ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ КАРКАС ДЛЯ БЫСТРОВОЗВОДИМОГО СООРУЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
PNEUMATIC FRAME FOR QUICK-ERECT STRUCTURE (VERSIONS)

Данное техническое решение относится к быстровозводимым надувным пневмокаркасным сооружениям, выполненным из гибких модулей, соединенных и сообщенных между собой в несущую конструкцию сооружения. Техническое решение предназначено для использования в области строительства, а также для возведения укрытий различного назначения, в том числе укрытий, используемых в чрезвычайных условиях спасения терпящих бедствия людей.
Известны быстровозводимые пневматические каркасы, каждый из которых содержит надувной пневматический модуль, соединенный, по меньшей мере, с другим аналогичным ему смежным модулем, причем полости модулей сообщены между собой (RU 2169818 C1, 27.06.2001; RU 2375533 C1, 10.12.2009; RU 97122083 A, 10.09.1999; RU 2182811 C1, 27.05.2002; RU 2171344 C1, 27.07.2001). Известные пневматические каркасы относятся преимущественно к надувным каркасам, которые при их возведении надуваются воздухом, а при складывании в транспортное положение воздух из них удаляется. В этой связи известные каркасы имеют также средства для подачи в полости надувных элементов сжатого воздуха.
Также из зарубежной патентной документации известны быстровозводимые пневматические каркасы, каждый из которых содержит надувной пневматический модуль, соединенный, по меньшей мере, с другим аналогичным ему смежным пневматическим модулем, причем полости модулей сообщены между собой (US 2011107681 A1, 2011-05-12; US 2011209416 A1, 2011-09-01; US 20110139956 A1, 2011-06-16; KR 20100008302 U, 2010-08-20; CN 201919998 U, 2011-08-10; CN 201835586 U, 2011-05-18; JP 2011149199 A, 2011-08-04; JP 2011510191 A, 2011-03-31).
Существенно, что известные каркасы не отвечают требованиям быстровозводимости в случаях, когда они возводятся в чрезвычайных ситуациях, например, на обесточенных территориях в ночное время суток в крайне сжатых по времени условиях. Известно, что в таких условиях важным обстоятельством в обустройстве зоны спасения людей является максимально быстрое освещение местности, на которой возводится зона спасения. Однако в известных случаях и в практике при возведении таких зон в ночное время суток сначала освещают эту зону, а затем возводят временные или постоянные сооружения, в том числе возводят сначала каркасы сооружений. Такая последовательность действий увеличивает время обустройства зоны спасения. При этом следует отметить, что известные быстровозводимые надувные каркасы используются по своему прямому назначению - для восприятия статических и динамических нагрузок, действующих на каркасы сооружений во время их эксплуатации от покрытий и кровли, монтируемых на каркасах, а также от воздействия внешней среды.
В указанных экстремальных условиях желательна многофункциональность любого средства спасения с целью уменьшения массы спасательного снаряжения, доставляемого отрядом спасения к месту бедствия.
Техническим результатом пневматического каркаса для быстровозводимого сооружения является сокращение времени возведения каркаса. Другим техническим результатом является расширение функциональных возможностей каркаса.
Указанные результаты получены первым вариантом пневматического каркаса, который характеризуется тем, что он содержит, по меньшей мере, две параллельно расположенные арки и соединяющий их вверху соединительный элемент с верхней, выступающей вверх, по меньшей мере, одной частью, причем каждая арка, соединительный элемент и его выступающая часть выполнены из гибкой надувной оболочки, полости оболочек сообщены между собой и в рабочем положении заполнены воздухом под давлением, в полости выступающей части соединительного элемента расположен источник света, причем оболочка выполнена из пропускающего свет материала.
Выступающая верхняя часть соединительного элемента растяжкой соединена с прилегающей к ней аркой, нижний конец растяжки закреплен на основании, на котором расположен пневматический каркас, середина растяжки соединена с аркой, а верхний конец растяжки соединен с выступающей частью соединительного элемента, при этом на наружных поверхностях арок закреплены фиксаторы для фиксации на арках тента.
