RU2718548C1 - Способ строительства купольного сооружения на Луне - Google Patents

Способ строительства купольного сооружения на Луне Download PDF

Info

Publication number
RU2718548C1
RU2718548C1 RU2019119437A RU2019119437A RU2718548C1 RU 2718548 C1 RU2718548 C1 RU 2718548C1 RU 2019119437 A RU2019119437 A RU 2019119437A RU 2019119437 A RU2019119437 A RU 2019119437A RU 2718548 C1 RU2718548 C1 RU 2718548C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
regolith
dome
moon
protective shell
polymer
Prior art date
Application number
RU2019119437A
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Иванович Трофимов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ)
Priority to RU2019119437A priority Critical patent/RU2718548C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2718548C1 publication Critical patent/RU2718548C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/32Arched structures; Vaulted structures; Folded structures
    • E04B1/3211Structures with a vertical rotation axis or the like, e.g. semi-spherical structures
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04GSCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G11/00Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs
    • E04G11/04Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs for structures of spherical, spheroid or similar shape, or for cupola structures of circular or polygonal horizontal or vertical section; Inflatable forms
    • E04G11/045Inflatable forms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области строительства, в частности к быстро возводимым защитным сооружениям на Луне. Cпособ строительства купольного сооружения на Луне включает установку надувного купола с организацией защитной оболочки из грунта реголита. Защитную оболочку выполняют путем послойной непрерывной укладки вокруг купола на всю его высоту и ширину гибких элементов в виде упругого полимерного жгута, причем полимерный жгут может быть полым, роботом-манипулятором на колесном ходу, который перемещается вокруг купола по рельсовому пути. Послойную защитную оболочку можно выполнять путем непрерывной укладки слоев из гибкого пластикового канала – лотка с перфорированным дном, с одновременной подачей в него лунного грунта реголита роботом-манипулятором. Реголит поступает из передвижной автоматической станции-накопителя. Одновременно с подачей реголита в непрерывную гибкую несъемную опалубку может подаваться полимерное связующее и полимерная или композитная фибра повышенного сцепления. Изобретение позволяет повысить надежность сооружения, упростить технологию его возведения, снизить материалоемкость и трудоемкость. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к быстро возводимым защитным сооружениям на Луне для использования ее природных ресурсов и проведения на ней исследований.
Известен способ возведения купольных железобетонных сводов, включающий наполнение воздухом до рабочего давления пневмоопалубки, выполненной из эластичных формообразующих элементов, установку элементов каркаса, укладку и закрепление на пневмоопалубке армирующей сетки (RU, п. №2213835, МПК E04G 11/04, 2003 г.).
Недостатком этого решения является высокая трудоемкость возведения такого сооружения.
Известен способ защиты сооружения от микрометеоритов и радиации на Луне путем создания защитной оболочки из мешков, которые привозятся с Земли и заполняются местным грунтом – реголитом (проект «MoonBaseTwo» студии «Architecture and vision» [space-future.blogspot.ru]).
Недостатком такого решения является сложность реализации за счет выполнения трудоемкой операции по заполнению грунтом реголитом и укладке отдельно взятых мешков, а также снижение устойчивости защитной оболочки сооружения за счет сложности достижения ровной укладки мешков с реголитом, что снижает, в целом, эффективность его использования.
Известно использование полимерных жгутов для заделки швов в панельном домостроении (например, пенополимерный жгут «ИЗОКОМ» https://penetron-krr.ru/production/?ID=707). Однако применение данного технического решения для формирования защитных оболочек сооружений, в частности, для использования на Луне не обнаружено.
Известны пластиковые водоотводные каналы – лотки для устройства дренажа (например, водоотводные каналы – лотки фирмы DrainMarket.RU (https://drainmarket.ru) или (https://remstd.ru/archives/sistemyi-vodootvoda/#). Однако применение данного технического решения для формирования защитных оболочек сооружений, в частности, для использования на Луне не обнаружено.
Наиболее близким техническим решением является способ, реализуемый при возведении купольного сооружения, включающий установку жесткого каркаса с формированием наружной защитной и внутренней оболочек с образованием полости с пониженным атмосферным давлением (RU, п. № 2490398, МПК E04B 1/32, 2013г.).
Недостатком известного решения является сложность доставки конструкции купола и его монтаж непосредственно на Луне, что снижает эффективность реализации технического решения.
