СБОРНАЯ ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ ФУНДАМЕНТНАЯ ПЛАТФОРМА НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛОМ ГРУНТЕ
PREFACED SPATIAL REINFORCED CONCRETE FOUNDATION PLATFORM ON PERMAFROST SOIL

Изобретение относится к области строительства, в частности может использоваться при устройстве фундамента многоэтажных зданий или сооружений, обладающего способностью естественного проветривания и предотвращения растепления многолетнемерзлого грунта путем автоматического управления процессом охлаждения грунта.
Известен терморегулируемый ограждающий модуль вентилируемого подполья, выполненный сборным из деревянных клееных панелей в виде модуля повышенной индустриализации, конструкция которого содержит лицевую, заднюю и связывающие их по периметру панели с расположенной между ними системой перекрестных ребер, образующих совместно с указанными панелями полости, снабженные воздухонепроницаемыми эластичными полыми элементами с входными каналами, оснащенными однонаправленным клапаном, а в лицевой и задней панелях выполнены вентиляционные отверстия, в которых встроены регулируемые жалюзийные решетки, связанные с электроприводом их перемещения для предотвращения теплопереноса нагретых потоков, при этом электропривод связан с системой автоматического управления процессом охлаждения вечномерзлого грунта, включающей установленный в полости ограждающего модуля датчик температуры воздуха, связанное с датчиком устройство ввода для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ), связанный с указанным устройством ввода и с устройством вывода для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, а устройство вывода связано с электроприводом регулируемых жалюзийных решеток (патент РФ №2728004 С1, дата приоритета 03.02.2020, дата публикации 28.07.2020, авторы: Климов А.С., Степанян А.С., RU).
Недостатком известного аналога является низкая его эффективность, обусловленная большим снегопереносом через регулируемые встроенные однорядные жалюзийные решетки в вентилируемое подполье здания, и длительностью работы системы автоматического управления процессом охлаждения вечномерзлого грунта, что приводит его к растеплению.
Известна пространственная железобетонная фундаментная платформа на вечномерзлом грунте, принятая в качестве прототипа, включающая объединенные между собой верхние и нижние плиты, которые соединены железобетонными фермами раскосными или безраскосными или балками, между фермами или балками в поперечном направлении установлены крестовые связи, а между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье. При этом платформа выполнена терморегулируемой и содержит по периметру ограждающие деревянные клееные панели, образующие с указанными железобетонными плитами замкнутое пространство, причем во всех деревянных клееных панелях встроены регулируемые жалюзийные решетки с электроприводом их перемещения, который связан с системой автоматического управления процессом охлаждения вечномерзлого грунта, включающей датчики температуры, установленные в массиве грунта по периметру платформы, датчик температуры воздуха окружающей среды, установленный в продуваемом подполье, связанное с датчиками устройство ввода для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ), связанный с блоком ввода и с устройством вывода для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, а устройство вывода связано с электроприводом регулируемых жалюзийных решеток и с термоэлектрическими модулями в виде батареи элементов Пельтье, установленными по периметру на поверхности нижней железобетонной плиты фундаментной платформы (патент РФ №2706495 С1, дата приоритета 18.06.2019, дата публикации 19.11.2019, авторы: Климов А.С. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является низкая его эффективность из-за длительности процесса замораживания вечномерзлого грунта в естественных условиях, что обусловлено, во-первых, низкой оперативностью работы системы для автоматического управления элементами платформы в связи с несовершенной структурой блока перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ), формирующего управляющие сигналы с низкой степенью точности для сведения текущих ошибок к нулю, во-вторых, высокой вероятностью осуществления снегопереноса через однорядные встроенные регулируемые жалюзийные решетки в продуваемое подполье здания.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является повышение эффективности процесса охлаждения многолетнемерзлых грунтов путем обеспечения эффективным устройством для автоматического управления элементами платформы за счет использования структуры логического нечеткого регулятора с целью формирования более точных управляющих сигналов, сокращения длительности процесса замораживания вечномерзлого грунта в естественных условиях и предотвращения сильного снегопереноса в продуваемое подполье здания.
