СПОСОБ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО, ЕГО РЕАЛИЗУЮЩЕЕ Российский патент 2000 года по МПК E04H15/20 

Изобретение относится к пневматическим строительным конструкциям, используемым в качестве производственных, служебных и временных жилых помещений, в частности для мобильных пневмохолодильников.

Известен способ термостатирования двухслойного пневматического сооружения, включающего нагнетание воздуха в эксплуатируемые объемы сооружения и в воздушную прослойку между оболочками и охлаждение стен циркулирующим в сооружении воздухом. Способ позволяет уменьшить радиационный нагрев в рабочей зоне пневмосооружения /1/.

Недостатком известного способа является его невысокая эффективность из-за использования наружного воздуха для создания воздушной прослойки и для нагнетания его внутрь сооружения.

Для осуществления указанного способа служит двухслойное пневматическое сооружение, содержащее компрессор и воздуховоды, обеспечивающие подвод воздуха от компрессора в эксплуатируемые объемы и в воздушную прослойку между слоями сооружения /1/.

Однако известное двухслойное сооружение не обеспечивает поддержание требуемого температурного режима внутри сооружения из-за использования наружного воздуха.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ охлаждения пневматического сооружения, включающий подачу и охлаждение сжатого в компрессоре воздуха в последовательно установленных теплообменниках и расширение во внешнем и внутреннем турбодетандерах, причем часть воздуха от компрессора, в соотношении К=2.0...2.4, отбирают после первого теплоообменника, расширяют во внешнем турбодетандере до давления, равного P_в = 70. ..101 кПа и подают в крайние секции и во внутренние межслойные полости стенок пневмосооружения, оставшуюся часть воздуха охлаждают во втором теплообменнике, расширяют во внутреннем турбодетандере до давления, равного P_н=101.15...112 кПа, направляют в центральные части сооружения, затем подают в крайние секции, смешивают с первоначально отобранной частью воздуха и возвращают на вход компрессора. Поток после внешнего турбодетандера эксгаустируют воздухом, отбираемым после компрессора /2/.

Недостатком известного способа является высокая деформативность пневмосооружения, вызванная значительными перепадами внутреннего давления от избыточного до вакуумного в полостях пневмосооружения.

Для осуществления указанного способа служит многослойное пневматическое сооружение, содержащее компрессор и воздуховоды, внешний и внутренний турбодетандеры, первый и второй теплообменники, причем сооружение выполнено многосекционным, центральные секции пневматически соединены с одной стороны с внутренним турбодетандером, с другой - с крайними секциями, снабженными шлюзами и пневматически связанными с одной стороны с внешним турбодетандером, а с другой - через первый теплообменник с компрессором, причем стены сооружения выполнены в виде нескольких слоев мягких оболочек, закрепленных на одно- или многоярусных каркасах, пневматически связанных с компрессором и каждый ярус состоит из набора арок и связующих балок, причем наружные оболочки присоединены стяжками снаружи каждого яруса пневмокаркаса, а средние и внутренние оболочки, покрывающие каждый ярус пневмокаркаса, образуют межслойные полости, пневматически связанные между собой и с каркасированным воздуховодом, соединяющим внешний турбодетандер с крайними секциями. Кроме того, пневмосооружение снабжено дополнительными теплообменниками, установленными между компрессором и перепускным клапаном, пневматически связанным с первым теплообменником и эжекторами, установленными в выходных сечениях каркасированных воздуховодов и пневматически связанных с компрессором /2/.

Однако известное изотермическое сооружение не обеспечивает сохранность проектной формы на переходных режимах эксплуатации или требует применения высоких давлений наддува каркаса пневмосооружения, а эжектор не может развить требуемый уровень разряжения в межслойных полостях сооружения.

Известное изотермическое пневмосооружение требует введения в межслойные полости по условиям теплоизоляции вакуумных давлений. При этом значительный по величине и обратный по направлению к атмосферному перепад давлений можно обеспечить только путем ужесточения пневмокаркаса сооружения, с помощью повышения в нем внутреннего давления. Однако такой способ требует значительных энергетических затрат, а также применения высокопрочных и, как правило, дорогостоящих тканых материалов, обладающих большой удельной массой.

