Модуль сферический

Название	Модуль сферический
Разработчик (Авторы)	Коротич Андрей Владимирович
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	225624
Дата регистрации	25.04.2024
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ)
Область применения (класс МПК)	E04B 1/32 (2006.01) E04B 7/10 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сферическим конструктивным модулям, используемым в качестве сферических купольных покрытий, оболочек резервуаров/газгольдеров, а также полносборных жилых блоков поселений на труднодоступных территориях и в зонах экстремальных природно-климатических условий, в т.ч. сферических жилых отсеков орбитальных космических многомодульных станций.

Из существующего перечня аналогичных технических решений известна сферическая оболочка газгольдера, составленная из однотипных линзовидных сферических листовых сегментов, имеющих дополнительное подразделение по длине и состыкованных по меридианам сферы с образованием двух противолежащих вершин-полюсов на ее поверхности (Архитектура промышленных предприятий, зданий и сооружений: справочник проектировщика /В.А. Дроздов, Л.Ф. Гольденгерш, Е.С. Матвеев и др.; под общ. ред. Кима Н.Н.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат,1990. - с. 617, рис. 32.15).

Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является сложный раскрой составных линзовидных сферических элементов, а также значительная трудоемкость точного соединения многочисленных вершин составляющих элементов в двух вершинах-полюсах сферической оболочки.

Известна сферическая оболочка газгольдера, составленная из разновеликих четырехугольных листовых полос, продольные кромки которых ориентированы по ее меридианам (Костов К. Архитектура инженерных сооружений и промышленного интерьера. - М.: Стройиздат, 1983. - с. 131, рис. 4.46-6).

Недостатком данного технического решения являются разнотипность и сложный раскрой составляющих оболочку четырехугольных полос, а, следовательно, значительная трудоемкость ее изготовления и монтажа.

Известна равноэлементная сферическая разбивка, где полную сферическую оболочку составляют 30 одинаковых остроугольных ромбовидных отсеков, состыкованных по кромкам так, что в двух противолежащих наиболее удаленных друг от друга угловых вершинах каждого отсека сходится по пять смежных отсеков, а в двух других противолежащих его угловых вершинах- по три (Файбишенко В.К. Металлические конструкции: Учеб. пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 1984.- с. 213, рис. 186-а). Недостатком данного технического решения является большое количество сферических элементов, сходящихся в вершинах, а также значительные габариты элементов при большом диаметре сферической оболочки, а, следовательно, их большая кривизна, что в итоге обусловливаетсовокупную трудоемкость изготовления элементов и монтажа оболочки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является модуль сферический, образованный элементами сферической оболочки, выполненными в виде одинаковых сферических сегментов и размещенных между ними одинаковых неправильных шестиугольных сферических отсеков, очерченных геодезическими и круговыми контурными кромками; при этом полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать одинаковых сферических сегментов и шестьдесят неправильных шестиугольных сферических отсеков (патент РФ №220110, Модуль сферический, МКИ Е04В 1/32, 7/10; 2023).

Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является ограниченное число вариантов присоединения сферических модулей друг к другу по плоским круговым основаниям сферических сегментов при создании пространственных многоблочных составных структур, а также большая кривизна и габариты составляющих элементов.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей модуля сферического, а также снижение трудоемкости и упрощение изготовления элементов.

Данная задача решается тем, что в модуле сферическом, состоящем из состыкованных по дугообразным кромкам сферических элементов- участков сферической поверхности, выполненных в виде одинаковых сферических сегментов с круговыми основаниями и размещенных между ними одинаковых многоугольных сферических отсеков, очерченных геодезическими и круговыми контурными кромками, одинаковые сферические отсеки выполнены семиугольными и очерчены четырьмя попарно равными геодезическими кромками, между которыми размещены три круговые кромки, из которых две противолежащие выполнены равными; причем у каждого из семиугольных сферических отсеков одна пара равных смежных геодезических кромок образует угловую вершину, в которой состыкованы по три смежных семиугольных сферических отсека; при этом две равные противолежащие круговые кромки каждого семиугольного сферического отсека составляют по одной четвертой части круговых оснований смежных сферических сегментов, а третья его круговая кромка составляет одну пятую часть соответствующего смежного сферического сегмента; причем полную сферическую оболочку модуля составляют сорок два сферических сегмента и шестьдесят семиугольных сферических отсеков.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение функциональных возможностей модуля сферического, а также снижение трудоемкости и упрощение изготовления элементов за счет увеличения числа возможных вариантов стыковки модулей по плоским круговым основаниям сферических сегментов при создании пространственных многоблочных составных структур, а также уменьшения кривизны и габаритов сборных элементов.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.

