Трансформируемый надувной свод - RU2076191C1

Чертежи

Показать все 20 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к области строительства, в частности к трансформируемым надувным сооружениям, используемым для временного закрытия сооружений больших размеров.

Известен трансформируемый надувной свод, образованный соединением множества установленных вплотную друг к другу самостоятельных полых надувных балок, каждая из которых сформирована гибкой оболочкой и связана со смежной с ней балками при помощи дискретных механических средств быстрого соединения и надуваемых раздельно при помощи единого для всех балок трубопровода питания [1]
Недостатком известного решения является недостаточно высокая надежность свода.

Цель изобретения повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в трансформируемом нудувном своде, образованном соединением множество установленных вплотную друг к другу самостоятельных полых надувных балок, каждая из которых сформирована гибкой оболочкой и связана со смежными с ней балками при помощи дискретных механических средств быстрого соединения и надуваемых раздельно при помощи единого для всех балок трубопровода питания, каждая полая надувная балка выполнена с двумя отверстиями, расположенными друг напротив друга и снабженными временными герметичными средствами, образующими трубопровод питания, при этом гибкая оболочка содержит четыре продольные панели, поверхности которых рассечены по четырем продольным ребрам и соединены между собой при помощи дискретных механических средств быстрого соединения, и имеет средства, обеспечивающие постоянность герметичного объема оболочки.

Дискретные механические средства быстрого соединения надувных балок содержит последовательно установленные щитки и профилированные элементы, причем щитки продолжают панели каждой надувной балки вдоль по меньшей мере одной из их продольных кромок и снабжены утолщением, окаймляющим их свободный конец, а профилированные элементы имеют продольные пазы для размещения в них утолщений щитков, при этом пазы профилированного элемента сформированы двумя секущими отверстиями различных диаметров, а сами профилированные элементы установлены с возможностью надвижки от одного конца до другого на каждый подлежащий соединению щиток.

Средства, обеспечивающие непрерывность герметичности объема гибкой оболочки надувных балок, представляют собой герметичные мембраны, при этом каждая мембрана связывает в продольном направлении друг с другом внутренние поверхности двух смежных панелей каждой надувной балки по обе стороны от их общего ребра соединения.

Мембраны выполнены в форме петли, вогнутая часть которой обращена к ребру соединения продольных поверхностей надувных балок, при этом развернутая длина мембран от одного до другого стыка с прилегающими друг к другу панелями превышает расстояние между этими стыками, измеренное по поверхности соответствующих панелей.

Каждая из полых надувных балок имеет на своих концах, закрепленных на ее двух панелях, подвижные опорные металлоконструкции, взаимодействующие с неподвижным фундаментом, содержащим направляющие средства, профиль которых определяет по крайней мере один путь развертывания или складывания каждой из надувных балок, при этом опорные металлоконструкции образуют соответствующие кромки противоположных отверстий.

Каждый из путей развертывания и складывания связан с надуваемой и складываемой подушкой, располагающейся по кpайней мере на части пути между опорными поверхностями.

Герметичные средства запирания объема оболочки каждой надувной балки расположены внутри этой оболочки на уровне пространства между двумя кромками отверстий.

Герметичные средства запирания объема оболочки каждой надувной балки расположены внутри этой оболочки на уровне пространства между двумя кромками отверстий.

Герметичные средства расположены вокруг канала питания, образованы по крайней мере одним надуваемым и сдуваемым кольцевым пневмоэлементом, закрепленным на кромке отверстий и снабженным отверстием для надувания или спуска воздуха, соединенным с источником сжатого воздуха или газа при помощи многоканального вентиля.

Герметичные средства размещены внутри каждой надувной балки, образованы частично гибким рукавом, герметичным и складываемым и частично надуваемым и складываемым уплотнением, открывающим или закрывающим кольцевое сообщение между каналом и объемом гибкой оболочки каждой надувной балки.