В данном изобретении предлагается способ удержания значительного обратного перепада давления (разрежения) с помощью размещения в определенной последовательности (профилирования), ненагруженных (раскройной формы) круговых пневмобалок сооружения, т.е. путем введения пневмобалок с переразмеренной по определенному закону раскройной формой, зависящей от формы проектной образующей сооружения. Тогда в рабочем состоянии, т.е. при формировании в межслойной полости разрежения, необходимого по условию теплоизоляции, пневмоконструкция принимает заданную проектную форму. Однако в экстренных случаях эксплуатации возможна частичная или полная разгерметизация вакуумной межслойной полости, при которой пневмосооружение теряет вакуумное давление и принимает нерасчетную форму. Для устранения отмеченного явления в предлагаемом способе вводится операция рифления пневмосооружения рифами заданной длины, которые будут обеспечивать стабильность проектной формы сооружения на всех режимах работы.

Введение вакуумных слоев в пневмосооружении привело к необходимости формирования в сооружении, исходя из условий его работы, нескольких слоев (внешнего, силового, эксплуатационного), названных функциональными. Причем понятие функциональный слой подразумевает исполнение его в виде отдельных оболочек или нескольких, но выполняющих одну и ту же роль.

Технический результат изобретения - создание экономичным способом проектной формы изотермического пневмосооружения, стабильной на всех режимах эксплуатации.

Для достижения технического результата в способе термостатирования пневматического сооружения, включающем подачу сжатого в компрессоре воздуха в межслойные полости и в эксплуатируемые секции, охлаждение в последовательно установленных теплообменниках и расширение во внешнем и внутреннем турбодетандерах, причем часть воздуха от компрессора отбирают после первого теплоообменника, расширяют во внешнем турбодетандере и подают в крайние секции и во внутренние межслойные полости стенок пневмосооружения, остальную часть воздуха охлаждают во втором теплообменнике, расширяют во внутреннем турбодетандере, направляют в центральные секции сооружения, подают в крайние секции, смешивают с первоначально отобранной частью воздуха и возвращают на вход компрессора, согласно изобретению вводят функциональные слои в стены сооружения, задают переразмеренную раскройную форму внешнему слою пневмосооружения, нагружают избыточным и вакуумным давлениями воздуха до заданной проектной формы и рифуют слои.

При этом часть воздуха расширяют во внешнем турбодетандере до давления ниже атмосферного (равного P_н = 50-101 кПа), а во внутреннем турбодетандере до давления выше атмосферного (равного P_В = 101.15...115 кПа). Поток после внешнего турбодетандера эксгаустируют воздухом, забираемым во входном устройстве компрессора. Задают переразмеренную раскройную форму внешнего слоя сооружения по оптимальному закону, который обеспечивает получение проектной формы при нагружении заданными давлениями в межслойных полостях и секциях. Причем заданную форму пневмосооружения обеспечивают затяжкой раскройной формы внешнего слоя поперечными рифами и осевой затяжкой раскройной формы внешнего слоя продольными лентами в диапазоне, равном δ = 0.5...0.7 диаметра поперечного сечения основных арок.

