Модуль сферический

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 близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является равноэлементная сферическая разбивка, где полную сферическую оболочку составляют 30 одинаковых ромбовидных остроугольных отсеков, состыкованных по кромкам так, что в двух противолежащих наиболее удаленных друг от друга угловых вершинах каждого отсека сходится по пять смежных отсеков, а в двух других противолежащих его угловых вершинах - по три (Файбишенко В.К. Металлические конструкции: Учеб. пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 1984. - с. 213, рис. 186-а).
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 дугообразным кромкам, очерченным участками геодезических линий, элементы выполнены в виде одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков и размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков, у каждого из которых две смежные контурные кромки выполнены равными; при этом между каждыми соседними правильными пятиугольными сферическими отсеками размещена пара неправильных пятиугольных сферических отсеков, состыкованных по равным кромкам с образованием внутреннего ребра, соединяющего контурные кромки двух близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков; причем каждые три смежные пары неправильных пятиугольных сферических отсеков состыкованы друг с другом по равным смежным контурным кромкам с образованием трехлучевого ребра, соединяющего контурные кромки трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков; при этом каждый правильный пятиугольный сферический отсек состыкован с десятью окружающими его неправильными пятиугольными 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 пятиугольных сферических отсеков.
В модуле сферическом внутренние ребра каждой пары неправильных пятиугольных сферических отсеков могут соединять соответствующие стороны контурных кромок близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков; при этом трехлучевые ребра могут соединять вершины трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков.
В модуле сферическом внутренние ребра каждой пары неправильных пятиугольных сферических отсеков могут соединять соответствующие вершины близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков; при этом трехлучевые ребра могут соединять стороны контурных кромок трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков.
В модуле сферическом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков две противолежащие кромки, примыкающие к паре равных смежных контурных кромок, могут быть выполнены одинаковыми.
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 и 2 изображен общий вид модуля сферического (варианты).
Модуль сферический образован многоугольными элементами сферической оболочки, состыкованными по дугообразным кромкам, очерченным участками геодезических линий. Элементы выполнены в виде одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков 1 и размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков 2, у каждого из которых две смежные контурные кромки 3 выполнены равными. Между каждыми соседними правильными пятиугольными сферическими отсеками 1 размещена пара неправильных пятиугольных сферических отсеков 2, состыкованных по равным кромкам с образованием внутреннего ребра 4, соединяющего контурные кромки 5 двух близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1; причем каждые три смежные пары неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 состыкованы друг с другом по равным смежным контурным кромкам 3 с образованием трехлучевого ребра 6, соединяющего контурные кромки 5 трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1. Каждый правильный пятиугольный сферический отсек 1 состыкован с десятью окружающими его неправильными пятиугольными сферическими отсеками 2; 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 пятиугольных сферических отсеков 2.
В модуле сферическом внутренние ребра 4 каждой пары неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 соединяют соответствующие стороны контурных кромок 5 близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1; при этом трехлучевые ребра 6 соединяют вершины 7 трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1.
В модуле сферическом внутренние ребра 4 каждой пары неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 соединяют соответствующие вершины 7 близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1; при этом трехлучевые ребра 6 соединяют стороны контурных кромок 5 трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1.
В модуле сферическом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 две противолежащие кромки 8 и 9, примыкающие к паре равных смежных контурных кромок 3, могут быть выполнены одинаковыми.
Заявляемая разбивка полной оболочки сферического модуля образована 72 сферическими отсеками, а не 30, как у прототипа; кроме того, в заявленном решении сферические отсеки выполнены без острых углов (какие имеются у ромбовидных отсеков прототипа) - все это в совокупности обусловливает меньшие габариты составляющих отсеков в пределах сферической поверхности, а, следовательно, их 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 сферического 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 горячеформованных 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.