PL242605B1 - Modułowy ruchomy dach zawierający połączone obrotowo panele dachowe - Google Patents

Abstract

Modułowy ruchomy dach zawierający połączone obrotowo panele dachowe, mechanizm napędowy i przesuwny charakteryzuje się tym, że moduł (A) składa się z trzech paneli dachowych, w którym wózek jezdny (1) jest przymocowany połączeniem sztywnym (7) ze słupem (8), wózek przesuwny (5) jest przymocowany połączeniem sztywnym (7) ze słupem usztywniającym środkowym (8a) złączonym połączeniem obrotowym (6) z panelem dachowym (3) w połowie długości całkowitej panelu dachowego (3), przy czym długość panelu dachowego (2 i 4) stanowi połowę długości panelu dachowego (3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest modułowy ruchomy dach zawierający połączone obrotowo panele dachowe.

Przekrycie można zastosować do zapewnienia ochrony przed warunkami atmosferycznymi dla osób, zwierząt, przedmiotów, mienia, przestrzeni takiej jak dziedzińce, tarasy, amfiteatry, baseny, stadiony itp. Ponadto może służyć do przebywania większych przestrzeni takich j ak stadiony czy areny, w których dach składa się z większej ilości modułów. Przykładami obiegów, gdzie wynalazek znajduje zastosowanie jest Wimbledon Center Court UK, Ariake Colosseum, Japonia, Ocean Dome, Japonia. Stan techniki

Pierwszy typ zadaszeń to przykłady przekryć, gdzie dach stanowi pojedynczy panel, w zależności od przestrzeni przekrycia ich ilość może być powielona. Realizowane są dwa sposoby ruchu panelu dachowego - poprzez przesunięcie lub jego obrót. Przesunięcie panelu w pionie uzyskuje się przez podniesienie za pomocą podnośników (np. siłowników hydraulicznych) a przesunięcie np. w poziomie przy użyciu wózków jezdnych (np. napędzanych silnikiem elektrycznym). Przemieszczeniu może podlegać sztywny panel, gdzie podczas jazdy panele nasuwają się na siebie lub zbiegają się ze sobą w chwili zamknięcia zadaszenia (przykłady zgłoszonych patentów to US5394660 (A) — 1995-03-07 Segmented retractable steel roofs, WO2016059344 (A1) — 2016-04-21 Unit for covering and uncovering a surface using self-propelled adjustable slats, US5167097(A) — 1992-12-01 Retractable stadium roof, US5027565 (A) — 1991-07-02 Openable roof. 5,063,730 Openable roof apparatus, 6,789,360 Retractable roof system for stadium, 6,367,206 Retractable stadium roofs and transport mechanism therefor, 5,896,708 Movable support for a retractable roof). Materiał, z którego wykonany jest panel to blacha w połączeniu ze szkłem lub napięta tkanina techniczna - membrana. Wadą tego rozwiązania jest konieczność stosowania dużych przestrzeni dla tzw. miejsc parkowania (garażu). Podczas otwarcia zadaszenia panel jest tam przechowywany.

Inny wariant to przemieszczenie zwisającej tkaniny technicznej zamontowanej do wózków jezdnych. Ruch może odbywać się po prowadnicach stalowych jak w Central Patio in the Great Mosque of Paris Francja, Bal Harbour Shops Floryda USA (przykłady patentów US3534511 (A) — 1970-10-20 Retractable cover for outdoor areas, JP2016118065 (A) — 2016-06-30 Roof membrane transfer system. 8,800,214 Automated covering system) lub po linach jezdnych jak w obiekcie PGE Narodowy Polska (US8635813 (B2) Deployment mechanism for a retractable roof system for a large building structure). Po zakończeniu transportu tkaniny następuje jej napinanie za pomocą tzw. wciągarek. W tych rozwiązaniach zastosowanie tkaniny technicznej może powodować wiele utrudnień. Należy monitorować obiekt i uważać by tkanina nie zahaczyła o pobliskie urządzenia, gdyż może to doprowadzić do jej rozerwania. Należy również ją zabezpieczyć przed powstawaniem worków powietrznych oraz nie otwierać dachu przy silnym wietrze, co mogłoby doprowadzić do tzw. trzepotania tkaniny i jej uszkodzenia a nawet zerwania. Ponadto stopień napięcia membrany należy stale monitorować, aby jej naprężenie nie było ani za słabe ani za mocne. Niewłaściwe napięcie tkaniny może doprowadzić do zagrożenia całej konstrukcji.