Средства питания сжатым воздухом или газом образованы по крайней мере двумя воздушными компрессорами, работающими одновременно и подключенными каждый к одному из каналов питания, расположенных на двух концах надувных балок. При этом один из компрессоpов предназначен для подачи воздуха под давлением для надувания и разворачивания части надувных балок, а другой для отсасывания воздуха, содержащегося в надувных балках другой части свода для удержания стенок балок в сложенном и плоском состоянии прижатыми друг к другу.

Свод содержит средства крепления к грунту, образованные профилированными элементами быстрого соединения, связывающими между собой и грунтом по крайней мере две панели по крайней мере одной ближайшей к грунту балки.

На фиг. 1 изображена схема части свода, состоящего из балок с четырьмя рассеченными панелями; на фиг.2 узел соединения панелей одной из балок между собой; на фиг.3 узел соединения панелей двух смежных балок между собой; на фиг. 4 вариант выполнения узла соединения панелей двух смежных балок между собой на фиг.3; на фиг.5 свод в сечении по плоскости, параллельной направлению ее развертывания; на фиг.6 сечение 1-1 на фиг.5; на фиг.7 свод при сложенных балках, вид сверху; на фиг.8 узел А на фиг.6; на фиг.9 - сечение 2-2 на фиг.8; на фиг.10 канал питания, общий для нескольких надувных балок, попереченое сечение; на фиг.11 то же, поперечное сечение; на фиг.12 - половина чертежа представляет собой вид спереди свода, а вторая половина - вертикальное сечение по продольной оси свода из двух частей; на фиг.13 узел Б на фиг.5; на фиг.14 сечение свода в плоскости, параллельной направлению его развертывания; на фиг.15 узел В на фиг.14 в перспективе; на фиг.16 - устройство емкостей для складирования надувных балок, вид сверху; на фиг.17 - вариант выполнения сечения свода в плоскости, параллельной пути его развертывания; на фиг.18 сечение 3-3 на фиг.17; на фиг.19 сечение пути развертывания, изображенного на фиг.17, 18; на фиг.20 комплекс надувного свода, служащего авиационным ангаром, поперечное сечение; на фиг.21 варианта устройства комплекса надувного свода, связанного с жесткой конструкцией арочного типа на трех опорах на почве, вид сверху.

Трансформируемый надувной свод образован соединением множества установленных вплотную друг к другу полых надувных балок, каждая из которых состоит из четырех продольных панелей 1-4, поверхности которых рассечены по четырем продольным ребрам. Плиты 1 и 2 являются опорными и составляют одну из секций внутренней стенки свода и одну из секций внешней стенки свода. Две другие 3 и 4 являются вертикальными стенками балки и составляют ребра жесткости поперечной связи, которые передают и уравновешивают напряжения секционных опор, являющихся следствием воздействия внутреннего давления замкнутого объема 5.

Кроме того, панели 3 и 4 обеспечивают герметичность свода между двумя последовательными балками. Внутреннее давление замкнутого объема 5 в каждой из балок прижимает их друг к другу, а по всей поверхности панели 3 и 4 были приведены в контакт сборкой смежных балок.

Панели 1-4 соединены между собой при помощи дискретных механических средств быстрого соединения, которые содержат последовательно установленные щитки 6, продолжающие панели 1,4 вдоль их продольного края. Немного отодвинутые один от другого эти щитки 6 разделены вырезами 7, причем они располагаются друг напротив друга и для двух панелей смежных балок. Конец каждого из щитков снабжен утолщением 8, выполненным из цилиндрического прутка 9 из гибкого материала, заключенного в край 10, сформированный сгибанием ткани щитка. Каждая балка имеет также средства, обеспечивающие постоянность герметичного объема оболочки 5, в виде секционированной мембраны 11, закрепленной склеиванием или сваркой внутри панелей 1-4, которые она связывает под поверхностями продольного соединения и составляет изгиб периметра оболочки балки.

Такое расположение позволяет легко собирать последовательно панели балки вплоть до полного запирания оболочки, замыкающей объем 5. Все поверхности связи, которые должны быть сильно сжаты с помощью специального пресса с подогревом типа струбцины, являются доступными с внешней стороны оболочки.

