Надувное пневматическое сооружение

Полезная модель относится к области строительства мобильных быстровозводимых конструкций, имеющих полную заводскую готовность на этапе изготовления, в частности к временным технологическим и бытовым сооружениям для временного размещения людей, различных производств и общественных заведений, а именно к пневматическим строительным конструкциям, использующимся в различных отраслях народного хозяйства в качестве ангаров, складских и производственных помещений, выставочных павильонов и спортивных залов, быстровозводимых дельфинариев и ремонтных баз на севере, для которых требуется подвод воздуха низкого давления от насосной станции и поддержание формы сооружения в рабочем состоянии без дополнительных затрат.
Для сохранения формы мягких пневматических укрытий внутри укрытия должно поддерживаться некоторое избыточное давление воздуха. Экономически выгодно иметь минимальное избыточное давление, так как паразитная утечка воздуха в этом случае будет минимальной.
2
2
Во время ветра это давление может оказаться недостаточным для устойчивости сооружения и сохранения его формы. Избыточное давление изнутри, в этом случае, должно быть больше скоростного напора ветра и его пиковых значений. Так скоростной напор при скорости ветра около 40 м/с равен 100 кг/м, причем отдельные порывы его могут достигать скоростей 60 м/с при скоростном напоре более 200 кг/м.
Поддержка такого избыточного давления сопровождается повышенной утечкой воздуха, удорожающей эксплуатацию укрытий.
Во избежание этого разрабатывают различные устройства регулирования избыточного давления воздуха внутри укрытия с автоматической поправкой величины регулируемого давления на скорость ветра.
Известно устройство для поддержания избыточного давления в мягких пневматических укрытиях посредством вентилятора с электродвигателем, снабженным механизмом изменения режима работы электродвигателя по авторскому свидетельству СССР №1840643, кл. F24F 11/04, Е04Н 15/20, 2007 г., Механизм регулирования выполнен в виде реле давления, соединенного с внутренней полостью укрытия и взаимодействующего с пусковой катушкой электродвигателя вентилятора, и с реле разрежения, датчиком служит установленная в ветровом потоке вертикальная трубка с диском.
Устройство представляет собой сложную конструкцию предназначенную для регулирования избыточного давления внутри мягких пневматических укрытий, использование которого удорожает строящееся пневматическое сооружение.
Известно воздухоопорное пневматическое сооружение по авторскому свидетельству СССР №947320, кл. Е04 В 1/345, 1982 г., включающее двухслойную оболочку с пониженным давлением в межоболочном пространстве, снабжено пневматическими арками, размещенными в межоболочном пространстве, выполненными с перфорациями, направленными под углом 30-60° к плоскости симметрии арки, под зоной осаждения снега, причем арки соединены через коллекторы с воздухонагревателями.
Данное пневматическое сооружение может быть использовано в районах с обильным выпадением атмосферных осадков в виде снега. Удаление снега с поверхности оболочки предлагается путем понижения, а затем повышения избыточного давления воздуха - это одно из направлений использования внутреннего избыточного давления.
Известно пневматическое сооружение по авторскому свидетельству СССР №662674, кл. Е04В 1/345, 1979 г., включающее силовую воздухоопорную оболочку с подвесами, пленочный утеплитель, анкерное основание, шлюзовое устройство и вентиляционную установку. Подвесы снабжены парными кольцами, пленочный утеплитель с анкерными петлями, причем пленочный утеплитель подвешен на непрерывных подвижных нитях последовательно пропущенных через одно из колец подвеса, анкерную петлю и другое кольцо подвеса, а концы подвижных нитей закреплены на анкерном оснований воздухоопорной оболочки. А по периметру пленочного утеплителя выполнены отверстия.
Однако, данное решение направлено на улучшение теплотехнических характеристик, а для выравнивания избыточного давления в объеме сооружения по периметру пленочного утеплителя выполнены отверстия, которые не могут решить снижение давления при нагреве воздухоопорной оболочки на солнце или от избыточного давления, создаваемого установкой подачи воздуха.
Известно воздухоопорное сооружение по авторскому свидетельству СССР №783428, кл. Е04В 1/345, 1980 г., принятое заявителем за прототип. Оно включает пневмооболочку и вентиляторы с воздуховодами и снабжено насосами, водоводами, форсунками и лопатками, причем форсунки и лопатки установлены в воздуховодах и соединены с насосами водоводами. Все перечисленные комплектующие вместе представляют конструкцию средства сброса избыточного давления воздуха в объеме надувного пневматического сооружения, направленное на регулирование температуры воздуха в сооружении.