Odrębny sposób ruchu to obrót panelu, który uzyskuje się za pomocą np. przekładni śrubowej lub siłowników hydraulicznych, podnośników. Obrót realizowany jest jako przemieszczenie wokół poziomej osi obrotu tak jak w obiektach Starlight Theatre USA, Sapporo Media Park, Japonia (przykłady zgłoszonych patentów US2004124711 (A1) — 2004-07-01 Mobile power system, US2015013750 (A1) — 201501-15 Mobile Solar Power Rack). Inna możliwość to obrót panelu wokół pionowej osi obrotu jak w istniejącej konstrukcji Qizhong Forest Sports City Arena, Chiny, (jeden ze zgłoszonych patentów US4587775 (A) — 1986-05-13 Retractable closure for roof opening). W tych przypadkach panel dachowy wykonany jest ze stali często w połączeniu ze szkłem. Zdarza się, że pełni on funkcję panelu fotowoltaicznego. Długość paneli nie może być zbyt duża gdyż panel pracuje jako wspornik co może stanowić wadę dla tego przykładu rozwiązania.

Kolejny typ zadaszeń to rozwiązania, w których dach składa się z dwóch paneli usytuowanych pomiędzy dwoma mechanizmami napędowymi (wózkami jezdnymi), panele połączone są ze sobą w sposób obrotowy tworząc tzw. harmonijkę. W celu przekrycia większej przestrzeni w realizacjach powiela się liczbę podwójnych paneli. Przykładem tego typu konstrukcji może być obiekt Wimbledon Center Court UK (przykłady zgłoszonych patentów: JPH09137641 (A) — 1997-05-27 Opening and closing mechanism in opening and closing type membrane roof, US8371088 (B2) — 2013-02-12 deployable truss with integral folding panels, WO9613402 (A1) — 1996-05-09 Mobile, unfoldable accomodation of activities, US2009072576 (A1) — 2009-03-19 Tarp enclosure system, JP2016084652 (A) — 201605-19 roof structure, JP2016079617 (A) — 2016-05-16 Opening - closing type membrane roof structure, DE3403602 (A1) — 1985-08-08 Roof, in particular terrace roof, CH688593 (A5) — 1997-11-28 Folding cover for opening in building, US4682449 (A) — 1987-07-28 Retractable stadium roof system with rectangular opening, US7520091 (B2) — 2009-04-21 Adaptable roof system). Panele dachowe wykonane są najczęściej z napiętych tkanin tekstylnych (membrany), stosowane są również szklane wypełnienia umieszczone w stalowych ramach, oraz sporadycznie montowane są w całości z bl achy. Panele nie posiadają dużych długości. Dla przekrycia większych przestrzeni powiela się ich liczba co powoduje wzrost kosztów i zwiększenie zapotrzebowania na miejsce parkingowe dla dachu w stanie otwartym. Rodzi to konieczność stosowania dla dużych obiektów wielu mechanizmów napędowych co zwiększa koszt realizacji i utrzymania zadaszenia co niewątpliwie jest wadą tego rozwiązania.

DE3932736 (A1) — 1991-04-11 Folding theatre stage with roof - which, together with floor, have support structure swivelably mounted on large transport container. Patent dotyczy mobilnej sceny teatralnej zbudowanej z dachu i belki ukośnej. Dach składa się z dwóch części połączonych ze sobą obrotowo. Pierwsza część jest sterowana za pomocą liny, która przemieszcza jeden z elementów w górę. Druga część to panel oraz belka nośna, która jest przymocowana w sposób obrotowy jednym końcem do panelu a drugim do podłogi. Rozwiązanie to różni się od przedstawionego przez autorki wynalazku gdyż, przedstawia ono połączone ze sobą dwa tzw. mechanizmy klasy II. Przedmiot wynalazku składa się z jednego mechanizmu klasy II. Ponadto sposób ruchu jest odmienny w wynalazku jeden z paneli przemieszcza się w sposób przesuwny.