На фиг.2 мембрана 11 и продолжение щитка 6 являются частями одной и той же детали.

Такое расположение не является обязательным, но оно особенно желательно еще с точки зрения простоты изготовления.

Гибкая полоса, образованная мембраной 11 и щитками 6, окаймленная поясами 8, может быть большой длины без каких-либо мер обеспечения точности по ширине. Работа по обеспечению точности размеров свода будет состоять в точном позиционировании поясов 8 по отношению к краям панелей 1-4 балок.

Ширина мембраны 11 является достаточной, поскольку когда объем 5 будет находиться под давлением, она будет находиться в ненапряженном положении, напротив панелей 1 и 4 и не будет подвержена каким-либо растягивающим напряжениям, т. к. будут приняты меры, чтобы развернутая ширина от одного соединения до другого была существенно больше соответствующего расстояния, измеренного на щитках, которые продолжают эти панели.

На фиг. 3 показан участок двух смежных балок вблизи своего ребра, где встречаются панели 1, 4 каждой балки. Четыре щитка 6 собираются вместе с помощью профиля 12, который имеет три продольных паза в форме скругленного ласточкина хвоста, два 13 и 14 из которых заключают пояса 8 щитка 6 панели смежных балок, а третий 15 заключает одновременно пояса 8 щитков 6, продолжающих две вертикальные стенки 3, 4 смежных балок, которые вследствие этого располагаются друг с другом.

Такое расположение оптимально, т.к. оно обеспечивает простую сборку балок между собой с помощью множества профилей 12 небольшой длины, которая равна по крайней мере длине щитков 6, и которые просто нанизываются друг за другом вокруг четырех поясов 8 без особых затруднений вследствие их малой длины. Усилия, передаваемые четырьмя панелями, распределяются равномерно по всей длине этой связи.

На фиг. 4 показан вариант профиля сборки двух смежных балок. Профиль 16 имеет три продольных паза, которые заключают пояса 8 панелей каждой балки. Каждый паз сформирован двумя отверстиями 17 и 18 различных диаметров.

Каждое отверстие 17 имеет диаметр, превышающий диаметр пояса 8, обеспечивая таким образом надвигание профиля 16 на пояс, а каждое отверстие 18 имеет диаметр, который немного меньше диаметра пояса с целью закрепления поясов в профиле.

Кроме того, пояса 8 стенок балки 3 и 4 сформированы поясами, имеющими сечение, соответствующее половине сечения поясов панелей 1 так, чтобы когда они помещаются вплотную друг к другу, они имели бы сечение, равное сечению других поясов.

Такая конструкция позволяет иметь профиль с идентичными пазами, что позволяет избежать необходимости надевания профиля на пояса в определенном положении.

На фиг.5-7 показана схема сборки свода по изображению в трех видах.

Свод имеет две симметричные части, каждая из которых состоит из множества надувных балок, собранных одна с другой.

Такой свод может закрывать футбольную площадку. При хорошей погоде она может быть полностью открыта. Две сборки балок могут быть уложены в плоскости, как показано на фиг.7, а все спущенные балки уложены друг на друга. При плохой погоде свод может быть полностью закрыт, как показано на фиг.5, где один полусвод закрыт, а второй находится в стадии закрытия.

Необходимо, чтобы балки имели строго одинаковую форму, т.е. одинаковые хорды C₁ и стрелы подъема F (фиг.6). Желательно также, чтобы высота Н (фиг. 5) свода была меньше полуширины L, и если он в плоскости, параллельной направлению развертывания, имеет круговую форму, радиус кривизны R будет иметь свой центр 19 на расстоянии Д ниже линии 20, символизирующий уровень почвы, на которой он расположен. Для реализации такой геометрии концы 21 балок снабжены металлическими опорами, которые имеют подвижные детали, с направляющими 23, кривизна которых определяет путь развертывания каждой балки между положением в складируемом плоском состоянии и положением в надутом, когда она занимает свое место среди других балок. Профиль пути развертывания является кривой, которая выводится из поперечной формы свода.