Каркас имеет опору, выполненную из гибкой надувной оболочки, опора образует нижнюю замкнутую обвязку каркаса и соединена с каждым концом арки, при этом полость опоры сообщена с полостями арок и соединительного элемента.
Указанные результаты получены вторым вариантом каркаса для быстровозводимого сооружения, который характеризуется тем, что он содержит, по меньшей мере, две перекрестно расположенные арки и соединяющий их в месте перекрещивания соединительный элемент с выступающей вверх частью, причем каждая арка, соединительный элемент и его выступающая часть выполнены из гибкой надувной оболочки, полости оболочек сообщены между собой и в рабочем положении заполнены воздухом под давлением, в выступающей части соединительного элемента расположен источник света, при этом оболочка выполнена из пропускающего свет материала.
Выступающая часть второго варианта каркаса соединительного элемента растяжкой соединена с прилегающей к ней аркой, нижний конец растяжки закреплен на основании, на котором расположен пневматический каркас, середина растяжки соединена с аркой, а верхний конец растяжки соединен с выступающей частью соединительного элемента, при этом на наружных поверхностях арок закреплены фиксаторы для фиксации на арках тента.
Каркас второго варианта имеет опору, выполненную из гибкой надувной оболочки, опора образует нижнюю замкнутую обвязку каркаса и соединена с каждым концом арки, при этом полость опоры сообщена с полостями арок и соединительного элемента.
На фиг.1 показан первый вариант пневматического каркаса для быстровозводимого сооружения (арки установлены на земле);
на фиг.2 показан второй вариант пневматического каркаса для быстровозводимого сооружения (арки установлены на земле);
на фиг.3 показан первый вариант пневматического каркаса для быстровозводимого сооружения (арки выполнены заодно с надувной опорой, установленной на земле);
на фиг.4 показан второй вариант пневматического каркаса для быстровозводимого сооружения (арки выполнены заодно с надувной опорой, установленной на земле);
на фиг.5 - соединение арки с соединительным элементом первого варианта сооружения;
на фиг.6 - соединение арки с соединительным элементом второго варианта сооружения;
на фиг.7 - соединение арки с надувной опорой.
Первый вариант пневматического каркаса для быстровозводимого сооружения (фиг.1) содержит параллельно расположенные арки 1, 2, 3 и соединяющий арки соединительный элемент 4 с выступающими вверх частями 5. Крайние арки 1 и 3 могут быть расположены как вертикально, так и наклонно, для усиления устойчивости каркаса. Пневматический каркас может иметь множество арок и выступающих частей 5 соединительного элемента, число которых зависит от длины сооружения. Следует заметить, что соединительный элемент 4 является частью каркаса и выполняет две функции: функцию соединителя арок каркаса и функцию элемента освещения территории вокруг каркаса и внутри него. Каждая арка, соединительный элемент и его выступающие части выполнены из надувной гибкой оболочки, выполненной с возможностью ее складывания в транспортное компактное положение.
Все полости названных оболочек сообщены между собой и в рабочем положении заполнены воздухом под давлением. В каждой воздушной полости выступающей части 5 соединительного элемента, на креплениях 6 расположены и установлены источники 7 света, огражденные от оболочки ограждением (не показано). Надувная оболочка соединительного элемента 4 и оболочки выступающих частей 5 выполнены прозрачными или полупрозрачными, или частично прозрачными, пропускающими свет в заданном направлении. В местах схождения соединительного элемента 4 с выступающей частью 5, в угловых зонах схождения установлены отражатели 8 света (фиг.5), расположенные наклонно по отношению к продольной оси 9 выступающей части 5. Арки первого варианта каркаса по существу герметично врезаны в оболочку соединительного элемента 4 с двух его противоположных сторон.
