RU218035U1

RU218035U1 - Spherical module

Info

Publication number: RU218035U1
Application number: RU2023102429U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Коротич
Filing date: 2023-02-03
Publication date: 2023-05-03

Abstract

Настоящая 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.This utility model relates to the field of construction, namely to spherical structural modules used as spherical dome coatings, shells of tanks / gas holders, as well as prefabricated residential blocks of settlements in hard-to-reach areas and in areas of extreme natural and climatic conditions, incl. spherical residential compartments of orbital space multi-module stations.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является упрощение изготовления элементов и снижение трудоемкости монтажа оболочки модуля сферического путем уменьшения числа стыкующихся в вершинах сферических отсеков с одновременным увеличением количества их боковых сторон, а также увеличения общего количества отсеков, составляющих полную сферическую оболочку, с одновременным уменьшением их габаритов и изгиба (искривления).The technical result provided by the above set of features is to simplify the manufacture of elements and reduce the laboriousness of mounting the spherical module shell by reducing the number of spherical compartments joined at the tops with a simultaneous increase in the number of their sides, as well as increasing the total number of compartments that make up a complete spherical shell, with a simultaneous decrease their dimensions and bending (curvature).

Данный технический результат достигается тем, что в модуле сферическом, образованном многоугольными элементами сферической оболочки, состыкованными по дугообразным кромкам, очерченным участками геодезических линий, элементы выполнены в виде одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков и размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков, у каждого из которых две смежные контурные кромки выполнены равными; при этом между каждыми соседними правильными пятиугольными сферическими отсеками размещена пара неправильных пятиугольных сферических отсеков, состыкованных по равным кромкам с образованием внутреннего ребра, соединяющего контурные кромки двух близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков; причем каждые три смежные пары неправильных пятиугольных сферических отсеков состыкованы друг с другом по равным смежным контурным кромкам с образованием трехлучевого ребра, соединяющего контурные кромки трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков; при этом каждый правильный пятиугольный сферический отсек состыкован с десятью окружающими его неправильными пятиугольными сферическими отсеками; во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать правильных пятиугольных сферических отсеков и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков.This technical result is achieved by the fact that in a spherical module formed by polygonal elements of a spherical shell, joined along arcuate edges outlined by sections of geodesic lines, the elements are made in the form of identical regular pentagonal spherical compartments and identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them, each of which two adjacent contour edges are made equal; at the same time, between each adjacent regular pentagonal spherical compartments, a pair of irregular pentagonal spherical compartments is placed, joined along equal edges to form an internal rib connecting the contour edges of two adjacent regular pentagonal spherical compartments; moreover, each three adjacent pairs of irregular pentagonal spherical compartments are joined to each other along equal adjacent contour edges to form a three-beam rib connecting the contour edges of three adjacent regular pentagonal spherical compartments; wherein each regular pentagonal spherical compartment is docked with ten irregular pentagonal spherical compartments surrounding it; three spherical compartments are docked at all corner vertices of the module, and the complete spherical shell of the module consists of twelve regular pentagonal spherical compartments and sixty irregular pentagonal spherical compartments.

Description

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.The utility model relates to the field of construction, namely to spherical structural modules used as spherical dome coatings, shells of tanks / gas holders, as well as prefabricated residential blocks of settlements in hard-to-reach areas and in areas of extreme natural and climatic conditions, incl. spherical residential compartments of orbital space multi-module stations.

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).From the existing list of similar technical solutions, a spherical shell of a gas tank is known, composed of the same type of lenticular spherical sheet segments, having an additional subdivision along the length and docked along the meridians of the sphere with the formation of two opposite vertices-poles on its surface (Architecture of industrial enterprises, buildings and structures: a designer's guide / V. A. Drozdov, L. F. Goldengersh, E. S. Matveev, etc., under the general editorship of Kim N. N. - 2nd ed., revised and additional - M .: Stroyizdat, 1990. - p. 617, Fig. 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.The disadvantage of this technical solution, which hinders the achievement of the technical result provided by the utility model, is the complex cutting of composite lenticular spherical elements, as well as the significant laboriousness of the precise connection of numerous vertices of the constituent elements in two vertices-poles of the spherical shell.