При создании настоящего изобретения была поставлена задача по разработке более эффективного способа возведения купольного сооружения с защитной оболочкой на Луне.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении надежности, упрощении технологии возведения сооружений, снижении материалоемкости и трудоемкости.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в способе строительства купольного сооружения на Луне, включающего установку надувного купола с организацией защитной оболочки из грунта реголита, защитная оболочка выполняется путем послойной непрерывной укладки вокруг купола на всю его высоту и ширину гибких элементов в виде упругого полимерного жгута, причем полимерный жгут может быть полым, роботом-манипулятором на колесном ходу, который перемещается вокруг купола по рельсовому пути, причем послойную защитную оболочку можно выполнять путем непрерывной укладки слоев из гибкого пластикового канала – лотка с перфорированным дном, с одновременной подачей в него лунного грунта реголита роботом-манипулятором, причем реголит поступает из передвижной автоматической станции-накопителя, кроме этого одновременно с подачей реголита в непрерывную гибкую несъемную опалубку может подаваться полимерное связующее и полимерная или композитная фибра повышенного сцепления.
Исполнение защитной эластичной оболочки путем послойной непрерывной укладки вокруг надувного купола на всю его высоту и ширину слоев из упругого полимерного жгута (например, пенополимерный жгут «ИЗОКОМ», используемый для герметизации межпанельных швов в панельном домостроении) роботом-манипулятором на колесном ходу (например,роботы http://roboticslib.ru/books/item/f00/s00/z0000006/st064.shtml или Каталог роботов для строительства - http://robotrends.ru/robopedia/katalog-robotov-dlya-stroitelstva), который перемещаясь по рельсовому пути вокруг надувного купола, позволяет, во-первых, более быстро формировать защитную оболочку за счет использования и укладки легкого гибкого элемента - упругого полимерного жгута, а, во-вторых, формировать более надежную защитную оболочку за счет возможности отражения - отскока части метеоритных частиц за счет упругости полимерного жгута.
Использование полого полимерного жгута позволяет снизить его вес, что важно учитывать при его транспортировании и укладке, а кроме этого повысить устойчивость защитной оболочки за счет увеличения толщины защитных слоев при их сжатии от веса вышележащих слоев и увеличения площади контактной зоны – сцепления между слоями, что упрощает процесс строительства купольного сооружения с защитной оболочкой на Луне и повышает надежность ее работы.
При этом за счет установки – укладки рельсового пути, например, из композитных легких материалов и использования робота-манипулятора возможно, во-первых, более быстро, точно и равномерно выполнять укладку защитного слоя из полимерного жгута, а, во-вторых, более эффективно выполнять ремонтные работы при обслуживании защитной оболочки надувного купола, что повышает эффективность использования способа.
Организация послойной по высоте защитной оболочки путем непрерывной укладки слоев из гибкого пластикового канала – лотка с перфорированным дном с одновременной подачей в него роботом-манипулятором лунного грунта реголита, поступающий из передвижной автоматической станции-накопителя, позволяет организовать непрерывный процесс заполнения несъемной опалубки грунтом реголитом, что ускоряет процесс формирования защитного слоя. При этом организация слоев из гибкого пластикового канала – лотка позволяет: повысить устойчивость защитной грунтовой оболочки, не позволяя ей сползать, а наличие отверстий в дне пластикового канала – лотка позволяет дополнительно повысить сцепление слоев, что в целом повышает ее устойчивость. Кроме этого за счет возможности организации непрерывного процесса укладки гибкого пластикового канала – лотка с перфорированным дном повышается технологичность процесса формирования защитного слоя купола. При этом за счет гибкости пластикового канала – лотка обеспечивается удобство транспортирования и складирования, появляется возможность в пределах сечения пластикового канала – лотка использовать грунт реголит различной крупности, а также обеспечивается максимальный контакт с куполом, укладывая гибкий пластиковый канал – лоток согласно форме и рельефу купола. Все это в целом, повышает эффективность использования способа.
Кроме этого при использовании гибкого пластикового канала – лотка снижаются затраты за счет сохранения одной толщины слоя по всей высоте защитной оболочки купола, поэтому требуется меньший объем подсыпаемого грунта реголита, что также повышает эффективность использования способа.