Для решения технической проблемы предложена сборная пространственная железобетонная фундаментная платформа на многолетнемерзлом грунте, выполненная терморегулируемой, содержащая объединенные между собой верхние и нижние плиты, которые соединены железобетонными фермами раскосными или безраскосными или балками, между фермами или балками в поперечном направлении установлены крестовые связи, а между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье с терморегулируемой функцией и установленным в нем датчиком температуры воздуха, при этом по периметру фундаментная платформа содержит ограждающие деревянные клееные панели, образующие с указанными железобетонными плитами замкнутое пространство, причем во всех деревянных клееных панелях встроены регулируемые жалюзийные решетки с электроприводом их перемещения, который связан с системой автоматического управления процессом охлаждения вечномерзлого грунта. Новым является то, что регулируемые жалюзийные решетки выполнены двухрядными, соответственно с вертикальным и горизонтальным расположением их ламелей и с возможностью восприятия ветровых потоков и предотвращения снегопереноса, при этом система автоматического управления процессом охлаждения вечномерзлого грунта содержит установленные на соответствующих ламелях датчик углового положения вертикальной плоскости ламелей и датчик углового положения горизонтальной плоскости ламелей. Кроме того, блок управления, формирующий управляющие сигналы, выполнен в виде логического нечеткого регулятора, который содержит последовательно связанные между собой фазификатор с тремя входами, блок обработки и дефазификатор. При этом датчик углового положения вертикальной плоскости ламелей связан с первым входом фазификатора, датчик углового положения горизонтальной плоскости ламелей связан со вторым входом фазификатора, датчик температуры окружающей среды связан с третьим входом фазификатора. Фазификатор, являющийся преобразователем, обеспечивающим перевод исходных данных с упомянутых датчиков в значения лингвистических переменных, связан с блоком обработки, реализующим процедуры нечеткого вывода на множестве продукционных правил, составляющих базу знаний системы управления, и формирующим выходные лингвистические значения для связанного с ним дефазификатора, обеспечивающего перевод лингвистических значений в точные значения результатов вычислений и формирующего управляющие сигналы, подаваемые для воздействия на электропривод, связанный с ламелями вертикальной и горизонтальной плоскостей двухрядных жалюзийных решеток для сведения текущих ошибок к нулю.
На фиг. 1 схематично показана сборная пространственная железобетонная фундаментная платформа на многолетнемерзлом грунте, общий вид; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 приведена структурная схема системы автоматического управления элементами платформы для процесса охлаждения многолетнемерзлых грунтов.
Заявляемая сборная пространственная железобетонная фундаментная платформа на многолетнемерзлом грунте выполнена на основе изобретения по патенту РФ №2706495 С1, включающего объединенные между собой верхние и нижние плиты, которые соединены железобетонными фермами раскосными или безраскосными или балками, между фермами или балками в поперечном направлении установлены крестовые связи, а между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье. По периметру платформы установлены ограждающие деревянные клееные панели, образующие с железобетонными плитами замкнутое пространство. Во всех ограждающих деревянных клееных панелях, установленных с возможностью восприятия ветровых потоков и предотвращения снегопереноса, встроены регулируемые двухрядные жалюзийные решетки 1, выполненные соответственно с вертикальным и горизонтальным расположением их ламелей. При этом пространственная железобетонная фундаментная платформа содержит систему автоматического управления элементами платформы для процесса охлаждения многолетнемерзлых грунтов, включающую установленные на соответствующих ламелях датчик углового положения вертикальной плоскости ламелей 2, имеющий индикатор ошибки и переключатели задатчика стабилизируемого угла, и датчик углового положения горизонтальной плоскости ламелей 3, имеющий индикатор ошибки и переключатели задатчика стабилизируемого угла, датчик температуры окружающей среды 4, установленный в продуваемом подполье. Каждый датчик, установленный в соответствующем месте, соединен с фазификатором 5, имеющим три входа, соединенных с соответствующими датчиками 2, 3 и 4. Фазификатор 5 и последовательно соединенные с ним блок обработки 6 и дефазификатор 7 образуют структуру логического нечеткого регулятора, формирующего на выходе управляющие сигналы, подаваемые для воздействия на электропривод 8, связанный с ламелями вертикальной и горизонтальной плоскостей двухрядных жалюзийных решеток 1.