На фиг.9 изображена металлическая опора 22, общая для двух балок.

Эта металлоконструкция зажата между вертикальными стенками 3 и 4 смежных балок, на которых она закреплена, например, с помощью сболченных обойм 24 и 25, в пазы которых заведены прутки 26.

Металлоконструкция располагается под балками до оси 27, на которой имеется два ролика 28, которые перемещаются по направляющим рельсам 29, которые формируют путь качения.

Металлоконструкция 22 образует вместе с обоймами 24 край с отверстиями 30, выполненными в вертикальных стенках 3 и 4 смежных балок.

На фиг.10 видно, что последовательность отверстий 30, выполненных в виде двух собранных вертикальных стенок 3 и 4 балок свода, определяет канал 31 объемов 5 оболочек надувных балок.

Сообщение по сечению кольцевого прохода между объемами 5 и каналом 31 может быть временно перекрыто независимым образом каждой из кольцевых надувных диафрагм 32, которые в надутом состоянии перекрывают указанную коммуникацию и изолируют объемы 5, независимо от того надуты они или спущены.

В спущенном состоянии диафрагма открывает сообщение между каналом 31 и объемом 5, что позволяет надуть или сдуть балку.

Вентилятор 33, включенный на одном из концов канала 31, представляет собой основной источник газа под давлением, предназначенный для надувания и сдувания свода. Второй источник газа под давлением 34 может давать газ под давлением, превышающим давление основного источника, и может быть соединен с помощью трубопроводов гибкого типа 35, многоканальных вентилей 36, внутренних каналов 37 с каждой из надувных диафрагм 32.

Диафрагмы 32 могут быть выполнены кольцевыми и быть установлены на каждой балке.

Средства временного перекрытия канала питания 31 могут быть выполнены из гибкого рукава 38, герметичного и сплющиваемого, и надувного и сплющиваемого соединения 39 для другого участка, которое может открывать или перекрывать кольцевое сообщение 40 между каналом 31 и объемом 5 оболочки каждой балки.

Гибкий рукав 38 в развернутом положении имеет форму полуучастка тороидальной поверхности, расположенного максимально близко к центру тора, причем канал питания 31 расположен на выпуклой стороне рукава, а объем 5 заключен к оболочке каждой балки с вогнутой стороны указанного рукава.

Такая форма канала позволяет обеспечивать стабильность его стенки, натянутой давлением, как в случае, когда давление выше в объеме 5, чем в канале 31, так и в случае, когда оно выше в канале 31, чем в объеме 5.

Вторичный источник газа под давлением выдает газ под давлением, превышающим давление в основном источнике каждого надувного соединения 39.

В примере реализации, указанном на фиг.12, свод состоит из двух частей, каждая из которых представляет собой сборку элементарных гибких надувных балок, складируемых в сдутом состоянии на основаниях 41 и 42 и разворачиваемых надуванием навстречу друг другу, опираясь в конце хода подъема на стенки 43, 44 центральной жесткой арки 45, установленной стационарно. Эта арка снабжена средствами направления и центровки, такими как конические навесы 46, 47, внутри которых опираются тороидальные стенки крайних надувных балок.

Арка также снабжена множеством средств зацепления, например крючками, которые автоматически зацепляют и высвобождают крайние надувные балки.

При использовании свода в качестве перекрытия зрительного зала в случае маловероятного повреждения всех балок сборка стен оставалась бы прицепленной к жесткой балке, что исключает их падение на публику и не мешает ее эвакуации из зала.

Свод может быть закреплен к почве. Неподвижность его может быть обеспечена частичным заполнением балки, расположенной в нижней части свода балластной жидкостью, в качестве которой можно применять воду.

На фиг. 13 представлен вариант реализации закрепления на почве свода, в котором используются средства, подобные тем, которые обеспечивают сборку двух смежных балок между собой.

