RU225011U1

RU225011U1 - Spherical module

Info

Publication number: RU225011U1
Application number: RU2024102942U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Коротич
Filing date: 2024-02-06
Publication date: 2024-04-11

Abstract

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. 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. Данный технический результат достигается 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 пятиугольных сферических отсеков, очерченных геодезическими и круговыми контурными кромками, пятиугольные сферические отсеки модуля выполнены разносторонними и расположены зеркально симметрично относительно друг друга, и каждый из них очерчен тремя геодезическими кромками, между которыми размещены две несмежные круговые кромки; причем у каждого из пятиугольных сферических отсеков пара смежных геодезических кромок образует угловую вершину, в которой состыкованы по четыре смежных пятиугольных сферических отсека; при этом две несмежные круговые кромки каждого пятиугольного сферического отсека составляют соответственно по одной шестой и одной десятой части круговых оснований смежных сферических сегментов; причем полную сферическую оболочку модуля составляют тридцать два сферических сегмента и сто двадцать пятиугольных сферических отсеков.The utility model relates to the field of construction, namely to spherical structural modules used as spherical dome coverings, shells of tanks/gas holders, as well as fully prefabricated residential blocks of settlements in hard-to-reach areas and in zones of extreme natural and climatic conditions, incl. spherical living compartments of orbital space multimodule stations. The technical result provided by the given set of features is to expand the functionality of the spherical module, as well as reduce labor intensity and simplify the manufacture of elements by increasing the number of possible options for joining modules on flat circular bases of spherical segments when creating spatial multi-block composite structures, as well as reducing curvature and dimensions prefabricated elements. This technical result is achieved by the fact that in a spherical module, consisting of spherical elements-sections of a spherical surface joined along arcuate edges, made in the form of identical spherical segments with circular bases and identical pentagonal spherical compartments placed between them, outlined by geodesic and circular contour edges, pentagonal the spherical compartments of the module are made multi-sided and are located mirror symmetrically relative to each other, and each of them is outlined by three geodesic edges, between which two non-adjacent circular edges are placed; moreover, for each of the pentagonal spherical compartments, a pair of adjacent geodesic edges forms a corner vertex, in which four adjacent pentagonal spherical compartments are joined; wherein two non-adjacent circular edges of each pentagonal spherical compartment constitute, respectively, one sixth and one tenth of the circular bases of adjacent spherical segments; wherein the complete spherical shell of the module consists of thirty-two spherical segments and one hundred and twenty 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 coverings, shells of tanks/gas holders, as well as fully prefabricated residential blocks of settlements in hard-to-reach areas and in zones of extreme natural and climatic conditions, incl. spherical living compartments of orbital space multimodule 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, the spherical shell of a gas holder is known, composed of the same type of lens-shaped spherical sheet segments, having an additional division along the length and docked along the meridians of the sphere to form two opposite vertices-poles on its surface (Architecture of industrial enterprises, buildings and structures: a designer's handbook /V.A. Drozdov, L.F. Matveev, etc.; edited by N.N. 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 prevents obtaining the technical result that is provided by the utility model, is the complex cutting of the composite lens-shaped spherical elements, as well as the significant complexity of accurately connecting the numerous vertices of the constituent elements in the 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. 4.46-6).The spherical shell of a gas holder 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 interiors. - M.: Stroyizdat, 1983. - p. 131, Fig. 4.46-6).

Недостатком данного технического решения являются разнотипность и сложный раскрой составляющих оболочку четырехугольных полос, а, следовательно, значительная трудоемкость ее изготовления и монтажа.The disadvantage of this technical solution is the variety of types and complex cutting of the quadrangular strips that make up the shell, and, consequently, the significant complexity of its manufacture and installation.

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.An equal-element spherical breakdown is known, where the complete spherical shell is made up of 30 identical acute-angled diamond-shaped compartments, joined along the edges so that in the two opposite most distant corner vertices of each compartment, five adjacent compartments converge, and in the other two opposite corner vertices - along three (Faybishenko V.K. Metal structures: Textbook for universities. - M.: Stroyizdat, 1984. - p. 213, fig. 186-a). The disadvantage of this technical solution is the large number of spherical elements converging at the vertices, as well as the significant dimensions of the elements with a large diameter of the spherical shell, and, consequently, their large curvature, which ultimately determines the total complexity of manufacturing the elements and installing the shell.

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 двенадцать одинаковых сферических сегментов и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков (патент РФ №220108, Модуль сферический, МКИ Е04В 1/32, 7/10; 2023).The closest in technical essence to the claimed solution is a spherical module formed by elements of a spherical shell made in the form of identical spherical segments and identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them, outlined by geodesic and circular contour edges; in this case, the complete spherical shell of the module consists of twelve identical spherical segments and sixty irregular pentagonal spherical compartments (RF patent No. 220108, Spherical module, MKI E04B 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.The disadvantage of this technical solution, which prevents obtaining the technical result that is provided by the utility model, is the limited number of options for attaching spherical modules to each other along the flat circular bases of spherical segments when creating spatial multi-block composite structures, as well as the large curvature and dimensions of the constituent elements.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей модуля сферического, а также снижение трудоемкости и упрощение изготовления элементов.The task to be solved by the claimed utility model is to expand the functionality of the spherical module, as well as reduce labor intensity and simplify the manufacture of elements.