В изотермическом пневматическом сооружении, содержащем компрессор и воздуховоды, внешний и внутренний турбодетандеры, первый и второй и дополнительный теплообменники, причем сооружение выполнено многосекционным, центральные секции пневматически связаны с одной стороны с внутренним турбодетандером, с другой - с крайними секциями, снабженными шлюзами и пневматически связанными с одной стороны с внешним турбодетандером, а с другой, через первый теплообменник - с компрессором, причем стены сооружения выполнены в виде нескольких слоев мягких оболочек, закрепленных на одно- или многоярусных каркасах, пневматически связанных с компрессором, и каждый ярус состоит из набора основных арок, а межслойные полости, образованные мягкими оболочками, пневматически связаны между собой и с каркасированным воздуховодом, соединяющим внешний турбодетандер с крайними секциями, согласно изобретению стены сооружения выполнены в виде набора из четырех мягких оболочек, причем две верхние формируют внешний слой в виде дополнительных арок в составе одного из ярусов сооружения, соединенных радиальными мембранами с центрами поперечных сечений, расположенных на образующих в виде дуг кривых второго порядка и проходящих через центры окружностей поперечных сечений основных арок, соединенных радиальными мембранами с основными арками, а поперечными рифами заданной длины и связанными через шлевки с радиальными мембранами дополнительных арок, а анкерами с площадкой закрепления, средние оболочки образуют силовой слой сооружения, снабжены поперечными и продольными лентами, присоединенными к основным аркам, а к поперечными лентам на вертикальных стяжках закреплены внутренние оболочки, формирующие эксплуатационный слой сооружения. Кроме того, мягкая оболочка эксплуатационного слоя выполнена из воздухопроницаемого материала, а диаметры поперечных сечений дополнительных арок изменяются по параболическому закону от корневого, равного диаметру поперечного сечения основной арки к срединному. Центры поперечных сечений дополнительных арок, формирующих внешний слой сооружения, расположены на прямой линии, проходящей через центры окружностей поперечных сечений основных балок, при этом диаметр концевых арок, установленных в зоне сопряжения со шлюзами, составляет = 0.8- 1.0 диаметра основных арок, а образующая раскройной формы внешнего слоя каждого яруса сооружения задается уравнением y = -8.704x³+24.006x²-23.345x+7.000 при P_н=50 кПа. Основные и дополнительные арки каждого яруса выполнены по окружности с центром вращения, смещенным относительно площадки закрепления на расстояние, равное Δ = 0.8...0.9 диаметра основных арок. При этом длина продольных лент силового слоя обеспечивает осевое обжатие раскройной формы дополнительных арок, равное δ = 0.5...0.7 диаметра поперечного сечения основных арок, а диаметры поперечных рифов, установленных на дополнительных арках, равны 1...1.4 диаметров окружности сопряжения основных арок с радиальными мембранами.

Реализация в процессе эксплуатации многослойного пневматического сооружения рифления продольными и поперечными лентами переразмеренной раскройной формы дополнительных арок внешнего слоя позволяет обеспечить проектную форму сооружения на всех режимах работы.

Введение в стены сооружения набора из четырех мягких оболочек позволяет сформировать функциональные слои, а именно внешний, силовой и эксплуатационный, и обеспечить стабильность исходной формы сооружения при сохранении требуемого уровня теплоизоляции во всех случаях нарушения герметичности вакуумной межслойной полости.

Введение пневматической связи межслойных полостей сооружения каркасированными воздуховодами, соединяющими внешний турбодетандер с входным устройством компрессора и между собой, позволяет повысить теплоизоляцию пневмосооружения за счет образования вакуумной полости в стенах сооружения.

Введение в термодинамический цикл различной степени расширения воздуха в турбодетандерах: до P_н= 50-101 кПа на внешнем и до P_в=101,15...115 кПа на внутреннем, с промежуточным его охлаждением, увеличивает работу срабатывания на детандерах и повышает термодинамическую эффективность процесса в целом.

Исследования, проведенные авторами, показали, что расширение воздуха во внешнем турбодетандере до давления ниже P_н=50 кПа технически трудно реализуемо, что обусловлено сложностью обеспечения такого уровня вакуумирования с помощью воздухозаборного устройства компрессора, из-за больших гидравлических потерь, вызванных поджатием проходного сечения. Использование разряжения выше P_н=101 кПа ведет к падению мощности, вырабатываемой внешним турбодетандером, и к снижению теплопроводности стенок сооружения, содержащих вакуумные полости. Расширение воздуха во внутреннем турбодетандере до давления ниже P_В = 101,15 кПа ведет к потере несущей способности сооружения в целом, тогда как недорасширение воздуха до давления выше P_В = 115 кПа ведет к падению мощности, вырабатываемой внутренним турбодетандером. Кроме того, принятый перепад давлений в секциях обеспечивает гарантированное перетекание воздуха из центральных секций в крайние.

