Купол сфероподобный

Настоящая полезная модель относится к области строительства, а именно к сфероподобным конструктивным структурам, используемым в качестве купольных покрытий различного назначения (обсерватории, укрытия радаров, теплицы/оранжереи, малые архитектурные формы, а также полносборные жилые блоки поселений на труднодоступных территориях и в зонах экстремальных природно-климатических условий, в т.ч. жилые отсеки орбитальных космических многомодульных станций).
Из существующего перечня аналогичных технических решений известна сфероподобная геодезическая купольная оболочка, составленная из однотипных стеклопластиковых элементов формы трехгранной пирамиды, соединенных по кромкам (Айрапетов Д.П., Заварихин С.П., Макотинский М.П. Пластмассы в архитектуре. - М.: Стройиздат, 1981. - с. 126-127). Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является значительное число сходящихся в вершинах элементов, что обусловливает трудоемкость их точного соединения, а также невысокая местная жесткость плоскогранных элементов.
Также известна сфероподобная замкнутая куполообразная оболочка типа додекаэдра, составленная из двенадцати плоскогранных пирамидальных элементов, состыкованных по кромкам (пат. США №3854255, Купол; кл. 52-81; 1974). Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, являются незначительное число составляющих купол объемных элементов, а также низкая местная жесткость их плоских граней.
Известна конструкция составного купола, образованного состыкованными по кромкам разнотипными сборными элементами, имеющими гиперболическую поверхность (пат. США №3349525; Купольная оболочка и ее структурные компоненты; кл. 52-80; 1967). Недостатком решения является разнотипность сборных элементов, что обусловливает трудоемкость их изготовления.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является куполообразная структура, составленная из шестиугольных пирамидальных элементов, каждый из которых включает по три однотипных зеркально симметричных оболочки двоякой кривизны с попарно равными кромками, состыкованных по контурным отбортовкам (пат. США №3354591; Купол и его шестиугольный элемент; кл. 52-81; 1967). Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является невозможность образования полностью замкнутой сфероподобной оболочки из заданных однотипных сборных элементов, а также значительное количество стыкующихся в вершинах конструкции сборных оболочек двоякой кривизны, что в итоге обусловливает трудоемкость ее поэлементного изготовления и монтажа.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение трудоемкости изготовления и монтажа замкнутого сфероподобого купола путем сокращения числа типоразмеров и уменьшения количества стыкующихся в вершинах составляющих оболочек.
Данная задача решается за счет того, что в куполе сфероподобном, образованном одинаковыми четырехугольными зеркально симметричными оболочками двоякой кривизны с прямыми попарно равными кромками, все четырехугольные оболочки состыкованы с образованием замкнутой центрической ребристой составной структуры, где противолежащие угловые вершины каждой оболочки, лежащие в плоскости ее зеркальной симметрии, являются вершинами стыковки соответственно трех и пяти смежных аналогичных оболочек, а две другие противолежащие угловые вершины оболочки являются вершинами стыковки четырех смежных оболочек; причем полностью замкнутую конструкцию купола составляют шестьдесят одинаковых четырехугольных оболочек.
В куполе сфероподобном у четырех смежных оболочек, соединенных в одной вершине, попарно равные кромки могут быть состыкованы с образованием единого прямолинейного ребра.
В куполе сфероподобном у четырех смежных оболочек, соединенных в одной вершине, попарно равные кромки могут быть состыкованы с образованием двух крестообразно пересекающихся прямолинейных ребер.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является снижение трудоемкости изготовления и монтажа замкнутого сфероподобого купола путем сокращения числа типоразмеров и уменьшения количества стыкующихся в вершинах составляющих оболочек.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид купола сфероподобного, все вершины которого расположены на поверхности описанной сферической поверхности.
На фиг. 2 изображен общий вид купола сфероподобного, вершины которого расположены на поверхности описанной и вписанных концентрических сферических поверхностях, а попарно равные кромки четырех смежных оболочек образуют единое прямолинейное ребро.
На фиг. 3 изображен общий вид купола сфероподобного, вершины которого расположены на поверхности описанной и вписанных концентрических сферических поверхностях, а попарно равные кромки четырех смежных оболочек образуют два крестообразно пересекающихся прямолинейных ребра.
Купол сфероподобный образован одинаковыми четырехугольными оболочками 1 двоякой кривизны с прямыми кромками, состыкованными по кромкам с образованием замкнутой центрической ребристой составной структуры. Все четырехугольные оболочки 1 выполнены зеркально симметричными с попарно равными смежными кромками 2 и 3; причем противолежащие угловые вершины 4 и 5 каждой оболочки 1, лежащие в плоскости ее зеркальной симметрии, являются вершинами стыковки соответственно трех и пяти смежных аналогичных оболочек 1, а две другие противолежащие угловые вершины 6 оболочки 1 являются вершинами стыковки четырех смежных оболочек 1. При этом полностью замкнутую конструкцию купола составляют шестьдесят одинаковых четырехугольных оболочек.
В куполе сфероподобном у четырех смежных оболочек 1, соединенных в одной вершине 6, попарно равные кромки 7 могут быть состыкованы с образованием единого прямолинейного ребра.
В куполе сфероподобном у четырех смежных оболочек 1, соединенных в одной вершине 6, попарно равные кромки 7 и 8 могут быть состыкованы с образованием двух крестообразно пересекающихся прямолинейных ребер.
Вершины купола сфероподобного могут быть целиком расположены на поверхности описанной сферической поверхности либо могут частично располагаться на вписанных концентрических сферических поверхностях с различным диаметром, а также могут выполняться утопленными/вогнутыми по направлению к центру описанной/вписанной сферической поверхности.
Купол сфероподобный может быть выполнен в виде многолучевой звездчатой структуры.
Оболочки 1 двоякой кривизны, составляющие конструкцию заявляемого купола сфероподобного, выполняются, например, из многослойных композитных материалов с внутренним напененным изолирующим утеплителем. Возможно изготовление оболочек 1 из плит типа «сэндвич» с последующим их соединением по кромкам известными способами.
Купола сфероподобные могут в совокупности образовывать объемные составные объекты различной пространственной конфигурации, последовательно присоединяясь друг к другу известными способами. При этом полносборная конструкция купола может обеспечивать его полностью автономное, изолированное жизнеобеспечение в качестве объемного компонента составной структуры.