Второй вариант пневматического каркаса (фиг.2) содержит, по меньшей мере, две перекрестно расположенные арки 10 и соединяющий их вверху соединительный элемент 11 с выступающей вверх одной частью 12 (фиг.4) или с двумя выступающими вверх и вниз верхней и нижней выступающими частями 12 и 13 соответственно. Каждая арка, соединительный элемент и его выступающие части выполнены из надувной гибкой оболочки. Полости всех названных оболочек сообщены между собой и заполнены воздухом под давлением. Оболочка соединительного элемента 11 выполнена прозрачной, полупрозрачной или частично прозрачной, пропускающей свет в заданном направлении. Внутри оболочки верхней части 12 соединительного элемента 11 установлен источник 14 света так же, как он установлен в первом варианте каркаса. В другом исполнении второго варианта каркаса соединительный элемент 11 не имеет нижней части (фиг.6), при этом нижний торец 15 соединительного элемента обращен внутрь каркаса.
Арки второго варианта каркаса перекрещиваются между собой или в одной плоскости, или в разных плоскостях. Они сообщены между собой или посредством соединительного элемента 11 или непосредственно друг с другом. Оболочки арок 10 и соединительного элемента 11 врезаны друг в друга и герметично соединены швами.
Оболочки двух описанных вариантов каркаса выполнены воздухонепроницаемыми или воздухопроницаемыми лишь незначительно, при этом каждый вариант каркаса имеет средство 16 (фиг.1, 2) нагнетания воздуха под давлением в полости арок и соединительных элементов. Рабочая полость средства 16 нагнетания сообщена с полостями арок и соединительных элементов в процессе нагнетания в них сжатого воздуха и в процессе работы каркаса сооружения. Средство 16 нагнетания воздуха установлено на земле, при этом оно содержит воздушную крыльчатку, соединенную с электродвигателем, который питается от аккумулятора или от генератора, встроенного в двигатель внутреннего сгорания. Все названные узлы входят в состав средства нагнетания воздуха. Рабочая полость средства нагнетания соединена патрубком (не показан) с воздушными полостями оболочек арок и соединительных элементов.
В обеих вариантах каркаса каждый конец 17 каждой арки (фиг.1, 2) зафиксирован на земле или на основании 18 анкером 19. В результате, в рабочем положении каркас представляет собой связанную с основанием 18 устойчивую конструкцию, воспринимающую внешнюю и внутреннюю нагрузки.
Варианты каркаса (в их других исполнениях) имеют выполненную из гибкой надувной оболочки опору 20 (фиг.7), имеющую предпочтительно замкнутую форму. Полость опоры 20 сообщена с полостями арок и соединительных элементов. Для этого каждый конец 17 арки герметично врезан в опору 20. В этом исполнении каркаса средство 16 нагнетания воздуха в каркас сообщено с полостью опоры 20. Изнутри каркаса опора 20 образует собой замкнутый надувной валик. В этом случае арки опираются на опору 20, которая расположена на основании 18 и закреплена на нем анкерами 19.
Исполнения каркасов предусматривают, что каждый каркас может иметь несколько отдельных друг от друга опор, имеющих, например, прямолинейную форму. Полости таких опор также сообщены с полостями арок.
Каждый вариант каркаса имеет фиксаторы 21 (фиг.1-4), например текстильные ворсистые застежки, закрепленные на наружных поверхностях арок. Фиксаторы служат для фиксации на каркасе тента 22, который оснащен ответными фиксаторами. Тент 22 также может быть припаян к каркасу, в этом случае его дополнительная фиксация на каркасе не требуется. Каждый каркас оснащен растяжками 23, соединяющими арки и соединительные элементы 4 и 11 (фиг.1, 2) с основанием 18.