Введение эксгаустирования потока, выходящего из внешнего турбодетандера, воздухом, забираемым в воздухозаборном устройстве компрессора, позволяет получить на выходе из турбодетандера требуемое разрежение.

Введение переразмеренной раскройной формы дополнительных арок сооружения позволяет создать предварительно напряженную пневмоконструкцию, удерживающую вакуумное давление в межслойных полостях сооружения. Переразмеренная раскройная форма внешнего слоя сооружения позволяет при работе пневмосооружения в проектном режиме использовать пневматическую жесткость конструкции для компенсации сил разрежения, развиваемых в межслойных вакуумных полостях. Критерием выбора раскройной формы образующей дополнительных арок является условие обеспечения проектной формы при заданном разрежении в межслойной полости.

Параметрические исследования, проведенные авторами, показали, что оптимальная образующая раскройной формы дополнительных арок, т.е. та, которая при заданном разрежении принимает проектную форму, зависит от проектной формы образующей сооружения. Например, для сооружения горизонтальной проектной образующей оптимальная образующая раскройной формы, описываемая зависимостью y = -8.704x³+24.006x²-23.345x+7.00 при P_н = 50 кПа (фиг. 4).

Введение рифовки переразмеренной раскройной формы дополнительных арок внешнего слоя позволяет стабилизировать проектную форму сооружения на всех режимах работы.

Введение поперечной затяжки раскройной формы дополнительных арок внешнего слоя рифами диаметром, равным 1...1.4 диаметра точек пересечения основных арок с радиальными мембранами, позволяет обеспечить стабильную проектную форму сооружения.

Введение осевой затяжки раскройной формы дополнительных арок внешнего слоя лентами со степенью обжатия, равной δ =0.5...0.7 диаметра поперечного сечения основных арок, позволяет обеспечить устойчивость проектной формы пневмосооружения.

Исследования, проведенные авторами, показали, что осевая затяжка поперечного сечения дополнительных арок ниже 0.7 диаметра поперечного сечения основных арок невозможна из-за потери устойчивости формы внешнего слоя сооружения, которая принимает S-образную форму. Осевая затяжка выше 0.5 диаметра поперечного сечения нецелесообразна из-за большого расхода тканого материала на изготовление дополнительных арок, вызванного увеличением их количества при размещении в тех же секциях.

Введение дополнительных арок, состоящих из усиленных радиальными мембранами круговых пневмобалок, позволяет создать внешний слой сооружения, удерживающий вакуумное давление.

Выполнение арок в каждом ярусе пневмокаркаса со смещенным относительно площадки закрепления центром вращения на величину, равную Δ = 0.8...0.9 диаметра основных арок, позволяет более рационально использовать внутренние объемы секций сооружения и свободно размещать анкера для фиксации рифов.

Сопоставительный анализ с прототипом /2/ показал, что заявляемый способ и устройство, его реализующее, существенно отличаются от известного способа термостатирования пневмосооружения и устройства, его реализующего, введением функциональных слоев в стенах сооружения, заданием переразмеренной раскройной формы внешнего слоя, рифованием внешнего слоя до заданной формы и нагружением полостей пневмосооружения избыточным и вакуумным давлением до проектной формы.

Таким образом, заявляемый способ и устройство, его реализующее, соответствуют критерию изобретения "новизны".

Исследования, выполненные авторами, показали, что при введении в пневмокострукцию межслойных вакуумных полостей особо остро встает проблема повышения изгибной жесткости пневмоконструкций, которые способны удержать значительный и обратный по сравнению с обычными пневмосооружениями перепад давлений.

В качестве одного из таких способов ужесточения пневмоконструкций является повышение внутреннего давления в пневмокаркасах /3/.

Однако диапазон действия этого способа ограничен прочностью с одной стороны тканого материала пневмоконструкции, а с другой - соединительных элементов (швов) отдельных тканых полотнищ, из которых изготавливается оболочка сооружения.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что известен способ рифления однослойных воздухонаполняемых конструкций, например парашютов и парусов /4/. Основное назначение рифления - снижение динамических нагрузок, которые развиваются при раскрытии парашютов или в штормовых условиях в случае парусов.