Выполнение операции по одновременной подаче в гибкий пластиковый канал – лоток грунта реголита и полимерного связующего, например, монтажной пены или эпоксидной смолы позволяет организовать процесс формирования защитной оболочки повышенной устойчивости. При этом, в случае с подачи смеси из реголита и связующего в непрерывную гибкую пластиковый канал – лоток одновременно выполнять операцию по структурному ее упрочнению путем подачи полимерной или композитной (более легкая, чем стальная) фибры повышенного сцепления, например микросеток или многоанкерной фибры (согласно патентам: № 2490406, №2582254), повышается прочность защитной оболочки, что в целом повышает эффективность использования способа.
Способ строительства купольного сооружения на Луне поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображена технологическая схема возведения купольного сооружения на Луне; на фигуре 2 - элемент укладки двух слоев из полимерного жгута; на фигуре 3 - элемент укладки двух слоев из полого полимерного жгута; на фигуре 4 - элемент укладки трех слоев из полого полимерного жгута после сжатия от веса вышележащих слоев; на фигуре 5 - фрагмент гибкого пластикового канала – лотка; на фиг. 6 - Вид I.
На фигурах обозначено: 1 - основание; 2 - надувной купол; 3 – рельсовый путь; 4 – робот-манипулятор; 5 – слои защитной оболочки; 6 - грунт реголит; 7 – отверстия; 8 – станция-накопитель; 9 – защитный композитный колпак.
Способ строительства купольного сооружения на Луне реализуется следующим образом.
Сначала подготавливается - выравнивается основание 1 (фиг. 1). После этого возводится надувной купол 2 по известным методикам (например, согласно патенту № 2490398), который доставляется с Земли. Затем укладывается рельсовый путь 3, например, из легких композитных материалов, вокруг надувного купола 2. Устанавливается на рельсовом пути 3 робот-манипулятор 4. Далее формируется защитная оболочка купола 2 путем послойной укладки полимерных жгутов, в том числе полых, 5 (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) роботом-манипулятором 4, который перемещается вокруг надувного купола 2. Для более надежной защиты надувного купола формируют по ширине, по крайней мере, второй защитный слой по той же методике. После формирования защитной оболочки устанавливается защитный композитный колпак 9.
Для создания более надежной защиты надувного купола 2, например, в случае попадания в надувной купол крупных космических частиц формируют защитную оболочку из гибкого пластикового канала – лотка 5 (фиг. 5, фиг. 6) путем его послойной укладки роботом-манипулятором 4 и заполнения грунтом реголитом 6. Для более надежного сцепления между слоями 5 защитной оболочки укладывают гибкий пластиковый канал – лоток с перфорированным дном – с отверстиями 7 (фиг. 5, фиг. 6). При этом можно дополнительно повысить устойчивость защитной оболочки и снизить проницаемость космического излучения, для чего гибкий пластиковый канал – лоток заполняют одновременно грунтом реголитом и полимерным связующим, например, монтажной пеной или эпоксидной смолой, а также с включением фибры повышенного сцепления.
Эффективность строительства и работы купольного сооружения на Луне во многом зависит от рационального соединения ее основных элементов, оптимального количества этих элементов с учетом характера воздействия вредного космического излучения и метеорной пыли, а также действия нагрузки.
На общей конструктивно-технологической схемы возведения купольного сооружения на Луне с защитной оболочкой (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) видно, что основные конструктивные элементы купольного сооружения на Луне связаны между собой с учетом воздействия метеоритной угрозы и космического излучения, технологичности его возведения с учетом возможности формирования слоев защитной оболочки из непрерывных гибких элементов в виде полимерного жгута или гибкого пластикового канала – лотка, заполненного грунтом реголитом. Поэтому предлагаемый способ строительства купольного сооружения на Луне может быть реализован более эффективно, чем известные способы, так как сама технология возведения и вся конструкция купольного сооружения обеспечивает возможность регулирования степени распределения защитных слоев вокруг надувного купола независимо от его формы и размера. При этом повышается технологичность выполнения основных операций по возведению купольного сооружения на Луне с защитной оболочкой, сокращаются потери времени при выполнении отдельных операций за счет применения универсальных непрерывных гибких элементов – защитного жгута или пластикового канала – лотка, заполняемого грунтом реголитом или эффективными упрочненными смесями на его основе, что, в целом, позволяет перейти к технологии быстровозводимых купольных сооружений на Луне с эффективной защитной оболочкой.
Особенно эффективно использовать предлагаемое техническое решение при устройстве нестандартных быстровозводимых сооружений.
Способ строительства купольного сооружения на Луне с эффективной защитной оболочкой был опробован на модели в строительной лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ и показал возможность его реализации, как на Земле, так и в реальных условиях строительства на Луне.