Данное воздухоопорное сооружение можно использовать в районах с жарким сухим климатом, где оно особенно эффективно, но не применяется из-за большой стоимости кондиционеров и потребляемой ими электроэнергии. Причем средство регулирования температуры воздуха в сооружении представляет собой сложную конструкцию с использованием насосов, водоводов, форсунок и лопаток.
Технической проблемой при создании надувного пневматического сооружения кроме сохранения герметичности оболочки несущей конструкции, является еще и необходимость обеспечения устойчивости мягкой эластичной оболочки за счет выравнивания избыточного давления в объеме сооружения, что также используют для сохранения формы мягких надувных пневматических сооружений и даже удаления снега с оболочки путем понижения, а затем повышения избыточного давления.
Поставленная проблема решается тем, что в предлагаемом решении надувное пневматическое сооружение, содержащее пневматическую оболочку несущей конструкции, средство сброса избыточного давления в объеме сооружения, установку подачи воздуха с воздуховодом, пневматическая оболочка несущей конструкции выполнена в виде нескольких отдельных воздушных камер с индивидуальным подводом воздуха от установки подачи воздуха, а установка подачи воздуха выполнена, по крайней мере, в виде насосной станции низкого давления, при этом средство сброса избыточного давления в объеме сооружения выполнено как индивидуальное средство сброса избыточного давления в объеме каждой воздушной камеры, причем индивидуальное средство сброса избыточного давления выполнено в виде редукционного клапана низкого давления.
Кроме того, редукционный клапан низкого давления выполнен и установлен в воздушных камерах с возможностью аварийной защиты от разрыва и закреплен жестко и герметично на поверхности каждой воздушной камеры.
Технический результат от использования заявленной полезной модели заключается в том, что за счет применения редукционного клапана низкого давления в качестве индивидуального средства сброса избыточного давления в объеме каждой воздушной камеры, а также использование редукционного клапана в качестве устройства аварийной защиты воздушных камер пневматической оболочки несущей конструкции от разрыва, обеспечено выравнивание избыточного давления в объеме каждой воздушной камеры с обеспечением устойчивости мягкой эластичной оболочки и сохранением формы мягких надувных пневматических сооружений.
На фиг. 1 изображен общий вид надувного пневматического сооружения, вид спереди и вид сверху;
на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, где изображены установка подачи воздуха с воздуховодами, редукционные клапаны на каждой воздушной камере, обратные запорные клапаны на каждой воздушной камере и обратный клапан коллектора.
Надувное пневматическое сооружение содержит пневматическую оболочку несущей конструкции, выполненную в виде набора отдельных воздушных камер 1 с индивидуальным подводом воздуха к каждой воздушной камере от установки подачи воздуха, установку подачи воздуха 2 с воздуховодами 3 и 4, а также средство выравнивания или сброса избыточного давления в объеме каждой воздушной камеры 1 и/или какого-либо другого наружного элемента пневматической оболочки несущей конструкции, который наиболее подвержен увеличению внутреннего давления и повышению внутренней температуры от внешних воздействий атмосферы и/или от возможного избыточного давления, создаваемого установкой подачи воздуха. Причем индивидуальное средство сброса избыточного давления в каждой воздушной камере 1 выполнено в виде редукционного клапана 5 низкого давления.
Таким наружным элементом пневматической оболочки, который наиболее может быть подвержен увеличению внутреннего давления при повышении внутренней температуры от внешних воздействий атмосферы, солнечного излучения, внутреннего нагрева или воздействия установки подачи воздуха, может быть любой надувной элемент пневматического сооружения, например, арки, стенки, ворота, перегородки и т.п.
Установка подачи воздуха 2 выполнена, по крайней мере, в виде, например, насосной станции низкого давления, а воздуховод 3 установки предназначен для подачи воздуха от установки подачи воздуха 2 и выполнен в виде коллектора, а воздуховод 4 соединен с воздуховодом-коллектором 3 и предназначен для нагнетания воздуха непосредственно в воздушную камеру 1, подведен к каждой воздушной камере 1 и жестко и герметично соединен с ней и является индивидуальным подводом воздуха от установки подачи воздуха. А каждая воздушная камера 1 снабжена обратным запорным клапаном 6, к каждому из которых подсоединен воздуховод 4 нагнетания воздуха непосредственно в воздушную камеру 1.
Каждый обратный запорный клапан 6 установлен герметично и жестко на поверхности воздушной камеры 1 и герметично и жестко соединен с воздуховодом 4 нагнетания воздуха непосредственно в воздушную камеру 1 и предназначен для предотвращения выхода воздуха из воздушной камеры 1 и сохранения в ней внутреннего рабочего давления воздуха.
