КАРКАСНАЯ КОНСТРУКЦИЯ И ЭЛЕМЕНТЫ КРЕПЛЕНИЯ

Группа полезных моделей относится к области строительства, в частности, к области быстровозводимых сборно-разборных рамочных конструкций, применяемых при сооружении теплиц, укрытий дорожных переходов, подъездов и входов в здания, укрытий спортивных и детских площадок, основной целью которых является обеспечение укрытия внутреннего объема от воздействия внешних атмосферных факторов; а также к элементам крепления частей конструкции.
Группа полезных моделей состоит из набора прямолинейных и криволинейных элементов конструкции определенного профиля, формирующих каркасную конструкцию, а также элементов крепления, которые имеют форму L-образного, П-образного и Г-образного профилей, применяемых при ее сборке.
Из уровня техники известны и применяются разнообразные конструкции, преимущественно применяемые как теплицы, состоящие из наборов деталей каркаса и элементов крепления.
Известно решение НАБОР ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ПОСТРОЙКИ ТЕПЛИЦЫ, европейский патент ЕР1036496, содержащий переднюю и заднюю стенки, две боковые стенки и крышу, соединяющиеся с образованием рамной конструкции, в которую вставляются светопропускающие панели, при этом, по крайней мере, часть образующих вышеуказанных элементов профилей имеют полости и являются направляющими, профили соединяются посредством осевых соединительных элементов, вставляемых в оконцовки профилей.
Недостатком данного решения является использование в ней элементов конструкции с профилями крайне сложной геометрической формы, что неоправданно экономически, а также то, что сборка данной конструкции сильно осложнена.
Известно решение ТЕПЛИЦА АРОЧНАЯ С ПОКРЫТИЕМ ИЗ СОТОВОГО ПОЛИКАРБОНАТА, российский патент №82988, приоритет 26.12.2008, которая включает дуги, продольные связи и дверь, выполненные из пластиковых труб; стыковочные узлы, при этом в верхней части каждой дуги, кроме крайних, на расстоянии 0,2÷0,4 м от ее вершины, установлена горизонтальная перемычка, а вершины всех дуг соединены с горизонтальной пластиковой трубой, при этом с такой же трубой соединены середины перемычек, выполненных из пластиковых труб, горизонтальные трубы соединены между собой пластиковыми вертикальными трубами, стыковочные узлы выполнены в виде петель с хвостовиками, причем внутренний диаметр петли на 0,2÷1,0 мм больше наружного диаметра пластиковой трубы, на которую петля надевается, а наружный диаметр хвостовика на 0,5÷7,0 мм меньше внутреннего диаметра надеваемой на него трубы.
Недостатком данного решения является, во-первых, невозможность установки покрытия (в данном случае сотового поликарбоната) вплотную с дугами, что ухудшает эксплуатационные характеристики изделия и, во-вторых, необходимость использования дополнительных конструктивных элементов в виде перемычек для обеспечения приемлемой жесткости конструкции.
Техническим результатом, для обеспечения достижения которого предназначена предлагаемая группа полезных моделей, является создание легко возводимой и, при необходимости, разборной конструкции, одновременно являющейся прочной и легкой; конструкция не должна быть привязана к строго определенным заранее размерам; конструкция должна быть способной выполнять разнообразные функции; при этом конструкция должна быть достаточно простой для ее сборки неквалифицированным и неподготовленным персоналом.
Получение данного технического результата обеспечивается следующим.
Каркасная конструкция.