Patenty US2004124711 (A1) — 2004-07-01 Mobile power system, US2015013750 (A1) — 201501-15 Mobile solar power rack przedstawiają ruch jednego panelu, do którego przytwierdzone są solary słoneczne. W tych przypadkach ruch obrotowy pojedynczych paneli uzyskano: w pierwszym za pomocą wysuwanych teleskopowo podnośników, w drugim poprzez podnośniki śrubowe lub nożycowe oraz ramiona blokujące. Rozwiązania różnią się od przedstawionego przez autorki wynalazku, gdyż prezentują trzy ruchome panele jednak każdy z nich przemieszcza się odrębnie. W wynalazku jeden mechanizm napędowy powoduje ruch wszystkich trzech paneli.

EP2574707 (A2) — 2013-04-03 Framework for roof or canopy with two sections. Patent przedstawia ramę wsporczą pod panele fotowoltaiczne. Składa się ona z dwóch stelaży oraz poziomej ramy wsporczej. Jeden ze stelaży przytwierdzony jest w sposób obrotowy do podstawy i do poziomej ramy wsporczej a drugi z nich połączony jest z pierwszym w sposób obrotowy. Podczas składania, stelaże nakładają się na siebie a pozioma rama wsporcza przesuwając się po podstawie w górę składa całą konstrukcję. To rozwiązanie różni się od zaproponowanego wynalazku pod względem sposobu składania konstrukcji i rozkładania a także połączenia jej elementów z podstawą.

EP1179644 (A1) — 2002-02-13 Prefabricated modular building, foldable and transportable. Patent przedstawia obiekt składający się z trzech części o różnych funkcjach (dach, ściana, podłoga). Końce dachu i podłogi są trwale przymocowane w sposób obrotowy do podstawy. Ruch tego obiektu imituje ruch czworoboku przegubowego zatem rozwiązanie różni się od wynalazku przedstawionego przez autorki ponieważ w ich rozwiązaniu nie został zastosowany czworobok przegubowy.

US2006185709 (A1) — 2006-08-24 Rapid deployment shelter system. Patent dotyczy schronu zbudowanego z kilku elementów połączonych obrotowo (podłogi, ściany i dachu). Rozkładanie obiektu na etapie realizacji ściany i dachu odbywa się za pomocą mechanizmu napędowego w postaci siłownika, który podnosi ścianę. Ta powoduje przemieszczenie dachu do pozycji wymaganej w projekcie. Całość stabilizowana jest za pomocą systemu linowego podpiętego do podstawy. Ponadto jeden z końców ściany po pierwszej fazie rozkładania nie zmienia swojego położenia, ściana przemieszcza się obrotowo, podobnie jak jeden koniec panelu dachowego. Ten przypadek przedstawia inny system rozkładania w odniesieniu do realizacji wynalazku proponowanego przez autorki, gdzie jeden z paneli przemieszcza się w sposób przesuwny.

US2009072576 (A1) - 2009-03-19 Tarp enclosure system. Patent dotyczy ruchomego systemu dla pokrycia plandeki. W tym przypadku rozsunięcie pomiędzy wózkami jezdnymi uzyskano za sprawą składanej klamry, która rozwiera się w sposób nożycowy. Rozwiązanie to różni się znacznie od zaprezentowanego przez autorki wynalazku sposobem ruchu jak i realizacją połączenia paneli. WO9613402 (A1) — 1996-05-09 Mobile, unfoldable accomodation of activities. Przedstawiona konstrukcja w patencie składa się z pięciu elementów połączonych ze sobą w sposób obrotowy. Dwa z nich tworzą zadaszenie, jeden z nich pionową ścianę boczną a pozostałe dwa ostatnie. Składanie konstrukcji odbywa się poprzez przesunięcie pionowej ściany co powoduje złożenie podłogi i dachu w tzw. harmonijkę.