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 однотипных пятиугольных сферических отсеков, очерченных геодезическими и круговыми контурными кромками, пятиугольные сферические отсеки модуля выполнены разносторонними и расположены зеркально симметрично относительно друг друга, и каждый из них очерчен тремя геодезическими кромками, между которыми размещены две несмежные круговые кромки; причем у каждого из пятиугольных сферических отсеков пара смежных геодезических кромок образует угловую вершину, в которой состыкованы по четыре смежных пятиугольных сферических отсека; при этом две несмежные круговые кромки каждого пятиугольного сферического отсека составляют соответственно по одной шестой и одной десятой части круговых оснований смежных сферических сегментов; причем полную сферическую оболочку модуля составляют тридцать два сферических сегмента и сто двадцать пятиугольных сферических отсеков.This problem is solved by the fact that in a spherical module, consisting of spherical elements joined along arcuate edges - sections of the spherical surface, made in the form of identical spherical segments with circular bases and the same type of pentagonal spherical compartments placed between them, outlined by geodesic and circular contour edges, pentagonal spherical the module compartments are multi-sided and located mirror symmetrically relative to each other, and each of them is outlined by three geodesic edges, between which two non-adjacent circular edges are placed; moreover, for each of the pentagonal spherical compartments, a pair of adjacent geodesic edges forms a corner vertex, in which four adjacent pentagonal spherical compartments are joined; wherein two non-adjacent circular edges of each pentagonal spherical compartment constitute, respectively, one sixth and one tenth of the circular bases of adjacent spherical segments; wherein the complete spherical shell of the module consists of thirty-two spherical segments and one hundred and twenty pentagonal spherical compartments.

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.The technical result provided by the given set of features is to expand the functionality of the spherical module, as well as reduce labor intensity and simplify the manufacture of elements by increasing the number of possible options for joining modules on flat circular bases of spherical segments when creating spatial multi-block composite structures, as well as reducing curvature and dimensions prefabricated elements.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.The essence of the utility model is illustrated by the drawing.

На фиг. 1 изображен общий вид модуля сферического с вынесенным пятиугольным сферическим отсеком.In fig. Figure 1 shows a general view of a spherical module with a remote pentagonal spherical compartment.

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 пятиугольных сферических отсеков 2, очерченных геодезическими и круговыми контурными кромками. Пятиугольные сферические отсеки 2 модуля выполнены разносторонними и расположены зеркально симметрично относительно друг друга; при этом каждый из них очерчен тремя геодезическими кромками 3,4,5, между которыми размещены две несмежные круговые кромки 6,7. У каждого из пятиугольных сферических отсеков 2 пара смежных геодезических кромок 3,4 образует угловую вершину 8, в которой состыкованы по четыре смежных пятиугольных сферических отсека 2; при этом две несмежные круговые кромки 6,7 каждого пятиугольного сферического отсека 2 составляют соответственно по одной шестой и одной десятой части круговых оснований 9 смежных сферических сегментов 1. Полную сферическую оболочку модуля составляют тридцать два сферических сегмента 1 и сто двадцать пятиугольных сферических отсеков 2.The spherical module consists of spherical elements joined along arcuate edges - sections of the spherical surface, made in the form of identical spherical segments 1 with circular bases and identical pentagonal spherical compartments 2 placed between them, outlined by geodesic and circular contour edges. The pentagonal spherical compartments 2 of the module are made multi-sided and are located mirror symmetrically relative to each other; Moreover, each of them is outlined by three geodetic edges 3,4,5, between which two non-adjacent circular edges 6,7 are placed. For each of the pentagonal spherical compartments 2, a pair of adjacent geodesic edges 3,4 forms a corner vertex 8, in which four adjacent pentagonal spherical compartments 2 are joined; in this case, two non-adjacent circular edges 6,7 of each pentagonal spherical compartment 2 constitute, respectively, one sixth and one tenth of the circular bases 9 of adjacent spherical segments 1. The complete spherical shell of the module consists of thirty-two spherical segments 1 and one hundred and twenty pentagonal spherical compartments 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.The spherical shell of the proposed module is made, for example, from multilayer composite materials with internal foamed insulating insulation. It is possible to manufacture a prefabricated module shell from hot-formed metal sheet elements and then connect them along contour arcs by welding.

Сферическая оболочка заявленного модуля выполнена с использованием большего числа сферических сегментов и большего совокупного числа всех составляющих элементов, что обусловливает преимущества перед прототипом:The spherical shell of the claimed module is made using a larger number of spherical segments and a larger total number of all constituent elements, which provides advantages over the prototype:

создается возможность получения большего числа вариабельных пространственных компоновок модулей по плоским круговым основаниям составляющих сферических сегментов, что расширяет функциональные возможности изделия;it creates the possibility of obtaining a larger number of variable spatial arrangements of modules on the flat circular bases of the constituent spherical segments, which expands the functionality of the product;

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.the greater total number of elements making up the spherical shell determines their smaller physical dimensions and, accordingly, less curvature of their surface, which reduces the labor intensity and simplifies the technology of their manufacture and assembly of the composite spherical shell.

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.Spherical modules can collectively form three-dimensional composite objects of various spatial configurations, sequentially joining each other in known ways. In this case, the fully prefabricated design of the spherical module can ensure its completely autonomous, isolated life support as a volumetric component of the composite structure.

Claims

A spherical module, consisting of spherical elements joined along arcuate edges - sections of a spherical surface, made in the form of identical spherical segments with circular bases and the same type of pentagonal spherical compartments placed between them, outlined by geodesic and circular contour edges, characterized in that the pentagonal spherical compartments of the module are made scalene and located mirror symmetrically relative to each other, and each of them is outlined by three geodesic edges, between which two non-adjacent circular edges are placed, and for each of the pentagonal spherical compartments, a pair of adjacent geodesic edges forms a corner vertex, in which four adjacent pentagonal spherical compartments are joined , wherein two non-adjacent circular edges of each pentagonal spherical compartment constitute, respectively, one-sixth and one-tenth of the circular bases of adjacent spherical segments, and the complete spherical shell of the module consists of thirty-two spherical segments and one hundred and twenty pentagonal spherical compartments.