Известен способ повышения несущей способности пневмоконструкций путем введения тросов, проволочных нитей и сеток в так называемые комбинированные конструкции /5/. В данном способе каркасируется проектная форма пневмоконструкции, т. е. форма сооружения, нагруженная внутренним давлением, а не раскройная форма, как в предлагаемом способе.

Предлагаемый способ повышения несущей способности пневмосооружения путем введения функциональных слоев в стены сооружения и рифления переразмеренной раскройной формы арок внешнего слоя сооружения позволяет придать пневмоконструкции новые качества, которые необходимы для мобильного пневмохолодильника, а именно высокую степень вакуумирования внутренних межслойных полостей и дополнительную несущую способность пневмосооружения за счет введения зарифованных круговых пневмоарок, формирующих стены сооружения, и увеличения избыточного давления в центральных секциях.

Осевое и радиальное рифление повышает изгибную жесткость пневмосооружения и тем самым увеличивает эксплуатационную эффективность пневмохолодильника, а именно стойкость к внешним атмосферным воздействиям и устойчивость работы в нерасчетных условиях, что ранее в известных пневмосооружениях не использовалось /3/ - /5/.

Таким образом, заявляемый способ термостатирования пневмосооружения и устройство, его реализующее, соответствуют критерию изобретения "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлена принципиальная схема работы изотермического пневмосооружения с тремя функциональными слоями, где Δ - смещение центра окружности арок относительно площадки закрепления; на фиг.2 изображен общий вид изотермического пневмосооружения; на фиг.3 приведен силовой слой пневмосооружения; на фиг.4 дана раскройная форма внешнего слоя пневмокаркасной оболочки, где Д_о-диаметр основных арок, Д_р-диаметр раскройной формы; на фиг.5 приведена форма внешнего слоя зарифованного пневмосооружения, где Д_ор - диаметр рифления дополнительных арок, L_ос -длина рифованной секции пневмосооружения, Δ_op - осевое поджатие секции пневмосооружения, на фиг.6 приведена базовая схема изотермического пневмосооружения с тремя функциональными слоями; на фиг.7 изображено изотермическое пневмосооружение с n-дополнительными внешними слоями.

Отметим, что выбранная в описании конструктивная схема изотермического пневмосооружения, которая представлена на фиг. 1-6, демонстрирует один из возможных вариантов устройств, реализующих предлагаемый способ термостатирования. Другие возможные варианты изотермических пневмосооружений, реализующих способ термостатирования, представлены на фиг. 7.

Так, на фиг. 7 представлена многоярусная (3+п) - слойная пневмоконструкция, состоящая из базовой конструкции с тремя функциональными слоями и с n-дополнительными внешними слоями мягких оболочек.

Изотермическое пневмосооружение, изображенное на фиг. 1 - 6, содержит раздельно охлаждаемые, термоизолированные центральные 1 и крайние секции 2 со шлюзами 3, сформированные многослойным пневмокаркасом, пневматически связанным через редуктор 4 с компрессором 5, в виде набора круговых основных 6 и дополнительных арок 7, с переразмеренной раскройной формой, соединенных между собой радиальными мембранами 8, а дополнительные арки 7 затянуты поперечными рифами 9 заданной длины и связаны через шлевки 10 с радиальными мембранами 8, а через анкера 11 - с площадкой закрепления, связанных силовым слоем 12, каркасированным поперечными 13 и продольными 14 лентами, закрепленными с одной стороны через стяжки основных арок 6 к жесткому каркасу шлюза 3 сооружения, а с другой - через анкера 11 с площадкой закрепления, причем к поперечным лентам 13 на вертикальных стяжках 15 закреплены внутренние оболочки 16 эксплуатационного слоя сооружения. Межслойная полость 17, образованная дополнительными арками 7 и силовым слоем 12, пневматически связана каркасированным воздуховодом 18, соединяющим воздухозаборное устройство компрессора 5 и внешний турбодетандер 19, через второй теплообменник 20 с крайними секциями 2, а межслойная полость 21, образованная силовым 12 и эксплуатационным 16 слоями сооружения, пневматически связана через редуктор 22 с компрессором 5, при этом центральные секции 1 изотермического пневмосооружения пневматически связаны с внутренним турбодетандером 23 и с крайними секциями 2. Выходящие из крайних секций 2 воздуховоды 24 пневматически, через первый теплообменник 25 связаны с компрессором 5, причем последний пневматически, через дополнительный 26, первый 25 и второй 20 теплообменники связаны с внутренним 23 и внешним 19 турбодетандерами установленными на одном валу с компрессором 5, а воздуховод 27 через клапан 28 и фильтр-осушитель 29 связан с атмосферой.