На фиг. 1 изображен общий вид модуля сферического с вынесенным семиугольным сферическим отсеком.

Модуль сферический состоит из состыкованных по дугообразным кромкам сферических элементов- участков сферической поверхности, выполненных в виде одинаковых сферических сегментов 1 с круговыми основаниями и размещенных между ними одинаковых многоугольных сферических отсеков 2.

Одинаковые сферические отсеки 2 выполнены семиугольными и очерчены четырьмя попарно равными геодезическими кромками 3,4, между которыми размещены три круговые кромки 5,6, где противолежащие кромки 5 выполнены равными.

У каждого из семиугольных сферических отсеков 2 одна пара равных смежных геодезических кромок 3 образует угловую вершину 7, в которой состыкованы по три смежных семиугольных сферических отсека 2; при этом две равные противолежащие круговые кромки 5 каждого семиугольного сферического отсека 2 составляют по одной четвертой части круговых оснований 8 смежных сферических сегментов 1, а третья его круговая кромка 6 составляет одну пятую часть соответствующего смежного сферического сегмента 1; причем полную сферическую оболочку модуля составляют сорок два сферических сегмента 1 и шестьдесят семиугольных сферических отсеков 2.

Сферическая оболочка заявляемого модуля выполняется, например, из многослойных композитных материалов с внутренним напененным изолирующим утеплителем. Возможно изготовление сборной оболочки модуля из горячеформованных металлических листовых элементов с последующим соединением их по контурным дугам сваркой.

Сферическая оболочка заявленного модуля выполнена с использованием большего числа сферических сегментов и большего совокупного числа всех составляющих элементов, что обусловливает преимущества перед прототипом:

создается возможность получения большего числа вариабельных пространственных компоновок модулей по плоским круговым основаниям составляющих сферических сегментов, что расширяет функциональные возможности изделия;

большее совокупное число составляющих сферическую оболочку элементов обусловливает их меньшие физические габариты и, соответственно, меньшую кривизну их поверхности, что снижает трудоемкость и упрощает технологию их изготовления и сборки составной сферической оболочки.

Сферические модули могут в совокупности образовывать объемные составные объекты различной пространственной конфигурации, последовательно присоединяясь друг к другу известными способами. При этом полносборная конструкция модуля сферического может обеспечивать его полностью автономное, изолированное жизнеобеспечение в качестве объемного компонента составной структуры.

Формула полезной модели

Модуль сферический, состоящий из состыкованных по дугообразным кромкам сферических элементов – участков сферической поверхности, выполненных в виде одинаковых сферических сегментов с круговыми основаниями и размещенных между ними одинаковых многоугольных сферических отсеков, очерченных геодезическими и круговыми контурными кромками, отличающийся тем, что одинаковые сферические отсеки выполнены семиугольными и очерчены четырьмя попарно равными геодезическими кромками, между которыми размещены три круговые кромки, из которых две противолежащие выполнены равными, причем у каждого из семиугольных сферических отсеков одна пара равных смежных геодезических кромок образует угловую вершину, в которой состыкованы по три смежных семиугольных сферических отсека, при этом две равные противолежащие круговые кромки каждого семиугольного сферического отсека составляют по одной четвертой части круговых оснований смежных сферических сегментов, а третья его круговая кромка составляет одну пятую часть соответствующего смежного сферического сегмента, причем полную сферическую оболочку модуля составляют сорок два сферических сегмента и шестьдесят семиугольных сферических отсеков.

Изобретение "Модуль сферический" (Коротич Андрей Владимирович ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога