RU2622571C2

RU2622571C2 - Method of forming awning tent shells

Info

Publication number: RU2622571C2
Application number: RU2015130365A
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Удлер; Вероника Ивановна Кудрявцева
Original assignee: Евгений Михайлович Удлер; Вероника Ивановна Кудрявцева
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2017-06-16
Also published as: RU2015130365A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: present invention is intended for manufacturing soft tent-shaped shells having the smooth double negative surface curvature. The solution is based on the ability of film-fabric materials to cover limited areas of curved surfaces without wrinkling due to the transformation of the reinforcing base - textile or mesh. The feature of the shaping process proposed, distinguishing it from the others, is to create an awning shell having the rotation surface shape of negative curvature from the limited set of large-sized flat cutting elements of two standard sizes. After mounting, said elements take the form of saddle-like surfaces due to the above awning material properties. The boundaries and axes of the saddle areas are directed along the shortest lines on the surface. The parameters of the beginning, the end and the direction of these lines are determined by the tent cutting scheme. The flat contours of the cutting elements can be obtained by the method of applying Chebyshev nets on the saddle areas, with the subsequent scanning the nets onto a plane. When applying, the Chebyshev nets axes are aligned with the axes of the saddle areas on the tent surface.

EFFECT: method allows to save material due to waste reduction, improves the shell design and improves the shape stability under external influences due to natural biaxial stress at shaping.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области архитектуры и строительства, а именно к формообразованию тентовых круговых шатров, геометрия которых определяется вращением вогнутой образующей вокруг вертикальной оси. Особенностью предлагаемого способа формообразования является создание тентовой оболочки, имеющей форму поверхности вращения отрицательной кривизны из ограниченного набора крупноразмерных плоских раскройных элементов. Возможность применения данного способа обусловлена способностью пленочно-тканевых материалов покрывать ограниченные участки криволинейных поверхностей без складок за счет трансформации структуры их армирующей тканевой основы. Изобретение может быть использовано при изготовлении пространственных покрытий зданий и сооружений в виде мягких оболочек шатрового типа.The invention relates to the field of architecture and construction, namely to the formation of circular tent tents, the geometry of which is determined by the rotation of the concave generatrix around the vertical axis. A feature of the proposed method of forming is the creation of an awning shell having the shape of a surface of revolution of negative curvature from a limited set of large-sized flat cutting elements. The possibility of using this method is due to the ability of film-fabric materials to cover limited areas of curved surfaces without folds due to the transformation of the structure of their reinforcing fabric base. The invention can be used in the manufacture of spatial coatings of buildings and structures in the form of soft shell tent-type.

Известны способы образования оболочек отрицательной гауссовой кривизны из пластмассовых материалов. Имеются «Способ изготовления комбинированных декоративно-армированных светопрозрачных оболочек отрицательной кривизны» по патенту РФ №2333100, а также «Способ изготовления ребристых оболочек отрицательной кривизны» по патенту РФ №2255864 и «Способ изготовления оболочек отрицательной кривизны» по патенту №2388601, позволяющие получать оболочки двоякой кривизны из различных термопластов.Known methods for the formation of shells of negative Gaussian curvature from plastic materials. There is a "Method for the manufacture of combined decoratively reinforced translucent shells of negative curvature" according to the patent of the Russian Federation No. 2333100, as well as a "Method for the manufacture of ribbed shells of negative curvature" according to the patent of the Russian Federation No. 2255864 and "Method for the manufacture of shells of negative curvature" according to the patent No. 2388601, allowing to obtain shells double curvature from various thermoplastics.

Недостатком данных аналогов является отсутствие решения формообразования оболочек двоякой кривизны из плоских раскройных элементов.The disadvantage of these analogues is the lack of solutions for the formation of shells of double curvature from flat cutting elements.

Известно изобретение по патенту РФ №2414980 «Способ изготовления листовой конструкции с двоякой кривизной поверхности», позволяющий изготавливать оболочки двоякой кривизны из плоских раскройных элементов. Этот способ позволяет изготавливать конструкции двоякой кривизны из листовой стали путем разбиения ее на отдельные плоские детали, формообразование которых выполняют локальным деформированием, а затем полученные детали сваривают друг с другом в заданную конструкцию.The invention is known according to the patent of the Russian Federation No. 2414980 "A method of manufacturing a sheet structure with a double curvature of the surface", which allows to produce shells of double curvature from flat cutting elements. This method makes it possible to produce structures of double curvature from sheet steel by breaking it into separate flat parts, the shaping of which is performed by local deformation, and then the resulting parts are welded to each other in a given design.