Каркасная конструкция представляет собой объемную конструкцию, с возможностью ее сборки и разборки, образующую каркас, который состоит из прямолинейных и/или криволинейных элементов. С помощью данных прямолинейных и/или криволинейных элементов формируются поперечные элементы каркаса, которые соединяются между собой посредством продольных стяжек, выполненных из прямолинейных элементов. Профиль любого из прямолинейных и/или криволинейных элементов, составляющих поперечные элементы и/или продольные стяжки, геометрически представляет собой пустотелый параллелограмм, одна из сторон которого имеет разрыв, составляющий от 3 до 97 процентов длины этой стороны параллелограмма; размер одной из пар параллельных друг другу сторон параллелограмма относится к размеру второй пары параллельных друг другу сторон в пределах от 1×1 (квадрат) до 1×5; абсолютный размер сторон параллелограмма не превышает 100 мм. Толщина стенки профиля составляет от 0.005 до 0.3 от большей стороны параллелограмма, преимущественным видом выполнения профиля является параллелограмм со сторонами 25 на 30 мм и толщиной 1 мм. Для увеличения прочности конструкции и в случае соосного соединения прямолинейных и/или криволинейных элементов может быть использована вставка, располагаемая внутри сразу двух соединяемых профилей и прикрепляемая к ним любым из известных способов.
По другому варианту выполнения каркасная конструкция представляет собой объемную конструкцию, с возможностью ее сборки и разборки, образующую каркас, который состоит из прямолинейных и криволинейных элементов. С помощью данных прямолинейных и криволинейных элементов формируются поперечные элементы каркаса, которые соединяются между собой посредством продольных стяжек, выполненных из прямолинейных элементов. Профиль любого из прямолинейных и/или криволинейных элементов, составляющих поперечные элементы и/или продольные стяжки, геометрически представляет собой пустотелый параллелограмм, одна из сторон которого имеет разрыв, составляющий от 3 до 97 процентов длины этой стороны параллелограмма; размер одной из пар параллельных друг другу сторон параллелограмма относится к размеру второй пары параллельных друг другу сторон в пределах от 1×1 (квадрат) до 1×5; абсолютный размер сторон параллелограмма не превышает 100 мм. При этом каждая из сторон параллелограмма, за исключением имеющей разрыв, содержит, по крайней мере, один непрямолинейный вогнутый к центру параллелограмма участок, длиной от 0,2 до 0,8 размера соответствующей стороны. Форма вогнутого участка может быть в виде угла различного размера, либо дуги. Толщина стенки профиля составляет от 0.005 до 0.3 от большей стороны параллелограмма, преимущественным видом выполнения профиля является параллелограмм со сторонами 25 на 30 и толщиной 1 мм.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается также и различными вариантами выполнения элементов крепления, с помощью которых осуществляется соединение прямолинейных и криволинейных элементов и сборка рамной конструкции.
Предлагаемая рамная конструкция и различные варианты выполнения элементов крепления образуют группу полезных моделей; элементы крепления предназначены для получения рамной конструкции, относятся к объектам одного вида и назначения и обеспечивают одинаковый технический результат, что говорит о наличии критерия единства полезной модели.
Элемент крепления L-образного профиля
Известны и широко применяются разнообразные профили L-образной формы, предназначенные для соединения двух, расположенных перпендикулярно по отношению друг к другу, деталей; либо под углом, близким к 90 градусам.
Известна «пластина угловая» (http://www.opk-представляющая собой фигуру, геометрически образованную наложением двух параллелограммов с совмещением одного из углов одинакового размера каждого, в пластине выполнена перфорация для ее прикрепления к соединяемым деталям.
Недостатками такого крепежного элемента являются ограниченные возможности по его применению только для плоских соединяемых элементов и обеспечение качественного скрепления элементов только при условии того, что ширина скрепляемых элементов конструкции равна или немного превосходит ширину каждой из сторон крепежного элемента.
Известен «Соединительный элемент для мебели», полезная модель РФ, №15920, который выбран в качестве ближайшего аналога.
Данный элемент предназначен преимущественно для навески конструктивных и декоративных деталей спального места и представляет собой уголок с отверстиями в полках для крепежных элементов, при этом его горизонтальная часть выполнена из двух параллельных полок с соосными отверстиями, а вертикальная полка удлинена и смещена вбок от горизонтальных полок.