Для реализации изобретения могут быть использованы следующие известные элементы и блоки:
- регулируемые двухрядные жалюзийные решетки 1, например (https://уаndeх.ru/images/sеаrсh?tехt=регулируемые%20жалюзийные%20решетки%20двухрядные%20фото&lr=62&роs=27&img_url=httрs%3А%2F%2F%2Fwww.vent-style.ru%2Fimages%2Fcompanies%2F 1%2Fuserfiles%2F04_ARDR_KRV(1).jpg&rpt=s image, дата просмотра 06.01.2022 г.);
- датчик углового положения вертикальной плоскости ламелей 2, например (https://zetlab.com/product-category/datchiki/datchiki-peremeshheniya/uglovyie-datchiki-polozheniya/, дата просмотра 06.01.2022 г.), имеющий индикатор ошибки и переключатели задатчика стабилизируемого угла;
- датчик углового положения горизонтальной плоскости ламелей 3, например (https://zetlab.com/product-category/datchiki/datchiki-peremeshheniya/uglovyie-datchiki-polozheniya/, дата просмотра 06.01.2022 г.), имеющий индикатор ошибки и переключатели задатчика стабилизируемого угла;
- датчик температуры окружающей среды 4, например (https://yandex.ru/images/search?text=дaтчик%20тeмпepaтypы%20oкpyжaющeй%20cреды%20фото&lr=62, дата просмотра 06.01.2022 г.);
- фазификатор 5, например (https://yandex.ru/images/search?text=блoк%20фaзификaтop%20фoтo&lr=62, дата просмотра 06.01.2022 г.);
- блок обработки 6, например (https://yandex.ru/images/search?text=блoк%20aдaптивнoгo%20yпpaвлeния%20фoтo&lr=62, дата просмотра 06.01.2022 г.);
- дефазификатор 7, например (https://yandex.ru/images/search?text=блoк%20дeфaзификaтop%20фoтo&lr=62, дата просмотра 06.01.2022 г.).
Сборная пространственная железобетонная фундаментная платформа на многолетнемерзлом грунте функционирует следующим образом.
В процессе работы сборной пространственной железобетонной фундаментной платформы на многолетнемерзлом грунте датчик углового положения вертикальной плоскости ламелей 2 вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный величине отклонения угла движения воздушных потоков от заданных оптимальных значений. Сигнал ошибки поступает с выхода датчика углового положения вертикальной плоскости ламелей 2 на первый вход фазификатора 5. Датчик углового положения горизонтальной плоскости ламелей 3 вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный величине отклонения угла движения воздушных потоков от заданных оптимальных значений. Сигнал ошибки поступает с выхода датчика углового положения горизонтальной плоскости ламелей 3 на второй вход фазификатора 5. Датчик температуры окружающей среды 4 вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный величине отклонения температуры окружающей среды от заданных оптимальных значений. Сигнал ошибки поступает с выхода датчика температуры окружающей среды 4 на третий вход фазификатора 5. Фазификатор 5 переводит исходные данные с датчиков в значения лингвистических переменных для блока обработки 6. Блок обработки 6 реализует процедуры нечеткого вывода на множестве продукционных правил, составляющих базу знаний системы управления, в результате чего формируются выходные лингвистические значения для дефазификатора 7. Дефазификатор 7 переводит лингвистические значения в точные значения результатов вычислений и формирует управляющие сигналы, подаваемые для воздействия на электропривод 8, связанный с ламелями вертикальной и горизонтальной плоскостей двухрядных жалюзийных решеток 1, для сведения текущих ошибок к нулю. Длительность и частота управляющих сигналов зависит от величины ошибки.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в сокращении длительности процесса замораживания вечномерзлого грунта в естественных условиях и в предотвращении сильного снегопереноса в продуваемое подполье здания за счет повышения эффективности устройства для автоматического управления элементами платформы в связи с возможностью формирования более точных управляющих сигналов, обеспечивающих оптимальные условия процесса охлаждения.