Указанный способ не позволяет изготавливать криволинейные оболочки двоякой отрицательной кривизны из пленочно-тканевых материалов.The specified method does not allow to produce curved shells of double negative curvature from film-fabric materials.

Известен также павильон сборно-разборный тентовый (RU 98455 U1). Данная полезная модель представляет собой варианты выполнения одномодульного и многомодульного сборно-разборных тентовых павильонов, содержащих крышу в виде тента, имеющего полотно тента, закрепленное в каркасе, образованном размещенными по периметру каркаса вертикально расположенными арками, в которых полотно приспособлено для формирования пространственно-развитой поверхности тента.Also known is a collapsible tent pavilion (RU 98455 U1). This utility model is an embodiment of a single-module and multi-module collapsible awning pavilions containing a roof in the form of an awning having an awning web fixed in a framework formed by vertically arranged arches placed around the perimeter of the framework in which the web is adapted to form a spatially developed surface of the awning .

Данный аналог не позволяет изготавливать гладкие тентовые шатровые оболочки отрицательной гауссовой кривизны, а также учитывать пределы структурной перестройки пленочно-тканевых материалов, позволяющие определять форму и размеры раскройных элементов оболочки.This analogue does not allow to produce smooth tent tent shells of negative Gaussian curvature, as well as to take into account the limits of the structural reorganization of film-fabric materials, allowing to determine the shape and size of cutting elements of the shell.

Особенностью тентовых оболочек является их гибкость. Поэтому они могут устойчиво существовать только в форме поверхностей двоякой отрицательной кривизны. Для их изготовления из рулонных пленочно-тканевых материалов необходим специальный раскрой, позволяющий создавать из плоских заготовок поверхности двоякой кривизны, которые на плоскость не разворачиваются.A feature of tent covers is their flexibility. Therefore, they can stably exist only in the form of surfaces of double negative curvature. For their manufacture from rolled film-fabric materials, a special cutting is necessary, which allows you to create surfaces of double curvature from flat blanks that do not unfold onto the plane.

Наиболее близким в этом отношении к заявленному решению является результат экспериментальной апробации методики расчета большепролетных тентовых шатров, описанный в статье «Экспериментальная апробация методики расчета большепролетных тентовых шатров на примере покрытия катка в Казани» / Е.М. Удлер, Э.Е. Пекерман // Известия КГАСУ. - 2009. - №1. - С. 135-138. Форма указанного тентового шатра представлена в виде набора клиновидных элементов, плоский раскрой которых получают с применением метода наложения сетей с равносторонними ячейками на поверхность оболочки с последующим развертыванием полученной сети на плоскость. Указанный тентовый шатер и способ его формообразования был принят за прототип изобретения.The closest in this regard to the claimed solution is the result of experimental testing of the methodology for calculating large-span tent tents, described in the article "Experimental testing of the methodology for calculating large-span tent tents on the example of the coating of the ice rink in Kazan" / E.M. Udler, E.E. Pekerman // Izvestia KGASU. - 2009. - No. 1. - S. 135-138. The shape of this tent tent is presented in the form of a set of wedge-shaped elements, a flat cutting of which is obtained using the method of superimposing networks with equilateral cells on the surface of the shell with the subsequent deployment of the resulting network on a plane. The specified tent tent and the method of its formation was adopted as a prototype of the invention.

Недостаток указанного прототипа: отсутствует членение оболочки на седловые элементы, размеры и форму которых получают с учетом пределов способности тентовых материалов покрывать без перекосов и складок криволинейные поверхности за счет изменения сетевого угла в армирующей ткани или сетке. Это приводит к образованию негладкой, многогранной, поверхности оболочки, что в сою очередь приводит к неравномерному распределению усилий в оболочке и, как следствие, образованию перекосов складок и морщин.The disadvantage of this prototype: there is no division of the shell into saddle elements, the dimensions and shape of which are obtained taking into account the limits of the ability of tent materials to cover curved surfaces without distortions and folds due to changes in the network angle in the reinforcing fabric or mesh. This leads to the formation of a non-smooth, multifaceted, surface of the shell, which in turn leads to an uneven distribution of forces in the shell and, as a result, the formation of distortions of folds and wrinkles.