Недостатком данного элемента является невозможность прикрепления к вертикальной части каких - либо элементов соединяемой/навешиваемой конструкции, данная часть служит только для фиксации на поверхности самого соединительного элемента. Другим недостатком является необходимость при его изготовлении либо использовать заготовку сложной формы, что приводит к большим отходам материала, либо механически присоединять к заготовке полки, что ухудшает впоследствии эксплуатационные качества элемента.
Предлагаемый элемент крепления позволяет устранить подобные недостатки и надежно скреплять друг с другом элементы, имеющие, по крайней мере в части своего сечения, форму параллелограмма. Данный технический результат достигается за счет того, что L-образный профиль представляет собой фигуру, геометрически образованную наложением двух параллелограммов с совмещением одного из углов одинакового размера обоих параллелограммов, при этом каждый из краев непересекающихся частей параллелограмма на части своей длины имеет отогнутый от плоскости параллелограмма борт.
Угол отклонения борта от плоскости параллелограммов составляет угол от 5 до 90 градусов, предпочтительным вариантом выполнения является угол в 80-90 градусов. Также предпочтительным вариантом выполнения L-образного профиля является такой, при котором все борта отогнуты в одну от плоскости параллелограммов сторону, однако возможны и другие варианты разнонаправленного отклонения бортов, в частности такой, при котором оба борта одной непересекающейся части параллелограмма отогнуты в одну сторону от плоскости параллелограммов, а оба борта другой непересекающейся части параллелограмма отогнуты в другую сторону. Длина непересекающихся частей параллелограммов относительно пересекающейся части, преимущественно составляет отношение от 1×1 до 10x×1, длина борта относительно длины непересекающейся части параллелограмма составляет преимущественно 80-90 процентов, но может быть и уменьшена для определенных поставленных задач. Длина бортов противоположных краев может быть одинаковой, но, при определенных случаев, может быть установлена разной.
L-образный профиль имеет несколько, от одного до восьми отверстий, предназначенных для прикрепления соединяемых элементов; также в нем могут быть изготовлены отверстия для прикрепления самого L-образного профиля к еще одной поверхности, в случае такой необходимости.
Преимущественным материалом выполнения L-образного профиля является оцинкованная сталь, также могут быть использованы нержавеющая сталь, полимерные материалы, алюминий и алюминиевые сплавы.
Элемент крепления П-образного профиля.
Известны и широко применяются профили П-образной формы, предназначенные для, например, присоединения детали в форме бруса к плоскости; либо для соединения двух перекрещивающихся деталей, оси которых расположенных перпендикулярно по отношению друг к другу либо под углом, близким к 90 градусам, при этом одна деталь проходит над другой.
Известен так называемый «прямой подвес», (http://www.s-shop.su/product.php?id product=107), представляющий собой прямолинейную пластину с перфорацией круглой и продолговатой формы, которая после ее изгиба в двух местах образует П-образную скобу. Недостатком данного изделия является невозможность ее использования для соединения трех деталей, оси двух из которых перпендикулярны оси третей детали.
Известен «КРЕПЕЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЯМСИ», патент на изобретение РФ №2380585.
Крепежный элемент содержит две боковые стенки и основание, боковые стенки изготовлены из материала со свойством «эффекта памяти формы», расположены под углом друг к другу и в центральной части в области стыка друг с другом имеют вырез продолговатой формы. Основания выполнены в виде лапок, присоединенных к боковым стенкам и направленных наружу. Недостатком является узкая сфера применения данного элемента, невозможность соединять перекрещивающиеся детали.
Известно «КРЕПЕЖНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОПОРЕ», патент на изобретение РФ 2391565, который выбран в качестве ближайшего аналога.
Крепежное устройство предназначено для захвата металлической опоры в виде балки или бруса с обеих сторон и является металлической деталью, полученную вырезанием и складыванием единой металлической пластины или листа, имеющих заданную толщину. Крепежное устройство также содержит средства крепления для фиксирования или подвешивания различных элементов, U-образный фланец, имеющий две боковых стороны, образующих захват, имеющий ряд выступов, чередующихся вдоль верхних участков фланца. Концевая часть каждого нижнего участка фланца выполнена с гибким зубцом. Два зубца выполнены гибкими, действующими как пружины на концах жестких нижних участков, образующих две боковые стороны фланца в соединении с верхними участками. Недостатком данного устройства является ограниченные возможности по скреплению трех и/или четырех перекрещивающихся деталей.