Вертикальная стенка 2 балки, которая лежит на почве, обозначенной линией 20, снабжена щитками 48 и 49, каждый из которых имеет пояс 50 и 51, а подошвы 3 и 4 балки снабжены щитками 52 и 53, каждый из которых имеет пояс 54 и 55. Герметичность под этими щитками обеспечивается мембранами 56 и 57.

Закрепление балки обеспечивается с помощью последовательности профилей 58, каждый из которых имеет пазы.

Эти профили 58, нанизанные один за другим, придают жесткость комплексу, захватывая пояс на концах 50, 51, 54, 55 и обеспечивая таким образом закрепление балки на почве с помощью множества стержней с нарезкой 59, заделанных в бетонное покрытие.

На фиг. 14 показан вариант сборки, в котором профиль пути развертывания 60 как и профиль сечений 61 свода, параллельного указанному пути, являются коробовыми кривыми, состоящими из двух дуг круга R₁, R₂, R₃, R₄ различных радиусов кривизны, соединенных одна с другой.

Свод состоит из балок, которые имеют идентичные вертикальные стенки из панелей 3 и 4, а ширина их панелей в основании верхней 1 и нижней 2 имеют различные размеры в зависимости от расположения балок в зоне профиля, соответствующего одному или другому радиусу кривизны R₃ или R₄.

Такое расположение позволяет реализовать своды меньшей высоты, чем половина их ширины.

Для обеспечения многих функций балластировки, препятствующей увлечению свода ветром приемника складирования сдутых стенок балок свода в открытом положении, разделительного и защитного барьера свода от публики или по отношению к внешним или внутренним горящим объектам, свод объединен и связан с заранее изготовленной гравитационной конструкцией 62, составленной из идентичных жестких модульных элементов V-образной формы 63, расположенных рядом друг с другом для формирования круглой галереи 64, каждый модульный элемент которой занимает один из секторов (фиг.15 и 16).

Модульные элементы 63 могут быть выполнены из армированного бетона.

На фиг. 17-19 изображен путь развертывания, который может быть выполнен из жесткой арки 65 в форме желоба, имеющего, в частности, две центрирующие трубки 66 и 67, расположенные в параллельных плоскостях и связанные между собой криволинейными распорными плитами 68.

Каждый металлический опорный элемент конца 69 надувных балок продолжается двумя шарнирными пятами 70 и 71 на указанных металлических опорах в форме крючков, взаимодействующих с трубками 66 и 67, которые они окружают частично и на которых они скользят для обеспечения направления развертывания указанных надувных балок свода, когда они подвергаются воздействию ветра в закрытом положении свода.

Этот путь развертывания связан с надуваемой и сдуваемой подушкой 72, опирающейся на криволинейную распорную плиту 68, простирающуюся по крайней мере на участке длины арки 65 между направляющим трубками 66 и 67.

Подушка 72 сдувается в течение маневрирования развертывания или свертывания свода и надувается, когда разворот окончен, с одной стороны, для закрытия пространства, заключенного между аркой и концами развернутых балок с целью обеспечения герметичности в ненастье указанного свода, а, с другой стороны, для воздействия усилия, которое устраняет рабочий зазор, необходимый для скольжения опорных пят на направляющих трубках с целью предотвращения биений свода под воздействием порывов ветра.

На фиг.20 показан свод по изобретению, который используется как средство защиты от ненастья и как маскировочное покрытие подвижного оборудования, такого как летательный аппарат, который должен иметь возможность, в случае необходимости, въезда и выезда с использованием своих собственных средств.

Свод имеет один или два участка, которые могут быть свернуты, тогда как другая часть покоится на месте и поддерживает свернутые части. Эти участки свертываются путем сдутия и снятия давления в балках, которые их составляют. Можно освободить доступ одновременно на двух концах свода, что позволяет, например, летательному аппарату выйти собственными средствами с использованием тяги своего двигателя.

Все надувные балки, составляющие его, в какую бы часть ни входили (надутую или сдутую), связаны между собой общими каналами питания 73 и 74, а также генератором газа под давлением термическим кондиционером 75 посредством каналов 76 и 77.