Настоящее изобретение предназначено для изготовления мягких оболочек шатровой формы, имеющих не многогранную, а гладкую поверхность двоякой отрицательной кривизны.The present invention is intended for the manufacture of tent-shaped soft shells having not a multifaceted, but a smooth surface with a double negative curvature.

Технический результат достигается тем, что в способе формообразования тентовых шатровых оболочек, заключающемся в представлении формы оболочки в виде набора раскройных элементов, плоский раскрой которых рассчитывают с помощью наложения на поверхность сетей с равносторонними ячейками, и последующим развертыванием сети на плоскость, затем соединяют раскройные элементы в единую оболочку, монтируют и предварительно напрягают оболочку, согласно изобретению форму оболочки расчленяют системой геодезических линий на несколько седловых элементов, «клиньев» и «вставок», размеры и форму которых получают с учетом пределов способности тентовых материалов покрывать без перекосов и складок ограниченную площадь криволинейной поверхности за счет изменения сетевого угла в армирующей ткани или сетке, при этом раскрой указанных элементов оболочки получают с помощью метода сетей Чебышёва.The technical result is achieved by the fact that in the method of forming tent tent shells, which consists in representing the shape of the shell in the form of a set of cutting elements, the flat cutting of which is calculated by superimposing networks with equilateral cells on the surface, and then deploying the network on a plane, then the cutting elements are connected to a single shell, mount and pre-strain the shell, according to the invention, the shell shape is divided into several saddle lines by a system of geodetic lines elements, “wedges” and “inserts”, the dimensions and shape of which are obtained taking into account the limits of the ability of tent materials to cover without distortions and folds a limited area of a curved surface due to a change in the network angle in the reinforcing fabric or mesh, while the cutting of these shell elements is obtained using method of Chebyshev networks.

Изобретение проиллюстрировано фиг. 1-3.The invention is illustrated in FIG. 1-3.

Фиг. 1 поясняет перестройку армирующей основы тентовой ткани. Здесь 1 - сетевой угол до перестройки армирующей основы, 2 - измененный сетевой угол после перестройки армирующей основы.FIG. 1 illustrates the rebuilding of the reinforcing base of the tent fabric. Here 1 is the network angle before rebuilding the reinforcing base, 2 is the changed network angle after rebuilding the reinforcing base.

Фиг. 2 поясняет схему разбивки шатра на седловые элементы (вид в плане) и схемы набора раскройных элементов двух типоразмеров: слева - схема разбивки шатра на седловые элементы: клин - 3 и вставку - 4; по центру фиг. 2 показан раскрой клина, справа - раскрой вставки. Здесь 5 - оси клина, 6 - оси вставки, 7 - границы раскройных элементов.FIG. 2 illustrates the scheme for breaking the tent into saddle elements (plan view) and the scheme for a set of cutting elements of two sizes: on the left - the scheme for breaking the tent into saddle elements: wedge - 3 and insert - 4; in the center of FIG. 2 shows a wedge cutting, on the right - an insert insert. Here 5 are the wedge axes, 6 are the insertion axes, 7 are the borders of the cutting elements.

Фиг. 3 - фотографии модели шатра, выполненного описанным способом.FIG. 3 - photographs of a model of a tent made in the described manner.

В основу решения положена способность тентовых материалов покрывать без перекосов и складок ограниченную площадь криволинейной поверхности за счет изменения сетевого угла армирующей ткани или сетки, показанного на фиг. 1. Это позволяет разбить поверхность на криволинейные седловые элементы 3 и 4 (фиг. 2), в пределах которых использовано указанное свойство материалов, зависящее от величины предельного сетевого угла.The solution is based on the ability of tent materials to cover, without skewing or creasing, a limited area of a curved surface by changing the network angle of the reinforcing fabric or mesh shown in FIG. 1. This allows you to split the surface into curved saddle elements 3 and 4 (Fig. 2), within which the indicated property of materials, depending on the magnitude of the limiting network angle, is used.

Предлагаемая схема разбиения представляет поверхность тентового шатра в виде сочетания седловидных поверхностей, как показано на фиг. 2. В соответствии с ней шатер изготавливают из набора раскройных элементов двух типоразмеров, условно названных «клином» и «вставкой» (фиг. 2).The proposed partitioning scheme represents the surface of the tent in the form of a combination of saddle-shaped surfaces, as shown in FIG. 2. In accordance with it, the tent is made of a set of cutting elements of two sizes, conventionally called "wedge" and "insert" (Fig. 2).

