Модуль сферический

Настоящая полезная модель относится к области строительства, а именно к сферическим конструктивным модулям, используемым в качестве сферических купольных покрытий, оболочек резервуаров/газгольдеров, а также полносборных жилых блоков поселений на труднодоступных территориях и в зонах экстремальных природно-климатических условий, в т.ч. сферических жилых отсеков орбитальных космических многомодульных станций.
Из существующего перечня аналогичных технических решений известна сферическая оболочка газгольдера, составленная из однотипных линзовидных сферических листовых сегментов, имеющих дополнительное подразделение по длине и состыкованных по меридианам сферы с образованием двух противолежащих вершин-полюсов на ее поверхности (Архитектура промышленных предприятий, зданий и сооружений: справочник проектировщика /В.А. Дроздов, Л.Ф. Гольденгерш, Е.С. Матвеев и др.; под общ. ред. Кима Н.Н. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Стройиздат, 1990. - с. 617, рис. 32.15).
Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является сложный раскрой составных линзовидных сферических элементов, а также значительная трудоемкость точного соединения многочисленных вершин составляющих элементов в двух вершинах-полюсах сферической оболочки.
Известна сферическая оболочка газгольдера, составленная из разновеликих четырехугольных листовых полос, продольные кромки которых ориентированы по ее меридианам (Костов К. Архитектура инженерных сооружений и промышленного интерьера. - М.: Стройиздат, 1983. - с. 131, рис. 4.46-б).
Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, являются разнотипность и сложный раскрой составляющих оболочку четырехугольных полос, а, следовательно, значительная трудоемкость ее изготовления и монтажа.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является модуль сферический с равноэлементной разбивкой, где полную сферическую оболочку составляют 60 одинаковых пятиугольных отсеков, состыкованных по кромкам так, что в угловых вершинах модуля сходится по три и пять смежных отсеков (патент РФ №204912, Модуль сферический, МКИ Е04В 1/00, 2021).
Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является увеличенное количество сферических элементов, сходящихся в вершинах, а также значительные габариты элементов в пределах поверхности сферической оболочки, а, следовательно, их большой изгиб (искривление), что в итоге обусловливает совокупную трудоемкость изготовления элементов и монтажа оболочки.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение изготовления элементов и снижение трудоемкости монтажа оболочки модуля сферического.
Данная задача решается за счет того, что в модуле сферическом, образованном многоугольными элементами сферической оболочки, состыкованными по целым дугообразным кромкам, очерченным участками геодезических линий, элементы выполнены в виде одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков и размещенных между ними одинаковых неправильных шестиугольных сферических отсеков, у каждого из которых по две смежные и две несмежные кромки выполнены попарно равными; при этом каждый правильный пятиугольный сферический отсек состыкован с окружающими его пятью неправильными шестиугольными сферическими отсеками; во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать правильных пятиугольных сферических отсеков и шестьдесят неправильных шестиугольных сферических отсеков.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является упрощение изготовления элементов и снижение трудоемкости монтажа оболочки модуля сферического путем уменьшения числа стыкующихся в вершинах сферических отсеков с одновременным увеличением количества их боковых сторон, а также увеличения общего количества отсеков, составляющих полную сферическую оболочку, с одновременным уменьшением их габаритов и изгиба (искривления).
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1, 2 изображен общий вид модуля сферического (варианты с различными пропорционально-метрическими параметрами составляющих сферических отсеков).
Модуль сферический образован многоугольными элементами сферической оболочки, состыкованными по целым дугообразным кромкам, очерченным участками геодезических линий. Элементы выполнены в виде одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков 1 и размещенных между ними одинаковых неправильных шестиугольных сферических отсеков 2, у каждого из которых по две смежные кромки 3 и две несмежные кромки 4 выполнены попарно равными. Каждый правильный пятиугольный сферический отсек 1 состыкован с окружающими его пятью неправильными шестиугольными сферическими отсеками 2. При этом во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать правильных пятиугольных сферических отсеков 1 и шестьдесят неправильных шестиугольных сферических отсеков 2.
Заявляемая разбивка полной оболочки сферического модуля образована 72 сферическими отсеками, а не 60, как у прототипа, что обусловливает их меньшие габариты в пределах поверхности сферы, а, следовательно, меньший изгиб (искривление). Это, в свою очередь, упрощает процесс и снижает трудоемкость изготовления сферических отсеков, например, путем горячего или холодного прессования. Также снижению трудоемкости изготовления оболочки модуля способствует компоновочное свойство заявленной разбивки, когда во всех ее вершинах стыкуется лишь по три сборных отсека, а не по пять, как у прототипа.
Сферическая оболочка заявляемого модуля выполняется, например, из многослойных композитных материалов с внутренним напененным изолирующим утеплителем. Возможно изготовление сборной оболочки модуля из штампованных металлических листовых элементов с последующим соединением их по контурным дугам сваркой.
Сферические модули могут в совокупности образовывать объемные составные объекты различной пространственной конфигурации, последовательно присоединяясь друг к другу известными способами. При этом полносборная конструкция модуля сферического может обеспечивать его полностью автономное, изолированное жизнеобеспечение в качестве объемного компонента составной структуры.