Изотермическое пневмосооружение с функциональными слоями работает следующим образом.

Устанавливают пневмосооружение, изготовленное с функциональными слоями, в стенах, вводят переразмеренную раскройную форму дополнительных арок 7 внешнего слоя, для чего анкерами 11 фиксируют на площадке закрепления шлюзы 3, нижние продольные ленты 14 силового слоя и поперечные рифы 9 внешнего слоя. Запускают турбохолодильную установку. При запуске турбохолодильной установки открывают клапан 28, и воздух из атмосферы засасывают через фильтр-осушитель 29 в компрессор 5, где сжимают с повышением температуры. Сжатый воздух охлаждают в дополнительном теплообменнике 26, а затем в первом теплообменнике 25 регенеративного типа и отбирают через редуктор 4, 22 на наддув основных и дополнительных арок пневмокаркаса сооружения и межслойных полостей 17, а затем разделяют на два потока. Первый поток направляют во внешний турбодетандер 19, расширяют до давления, равного Р_н = 50 кПа, нагревают в теплообменнике 20 и подают через каркасированный воздуховод 18, пневматически связанный с внутренними межслойными полостями 17, и в крайние секции 2 сооружения и охлаждают при смешении со вторым потоком. Второй поток охлаждают во втором теплообменнике 20, затем расширяют во внутреннем турбодетандере 23 до давления P_в = 115 кПа и подают внутрь центральных секций 1, где, отбирая тепло от охлаждаемого объекта, нагревают при смешении с первым потоком и направляют в крайние секции 2. Образованный при смешении в крайних секциях 2 поток нагревают, отбирая тепло, выделяемое охлаждаемым объектом, и подают в первый теплообменник 25, нагревают, закрывают клапан 28 и подают на вход компрессора 5. Далее процесс повторяется. Мощность, вырабатываемая турбодетандерами 19 и 23, передается на вал компрессора 5.

Обеспечение стабильности проектной формы изотермического пневмосооружения экономичным способом с использованием предложенных устройств позволяет значительно улучшить эксплуатационные характеристики пневмохолодильника на всех режимах работы.

Использование предлагаемого способа термостатирования пневмосооружения и устройства, его реализующего, позволяет по сравнению с прототипом /2/ повысить термодинамическую эффективность турбохолодильной установки за счет
- введения функциональных слоев стен сооружения, а именно внешнего, силового и эксплуатационного;
- введения внешнего слоя в виде набора дополнительных арок, состоящих из усиленных радиальными мембранами круговых пневмобалок с центрами поперечных сечений, расположенных на образующих заданных по дуге кривой второго порядка, проходящей через центры окружностей поперечных сечений основных арок;
- введения внешнего слоя в виде набора дополнительных арок, состоящих из усиленных радиальными мембранами круговых пневмобалок с центрами поперечных сечений, расположенных на образующих заданных по прямой линии, проходящей через центры окружностей поперечных сечений основных арок;
- введения переразмеренной раскройной формы внешнего слоя сооружения с образующей, изменяемой по закону y = -8.704x³+ 24.006x²-23.345x+7.00 при P_н = 50 кПа, для сооружений с проектной формой образующей заданной по прямой линии;
- введения рифления переразмеренной раскройной формы внешнего слоя с помощью поперечных рифов до диаметра, равного 1...1.4 диаметра точек пересечения основных арок с радиальными мембранами;
- введения осевой затяжки дополнительных арок внешнего слоя сооружения в диапазоне δ = 0.7...0.5 диаметра поперечного сечения основных арок с помощью продольных лент;
- введения каркасированного силового слоя, армированного поперечными и продольными лентами, связанными с жесткими каркасами тамбуров и площадкой закрепления;
- введения более глубокого вакуумирования межслойной полости, образованного внешним и силовым слоем, до давления P_н = 50 кПа;
- введения повышенного давления в центральной секции, равного P_в=115 кПа,
что неочевидно в известных способах и устройствах, их реализующих.