Способ осуществляется следующим образом:The method is as follows:

- Поверхность шатра разбивают на седловые элементы: клинья 3 и вставки 4 (фиг. 2), размеры и форму которых получают с учетом пределов способности тентовых материалов покрывать без перекосов и складок ограниченную площадь криволинейной поверхности за счет изменения сетевого угла в армирующей ткани или сетке. Оси 5, 6 и границы 7 элементов 3, 4 располагают по геодезическим кратчайшим линиям на поверхности. Поэтому вертикальные оси и смежные границы клиньев 3 направлены по меридианам. При этом центры клиньев 3 находятся посередине соответствующих меридианов. Границы между клиньями 3 и вставками 4 также являются геодезическими линиями, но соединяющими нижние узлы одних клиньев с центрами других, смежных с ними клиньев 3. Горизонтальные оси вставок 4 - это кратчайшие линии между нижними узлами смежных со вставкой клиньев и серединой вертикальной оси клиньев 3.- The surface of the tent is divided into saddle elements: wedges 3 and inserts 4 (Fig. 2), the dimensions and shape of which are obtained taking into account the limits of the ability of tent materials to cover without distortions and folds a limited area of a curved surface due to a change in the network angle in the reinforcing fabric or mesh. Axes 5, 6 and boundaries 7 of elements 3, 4 are located along the geodesic shortest lines on the surface. Therefore, the vertical axes and adjacent boundaries of the wedges 3 are directed along the meridians. Moreover, the centers of the wedges 3 are located in the middle of the corresponding meridians. The boundaries between the wedges 3 and the inserts 4 are also geodesic lines, but connecting the lower nodes of some wedges with the centers of the other wedges 3. The horizontal axes of the inserts 4 are the shortest lines between the lower nodes of the wedges adjacent to the middle and the middle of the vertical axis of the wedges 3.

Плоские раскройные контуры клиньев 3 и вставок 4 определяют методом наложения сетей Чебышева на соответствующий участок поверхности оболочки с последующей разверткой сети на плоскость.Flat cutting contours of wedges 3 and inserts 4 are determined by superimposing Chebyshev networks on the corresponding section of the shell surface, followed by scanning the network onto a plane.

После соединения элементов (клиньев 3 и вставок 4) в единую оболочку, монтажа и предварительного натяжения шатра плоские части (раскрой клина 3 и раскрой вставки 4 фиг. 2) автоматически приобретают проектную седловидную форму, что наглядно иллюстрируется на фотографиях модели шатра, представленных на фиг. 3.After connecting the elements (wedges 3 and inserts 4) into a single shell, mounting and pre-tensioning the tent, the flat parts (cutting the wedge 3 and opening the insert 4 of Fig. 2) automatically acquire the design saddle shape, which is clearly illustrated in the photographs of the tent model shown in Fig. . 3.

Изготовление тентовых шатровых оболочек указанным способом достигается тем, что гладкую поверхность оболочки (без перекосов, складок и морщин) получают благодаря членению шатра системой геодезических линий на седловые элементы, форму и раскрой которых получают с использованием пределов способности тентовых материалов покрывать криволинейные поверхности за счет изменения сетевого угла в армирующей ткани или сетке.The manufacture of tent tent shells in this way is achieved by the fact that a smooth shell surface (without distortions, wrinkles and wrinkles) is obtained by dividing the tent with a system of geodesic lines into saddle elements, the shape and cutting of which are obtained using the limits of the ability of tent materials to cover curved surfaces by changing the network angle in reinforcing fabric or mesh.

Предлагаемый способ позволяет экономить материал за счет уменьшения отходов, улучшает дизайн оболочек и повышает стабильность формы при внешних воздействиях за счет естественного двухосного напряжения при формообразовании.The proposed method allows to save material by reducing waste, improves the design of the shells and increases the stability of the form under external influences due to the natural biaxial stress during shaping.

Claims

The method of forming tent tent shells, which consists in representing the shape of the shell as a set of cutting elements, the flat cutting of which is calculated by superimposing networks with equilateral cells on the surface, and then deploying the network on a plane, then connecting the cutting elements to a single shell, assemble and pre-strain shell, characterized in that the shell shape is divided by a system of geodetic lines into several saddle elements - "wedges" and "inserts", sizes and shapes for which, taking into account the limits, the ability of tent materials to cover without distortions and creases a limited area of a curved surface due to a change in the network angle in the reinforcing fabric or mesh, while cutting these shell elements is obtained using the Chebyshev network method.