Предлагаемый крепежный элемент позволяет устранить подобные недостатки и надежно скреплять друг с другом три элемента, перекрещивающиеся друг с другом, оси двух из которых пересекаются с осью третьей детали под углом, близким к 90 градусам. Данный технический результат достигается за счет того, что П-образный профиль представляет собой фигуру, геометрически образованную последовательным сопряжением пяти параллелограммов, концевые и центральный параллелограмм находятся в различных, но параллельных друг другу плоскостях, второй и четвертый (средние) параллелограммы располагаются в плоскостях, расположенных по отношению к первому, третьему и пятому параллелограмму под углом, близким к 90 градусам; каждый из краев первого и пятого параллелограмма на части своей длины имеет отогнутый от плоскости параллелограмма борт. Угол отклонения борта от плоскости параллелограммов составляет угол от 5 до 130 градусов, предпочтительными вариантами выполнения являются углы в 55-65, 85-95, 115-125 градусов. Также предпочтительным вариантом выполнения П-образного профиля является такой, при котором, во-первых, плоскости первого, третьего и пятого параллелограмма расположены под углом в 90 градусов к плоскостям второго и четвертого параллелограмма, и, во-вторых, все борта отогнуты в одну от плоскости параллелограммов сторону, однако возможны и другие варианты разнонаправленного отклонения бортов, в частности такой, при котором оба борта первого параллелограмма отогнуты в одну сторону от плоскости первого и пятого параллелограммов, а оба борта пятого параллелограмма отогнуты в другую сторону. Соотношение габаритов параллелограммов выбирается исходя из габаритных размеров предполагаемых к соединению деталей, длина борта относительно общей длины первого и пятого параллелограммов также выбирается исходя из конкретной задачи, но преимущественно составляет 80-90 процентов. Длина бортов первого и пятого параллелограммов с каждой из сторон может быть как одинаковой так и различной.
П-образный профиль имеет несколько, от одного до двенадцати, отверстий, предназначенных для прикрепления соединяемых элементов; также в нем могут быть изготовлены отверстия для прикрепления самого П-образного профиля к еще одной поверхности, в случае такой необходимости.
Преимущественным материалом выполнения П-образного профиля является оцинкованная сталь, также могут быть использованы нержавеющая сталь, полимерные материалы, алюминий и алюминиевые сплавы.
Элемент крепления Г-образного профиля
Известно «КРЕПЕЖНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОПОРЕ», патент на изобретение РФ 2391565, который выбран в качестве ближайшего аналога.
Крепежное устройство предназначено для захвата металлической опоры в виде балки или бруса с обеих сторон и является металлической деталью, полученную вырезанием и складыванием единой металлической пластины или листа, имеющих заданную толщину. Крепежное устройство также содержит средства крепления для фиксирования или подвешивания различных элементов, U-образный фланец, имеющий две боковых стороны, образующих захват, имеющий ряд выступов, чередующихся вдоль верхних участков фланца. Концевая часть каждого нижнего участка фланца выполнена с гибким зубцом. Два зубца выполнены гибкими, действующими как пружины на концах жестких нижних участков, образующих две боковые стороны фланца в соединении с верхними участками. Недостатком данного устройства является ограниченные возможности по скреплению трех и/или четырех перекрещивающихся деталей.