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).A spherical shell of a gas tank is known, composed of different-sized quadrangular sheet strips, the longitudinal edges of which are oriented along its meridians (Kostov K. Architecture of engineering structures and industrial interior. - M .: Stroyizdat, 1983. - p. 131, Fig. 4.46-b).

Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, являются разнотипность и сложный раскрой составляющих оболочку четырехугольных полос, а, следовательно, значительная трудоемкость ее изготовления и монтажа.The disadvantage of this technical solution, which prevents obtaining the technical result provided by the utility model, is the diversity and complex cutting of the quadrangular strips that make up the shell, and, consequently, the significant laboriousness of its manufacture and installation.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является равноэлементная сферическая разбивка, где полную сферическую оболочку составляют 30 одинаковых ромбовидных остроугольных 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).The closest in technical essence to the claimed utility model is an equal-element spherical breakdown, where a full spherical shell is made up of 30 identical diamond-shaped acute-angled compartments, joined along the edges so that five adjacent compartments converge in two opposite corner vertices of each compartment that are most distant from each other, and in the other two opposite corner vertices - three each (Faibishenko V.K. Metal structures: Textbook for universities. - M .: Stroyizdat, 1984. - p. 213, fig. 186-a).

Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является увеличенное количество сферических элементов, сходящихся в вершинах, а также значительные габариты элементов в пределах поверхности сферической оболочки, а, следовательно, их большой изгиб (искривление), что в итоге обусловливает совокупную трудоемкость изготовления элементов и монтажа оболочки.The disadvantage of this technical solution, which prevents obtaining the technical result provided by the utility model, is the increased number of spherical elements converging at the vertices, as well as the significant dimensions of the elements within the surface of the spherical shell, and, consequently, their large bend (curvature), which ultimately determines the total complexity of manufacturing elements and installation of the shell.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение изготовления элементов и снижение трудоемкости монтажа оболочки модуля сферического.The task to be solved by the claimed utility model is to simplify the manufacture of elements and reduce the laboriousness of mounting the shell of a spherical module.

Данная задача решается за счет того, что в модуле сферическом, образованном многоугольными элементами сферической оболочки, состыкованными по дугообразным кромкам, очерченным участками геодезических линий, элементы выполнены в виде одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков и размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков, у каждого из которых две смежные контурные кромки выполнены равными; при этом между каждыми соседними правильными пятиугольными сферическими отсеками размещена пара неправильных пятиугольных сферических отсеков, состыкованных по равным кромкам с образованием внутреннего ребра, соединяющего контурные кромки двух близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков; причем каждые три смежные пары неправильных пятиугольных сферических отсеков состыкованы друг с другом по равным смежным контурным кромкам с образованием трехлучевого ребра, соединяющего контурные кромки трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков; при этом каждый правильный пятиугольный сферический отсек состыкован с десятью окружающими его неправильными пятиугольными сферическими отсеками; во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать правильных пятиугольных сферических отсеков и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков.This problem is solved due to the fact that in a spherical module formed by polygonal elements of a spherical shell, joined along arcuate edges outlined by sections of geodesic lines, the elements are made in the form of identical regular pentagonal spherical compartments and identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them, each of which two adjacent contour edges are made equal; at the same time, between each adjacent regular pentagonal spherical compartments, a pair of irregular pentagonal spherical compartments is placed, joined along equal edges to form an internal rib connecting the contour edges of two adjacent regular pentagonal spherical compartments; moreover, each three adjacent pairs of irregular pentagonal spherical compartments are joined to each other along equal adjacent contour edges to form a three-beam rib connecting the contour edges of three adjacent regular pentagonal spherical compartments; wherein each regular pentagonal spherical compartment is docked with ten irregular pentagonal spherical compartments surrounding it; three spherical compartments are docked at all corner vertices of the module, and the complete spherical shell of the module consists of twelve regular pentagonal spherical compartments and sixty irregular pentagonal spherical compartments.