Rozwiązanie różni się od przedstawionego przez autorki wynalazku pod kątem składania i ilości paneli. Ściana pionowa przemieszcza oddzielnie dwa panele dachowe i dwa elementy podłogi. Autorki w rozwiązaniu przemieszczają trzy panele dachowe. US4593710(A) — 1986-06-10 Framed tension structure. Patent przedstawia mobilną konstrukcję namiotową. Składa się on z trzech paneli połączonych w sposób obrotowy. Jednak do jej rozłożenia stosuje się dwa napędy jeden przemieszcza konstrukcję w bok w sposób przesuwny a drugi w górę. Główna różnica w rozwiązaniach - w wynalazku zaproponowanym przez autorki stosuje się jeden napęd - przemieszczenie w sposób przesuwny.

WO9720114 (A1) — 1997-06-05 Movable covering device, particularly for swimming pools. Patent przedstawia ruchome zadaszenie basenu. Zadaszenie zamontowane jest na ruchomej ramie wsporczej. Ruch ramy powoduje przemieszczenie dachu składającego się z trzech paneli. Rozwiązanie to różni się od zaprezentowanego przez autorki wynalazku, gdyż dwa panele nad basenem połączone są w sposób sztywny. Zatem przemieszczeniu podlegają tylko dwa elementy połączone w sposób obrotowy a nie trzy jak w przypadku rozwiązania przedstawionego przez autorki. Rama wsporcza stanowi odrębny mechanizm. US6223479 (B1) — 2001-05-01 Extendable and retractable building and mechanism for extending and retracting. Patent przedstawia składany budynek, w którym możliwe jest odrębne złożenie podłogi i jednej ze ścian oraz dachu zbudowanego z dwóch paneli i drugiej ściany. Wszystkie elementy połączone są w sposób obrotowy. Podłoga ze ścianą nakładają się na siebie w chwili złożenia tworząc jedną płaszczyznę. Z kolei połacie dachowe i druga ściana tworzą tzw. harmonijkę podczas zamknięcia. Jednak w chwili ruchu ściana i połacie dachowe nie są na stałe zamocowane co znacznie odróżnia to rozwiązanie od zaproponowanego przez autorki w ich wynalazku.

Istotą wynalazku jest modułowy ruchomy dach zawierający połączone obrotowo panele dachowe, mechanizm napędowy i przesuwny i charakteryzuje się tym, że moduł składa się z trzech paneli dachowych, w którym wózek jezdny jest przymocowany połączeniem sztywnym ze słupem, wózek przesuwny jest przymocowany połączeniem sztywnym ze słupem usztywniającym środkowym złączonym połączeniem obrotowym z panelem dachowym w połowie długości całkowitej panelu dachowego, przy czym długość paneli dachowych stanowi połowę długości panelu dachowego. Panele dachowe wyposażone są w elastyczne rynny. Kąt nachylenia panelu dachowego w stanie rozłożonym wynosi 5-10°.

Przedmiot wynalazku zapewnia ok. dwukrotnie większą przestrzeń przekrycia w stosunku np. do istniejącej realizacji obiektu Wimbledon Center Court UK. W istniejącym obiekcie zastosowano dwa panele rozpięte pomiędzy dwoma dźwigarami kratowymi. Jeżeli ich długość określimy jako α a kąt nachylenia połaci przyjmiemy 10° to uzyskamy przestrzeń przekrycia 1,97α. Przedmiot wynalazku składa się z trzech paneli dachowych. Jeżeli długości paneli przyjmiemy (2) - α, (3) - 2α(środkowy panel musi być dwukrotnie dłuższy od skrajnych paneli by dach mógł składać się w harmonijkę), (4) - a, a kąt nachylenia połaci 10° to uzyskamy przestrzeń przekrycia 3,94α. Zatem tę samą przestrzeń przekrycia jak w Wimbledon Center Court UK uzyskamy przy użyciu mniejszej liczby dźwigarów kratowych i wózków napędowych co ponadto zapewni potrzebę zastosowania niniejszej przestrzeni na miejsce parkingowe. Zatem koszty realizacji i utrzymania obiektu ulegają znacznemu zmniejszeniu.

