МЕЖДОМОВЫЕ ДОРОГИ Российский патент 2013 года по МПК E01C1/04 

Изобретение относится к строительству в суровых климатических условиях Сибири, где ведется добыча полезных ископаемых.

Цель изобретения - создание среды обитания для сибиряков не хуже, чем в средней полосе России.

Известно жилое атриумное здание с автономным энергообеспечением для районов Севера России [1]. Однако в этом предложении не раскрыты вопросы рационального культурно-бытового обслуживания жителей и не рассмотрена проблема их занятости после того, как в этом районе будут извлечены полезные ископаемые.

Учитывая, что рациональная межселенная система обслуживания населения является иерархической по своей структуре, представляется довольно сложным разместить в таких зданиях все виды обслуживания высокого уровня.

Гораздо целесообразнее, объединив подобные жилые дома междомовыми связями, организовать в них обслуживание разного уровня. Так, например, в одном из домов достаточно иметь лишь комнату, где родители, уходя на работу, смогут оставить своего ребенка на попечение воспитателя, в другом доме - детский сад, в третьем - начальную школу, а в четвертом - среднюю школу. Аналогично может быть размещена сеть лечебно-профилактических учреждений по схеме: медпункт - амбулатория - кустовая больница - районная больница.

Но для организации подобной сети необходимы междомовые коммуникации, которые одновременно могут быть использованы и для создания рабочих мест за счет мобильных лесозаготовительных, лесотехнических и других объектов, находящихся в тайге. Естественно, что между домами должны быть достаточно значительные расстояния, чтобы все жители были обеспечены работой.

При этом важно, чтобы общая протяженность коммуникаций была минимальной. Как известно, такой сетью является гексагональная (шестигранная) структура. Как показали вычисления, например, в природе такой структурой являются пчелиные соты, где пчелами расходуется минимум материала для построения ячеек [2]. Поэтому центральные оси дорог от каждого из находящихся рядом трех домов от рампы среднего дома направлены под углом 120°.

Важно также, чтобы дороги были быстровозводимыми, не требовали больших трудозатрат при их монтаже.

С учетом возможных природно-климатических, экономических, демографических и других флуктуаций дороги должны создаваться из сборных конструкций, которые можно быстро разобрать и перенести на другое место. Известно, что в рассматриваемом регионе преобладает ветреная погода, сопровождающаяся снегопадами. Так, на Енисейском Севере число пурговых дней достигает 230 за зиму [3, стр.38]. Поэтому предлагается накрыть полотно дороги светопрозрачными сводчатыми конструкциями с элементами из оргстекла, которые можно монтировать и демонтировать с помощью вертолетов и которые смогут защитить дорожное полотно, поднятое над поверхностью земли, от снежных заносов.

Учитывая гексагональную конфигурацию дорожной сети, целесообразно вместо четырех стоек в основании опор применить три стойки, что, с одной стороны, будет в большей мере соответствовать шестигранной конфигурации сети, а с другой, треугольник, как известно, может обеспечить более жесткую конструктивную основу опорам, а также уменьшить расход материалов.

С учетом сложных вечномерзлых грунтов, которые повсеместно распространены в Сибири, а также учитывая возможность их пучения [3, стр.163-164], опоры предлагается устанавливать на фундаменты с подошвой, при изготовлении которой будут использованы композиции с содержанием криогелей, которые при перепаде температур становятся более прочными [4].

Благодаря многоуровневым развязкам и рампам здесь будут исключены пересечения транспорта, представляющего собой экологически безопасные электромобили, дистанционно управляемые с помощью автонавигаторов.

Конструкции опор и покрытий крепятся при помощи электромагнитных вакуумных дистанционно управляемых присосок.

Поскольку производственный процесс связан с перемещением людей по таежным просекам, здесь организован парк трейлеров-вездеходов, на которых персонал, доставленный из домов по дорогам, пересаживают и отправляют на места работ. Для отопления трейлеров используется лазерное инфракрасное излучение, доставляемое из домов по волоконным световодам, уложенным по обочинам проезжей части под покрытием, помещенным в гибкие кабели, и закрепленным на катушках трейлеров.

Обычно для волоконных световодов, рассчитанных на передачу информации, используются дефицитные материалы, такие как цирконий, германий и другие [5], которые могут оказаться экономически недоступными для необъятных просторов Сибири. Поэтому предлагается здесь использовать для световодов менее дорогое волокно, а возможные потери интенсивности подачи излучения компенсировать за счет системы концентраторов лазерных установок параболоидной конструкции [6], а также за счет поэтапного подключения дополнительных лазерных установок, учитывающего степень удаленности находящихся в пути трейлеров.

Все это в значительной мере исключит вероятность возникновения пожаров в тайге от открытого огня костров.

На фиг.1 приведена схема дорожной сети условного района;

на фиг.2 - схематическая аксонометрия транспортной развязки междомовых дорог (покрытия здесь не приведены);

на фиг.3 - аксонометрия фундаментной плиты опоры дорожного полотна;

на фиг.4 - аксонометрия фрагмента дороги на I-м этапе ее возведения;

на фиг.5 - то же на II-м этапе;

на фиг.6 - то же на III-м этапе;

на фиг.7 - то же на IV-м этапе;

на фиг.8 - разрез запорного устройства между оголовником опоры и дорожным полотном в свободном положении;

на фиг.9 - то же - в закрепленном положении;

на фиг.10 - схема многоступенчатого параболоидного концентратора;

на фиг.11 - схема системы концентраторов оптоволоконной сети.