В модуле сферическом внутренние ребра каждой пары неправильных пятиугольных сферических отсеков могут соединять соответствующие стороны контурных кромок близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков; при этом трехлучевые ребра могут соединять вершины трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков.In the spherical module, the internal ribs of each pair of irregular pentagonal spherical compartments may connect the corresponding sides of the contour edges of adjacent regular pentagonal spherical compartments; in this case, three-beam ribs can connect the tops of three nearby regular pentagonal spherical compartments.

В модуле сферическом внутренние ребра каждой пары неправильных пятиугольных сферических отсеков могут соединять соответствующие вершины близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков; при этом трехлучевые ребра могут соединять стороны контурных кромок трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков.In a spherical module, the interior edges of each pair of irregular pentagonal spherical compartments can connect corresponding vertices of nearby regular pentagonal spherical compartments; in this case, the three-beam ribs can connect the sides of the contour edges of three nearby regular pentagonal spherical compartments.

В модуле сферическом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков две противолежащие кромки, примыкающие к паре равных смежных контурных кромок, могут быть выполнены одинаковыми.In the spherical module, for each of the irregular pentagonal spherical compartments, two opposite edges adjacent to a pair of equal adjacent contour edges can be made identical.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 и 2 изображен общий вид модуля сферического (варианты).In FIG. 1 and 2 shows a general view of the spherical module (options).

Модуль сферический образован многоугольными элементами сферической оболочки, состыкованными по дугообразным кромкам, очерченным участками геодезических линий. Элементы выполнены в виде одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков 1 и размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков 2, у каждого из которых две смежные контурные кромки 3 выполнены равными. Между каждыми соседними правильными пятиугольными сферическими отсеками 1 размещена пара неправильных пятиугольных сферических отсеков 2, состыкованных по равным кромкам с образованием внутреннего ребра 4, соединяющего контурные кромки 5 двух близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1; причем каждые три смежные пары неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 состыкованы друг с другом по равным смежным контурным кромкам 3 с образованием трехлучевого ребра 6, соединяющего контурные кромки 5 трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1. Каждый правильный пятиугольный сферический отсек 1 состыкован с десятью окружающими его неправильными пятиугольными сферическими отсеками 2; во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать правильных пятиугольных сферических отсеков 1 и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков 2.The spherical module is formed by polygonal elements of a spherical shell joined along arcuate edges outlined by sections of geodesic lines. The elements are made in the form of identical regular pentagonal spherical compartments 1 and identical irregular pentagonal spherical compartments 2 placed between them, each of which has two adjacent contour edges 3 made equal. Between each adjacent regular pentagonal spherical compartments 1 there is a pair of irregular pentagonal spherical compartments 2, joined along equal edges with the formation of an internal rib 4 connecting the contour edges 5 of two nearby regular pentagonal spherical compartments 1; moreover, every three adjacent pairs of irregular pentagonal spherical compartments 2 are docked with each other along equal adjacent contour edges 3 with the formation of a three-beam rib 6 connecting the contour edges 5 of three adjacent regular pentagonal spherical compartments 1. Each regular pentagonal spherical compartment 1 is docked with ten surrounding irregular pentagonal spherical compartments 2; at all corner vertices of the module, three spherical compartments are joined, and the complete spherical shell of the module consists of twelve regular pentagonal spherical compartments 1 and sixty irregular pentagonal spherical compartments 2.

В модуле сферическом внутренние ребра 4 каждой пары неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 соединяют соответствующие стороны контурных кромок 5 близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1; при этом трехлучевые ребра 6 соединяют вершины 7 трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1.In the spherical module, the inner ribs 4 of each pair of irregular pentagonal spherical compartments 2 connect the corresponding sides of the contour edges 5 of the adjacent regular pentagonal spherical compartments 1; at the same time, three-beam ribs 6 connect the tops 7 of three nearby regular pentagonal spherical compartments 1.

В модуле сферическом внутренние ребра 4 каждой пары неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 соединяют соответствующие вершины 7 близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1; при этом трехлучевые ребра 6 соединяют стороны контурных кромок 5 трех близлежащих правильных пятиугольных сферических отсеков 1.In the spherical module, internal edges 4 of each pair of irregular pentagonal spherical compartments 2 connect the corresponding vertices 7 of nearby regular pentagonal spherical compartments 1; at the same time, three-beam ribs 6 connect the sides of the contour edges 5 of three nearby regular pentagonal spherical compartments 1.