Dla przekrycia większej przestrzeni moduł może być powielany. Zastosowanie tego typu konstrukcji umożliwia przesłonięcie większego obszaru przy zastosowaniu mniejszej liczby mechanizmów napędowych co w konsekwencji może przyczynić się do znacznego obniżenia kosztów realizacji i utrzymania obiektu. Rozwiązanie może być bardziej ekonomiczne w stosunku do istniejących zadaszeń tego typu co jest jego główną zaletą. Realizacja zadaszenia przeznaczona jest do zamontowania na stalowych rusztach lub na fasadzie budynku. Docelowo przewiduje się projektowanie tych urządzeń tak aby ich otwarcie było szybkie i nieskomplikowane oraz dawało jak największą przestrzeń przekrycia.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia konstrukcje wynalazku w widoku aksonometrycznym a fig. 2 fazy ruchu modułowego ruchomego dachu, gdzie faza I to dach zamknięty, faza II to dach w ruchu, faza III to dach otwarty. Fig. 3 przedstawia kinematykę modułowego ruchomego dachu.

Wynalazek przedstawiono w przykładzie realizacji.

Modułem A nazwano obiekt zawierający wózek jezdny 1, wózek przesuwny 5 oraz trzy panele dachowe (2), (3), (4), zespolone połączeniem obrotowym 6. Podstawą 0 w rozwiązaniu jest torowisko liniowe zrealizowane jako podtorze betonowe lub stalowe. Modułowy ruchomy dach zawiera mechanizm napędowy w postaci wózka jezdnego 1 napędzanego w przykładzie silnikiem elektrycznym, który przemieszcza się po torowisku liniowym 0 oraz trzy ruchome panele dachowe 2, 3, 4, połączone ze sobą mechanizmem obrotowym 6. Wózek jezdny 1 z silnikiem elektrycznym uruchamiany jest poprzez pilota. Zadaniem wózka jezdnego 1 jest transport paneli dachowych 2, 3, 4, które są do niego przytwierdzone bezpośrednio połączeniem obrotowym 6 lub za pomocą słupów 8, 8a zamontowanych poprzez sztywne połączenie 7 na wózkach jezdnych 1 i przesuwnym 5. Panel dachowy 2 i 4 przymocowany jest połączeniem obrotowym 6 do wózka jezdnego 1 za pośrednictwem słupów 8, które są sztywno połączone 7 z wózkiem jezdnym 1. Z kolei panel dachowy 3 zespolono w środkowej części połączeniem obrotowym 6 z wózkiem przesuwnym 5 za pośrednictwem słupa 8a, który jest połączony sztywno 7 z wózkiem przesuwnym 5 jak na figurze 1. Słup 8a to słup stalowy przytwierdzony do wózka przesuwnego 5.

Zasada działania ruchomego dachu wygląda następująco:

Dach podczas przemieszczenia przechodzi przez trzy fazy ruchu zilustrowane na rysunku 2. Faza I to dach zamknięty, faza II to zadaszenie w ruchu oraz faza III to zadaszenie w stanie otwartym.

