ОПАЛУБКА СТРОИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к области создания опалубок различной конфигурации для строительства обитаемых сооружений, преимущественно на Луне.
3
3
Сущность изобретения: пространство между двумя эластичными герметичными оболочками заполняют сыпучим материалом - лунным грунтом (далее наполнителем) и посредством вакуумирования межоболочного пространства при воздействии внешнего давления газообразной среды, например, воздушной атмосферы обитаемого сооружения, и фиксации формы оболочек, получают опалубку различной формы для строительства сооружений, преимущественно на Луне. В качестве наполнителя использован сыпучий материал - на Земле это может быть маловлажный песок, а на Луне - лунный грунт (реголит), который по данным АЛС «Луна-13», «Луна-16» и «Луна-24» характеризуется следующими параметрами: объемный вес Y≈0,8 г/см; угол внутреннего трения α=32°; сцепление 0,005 кг/см. Грунт напоминает обыкновенную муку, 50-60% реголита -пыль, остальное - частицы размером от 0,49 мм до 0,9 мм.
Известна пневматическая опалубка для возведения монолитных железобетонных сооружений, авт.св. СССР №1013610 А от 11.12.81 г., МПК: Е04G 11/04, содержащая герметичную эластичную оболочку с шарнирно закрепленными в нижней части открылками, причем, оболочка снабжена полосами из ткани, закрепленными перпендикулярно ее продольной оси или продольными перемычками, являющимися ребрами жесткости. Такая опалубка позволяет получить однотипные бетонные конструкции больших пролетов, но не может быть использована многократно для получения строительных конструкций различных форм.
Известна пневматическая опалубка для возведения монолитных пространственных покрытий (ее варианты) авт.св. №1222791 А от 30.03.84 г., МПК: Е04G 11/04, содержащая двухслойную герметичную эластичную оболочку, систему наддува подоболочного пространства и крепление оболочки к основанию и снабженная стяжками из гибких канатов, а слои оболочки выполнены различной конфигурации. Такая опалубка позволяет получить однотипные бетонные конструкции больших пролетов за счет двоякой кривизны поверхности, но также не может использоваться многократно и разной конфигурации.
Ближайшим аналогом является щит опалубки, авт.св. СССР №883524 от 03.03.1980 г., МПК: E21F 15/02, содержащий две параллельно установленные эластичные оболочки, пространство между которыми заполнено затвердевающим наполнителем и устройство, фиксирующее форму щита. В качестве наполнителя использован материал, затвердевающий под воздействием физического поля, а фиксация формы щита осуществляется за счет источника поля. В качестве наполнителя применяется ферромагнитный материал, электрореологическая жидкость, плавкий материал, а в качестве физического поля применяется электромагнит, напряжение электрического тока, тепловыделяющий и теплопоглощающий элемент. Кроме того, щит снабжен эластичными перегородками, разделяющими пространство между эластичными оболочками на камеры.
Работа этого устройства требует постоянных затрат электроэнергии, т.к. электромагнит, электроток, а также тепловыделяющие и теплопоглощающие элементы, фиксирующие форму оболочек, используют электроэнергию, что в условиях энергодефицита на Луне затруднительно.
Техническим результатом предлагаемого решения является получение многоразовой опалубки различных форм, используемой для строительных сооружений, мебели или интерьера обитаемых сооружений, преимущественно на Луне, при минимальных затратах.
Технический результат достигается за счет того, что в опалубке строительных сооружений, в качестве наполнителя использован лунный грунт (реголит), при этом фиксация формы опалубки осуществляется за счет вакуумировании межоболочного пространства и под воздействием давления внешней газообразной среды (атмосферы) обитаемого сооружения, причем конкретную форму опалубки формируют до вакуумирования межоболочного пространства.