Предлагаемый крепежный элемент позволяет устранить подобные недостатки и надежно скреплять друг с другом три элемента, перекрещивающиеся друг с другом, оси двух из которых пересекаются с осью третьей детали под углом, близким к 90 градусам, а также прикреплять соединение к четвертой детали. Данный технический результат достигается за счет того, что Г-образный профиль представляет собой фигуру, геометрически образованную последовательным сопряжением четырех параллелограммов, концевой (первый) и третий параллелограмм находятся в различных, но параллельных друг другу плоскостях, второй и четвертый параллелограммы располагаются в плоскостях, расположенных по отношению к первому и третьему параллелограмму под углом, близким к 90 градусам; каждый из краев концевого (первого) параллелограмма на части своей длины имеет отогнутый от плоскости параллелограмма борт. Угол отклонения борта от плоскости первого параллелограмма составляет угол от 5 до 130 градусов, предпочтительными вариантами выполнения является углы в 55-65, 85 -95, 115-125 градусов. Также предпочтительным вариантом выполнения Г-образного профиля является такой, при котором, во-первых, плоскости первого и третьего параллелограмма расположены под углом в 90 градусов к плоскостям второго и четвертого параллелограмма, и, во-вторых, все борта концевого (первого) параллелограмма отогнуты в одну от его плоскости сторону, однако возможны и другие варианты разнонаправленного отклонения бортов. Соотношение габаритов параллелограммов выбирается исходя из габаритных размеров предполагаемых к соединению деталей, длина борта относительно общей длины первого параллелограмма также выбирается исходя из конкретной задачи, но преимущественно составляет 80-90 процентов. Длина бортов первого параллелограмма может быть как одинаковой с обеих сторон, так и различной.
Г-образный профиль имеет несколько, от одного до двенадцати, отверстий, предназначенных для прикрепления соединяемых элементов; также в нем могут быть изготовлены отверстия для прикрепления самого Г-образного профиля к еще одной поверхности, в случае такой необходимости.
Преимущественным материалом выполнения Г-образного профиля является оцинкованная сталь, также могут быть использованы нержавеющая сталь, полимерные материалы, алюминий и алюминиевые сплавы.
Предлагаемая группа полезных моделей поясняется фигурами, на которых представлено:
На фиг.1 - общий вид каркасной конструкции в собранном состоянии (элементы крепления не показаны);
На фиг.2 - общий вид каркасной конструкции в собранном состоянии (элементы крепления не показаны) с указанием узлов.
На фиг.3 - отрезок профиля
На фиг.4 - отрезок профиля по второму варианту выполнения;
На фиг.5 - прямолинейный элемент конструкции;
На фиг.6 - криволинейный элемент конструкции;
На фиг.7 - Элемент крепления L-образного профиля;
На фиг.8 - Элемент крепления П-образного профиля;
На фиг.9 - Элемент крепления Г-образного профиля;
На фиг.10 - Узел А и В;
На фиг.11 - Узел С;
На фиг.12 - Узел D;
На фиг.13 - Узел Е и F;
На фиг.14 - Узел G;
На фиг.15 - Узел H;
На фиг.16 - соединение прямолинейных элементов с помощью элемента крепления L-образного профиля;
На фиг.17 - вариант соединения прямолинейных элементов с помощью элемента крепления L-образного профиля;
На фигуре 1 показана рамная конструкция, состоящая из прямолинейных и криволинейных элементов, при этом прямолинейные элементы [10] и криволинейные элементы [11] образуют поперечные элементы каркаса [21]; продольные стяжки сформированы прямолинейными элементами [10]. Прямолинейные и криволинейные элементы, сопряженные в различных комбинациях с помощью элементов крепления, образуют узлы креплений.
На фиг.3. Показан первый из вариантов выполнения профиля, на фиг.4 - второй вариант выполнения, с образованными на каждой из сторон профиля вогнутостями различной («прямоугольной», «дугообразной») формы.
Сочетания различных (прямолинейных и криволинейных) элементов, а также их разное количество образуют множество используемых в конструкции узлов (показаны на фиг.2). Взаимное расположение прямолинейных и криволинейных элементов требует их соединения с помощью различных элементов крепления. Ниже перечислены основные узлы, используемые в предлагаемой конструкции.
Узел А, также как и узел В, показанные на фиг.10, формируются сопряжением двух криволинейных [11] и одного прямолинейного [10] элемента с помощью элемента крепления Г-образного профиля [22].
