Модуль сферический

Название	Модуль сферический
Разработчик (Авторы)	Коротич Андрей Владимирович
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	234537
Дата регистрации	30.05.2025
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ)
Область применения (класс МПК)	E04B 7/10 (2006.01) E04B 1/32 (2006.01) E04H 1/02 (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 том числе 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-б).

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 обусловливает совокупную 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 пятиугольных сферических отсеков, очерченных геодезическими и круговыми контурными кромками; при этом полную сферическую оболочку модуля составляют четырнадцать одинаковых сферических сегментов и сорок восемь неправильных пятиугольных сферических отсеков (патент РФ №227045, Модуль сферический, МКИ Е04В 1/32, 7/10; 2024).

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, большая кривизна и габариты составляющих элементов, а также трудоемкость их сочленения.

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

Данная задача решается тем, что в модуле сферическом, состоящем из состыкованных по дугообразным кромкам участков сферической поверхности, выполненных в виде одинаковых сферических сегментов с круговыми основаниями и размещенных между ними однотипных многоугольных разносторонних сферических отсеков, расположенных зеркально симметрично относительно друг друга, каждый из которых очерчен геодезическими и круговыми контурными кромками, разносторонние сферические отсеки модуля выполнены шестиугольными, и у каждого из них три геодезические контурные кромки чередуются с тремя круговыми контурными кромками; при этом круговые контурные кромки каждого шестиугольного сферического отсека составляют соответственно по одной шестой, одной восьмой и одной четвертой части круговых оснований смежных сферических сегментов; причем полную сферическую оболочку модуля составляют двадцать шесть сферических сегментов и сорок восемь шестиугольных сферических отсеков.

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

Сущность полезной модели поясняется чертежами.

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

Модуль сферический состоит из состыкованных по дугообразным кромкам участков сферической поверхности, выполненных в виде одинаковых сферических сегментов 1 с круговыми основаниями и размещенных между ними однотипных шестиугольных сферических отсеков 2. Шестиугольные сферические отсеки 2 модуля выполнены разносторонними и расположены зеркально симметрично относительно друг друга. У каждого из шестиугольных отсеков 2 три геодезические контурные кромки 3, 4, 5 чередуются с тремя круговыми контурными кромками 6, 7, 8. При этом круговые контурные кромки 6, 7, 8 каждого шестиугольного сферического отсека 2 составляют соответственно по одной шестой, одной восьмой и одной четвертой части круговых оснований 9 смежных сферических сегментов 1. Полную сферическую оболочку модуля составляют двадцать шесть сферических сегментов 1 и сорок восемь шестиугольных 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.

Кроме того, устраняются вершины, в которых стыкуется более трех сферических отсеков, что снижает трудоемкость их сочленения.

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 участков сферической поверхности, выполненных в виде одинаковых сферических сегментов с круговыми основаниями и размещенных между ними однотипных многоугольных разносторонних сферических отсеков, расположенных зеркально симметрично относительно друг друга, каждый из которых очерчен геодезическими и круговыми контурными кромками, отличающийся тем, что разносторонние сферические отсеки модуля выполнены шестиугольными, и у каждого из них три геодезические контурные кромки чередуются с тремя круговыми контурными кромками; при этом круговые контурные кромки каждого шестиугольного сферического отсека составляют соответственно по одной шестой, одной восьмой и одной четвертой части круговых оснований смежных сферических сегментов; причем полную сферическую оболочку модуля составляют двадцать шесть сферических сегментов и сорок восемь шестиугольных 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