БЫСТРОВОЗВОДИМЫЙ КАРКАС
PREFABRICATED FRAME

Предлагаемое изобретение относится к строительству, а именно к устройству быстровозводимых сборно-разборных конструкций.
Известна сетчатая оболочка (патент на изобретение RU2665338, дата подачи заявки 03.05.2017), состоящая из стержневых элементов и шарниров, образующих плоскую решетку, состоящую, по меньшей мере, из трех фрагментов, соединенных шарнирами в равносторонний треугольник в виде решетки с треугольными ячейками. Каждый фрагмент состоит из трех пространственных шестизвенных механизмов, соединенных шарнирами в равносторонний треугольник в виде решетки с треугольными ячейками, при этом стержневые элементы, являющиеся звеньями пространственных шестизвенных механизмов, выполнены одинаковой длины, продольные оси стержневых элементов, прилегающих к шарниру, перпендикулярны осям шарниров и выполнены с возможностью пересечения с ними. Оси шарниров стержневых элементов развернуты на различные углы: на угол 90° и 60°.
Известная конструкция является сложной, содержит большое число шарниров и большое число подвижных элементов, что не позволяет обеспечить надежность и жесткость возводимого каркаса.
Известна сборно-разборная пространственная конструкция (патент на полезную модель RU 34190, дата подачи заявки 21.07.2003), содержащая несущий каркас из стоек и системы связей, прикрепленных к ним с помощью соединительных элементов. Соединительные элементы представляют собой шаровые зажимы, каждый из которых выполнен в виде сферического разъемного по диаметральной плоскости корпуса со сквозным отверстием под крепежный элемент в центре диаметральной плоскости, перпендикулярной плоскости разъема, тремя сквозными расточками под соединяемые элементы, продольные оси которых не пересекаются, а наружные края расточек образуют на сферической поверхности корпуса криволинейные щечки, при этом угол между продольной осью сквозного отверстия и продольны ш осями каждой из расточек составляет 20-60°. Элементы конструкции могут быть выполнены из металла или пластмассы, стойки каркаса могут быть расположены вертикально или наклонно. Кроме того, стойки каркаса и связи могут быть выполнены прямолинейными или криволинейными из трубчатых или стержневых элементов.
Указанное решение выбрано заявителем в качестве ближайшего аналога.
Технической проблемой, решаемой заявляемым решением, является создание каркаса, составленного из одинаковых элементов и образующего сферический купол.
Техническим результатом является расширение арсенала сборно-разборных быстровозводимых каркасов, а именно, создание быстровозводимого каркаса простой конструкции, обеспечивающего получение сферического купола с применением одинаковых элементов, что способствует упрощению сборки каркаса.
Заявленный технический результат достигается тем, что в известном быстровозводимом каркасе, содержащем криволинейные ребра каркаса, соединенные зажимами, каждый из которых обеспечивает фиксацию трех ребер в таком положение, что оси зафиксированных концов ребер не пересекаются, согласно изобретению, каждая из ячеек каркаса образована шестью ребрами, выполненными в виде одинаковых скоб с отогнутыми концевыми элементами, при этом оси концевых элементов расположены перпендикулярно оси среднего участка ребра, а ось одного концевого элемента повернута вокруг оси среднего участка ребра на 105 градусов относительно оси второго концевого элемента. Зажимы выполнены в виде сферического разъемного по диаметральной плоскости корпуса с возможностью крепления элементов зажима одним крепежным элементом, при этом каждый зажим выполнен с тремя сквозными расточками под концевые элементы ребер каркаса, а наружные края расточек образуют на сферической поверхности корпуса криволинейные щечки. Концевые элементы ребер каркаса снабжены выступами с образованием посадочного места под зажим. При этом ребра каркаса имеют цилиндрический или многогранный профиль и выполнены металлическими или неметаллическими.
Наличие ребер каркаса и фиксирующих зажимов обеспечивают создание конструкции.
Выполнение осей зафиксированных концов ребер не пересекающимися создает условие равномерного распределения усилий зажима концов ребер и увеличивает надежность крепежа, а также при возникновении внешних нагрузок (осадки, ветер) способствует равномерному распределению нагрузок.
Выполнение ячеек каркаса из шести криволинейных ребер позволяет создать поверхность купола каркаса, а использование одинаковых ребер в виде скоб с отогнутыми концами позволяет получить каркас из одинаковых элементов, что существенно упрощает сборку.
Выполнение осей концевых элементов перпендикулярно оси среднего участка ребра, а также разворот оси одного концевого элемента вокруг оси среднего участка ребра на 105 градусов относительно оси второго концевого элемента позволяет получить сферическую форму купола каркаса, а также обеспечивает собираемость каркаса сферической формы. При этом следует понимать, что углы 90 и 105 градусов могут иметь погрешность приблизительно ±5 градусов, связанную с жесткостью элементов каркаса.
Выполнение углов также обеспечивает точность при сборке и при наличии зазоров при сборке крепежного элемента гарантирует постоянство расстояния между крепежными элементами.
Указанные величины углов были получены опытным путем, опытным путем была доказана собираемость данного каркаса с образованием сферического купола (фиг. 8-10).
Использование фиксирующих зажимов описанной конструкции позволяют установить и надежно закрепить ребра каркаса в единственно правильном положении с образованием пространственного прямого угла между зажимаемыми отогнутыми концами ребер каркаса, что позволяет создать каркас сферической формы.