Узел С, показанный на фиг.11, формируется сопряжением одного криволинейного [11] и трех прямолинейных [10] элементов с помощью элемента крепления Г-образного профиля [22].
Узел D, показанный на фиг.12, формируется сопряжением трех прямолинейных [10] элементов с помощью элемента крепления Г-образного профиля [22].
Узел Е, также как и узел F, показанные на фиг.13, формируются сопряжением двух криволинейных [11] и двух прямолинейных [10] элементов с помощью элемента крепления П-образного профиля [23].
Узел G, показанный на фиг.14, формируется сопряжением трех прямолинейных [10] элементов и одного криволинейного элемента [11] с помощью элемента крепления П-образного профиля [23].
Узел Н, показанный на фиг.15, фюрмируется сопряжением трех прямолинейных [10] элементов с помощью элемента крепления Г-образного профиля [22].
При варианте выполнения каркаса, в котором он содержит фронтон и двери, а также может содержать форточки, используется сопряжение прямолинейных элементов [10] и L-образного элемента [24], так, как представлено на фигурах 16 и 17.
Изготовление всех или части элементов конструкции производится преимущественно из оцинкованной стали. Также в качестве материала элементов конструкции может быть использована нержавеющая сталь, алюминий и алюминиевые сплавы, полимерные материалы. Прямолинейные и криволинейные элементы изготавливаются из предварительно нарезанных полос необходимой длины путем выгибания и/или (во втором варианте профиля) штамповки.
Элементы соединения изготавливаются из заготовок, преимущественно выполненных из оцинкованной стали, путем их обрезания и выгибания по шаблонам.
Так, L-образный профиль изготавливается из L-образной заготовки путем выполнения на непересекающихся частях параллелограмма пропилов, составляющих 5-10 процентов от ширины такой части и последующего изгиба каждого края свободной оконцовки этой части на угол от 5 до 90 градусов. Разметку и формирование отверстия под монтажные крепления целесообразно выполнять до выполнения изгиба.
П-образный профиль изготавливается из пластины в форме параллелограмма путем его выгибания по четырем линиям и выполнения на частях первого и пятого образовавшегося параллелограмма пропилов, составляющих 5-10 процентов от ширины такой части и последующего изгиба каждого края свободной оконцовки этой части первого и пятого образовавшегося параллелограмма на угол от 5 до 90 градусов. Разметку и формирование отверстия под монтажные крепления целесообразно выполнять до выполнения изгиба.
Г-образный профиль изготавливается из пластины в форме параллелограмма путем его выгибания по трем линиям и выполнения на частях первого (концевого) образовавшегося параллелограмма пропилов, составляющих 5-10 процентов от ширины такой части и последующего изгиба каждого края свободной оконцовки этой части первого параллелограмма на угол от 5 до 90 градусов. Разметку и формирование отверстия под монтажные крепления целесообразно выполнять до выполнения изгиба.
Покрытие конструкции выполняется преимущественно из сотового поликарбоната, также возможно использование других материалов, таких, как другие прозрачные полимерные материалы, стекло, стеклопластик, а также возможно использование непрозрачных листовых материалов из металла, полимерных материалов, древесины и т.п. Покрытие может быть предварительно раскроено под необходимые размеры.
Последовательность сборки конструкции зависит от конкретного вида конструкции, и может быть как произвольной, так и предложенной в инструкции, заранее определенной.
При сборке конструкции ее элементы соединяются между собой известными видами механических соединений, например при помощи резьбовых элементов, таких как болты, гайки, саморезы; возможно соединение элементов сваркой, однако при этом конструкция теряет возможность разборки. При соосном соединении возможно использование вставок, вставляемых внутрь профилей соединяемых элементов или накладываемых на такие профили.
После сборки конструкции и ее установки в заданное место она может быть дополнительно снабжена покрытием, которое прикрепляется к конструкции известными механическими способами соединения, например саморезами.