ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ПОКРЫТИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для покрытий спортивных сооружений, ангаров, выставочных павильонов, концертных и других сооружений с применением герметичных оболочек различной формы, наполненных газом легче воздуха.
Известно солнцезащитное укрытие для открытых спортивно-зрелищных сооружений [1], несущим элементом которого является аэростат, заполненный легким газом закрепленный фалами и растяжками к перекрываемому сооружению. Сооружение снабжается закрепленной к фалам сеткой с лентами, выполняющими роль жалюзи солнцезащиты. Недостатком такой конструкции является ее подвижность под действием атмосферных явлений, а также невозможность ее использования для защиты от дождя и ветра и низких температур.
Известно также пространственное пневматическое покрытие [2], несущим элементом которого является оболочка в форме тора наполненная газом легче воздуха. Внутри несущего элемента размещена двойная или тройная мембрана выполняющая функцию покрытия, кривизна которой регулируется заполнением воздухом пространства между этими мембранами. Для фиксации покрытия на определенной высоте применяются растяжки, соединяющие несущие элементы и конструкции покрываемого здания. Недостатком такой конструкции является ее сложность и нестабильность в горизонтальном и вертикальном направлении, т.к. гибкость тросов не позволяет жестко стабилизировать оболочку под воздействием изменяющихся ветровых нагрузок и подъемной силы.
Известно также покрытие из наполненной газом легче воздуха оболочки (аэростата) в форме овального диска [3], покрывающего все отверстие в покрытии над футбольным стадионом. Аэростат крепится к конструкциям покрываемого здания гибкими тросами. Как и в предыдущих случаях, в известном техническом решении не обеспечивается стабильность и неподвижность конструкции покрытия.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является аэростатическая опора крыши сооружения [4], содержащая аэростат, прозрачное гибкое покрытие, канаты и лебедки, причем покрытие выполнено в виде полога из отдельных косынок, соединенных друг с другом, каждая из которых одним концом закреплена к поверхности аэростата, а другим концом при помощи канатов к лебедкам, установленных на конструкции сооружения.
Лебедки снабжены электроприводом, управление которым осуществляется посредством компьютера.
Крыша снабжена датчиками: натяжения канатов, давления газа в аэростатической опоре, а также изменений погодных условий, при этом указанные датчики также соединены с компьютером.
Недостатком известного технического решения является конструктивная и эксплуатационная сложность, ненадежность и большая стоимость электронной системы обеспечения стабильности.
Целью предлагаемого технического решения является упрощение конструктивной и эксплуатационной сложности за счет применения механических способов стабилизации газонаполненной оболочке, а также использование таких конструктивных признаков (размеров, форм), которые позволяют достичь оптимальных эксплуатационных показателей и наилучшим образом обеспечивают выполнение функций покрытия больших пространств, зданий и сооружений.
Технический результат, заключающийся в устранении отмеченных недостатков прототипа [4], достигается в предлагаемом пространственном покрытии зданий и сооружений, выполненном в виде герметичной оболочки, заполненной газом легче воздуха и прикрепленной натяжными крепежными элементами, например, тросами или растяжками, к удерживающим элементам, тем, что оно содержит натянутые защитные тенты, расположенные под газонаполненной оболочкой, при этом газонаполненная оболочка зафиксирована в пространстве посредством тросов, растяжек и элементов крепления упомянутых защитных тентов с использованием размещенных по периметру оболочки столбов, мачт, вышек или конструктивных элементов зданий и сооружений, высота которых больше или равна верхнему уровню оболочки, причем крепление оболочки осуществлено одновременно к верхней и нижней части столбов, мачт, вышек или конструктивных элементов зданий и сооружений, а также к удерживающим элементам, расположенным на поверхности земли или конструктивных элементах.
Повышение эксплуатационных показателей достигается также тем, что газонаполненная оболочка выполнена в форме перевернутой тарелки с вогнутой с ее нижней стороны поверхностью с обеспечением дополнительной подъемной силы.
Дополнительный технический результат, заключающийся в повышении безопасности покрытий, достигается тем, под оболочкой между столбами, мачтами, вышками или конструктивными элементами зданий и сооружений натянуты тросы или ванты для предотвращения падения газонаполненной оболочки в случае ее разгерметизации.
Расширение эксплуатационных возможностей в предлагаемой полезной модели достигается различными вариантами расположения защитных тентов:
- тенты натянуты в вертикальных и/или наклонных плоскостях.
- тенты натянуты в горизонтальной плоскости.
- растянутый тент подвешен к одной или нескольким газонаполненным оболочкам.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлен вариант крепления оболочки с использованием наклонных тентов и с сужением накрываемого пространства к верху;
- на фиг.2 представлен вариант крепления оболочки с выпуклой формой и с использованием наклонных тентов и с расширением накрываемого пространства к верху;
- на фиг.3 представлен вариант крепления растянутого тента к нескольким оболочкам.
Пространственное покрытие (фиг.1, 2, 3) выполнено в виде одной или нескольких герметичных оболочек 1, заполненных газом легче воздуха и прикрепленных натяжными крепежными элементами, например, тросами или растяжками 2, к удерживающим элементам 3.