На фиг.1 показано месторасположение домов 1, связывающая их сеть дорог 2, вероятные маршруты 3 трейлеров 4 в условном районе.

На фиг.2 приведена рампа 5, расположенная возле дома 1, дороги 2 из соседних домов, опоры 6, въезды 7 в рампу 5, стойки 8 опор 6, ригели 9, раскосы 10, фундаментные плиты 11.

На фиг.3 приведена фундаментная плита 11 с гелиевой подошвой 12, стаканы 13 для стоек 8 опор 6, монтажные петли 14, необходимые для установки плит вертолетом.

На фиг.4÷7 приведен поэтапный монтаж фрагмента дороги, начиная с установки фундаментов 11, опор 6, дорожного полотна 15 и покрытия 16.

На фиг.8 и 9 приведено запорное устройство 17, расположенное между опорой 6 и дорожным полотном 15, в котором имеется выемка 18 для монтажной петли 14, а также предусмотрены выемки 19 для электромагнитных вакуумных присосок 20, выполненных из эластичного материала, а в оголовник 21 опоры 6 заделаны электромагниты 22, которые после соответствующего импульса с автоматизированной системы управления (АСУ) 23, воздействуя на металлический клапан 24, выпускают воздух из-под присоски 20 и прижимают присоску к полированной поверхности электромагнита 22, после чего жестко фиксируют дорожное полотно 16 к оголовнику 21 опоры 6.

Для расфиксации используется электромагнит 25, который после воздействия с АСУ притягивает к себе присоску 20 при помощи расположенной под ним пружины 26, открывая клапан 24. Аналогично фиксируют и другие конструкции.

На фиг.10 приведен многоступенчатый параболоидный концентратор 27, функционирующий по принципу самофокусировки, на симметричной оси 28 расположен ряд аналогичных концентраторов со своими центральными осями параболоидов 29 и волоконный световод 30, завершающий этот ряд.

На фиг.11 приведена система вышеприведенных концентраторов 27, на которую воздействует тепловой излучатель 31, функционирующий на основе электрической либо иной энергоустановки и который через свои световоды 30 передает тепловую энергию потребителю, при этом световоды заключены в общий кабель 32.

В соответствии с общерайонной АСУ 23 все участки дорожной сети распределены между близлежащими домами 1, в которых размещены участковые автоматизированные системы управления, содержащие терминал, вычислительное устройство, связанное через интерфейс с датчиками и приводами блоков управления: монтажом и демонтажем несущих конструкций; сигнализацией на дорогах; защитой от осадков; освещением пространства под покрытием; мониторингом подфундаментных грунтов; дислокацией трейлеров; системой концентраторов оптоволоконной сети; тепловым излучателем и коллекторами.

Краткий летний сибирский период с ясной погодой может быть использован для непосредственной передачи инфракрасного излучения с концентраторов 27 на расположенные на крышах трейлеров коллекторы 33 (на рисунках не показаны).

Использованные источники

1. RU 2287649, 2006.

2. Жизнь животных. М.: Просвещение, 1984, т.3, под ред. М.С.Гилярова, Ф.Н.Правдина, 2-е изд. 463 с., ил. С.379.

3. Алексеева Т.И. Региональные особенности градостроительства в Сибири и на Севере. - Л.: Стройиздат. Ленинградское отделение; 1987. - 208 с.; ил. С.38, 163-164.

4. RU 2321607, 2008.

5. Дрейксгейдж М.Г., Моннихэн К.Т. Инфракрасные волоконные световоды // В мире науки, 1989, №1, с.56-62.

6. Winston Ronald et al. Nonimaging Optics, San Diego, Elsevier, 2005. 497 р., P.51.

Предложена система дорог с гексагональной структурой, объединяющей отдельные жилые дома с автономным энергоснабжением, и обеспечивающая нормальное культурно-бытовое обслуживание и занятость населения, а полотно дорог установлено на сборно-разборных опорах, опирающихся на фундаменты, изготовленные с использованием криогелевых композиций, дороги покрыты сводчатыми сборными элементами со светопрозрачными включениями, вдоль дорог протянуты световолоконные кабели, подающие инфракрасное излучение в трейлеры, расположенные вдоль дорог. 11 ил.

Междомовые дороги, характеризующиеся тем, что от каждого из находящихся рядом трех домов от рампы среднего дома к рампам двух других домов центральные оси дорог направлены под углом 120°, дома оборудованы рампами и многоуровневыми развязками, причем дорожное полотно поднято над поверхностью земли и покоится на сборно-разборных опорах, включающих по три стойки, которые опираются на фундаменты, подошвы которых выполнены с использованием композиций, включающих гидрогели, при этом полотно накрыто сборно-разборными светопрозрачными сводчатыми конструкциями с включением светопрозрачных элементов, причем оголовники опор и конструкции покрытий крепятся при помощи электромагнитных вакуумных дистанционно управляемых присосок, при этом по краям дорожного полотна под покрытиями от домов находятся за пределами дороги трейлеры с персоналом, к которым протянуты гибкие кабели, заполненные волоконными световодами, обеспечивающими трейлеры теплом за счет подачи из домов инфракрасного излучения, для чего используется система параболоидных концентраторов лазерных установок, учитывающая степень удаленности, находящихся в пути трейлеров, а при ясной погоде излучение доставляется непосредственно с концентраторов на расположенные на трейлерах коллекторы.