Источники информации, принятые во внимание
1. Патент Франции, N 2115366, кл. E 04 В 1/00, 1977.

2. Патент РФ, N 2132529, кл. F 25 В 11/00, кл. E 04 В 1/00, 1998 (прототип).

3. Ф. Отто и Р.Тростель. Пневматические строительные конструкции. М.: Стройиздат, 1967. - C. 77-78.

4. Исследование парашютов и дельтопланов на ЭВМ. Под ред. С. М. Белоцерковского. М.: Машиностроение, 1987. - С. 195-201.

5. Ф. Отто и Р.Тростель. Пневматические строительные конструкции. М.: Стройиздат, 1967. - C. 40-45, 135-137.

Изобретение относится к пневматическим строительным конструкциям, используемым в качестве производственных, служебных и временных жилых помещений, в частности для мобильных пневмохолодильников. Технический результат - создание экономичным способом проектной формы изотермического пневмосооружения, стабильной на всех режимах эксплуатации. В способе термостатирования пневматического сооружения изготавливают сооружение с функциональными слоями в стенах, вводят переразмеренную раскройную форму внешнего слоя, устанавливают изотермическое сооружение на площадку закрепления, фиксируют анкерами шлюзы. Запускают турбохолодильную установку, сжимают воздух в компрессоре, охлаждают в последовательно установленных теплообменниках, расширяют во внешнем и внутреннем турбодетандерах. Часть воздуха от компрессора отбирают после первого теплообменника, расширяют во внешнем турбодетандере до давления ниже атмосферного, подают в крайние секции и во внутренние межслойные полости стенок сооружения, остальную часть воздуха охлаждают во втором теплообменнике, расширяют во внутреннем турбодетандере. Изотермическое пневмосооружение содержит раздельно охлаждаемые, термоизолированные центральные и крайние секции со шлюзами, сформированные многослойным пневмокаркасом в виде набора круговых основных и дополнительных арок. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ термостатирования пневматического сооружения, включающий подачу сжатого в компрессоре воздуха в межслойные полости и в эксплуатируемые секции, охлаждение в последовательно установленных теплообменниках и расширение во внешнем и внутреннем турбодетандерах, причем часть воздуха от компрессора отбирают после первого теплообменника, расширяют во внешнем турбодетандере, подают в крайние секции и во внутренние межслойные полости стенок сооружения, остальную часть воздуха охлаждают во втором теплообменнике, расширяют во внутреннем турбодетандере, направляют в центральные секции сооружения, подают в крайние секции, смешивают с первоначально отобранной частью воздуха и возвращают на вход компрессора, отличающийся тем, что вводят функциональные слои в стены сооружения, задают переразмеренную раскройную форму внешнему слою пневмосооружения, нагружают избыточным и вакуумным давлениями воздуха до заданной проектной формы и рифуют слои. 2. Способ термостатирования пневматического сооружения по п.1, отличающийся тем, что часть воздуха расширяют во внешнем турбодетандере до давления ниже атмосферного (равного P_н = 50 - 101 кПа), а во внутреннем турбодетандере до давления выше атмосферного (равного P_в = 101,15 - 115 кПа). 3. Способ термостатирования пневматического сооружения по п.1, отличающийся тем, что заданную проектную форму обеспечивают затяжкой раскройной формы внешнего слоя поперечными рифами. 4. Способ термостатирования пневматического сооружения по п.1, отличающийся тем, что заданную форму достигают осевой затяжкой раскройной формы внешнего слоя продольными лентами в диапазоне, равном δ = 0,5 - 0,7 диаметра поперечного сечения основных арок. 5. Способ термостатирования пневматического сооружения по п.1, отличающийся тем, что поток после внешнего турбодетандера эксгаустируют воздухом, забираемым во входном устройстве компрессора. 