Claims (5)

1. Способ строительства купольного сооружения на Луне, включающий установку надувного купола, организацию защитной оболочки, отличающийся тем, что защитную оболочку выполняют путем послойной непрерывной укладки вокруг купола на всю его высоту и ширину слоев из гибких элементов в виде упругого полимерного жгута роботом-манипулятором на колесном ходу, который перемещается вокруг купола по рельсовому пути.
2. Способ строительства купольного сооружения на Луне по п. 1, отличающийся тем, что послойную непрерывную укладку выполняют из полого упругого полимерного жгута.
3. Способ строительства купольного сооружения на Луне по п. 1, отличающийся тем, что защитную оболочку выполняют путем послойной непрерывной укладки вокруг купола на всю его высоту слоев из гибкого пластикового канала – лотка с перфорированным дном, с одновременной подачей в него лунного грунта реголита роботом-манипулятором, причем грунт реголит поступает из передвижной автоматической станции-накопителя.
4. Способ строительства купольного сооружения на Луне по п. 3, отличающийся тем, что одновременно с подачей грунта реголита в непрерывный гибкий пластиковый канал – лоток с перфорированным дном подают полимерное связующее.
5. Способ строительства купольного сооружения на Луне по п. 4, отличающийся тем, что одновременно с подачей грунта реголита и связующего в непрерывный гибкий пластиковый канал – лоток с перфорированным дном подают полимерную или композитную фибру повышенного сцепления.
RU2019119437A 2019-07-23 2019-07-23 Способ строительства купольного сооружения на Луне RU2718548C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019119437A RU2718548C1 (ru) 2019-07-23 2019-07-23 Способ строительства купольного сооружения на Луне

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019119437A RU2718548C1 (ru) 2019-07-23 2019-07-23 Способ строительства купольного сооружения на Луне

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2718548C1 true RU2718548C1 (ru) 2020-04-08

Family

ID=70156607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019119437A RU2718548C1 (ru) 2019-07-23 2019-07-23 Способ строительства купольного сооружения на Луне

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2718548C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111268179A (zh) * 2020-02-24 2020-06-12 四川航天系统工程研究所 一种月面居住舱舱体防护结构
US11091929B2 (en) * 2019-10-17 2021-08-17 The Aerospace Corporation Method for producing Regishell inflatable environment
CN113445328A (zh) * 2021-07-13 2021-09-28 哈尔滨工业大学 一种防细土和水逃逸的致密芳纶纤维取芯软袋的制备方法
CN114164930A (zh) * 2021-10-29 2022-03-11 清华大学 月球基地建造用月壤袋结构