Наличие на концевых элементах ребер каркаса выступов с образованием посадочного места под зажим позволяет надежно зафиксировать ребра в зажиме, а также обеспечивает упрощение сборки.
Выполнение ребер каркаса цилиндрического или многогранного профиля, из металла или неметалла позволяет создать каркас из различных материалов или использовать профиль, который больше подходит в каждом конкретном случае, что делает каркас простым и универсальным.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где представлен пример конкретного выполнения каркаса, в частности, на фиг.1 представлен общий вид каркаса, образованного из шестиугольных ячеек, на фиг. 2 представлен общий вид зажима каркаса, на фиг. 3 - зажим, вид сверху, на фиг. 4 - общий вид ребра каркаса, на фиг. 5 - изображение проекций ребра каркаса, на фиг. 6 представлен пример использования в заявляемом каркасе готовых фрагментов каркаса, составленных из трех жестко соединенных одинаковых ребер, на фиг. 7 представлен пример использования в заявляемом каркасе готового фрагмента каркаса, составленного из двенадцати жестко соединенных одинаковых ребер, на фиг. 8-10 представлены фотографии фрагмента каркаса (пример конкретного выполнения).
Быстровозводимый каркас состоит из ребер 1, соединенных зажимами 2 (фиг. 1-3). Каждый зажим 2 обеспечивает фиксацию трех ребер 1 в таком положение, что оси зафиксированных концов ребер не пересекаются (фиг. 2-3) и образуют пространственный прямой угол.
Каждая из ячеек каркаса образована шестью ребрами 1, ребра выполнены в виде одинаковых скоб с отогнутыми концевыми элементами 3 и 4 (фиг. 4-5). При этом оси концевых элементов 3 и 4 расположены перпендикулярно оси среднего участка 5 ребра 1, а ось концевого элемента 4 повернута вокруг оси среднего участка 5 ребра (фиг.4) на 105 градусов относительно оси концевого элемента 3.
Зажимы 2 выполнены в виде сферического разъемного по диаметральной плоскости корпуса с возможностью крепления элементов зажима одним крепежным элементом 6 (фиг. 2-3), при этом каждый зажим выполнен с тремя сквозными расточками под концевые элементы 3 и 4 ребер каркаса, а наружные края расточек образуют на сферической поверхности корпуса криволинейные щечки. Концевые элементы 3, 4 ребер каркаса снабжены выступами 7 с образованием посадочного места под зажим 2. При этом ребра каркаса имеют цилиндрический или многогранный профиль и выполнены металлическими или неметаллическими.
Ребра 1 каркаса могут быть выполнены в виде отдельных элементов, каждый из которых соединен с другими такими же ребрами каркаса с помощью зажимов 2. Однако возможно выполнение каркаса из готовых фрагментов, составленных из трех одинаковых ребер (фиг. 6), жестко соединенных в том же положении с образованием концевыми элементами прямого пространственного угла, как если бы ребра фиксировались разборным зажимом 2, неразъемным соединением 8 (например, сваркой), при этом свободные концевые элементы 4 далее фиксируются разборными зажимами 2 в единый каркас.
Также возможно использование в составе каркаса готовых фрагментов из двенадцати ребер 1 (фиг. 7), жестко соединенных в том же положении с образованием концевыми элементами прямого пространственного угла, неразъемным соединением 8 (например, сваркой), при этом свободные концевые элементы 4 далее фиксируются разборными зажимами 2 в единый каркас.
На фиг. 8-10 представлены фотографии фрагмента готового каркаса. Опытный образец каркаса был собран из криволинейных ребер, выполненных в виде одинаковых скоб с отогнутыми концевыми элементами, при этом оси концевых элементов расположены перпендикулярно оси среднего участка ребра, а ось одного концевого элемента повернута вокруг оси среднего участка ребра на 105 градусов относительно оси второго концевого элемента. Ребра изготовлены из неметаллической трубки диаметром 50 мм, длина средней части ребра составила 0,4 м. Длина концевых элементов и расположение выступов 7 определяются размером зажима и должны обеспечивать его свободное крепление на концевом элементе. Полученный каркас обеспечивает получение радиуса описанной вокруг получаемого каркаса сферы порядка 2,2 м. На величину указанного диаметра влияет длина средней части ребра: чем больше длина средней части, тем больше сфера, а, следовательно, площадь ее опоры на горизонтальную плоскость.
Заявленный каркас может быть использован для изготовления теплиц, беседок, павильонов, маскировочных укрытий военной техники, создания тепловых оболочек для оборудования и так далее. Каркас может устанавливаться на горизонтальную поверхность и удерживаться за счет своей массы. Однако конструкцией готового изделия, собираемого из заявляемого каркаса, могут быть предусмотрены крепления, фиксирующие нижние ребра каркаса к земле или другой поверхности.
На каркас в каждом конкретном случае, в зависимости от способа его применения, может закрепляться пленка, укрывной или маскировочный материал и так далее. Крепление указанного материала может осуществляться любым из известных способов.
Заявленное решение позволяет получить простую конструкцию быстровозводимого каркаса, который образует сферический купол требуемого размера из одинаковых элементов - скоб и зажимов, что существенно упрощает сборку.