6. Способ термостатирования пневматического сооружения по п.1, отличающийся тем, что задают переразмеренную раскройную форму внешнего слоя по оптимальному закону, обеспечивающему проектную форму сооружения при нагружении внешним и внутренним давлением. 7. Изотермическое пневматическое сооружение, включающее компрессор и воздуховоды, внешний и внутренний турбодетандеры, первый, второй и дополнительный теплообменники, причем сооружение выполнено многосекционным, центральные секции пневматически связаны с одной стороны с внутренним турбодетандером, а с другой - с крайними секциями, снабженными шлюзами и пневматически связанными с одной стороны с внешним турбодетандером, а с другой через первый теплообменник - с компрессором, причем стены сооружения выполнены в виде нескольких слоев мягких оболочек, закрепленных на одно- или многоярусных каркасах, пневматически связанных с компрессором, и каждый ярус состоит из набора основных арок, а межслойные полости, образованные мягкими оболочками, пневматически связаны между собой и с каркасированным воздуховодом, соединяющим внешний турбодетандер с крайними секциями, отличающееся тем, что стены сооружения выполнены в виде набора из четырех мягких оболочек, причем две верхние формирующие внешний слой, в виде дополнительных арок в составе одного из ярусов сооружения, соединенных радиальными мембранами с центрами поперечных сечений, расположенных на образующих в виде дуг кривых второго порядка и проходящих через центры окружностей поперечных сечений основных арок, соединенных радиальными мембранами с основными арками, а поперечными рифами заданной длины и связанными через шлевки - с радиальными мембранами дополнительных арок, а анкерами - с площадкой закрепления, средние оболочки образуют силовой слой сооружения, снабжены поперечными и продольными лентами, присоединенными к основным аркам, а к поперечным лентам на вертикальных стяжках, закреплены внутренние оболочки, формирующие эксплуатационный слой сооружения. 8. Изотермическое пневмосооружение по п.7, отличающееся тем, что мягкая оболочка эксплуатационного слоя выполнена из воздухопроницаемого материала. 9. Изотермическое пневмосооружение по п.7, отличающееся тем, что центры поперечных сечений дополнительных арок, формирующих внешний слой сооружения, расположены на прямой линии, проходящей через центры окружностей поперечных сечений основных балок. 10. Изотермическое пневмосооружение по п.9, отличающееся тем, что образующая раскройной формы внешнего слоя каждого яруса сооружения задается уравнением y = - 8,704x³ + 24,006x² - 23,345x + 7,00 при P_н = 50 кПа. 11. Изотермическое пневмосооружение по п.7 или 9, отличающееся тем, что диаметры поперечных сечений дополнительных арок изменяются по параболическому закону от корневого, равного диаметру поперечного сечения основной арки, к срединному. 12. Изотермическое пневмосооружение по п.7 или 9, отличающееся тем, что диаметр концевых арок, установленных в зоне сопряжения со шлюзами, составляет d = 0,8 - 1,0 диаметра основных арок. 13. Изотермическое пневмосооружение по п.7 или 9, отличающееся тем, что основные и дополнительные арки каждого яруса выполнены по окружности с центром вращения, смещенным относительно площадки закрепления на расстояние, равное Δ = 0,8 - 0,9 диаметра основных арок. 14. Изотермическое пневмосооружение по п.7 или 9, отличающееся тем, что длина продольных лент силового слоя обеспечивает осевое обжатие раскройной формы дополнительных арок, равное δ = 0,5 - 0,7 диаметра поперечного сечения основных арок. 15. Изотермическое пневмосооружение по п.7 или 9, отличающееся тем, что диаметры поперечных рифов, закрепленных на дополнительных арках, равны 1 - 1,4 диаметрам окружностей пересечения основных арок с радиальными мембранами.