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU51332A1 (ru) * 1933-12-27 1937-06-30 Жермен Поль Мопен Эжен Способ возведени сооружений
GB985099A (en) * 1961-01-09 1965-03-03 Dow Chemical Co Walled domed building structures and methods and apparatus for producing them
SU1222965A1 (ru) * 1984-07-27 1986-04-07 Тюменский инженерно-строительный институт Способ сооружени подводного участка трубопровода
SU1513114A1 (ru) * 1987-04-27 1989-10-07 Липецкий политехнический институт Пневматическа конструкци
RU2033508C1 (ru) * 1991-09-06 1995-04-20 Перельштейн Исай Яковлевич Способ перельштейна возведения армоцементных оболочек
RU2213835C2 (ru) * 2001-08-09 2003-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Пневкон" Способ возведения купольных железобетонных сводов
RU2490398C1 (ru) * 2011-12-05 2013-08-20 Виктор Георгиевич Аистов Купольное сооружение
CN104756891A (zh) * 2015-04-09 2015-07-08 内蒙古工业大学 一种类蒙古包式动物圈舍及其人工快速建造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU51332A1 (ru) * 1933-12-27 1937-06-30 Жермен Поль Мопен Эжен Способ возведени сооружений
GB985099A (en) * 1961-01-09 1965-03-03 Dow Chemical Co Walled domed building structures and methods and apparatus for producing them
SU1222965A1 (ru) * 1984-07-27 1986-04-07 Тюменский инженерно-строительный институт Способ сооружени подводного участка трубопровода
SU1513114A1 (ru) * 1987-04-27 1989-10-07 Липецкий политехнический институт Пневматическа конструкци
RU2033508C1 (ru) * 1991-09-06 1995-04-20 Перельштейн Исай Яковлевич Способ перельштейна возведения армоцементных оболочек
RU2213835C2 (ru) * 2001-08-09 2003-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Пневкон" Способ возведения купольных железобетонных сводов
RU2490398C1 (ru) * 2011-12-05 2013-08-20 Виктор Георгиевич Аистов Купольное сооружение
CN104756891A (zh) * 2015-04-09 2015-07-08 内蒙古工业大学 一种类蒙古包式动物圈舍及其人工快速建造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11091929B2 (en) * 2019-10-17 2021-08-17 The Aerospace Corporation Method for producing Regishell inflatable environment
CN111268179A (zh) * 2020-02-24 2020-06-12 四川航天系统工程研究所 一种月面居住舱舱体防护结构
CN113445328A (zh) * 2021-07-13 2021-09-28 哈尔滨工业大学 一种防细土和水逃逸的致密芳纶纤维取芯软袋的制备方法
CN114164930A (zh) * 2021-10-29 2022-03-11 清华大学 月球基地建造用月壤袋结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2718548C1 (ru) Способ строительства купольного сооружения на Луне
US10486330B2 (en) Method of reinforced cementitious construction by high speed extrusion printing and apparatus for using same
EP0879329B1 (en) Modular fiber-reinforced composite structural member
CN107218061B (zh) 一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系与方法
KR102520816B1 (ko) 가요성 복합재
US8087210B2 (en) Method for reinforcing building structures and coating obtained thereby
RU2386767C2 (ru) Предварительно изготовленное крытое сооружение
KR20070091279A (ko) 파편 및 발사체를 봉쇄하기 위한 시스템 및 그 시스템의제조 방법
WO1997028327A9 (en) Modular fiber-reinforced composite structural member
US20230279624A1 (en) Composite structural panel and method of fabrication
US6971495B2 (en) Mass flow hopper and method of manufacture
US2971237A (en) Flexible building panel form
EP0647751A2 (en) Braided airbeams and method of making the same
CN202627615U (zh) 圆形煤场挡煤墙
RU2717858C1 (ru) Купольное сооружение на Луне
US3996320A (en) Method for making domed skeletal structures of concrete
JP3947038B2 (ja) 長繊維強化プラスチック補強体及び長繊維強化プラスチック補強網体
KR100913839B1 (ko) 고탄성 광폭 복합방수시트 제조방법과 이를 이용한 터널 방수방법
WO2022211683A2 (en) Construction composite elements
JP7470985B2 (ja) 貯留槽の施工方法
JP2662574B2 (ja) コンクリートによる地山面の補強方法
CN109944374B (zh) 建筑用钢结构抗震楼板及制作方法
KR101931328B1 (ko) 터널 방수막 시공장치
WO2013076464A2 (en) Formwork for a construction
OA19503A (en) Method of reinforced cementitious construction by high speed extrusion printing and apparatus for using same.