Крепежные элементы 2 оболочки 1 выполнены и расположены с обеспечением покрытия больших пространств, зданий или сооружений, при этом висящая оболочка 1 зафиксирована в пространстве посредством крепления тросов или растяжек 2 с использованием размещенных по периметру оболочки 1 столбов, мачт, вышек или конструктивных элементов зданий и сооружений 4, высота которых больше или равна верхнему уровню оболочки 1, причем крепление оболочки осуществлено одновременно к верхней и нижней части столбов, мачт, вышек или конструктивных элементов зданий и сооружений 4, а также к удерживающим элементам 3, расположенным на поверхности земли или конструктивных элементах.
Под газонаполненной оболочкой 1 натянуты защитные тенты 5, которые могут быть натянуты в вертикальных и/или наклонных плоскостях, образуя стены помещения (фиг.1, 2) или в горизонтальной плоскости (не показано).
Растянутый тент подвешивается к одной или нескольким газонаполненным оболочкам (фиг.3).
При этом оболочка 1 дополнительно фиксируется в пространстве элементами крепления защитных тентов 5.
Под оболочкой 1 между столбами, мачтами, вышками или конструктивными элементами зданий и сооружений 4 натянуты тросы или ванты 6 для предотвращения падения газонаполненной оболочки 1 в случае ее разгерметизации (фиг.1).
Устройство работает следующим образом.
Газонаполненная оболочка 1 наполняется газом легче воздуха и выполняется в форме круглого, овального или любого иного по форме в плане диска либо многогранника, длина и ширина которого принимаются максимальной, а высота минимально возможной, что обеспечивает максимальную площадь покрытия.
Висящая в воздухе оболочка 1 подвешивается над пространством, сооружением или помещением, выполняющими функцию спортивной арены, театра, цирка, выставочного или конференц-зала, музея, оранжереи, аквапарка, вокзала, храма, рынка, поля для массовых мероприятий, ангара, цеха и т.д.
С целью стабилизации оболочки 1 в пространстве на заданной высоте она крепится тросами 2 к земле или конструкциям зданий или сооружений 3 через удерживающие элементы 3 или специальные столбы, мачты, вышки 4, высота которых больше или равна высоте расположения оболочки 1.
При этом столбы, мачты, вышки 4 должны располагаться по периметру оболочки 1, которая должна быть закреплена к верху и основанию столбов, мачт, вышек или зданий. Такое крепление предотвращает возможность мгновенного падения оболочки 1 в случае ее разгерметизации. С этой же целью могут быть использованы тросы-ванты 6, натянутые под оболочкой между столбами, мачтами или вышками 4 (фиг.1).
Столбы, мачты, вышки 4, к которым крепится оболочка 1, могут быть использованы для установки осветительной, звукоусиливающей или иной аппаратуры.
С целью создания дополнительной подъемной силы теплым воздухом, образующимся в процессе эксплуатации, оболочка 1 может быть выполнена в форме перевернутой тарелки вогнутой с нижней стороны (фиг.2).
Растянутые в горизонтальном направлении тенты 5, используемые в качестве покрытия, могут быть подвешены к одной или нескольким оболочкам 1, что исключает необходимость дополнительных опор и обеспечивает стабильное положение покрытия на заданной высоте (фиг.3).
Предлагаемое покрытие позволяет покрывать пространства значительно больших размеров, чем при любом другом, известном в настоящее время, способе покрытия. При этом качество покрытия может значительно повышаться, т.к. изготовление оболочки производится в заводских условиях, а доставка к месту установки осуществляется в полной заводской готовности путем буксировки по воздуху.
Оболочка 1 покрытия выполняется из пленочного прочного полимерного и синтетического материала в заводских условиях и доставляется на место подвески и установки путем буксировки по воздуху. Тенты 5 выполняются из прочного и легкого синтетического материала.
Полезная модель позволяет значительно сократить время и трудозатраты на устройство покрытия, а также на его демонтаж и перемещение на другое место.
Нагрузки от веса покрытия на конструкции стен и фундаментов, а также на основание зданий и сооружений стремятся нулю или направлены вверх за счет подъемной силы газонаполненной оболочки. Эти свойства дают значительные преимущества, а также экономию средств и трудозатрат при сложных и особо сложных условиях строительства, в частности:
- в труднодоступных местностях, удаленных от баз индустриального строительства;
- на сложном крутом рельефе;
- на слабых и посадочных грунтах;
- на вечной мерзлоте;
- при высокой сейсмической активности;
- при особых экологических, археологических, геологических и иных требованиях к сохранению почвы, рельефа растительного или культурного слоя, и т.д.;
- при необходимости в кратчайшие сроки устроить временное покрытие, и при необходимости последующего перемещения его в другие места, например, для проведения олимпиад, чемпионатов, массовых праздничных мероприятий;
- при необходимости срочного устройства временного покрытия ангаров и цехов, временных укрытий и т.д.
Источники информации:
1. Патент РФ №2032053, МКИ Е04Н 15/14, Е04Н 15/00 от 1995 г.
2. Авторское свидетельство СССР №1260492, МКИ Е04 15/20 от 1986 г.
3. Патент Японии №56421, МКИ Е04Н 15/20 Е04Н 7/1 от 2006 г.
4. Патент РФ №56421, МКИ Е04В 1/00 от 2006 г.