В связи с возрастающим энергодефицитом на Земле, в настоящее время все более актуальным становится вопрос индустриализации околоземного космоса с основой базирования на Луне и использование ее полезных ископаемых. Для освоения Луны потребуются долговременные строительные сооружения, обитаемые для людей и технологические для обслуживающих агрегатов и аппаратуры, конструктивно простые, достаточно легкие, с минимальными затратами на доставку и монтаж. Кроме того, полезно было бы использовать специфику лунных условий, в первую очередь вакуум, безветрие, и уменьшенный, по сравнению с земным, вес, а также, находящийся в избытке сыпучий материал - лунный грунт (реголит). Если взять две гибкие эластичные герметичные оболочки и в межоболочное пространство поместить лунный грунт, а сами оболочки соединить между собой, т.е. спаять или соединить их при помощи спецмолний, клея или липучек, а потом вакуумировать межоболочное пространство опалубки, т.е. в условиях отсутствия атмосферы на Луне, просто соединить межоболочное пространство опалубки с безвоздушным пространством Луны через простейший клапан при помощи шланга, и придать опалубке определенную форму (вручную или при помощи рычажных или гидравлических приспособлений), и поместить опалубку в обитаемое сооружение, где под действием внешнего газообразного пространства (разницы давления воздушной атмосферы обитаемого сооружения и разряжения внутри межоболочного пространства опалубки), то конкретная форма оболочек как бы отвердеет и опалубка может быть использована в качестве мебели, интерьера или стен обитаемого сооружения. Это объясняется тем, что при создании разряжения между оболочками и под воздействием внешнего давления газообразной среды частицы наполнителя в межоболочном пространстве сжимаются, как бы слипаются друг с другом, при этом резко возрастает трение между частицами, резко уменьшается текучесть, т.е. опалубка становится жесткой, как бы отвердевает. Если до разряжения придать какую-либо форму пространству между оболочками, т.е. придать форму опалубке, то при создании разряжения внутри нее и под действием давления внешней газообразной среды, частицы наполнителя за счет возросшего трения между ними будут стараться удержать приданную опалубке форму, приобретают свойство «спекания» т.е. опалубка будет вести себя как бы отвердевшей и ее можно использовать в виде мебели, интерьера или стен. При подаче давления в пространство между оболочками, разница давлений внутри межоболочного пространства и внешнего давления газообразной среды обитаемого сооружения нивелируется, трение между частицами наполнителя ослабевает, наполнитель обретает текучесть, аморфность, и опалубка теряет приданную ей форму и ей можно придать другую новую форму. Это можно производить многократно. Этот эффект можно использовать для изменения форм подобных опалубок и на Земле. Но в этом случае придется конструировать шлюзовые камеры или клапаны и применять оборудование для откачки воздуха из межоболочного пространства опалубки для поддержания вакуума, что усложняет конструкцию. На Луне же используется вакуум самого безвоздушного пространства, который «под рукой», а внешняя газообразная среда (т.е. воздушная атмосфера) имеется во всех обитаемых помещениях, и используется лунный грунт в качестве наполнителя, который не требуется доставлять с Земли.
На фиг.1 показано куполообразное обитаемое строительное сооружение в разрезе; на фиг.2 показано сооружение фиг.1 в плане; на фиг.3 показан вид «А» опалубки фиг.1.
Обитаемое строительное сооружение 1, например, куполообразной формы, содержит мебель, интерьер, внутренние стены, в виде опалубки 2 произвольной формы, которая состоит из эластичной герметичной оболочки 3 и наполнителя 4, представляющего собой лунный грунт.
Устройство работает следующим образом. При строительстве легких нестандартных обитаемых сооружений 1 (фиг.1 и фиг.2) на Луне в качестве мебели, внутренних перегородок и интерьера могут быть использованы гибкие многоразовые опалубки 2 с изменяющейся формой, которая задается принудительно по желанию, не требуя больших затрат на доставку на Луну (только доставка легких оболочек и шлангов). Опалубка 2 содержит две эластичные герметичные оболочки 3 (или одну свернутую оболочку). Внутрь межоболочного пространства помещают наполнитель 4, в виде лунного грунта, который в избытке на месте и не надо доставлять с Земли. Эластичные герметичные оболочки 3 склеивают или используют спецмолнии, или «липучки». После этого опалубке 2 придают заданную форму вручную или с помощью механических рычажных, или гидравлических средств. Затем через клапан и шланг (фиг.3) соединяют межоболочное пространство опалубки 2 с вакуумом (т.е. с окололунным пространством). Наполнитель 4 под действием внешнего давления газообразной среды (атмосферы обитаемого сооружения 1) обретает жесткость и полученную опалубку 2 используют по назначению. Предложенную опалубку легко монтировать. Опалубка может быть использована многократно.
Технический эффект заключается в получении многоразовых опалубок различных конфигураций для строительных обитаемых сооружений, преимущественно на Луне, при минимальных затратах на их транспортирование и монтаж.