В модуле сферическом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 две противолежащие кромки 8 и 9, примыкающие к паре равных смежных контурных кромок 3, могут быть выполнены одинаковыми.In the spherical module, for each of the irregular pentagonal spherical compartments 2, two opposite edges 8 and 9 adjacent to a pair of equal adjacent contour edges 3 can be made identical.

Заявляемая разбивка полной оболочки сферического модуля образована 72 сферическими отсеками, а не 30, как у прототипа; кроме того, в заявленном решении сферические отсеки выполнены без острых углов (какие имеются у ромбовидных отсеков прототипа) - все это в совокупности обусловливает меньшие габариты составляющих отсеков в пределах сферической поверхности, а, следовательно, их меньший изгиб (искривление). Это, в свою очередь, упрощает процесс и снижает трудоемкость изготовления сферических отсеков, например, путем горячего или холодного прессования. Также снижению трудоемкости изготовления оболочки сферического модуля способствует компоновочное свойство заявленной разбивки, когда во всех ее вершинах стыкуется лишь по три сборных отсека, а не по пять, как у прототипа.The claimed breakdown of the full shell of the spherical module is formed by 72 spherical compartments, and not 30, as in the prototype; in addition, in the claimed solution, the spherical compartments are made without sharp corners (which are the diamond-shaped compartments of the prototype) - all this together leads to smaller dimensions of the constituent compartments within the spherical surface, and, consequently, their smaller bend (curvature). This, in turn, simplifies the process and reduces the complexity of manufacturing spherical compartments, for example, by hot or cold pressing. Also, reducing the complexity of manufacturing the shell of a spherical module contributes to the layout property of the claimed breakdown, when all its vertices are joined only by three prefabricated compartments, and not by five, as in the prototype.

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.The spherical shell of the proposed module is made, for example, of multilayer composite materials with an internal foamed insulating insulation. It is possible to manufacture a prefabricated module shell from hot-formed metal sheet elements with their subsequent connection along the contour arcs by welding.

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.The spherical modules can together form three-dimensional composite objects of various spatial configurations, sequentially joining each other by known methods. At the same time, the fully assembled design of the spherical module can provide its completely autonomous, isolated life support as a three-dimensional component of the composite structure.

Claims

1. A spherical module formed by polygonal elements of a spherical shell, joined along arcuate edges outlined by sections of geodesic lines, characterized in that the elements are made in the form of identical regular pentagonal spherical compartments and identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them, each of which has two adjacent the contour edges are made equal, while between each adjacent regular pentagonal spherical compartments there is a pair of irregular pentagonal spherical compartments, docked along equal edges to form an internal rib connecting the contour edges of two adjacent regular pentagonal spherical compartments, and every three adjacent pairs of irregular pentagonal spherical compartments are docked with each other along equal adjacent contour edges with the formation of a three-beam rib connecting the contour edges of three adjacent regular pentagonal spherical compartments, while each regular pentagonal spherical compartment is docked with ten irregular pentagonal spherical compartments surrounding it, three spherical compartments are docked at all corner vertices of the module , and the full spherical shell of the module consists of twelve regular pentagonal spherical compartments and sixty irregular pentagonal spherical compartments.

2. The spherical module according to claim 1, characterized in that the inner edges of each pair of irregular pentagonal spherical compartments connect the corresponding sides of the contour edges of the adjacent regular pentagonal spherical compartments, while the three-beam ribs connect the tops of three nearby regular pentagonal spherical compartments.

3. The spherical module according to claim 1, characterized in that the inner edges of each pair of irregular pentagonal spherical compartments connect the corresponding vertices of nearby regular pentagonal spherical compartments, while the three-beam ribs connect the sides of the contour edges of three nearby regular pentagonal spherical compartments.

4. The spherical module according to claim 1, characterized in that for each of the irregular pentagonal spherical compartments, two opposite edges adjacent to a pair of equal adjacent contour edges are made the same.