Кроме того, на выходе установки подачи воздуха 2 и на входе в коллектор 3 жестко и герметично установлен обратный клапан 7 коллектора 3 для предотвращения выхода воздуха из коллектора 3 и сохранения в нем рабочего давления воздуха.
Причем элементы пневматической оболочки несущей конструкции, а в основном это воздушные камеры 1, которые наиболее подвержены увеличению внутреннего давления при повышении внутренней температуры от внешних воздействий атмосферы, например, от нагрева оболочки от солнца, и/или от избыточного давления, создаваемого установкой подачи воздуха 2, выполнены с возможностью размещения на своей поверхности редукционного клапана 5 низкого давления.
Кроме того, редукционный клапан 5 низкого давления выполняет еще одну функцию - функцию устройства аварийной защиты, например, воздушных камер 1 пневматической оболочки несущей конструкции, и/или другого наружного элемента пневматической оболочки, на поверхности которых он установлен, от разрыва. Редукционный клапан 5 является аварийным элементом (предохранителем) в экстренных случаях При повышении допустимого давления в воздушных камерах 1. Для этого его настраивают на критическое давление, при достижении которого происходит сброс лишнего давления, его стравливание и дальнейшее выравнивание избыточного давления в объеме прежде всего воздушной камеры 1, а потом и во всем объеме сооружения.
Надувное пневматическое сооружение работает следующим образом.
Мобильное быстровозводимое пневматическое сооружение размещают на выбранном на местности месте, закрепляют его основание, и, после чего, подключают его к установке подачи воздуха 2 для накачки воздушных камер 1 оболочки несущей конструкции.
Для этого воздуховод 4 нагнетания воздуха непосредственно в воздушную камеру 1 герметично и жестко соединяют с установленным на ее поверхности обратным запорным клапаном 6. Таким образом подсоединяют каждую воздушную камеру 1 к своему индивидуальному воздуховоду 4 для нагнетания воздуха через коллектор воздуховода 3 подачи воздуха от установки подачи воздуха 2.
Подсоединив систему подачи воздуха к воздушным камерам 1 оболочки, включают установку подачи воздуха 2, которая нагнетает воздух в коллектор воздуховода 3 и воздуховоды 4 для подачи воздуха в воздушные камеры 1.
Подаваемый воздух свободно проходит через обратный клапан 7 коллектора 3, наполняя его, и дальше в воздуховоды 4 и через обратные запорные клапаны 6 каждого воздуховода 4 в каждую воздушную камеру 1, нагнетая в ней необходимое внутреннее рабочее давление воздуха, поддерживающее пневматическое сооружение в рабочем состоянии. Добившись нужного давления в воздушных камерах 1 необходимого для удержания оболочки несущей конструкции в рабочем состоянии, отключают установку подачи воздуха 2.
При этом обратные запорные клапаны 6 каждой воздушной камеры 1 надежно удерживают воздух в ней и не допускают его утечки из камеры, поддерживая постоянное рабочее давление, а обратный клапан 7 коллектора 3 удерживает воздух в коллекторе 3 и сохраняет в нем рабочее давление.
В случае повышения давления в воздушных камерах 1 от нагрева воздуха внутри воздушных камер 1, например, на солнце, а также от избыточного давления, создаваемого Установкой подачи воздуха 2 при перекачке, срабатывает редукционный клапан 5 низкого давления, выполняющий функцию устройства аварийной защиты воздушных камер 1 от разрыва или других элементов пневматической оболочки несущей конструкции, подверженных увеличению внутреннего давления и повышению внутренней температуры от внешних воздействий атмосферы и/или от избыточного давления, создаваемого установкой подачи воздуха 2.
В результате нагрева на солнце давление воздуха внутри воздушных камер достигает критического значения, при достижении которого осуществляют сброс лишнего давления, для чего стравливая воздух, редукционный клапан 5 выравнивает избыточное давление внутри воздушной камеры 1, тем самым снижает температуру внутри воздушной камеры 1 и затем внутри объема пневматического сооружения. Кроме того, одновременно он обеспечивает устойчивость мягкой оболочки и сохраняет форму пневматического сооружения.
Использование предлагаемого технического решения за счет применения редукционного клапана низкого давления в качестве индивидуального средства сброса избыточного давления в объеме каждой воздушной камеры и в качестве устройства аварийной защиты воздушных камер и других наружных пневматических элементов пневматической оболочки несущей конструкции надувного пневматического сооружения от разрыва позволило обеспечить выравнивание избыточного давления в объеме каждой воздушной камеры, устойчивость мягкой эластичной оболочки и сохранение формы мягких надувных пневматических сооружений, что способствует возведению пневматических строительных сооружений для временного размещения людей, различных производств и общественных заведения.