Dach w stanie otwartym jest złożony tworząc tzw. harmonijkę - faza III i w tej fazie wózek jezdny 1 jest zablokowany z uwagi na bezpieczeństwo i stateczność całej konstrukcji. Blokada wózka jezdnego 1 może być zastosowana poprzez zacisk szyny (metody rail -clamp) lub blokadę sworznia (rack and pinion). Ruch dachu rozpoczyna się w chwili zwolnienia blokady wózka jezdnego 1, który przemieszcza się po torowisku liniowym 0 i przechodzi w fazę ruchu II. Gdy panele dachowe 2, 3, 4 uzyskają odpowiednie położenie w celu odprowadzenia wody opadowej, wózek jezdny 1 zostaje zablokowany. Dach pozostaje wówczas w fazie I. Wózek przesuwny 5 pozwala na płynne przemieszczenie, zapewniając dodatkowe wzmocnienie całej konstrukcji. Wózek przesuwny 5 nie wymaga stosowania jednostki napędowej, ponieważ struktura całego modułu zapewnia ruch układu za pomocą wózka jezdnego 1. Takie rozwiązanie jest korzystne w stosunku do istniejących realizacji. Zablokowany wózek jezdny 1 w fazie I zapewnia stateczność całej konstrukcji. Ruchome panele dachowe 2, 3, 4 mogą zostać zrealizowane jako ruszt płaski stalowy pokryty materiałami, które są obecnie stosowane w realizacjach ruchomych zadaszeń takimi jak: szkło, blacha, membrana: poliester pokryty PCV, włókno szklane pokryte PTFE - teflon oraz silikon. W przypadku zastosowania tkaniny technicznej w celu uzyskania płaskiej powierzchni stopień jej napięcia musi podlegać monitorowaniu. W ruszcie stalowym połączenia belek są sztywne. W zależności od obliczeń wytrzymałościowych w celu zwiększenia na przykład sztywności rusztu zakłada się możliwość dodania belek poprzecznych. Wysokość słupów 8, 8a jest zależna od obliczeń wytrzymałościowych. Całość konstrukcji przeznaczona jest do montażu na istniejących ścianach dziedzińców lub na specjalnie przygotowanych konstrukcjach stalowych. Modułowy ruchomy dach według wynalazku stosuje się do przekrycia większych przestrzeni jak stadiony. Wówczas liczbę modułów należy zwiększyć odpowiednio w zależności od przestrzeni przekrycia. W takim rozwiązaniu panele dachowe 2, 3, 4 proponuje się wykonać w postaci tkanin technicznych (ze względu na ich niewielki ciężar). Rozpina się je pomiędzy sobą oraz ruchomymi dźwigarami kratowymi. Dźwigary kratowe przymocowane mogą być bezpośrednio do wózków jezdnych 1, podobnie jak słupy 8, przemieszczających się wzdłuż szyn przytwierdzonych do podstawy w postaci torowiska 0. Podwójne tory szynowe osadzone są w torowisku liniowym 0. Hamowanie zadaszenia może odbywać się na przykład metodą zacisku szyny, która umożliwia zatrzymanie dachu w dowolnym położeniu. Całość konstrukcji wzmacnia i stabilizuje słup stalowy środkowy 8a przytwierdzony w dolnej części do wózka przesuwnego 5 przemieszczającego się podczas ruchu dachu wzdłuż torowiska (0) a w górnej połączeniem obrotowym 6 z panelem dachowym 3. Do odprowadzenia wody z membrany można wykorzystać elastyczne rynny 9 które mocowane są, zależnie od kształtu, na brzegach przekrycia, w środku lub w najniższych punktach. Powierzchnię dachu projektuje się tak, aby zapewniony był samoi stny odpływ wody do najniższych punktów membrany. Rozwiązania technologiczne podobnie jak dla ruchomych dachów nad stadionami, gdzie transport panelu odbywa się za pomocą wózków jezdnych przemieszczających się po torowisku liniowym.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Modułowy ruchomy dach zawierający połączone obrotowo panele dachowe, mechanizm napędowy i przesuwny, znamienny tym, że moduł (A) składa się z trzech paneli dachowych, w którym wózek jezdny (1) jest przymocowany połączeniem sztywnym (7) ze słupem (8), wózek przesuwny (5) jest przymocowany połączeniem sztywnym (7) ze słupem usztywniającym środkowym (8a) złączonym połączeniem obrotowym (6) z panelem dachowym (3) w połowie

PL 242605 Β1 długości całkowitej panelu dachowego (3), przy czym długość panelu dachowego (2) i (4) stanowi połowę długości panelu dachowego (3).

2. Modułowy ruchomy dach według zastrz. 1, znamienny tym, że panele dachowe (2), (3), (4) wyposażone są w elastyczne rynny (9).

3. Modułowy ruchomy dach według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt nachylenia panelu dachowego (2), (3), (4) wstanie rozłożonym wynosi 5-10°.