Описанные варианты каркаса предусматривают, что каждая арка, соединительный элемент и его выступающие части выполнены из соединенных между собой секций (на чертежах секции арок не показаны). Секционные компоненты арок собраны из двух или нескольких соединенных и сообщенных между собой секций, причем соединение секций осуществлено через соответствующие отверстия в секциях и ввинченные в них воздушные штуцеры, сообщающие полости секций между собой.
Верхняя часть 24 внутренней поверхности выступающей части 5 соединительного элемента (фиг.5), верхняя часть 25 внутренней поверхности соединительного элемента 4, а также верхняя часть 26 внутренней поверхности 27 соединительного элемента 11 (фиг.6) выполнены светоотражающими, например на эти поверхности оболочек нанесено светоотражающее покрытие. Остальные части оболочек соединительных элементов 4 и 11, в частности нижняя часть 28 оболочки соединительного элемента 4 (фиг.5), поверхности оболочек выступающих частей 5 и нижняя оболочка 29 соединительного элемента 11 (на которые не нанесено светоотражающее покрытие), выполнены прозрачными, пропускающими свет в заданном направлении.
Оба варианта предусматривают, что в полости любого из названных элементов каркаса (арки, соединительный элемент, опора) установлены в заданных местах дополнительные источники 30 света, служащие для подсветки внутреннего пространства каркаса. Эти места определены расчетным путем в зависимости от назначения сооружения.
Первый вариант каркаса работает следующим образом. Располагают каркас в сложенном транспортном положении на основании 18 (на земле) и соединяют каркас с основанием растяжками 23 и анкерами (фиг.1). Далее средством 16 нагнетания воздуха нагнетают воздух в полости арок 1, 2, 3 и соединительного элемента 4. При этом арки, соединительный элемент и его части 5 занимают рабочие положения, показанные на фиг.1. Одновременно с этим соединяют источники света 7 с источником тока - генератором, входящим в состав средства 16 нагнетания воздуха, и освещают территорию вокруг каркаса и внутри него. Закрепляют на каркасе тент 22 фиксаторами 21.
Освещение наружного пространства и пространства внутри каркаса осуществляют следующим образом. Лучи света, поступающие от источника 7 света на отражатель 8 (фиг.5), будут отражаться отражателем и проходить вдоль соединительного элемента 4. Отраженные лучи света от отражателя 8 будут отражаться вниз верхней частью 25 внутренней поверхности соединительного элемента 4 и освещать пространство внутри каркаса и сооружения. Дополнительные источники 30 света (фиг.1) будут подсвечивать пространство внутри каркаса через полупрозрачные оболочки арок и опор. Лучи света от источника света 7 будут проходить через прозрачную стенку каждой выступающей вверх части 5 соединительного элемента 4 и освещать прилегающую к сооружению территорию.
Второй вариант каркаса работает аналогичным образом по отношению к первому варианту. При этом лучи света от источника 14 света отражаются верхней частью 26 поверхности соединительного элемента 11, проходят вдоль него, выходят внутрь сооружения через прозрачную нижнюю оболочку 29 соединительного элемента 11 и освещают внутреннее пространство каркаса. Прозрачная часть соединительного элемента 11, не покрытая светоотражающим покрытием, пропускает свет наружу и освещает прилегающую к сооружению территорию.
Если каркасы обеих вариантов имеют опоры 20 (фиг.3, 4), то воздух под давлением подается средствами 16 нагнетания воздуха в полости опор 20, из которых он поступает в полости арок 1, 3 и 10 в полости соединительных элементов 4 и 11.
В любом из упомянутых случаев при возведении каркаса сооружения не требуются операции, связанные с освещением территории зоны спасения людей и техники, поскольку операции, связанные с освещением пространства внутри сооружения и пространства внутри сооружения, совмещены с операциями возведения сооружения. Это сокращает трудоемкость обустройства зон спасения, существенно сокращает необходимый для этого персонал. Испытания показали, что время развертывания одним человеком пневматического быстровозводимого сооружения находится в пределах нескольких минут.