В случае такого применения генератор является группой охлаждения газа, которая запитывает теплообменник, представляющий собой комплекс балок, обеспечивая расход в замкнутом контуре, который состоит из канала 76 и 74, причем балки формируют многочисленные каналы, которые связаны с каналами 73 и 74, собирающими расход всех балок, и наконец, возвратный канал 77.

Такое устройство позволяет укрыть летательный аппарат в холодной зоне для стирания теплового следа его двигателя после полета или стоянки и сделать его невидимым для средств детектирования, чувствительных к инфракрасному излучению.

На фиг.21 показан свод по изобретению, составленный из, с одной стороны, жесткой части 78, которая представляет собой арочный свод, включающий в свой состав, например, полуарки 79-81, расположенные под углом 120^o и собранные в общей вершине 82, а, с другой стороны, три надувные части, преимущественно идентичные, 83-85, а каждая из них получается сборкой надувных балок, описанных ранее. Этот жесткий свод покоится на почве, предпочтительно на трехточечной опоре 86-88.

Таким образом, можно разработать, основываясь на том же принципе, своды, состоящие из нескольких площадок, в случае необходимости, различного размера, придающих разнообразие архитектурным композициям.

Все эти балки могут быть собраны в сдутом состоянии и наложены одна на другую на уровне почвы, используя описанные ранее методы сборки, а их развертывание обеспечивается последовательным надуванием балок. Пространства, заключенные между направляющим путем и почвой, могут быть использованы как зоны доступа внутрь свода.

Обычно средства питания газом под давлением могут состоять из осевого вентилятора, используемого для надувания балок и их сдувания, уменьшения их давления или удерживания при их пониженном давлении путем инверсии направления его вращения.

По одному из вариантов средства питания газом под давлением могут состоять из двух генераторов воздуха, работающих одновременно и включенных каждый на один из каналов питания, расположенных по концам балок. Один из этих двух генераторов нагнетает воздух под давлением для надувания и развертывания одной из частей указанных балок, а другой засасывает воздух, заключенный в балках другой части свода для поддержания созданного таким путем пониженного давления с целью сгибания и складывания стенок свода одна на другую.

Продольные панели гибкой оболочки надувных балок могут быть выполнены на основе решетки или сетки текстильных кабелей, которые расположены на небольшом расстоянии порядка 0,2-5 см друг от друга и наклеены на лист, состоящий из слоев пластмассы, один из которых является непроницаемым для газа, а другой является термосвариваемым.

Этот лист обеспечивает герметичность и заполняет пространство между кабелями.

Преимуществом изобретения является возможность реализации сводов очень большого размера, состоящих из элементов, простых в изготовлении, которые легко транспортируются и собираются на площадке, а после быстро возводятся и убираются.

Надувной свод применяли для покрытий стадионов, бассейнов, портов, спортивных и концертных залов, ресторанов, выставок, магазинов, ангаров для складирования больших размеров.

Он подходит для защиты от ненастья мест, посещаемых публикой, или в качестве постоянного укрытия оборудования.

Реферат

Изобретение относится к области строительства, в частности к трансформируемым надувным сооружениям, используемым для временного закрытия сооружений больших размеров. Сущность изобретения: в трансформируемом надувном своде, образованном соединением множества установленных плотно друг к другу самостоятельных полых надувных балок, каждая из которых сформирована гибкой оболочкой и связана со смежными с ней балками при помощи дискретных средств быстрого соединения и надуваемых раздельно при помощи единого для всех балок трубопровода питания, каждая полая балка выполнена с двумя отверстиями, расположенными друг напротив друга, и снабжена временными герметичными средствами, образующими трубопровод питания, гибкая оболочка содержит четыре продольные панели, поверхности которых рассечены по четырем продольным ребрам и соединены между собой при помощи дискретных механических средств быстрого соединения и имеет средства, обеспечивающие постоянство герметичного объема оболочки. 10 з.п. ф-лы, 21 ил.

Формула