 9 и 10… /в данном случае на магниты 8, 10 на кровле 2 / немагнитного элемента с изменяемой толщиной. В предлагаемом устройстве такой немагнитный элемент выполнен в виде пластикового колпачка 14, плотно надетого на конец магнита 8, 10 и т.д., при этом дно колпачка 14 выполняет функцию осевого зазора между каждой парой магнитов 7 и 8… Винты 13 на скобах 12 магнитов 8, 10… ослабляются, магниты раздвигаются, колпачок 14 надевается, магниты 7 и 8… сами прижимаются друг к другу, винты 13 затягиваются. Просто выставить заданный осевой зазор без введения между магнитами немагнитного элемента заданной толщины на практике очень трудно, так как магниты релейно притягиваются при малых зазорах с очень большими силами. Изменение /регулировку/ толщины немагнитного элемента, то есть дна колпачка 14 производят путем, например, подкладки на дно внутрь колпачка 4 кусочков той же прорезиненной ткани /см. выше/. После регулировки колпачки 14 контрятся специальным клеем. В процессе экспериментальной настройки устройства на свесе 1 размещают груз массой, равной заданной допустимой массе осадков 4, 5. При этом плавно увеличивают толщину немагнитного элемента /дна колпачка 14/ между магнитами 7 и 8, 9 и 10…, добиваясь срабатывания устройства, то есть начала поворота свеса 1. Под заданной /допустимой/ массой осадков /слоя снега и льда 4 и сосулек 5/ имеется в виду такая их масса, которая при падении на землю не представляет опасности для людей, объектов и т.п., то есть рассыпается в виде мелких осколков и крошек. На стене 2 здания 3 под свесом 1 установлен горизонтальный упор 15 с регулируемой длиной, осуществляемой с помощью резьбовой поворотной втулки 16 на конце упора 15 для ударного взаимодействия с нижней поверхностью свеса 1 при его повороте. При поворачивании втулки 16, то есть увеличения длины упора 15 уменьшается максимальный угол отклонения сноса 1 от горизонтали при ударе в его нижнем положении, позволяющий свесу 1 после удара вернуться под действием сил магнитного взаимодействия в исходное положение /при плоской кровле 2 - в горизонтальное/.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
При отсутствии осадков 4, 5 на свесе 1 или при их массе, меньше допустимой, для которой проведена регулировка момента срабатывания /см. выше/ свес 1 с магнитами 7, 9… находится в исходном положении, показанном на фиг.1 сплошными линиями. При превышении массой осадков 4, 5 их допустимого значения свес 1 начинает поворачиваться вниз, разгоняясь под действием веса осадков 4, 5. При ударе свеса 1 об упор 15 осадки 4, 5 со свеса 1 сбрасываются /см. пунктирное положение на фиг.1/, после чего магниты 7 и 8, 9 и 10… релейно возвращают свес 1 в исходное положение, сопровождающееся ударным взаимодействием пар магнитов 7 и 8, 9 и 10…, что приводит к разрушению слоя 4 наледи на свесе 1 и сбросу сосулек 5 в случае их неполного разрушения и сброса при ударе свеса 1 об упор 15. Устройство необходимо настраивать так, чтобы оно по возможности срабатывало при минимально возможной массе осадков 4, 5, то есть периодически и довольно часто, что позволит удалять слой 4 снега и льда и сосулек 5 уже на начальной стадии их образования, не давая им вырасти до опасных размеров. Устройство полностью автоматизировано, полностью исключает вмешательство человека, эффективно, надежно, полностью исключает опасность накопления и обрушения значительной массы осадков и крупных сосулек, предельно просто по конструкции и настройке, может быть реализовано и отрегулировано в кустарных условиях, состоит из элементарных и надежных механических деталей, выпускаемых серийно, универсально и может быть использовано практически для любых типов крыш и для любых условий эксплуатации.