МОДИФИЦИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО В ВИДЕ УНИФИЦИРОВАННОГО БЛОКА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ДОРОГ И ДРУГИХ СООРУЖЕНИЙ Российский патент 2018 года по МПК E01C5/00 

Устройство в виде унифицированного блока для строительства дорог и сооружений.

Область техники, к которой относится изобретение, - строительство дороги и сооружений.

Уровень техники.

Аналог изобретения (прототип) - полезная модель (автор Чистяков В.Ю., патент №76347). Аналог подвергся модификации с целью дальнейшего совершенствования полезной модели по позициям универсальности, усовершенствования технологии изготовления, повышения прочности сцепления и упрощения конструкции. Ранее применяемый способ зацепления блоков в виде симметричных выступов и впадин типа «ласточкин хвост» со округлениями острых углов заменен на усовершенствованный вид зацепа, отличающийся простотой конфигурации и выполнения. Геометрия зацепа построена на основе формирования его конфигурации соприкасающимися окружностями и исключает такой дефект прочности сцепления типа «ласточкин хвост», который условно можно назвать «скалываемость» его острых углов.

К ранее запатентованным существенным признакам заявляемого изобретения добавляется не только способ зацепа, но и ряд усовершенствований унифицированного блока (далее - униблока), которые повышают вариативность его применения. К ним относятся:

1. Добавление двух симметричных горизонтальных каналов на каждой вертикальной грани куба. Всего их становится три. Различные комбинации фиксации сцепления униблоков (по одной, две или три втулки) позволяют варьировать прочность соединения униблоков в сочетании с возможностью аналогичного ступенчатого изменения экономичности такого соединения.

2. Добавление на выступах и углублениях выемок в виде сферических полусфер позволяет производить фиксацию униблоков эластичными сферами. Это позволяет достичь автономного изъятия и замены униблока в сплошном пространстве покрытия. Такое качество необходимо для повышения ремонтоспособности покрытия по аналогии с известным «ямочным ремонтом». Наличие вертикальных каналов по линии сцепления блоков с помощью резиновых сфер позволяет разрезать эти сферы пополам для получения возможности замены униблока. Места для полусфер распределены равномерно по грани униблока с шагом 5 см.

3. Верхняя и нижние грани униблока подвергнуты искусственной шероховатости в виде прямоугольной сетки горизонтальных V-образных каналов для повышения сцепления с резиновыми колесами автотранспорта и улучшения противоскольжения при атмосферных осадках.

Остальные существенные признаки изобретения (патент на полезную модель №76347) остались неизменными. Это:

- возможность построения многообразия дорог и других сооружений из униблоков;

- принцип прочности дорог и сооружений, основанный на способности униблоков выполнять функции саморегулируемой системы, которая могла бы эффективно противостоять многим видам неблагоприятной нагрузки на эти элементы: механическим, тепловым, химическим, структурным, атмосферным и тому подобное. То есть, по-прежнему, одной из целей изобретения является наличие тенденции к указанному противодействию неблагоприятным факторам, а также использование факторов благоприятных.

Раскрытие изобретения

Сущность (в данном случае) изобретения как технического решения выражается в совокупности (ранее описанных в патенте №76347) нижеследующих существенных признаков, достаточных для достижения, обеспечиваемого изобретением, технического результата. Это позволит решить задачу компенсации механических, температурных, химических, атмосферных и прочих воздействий на дорожное покрытие путем использования в конструкции унифицированного блока для строительства дорожных покрытий набора элементов, которые и создают эти компенсационные противодействия. Поворот блоков в горизонтальной плоскости относительно друг друга на 90 градусов, по-прежнему, обеспечивает соединение одного блока с любым соседним. Блоки состыкованы друг с другом своими гранями путем использования центральной и зеркальной симметрии горизонтальной проекции униблока. Такая конструкция позволяет заменить любой блок другим блоком без изменения положения окружающих его блоков (автономность блоков).

Кроме того, изобретение направлено на повышение экономичности создания и использования такого унифицированного блока за счет многообразия материалов, используемых при его изготовлении (бетон, шлакобетон, дерево, композитные материалы, слоистые и армированные конструкции и прочее).

Кроме того, от своего аналога (прототипа) изобретение отличается нижеследующими элементами, которых у аналогов не было или они не были выделены в прототипе явно. Этими элементами (признаками) являются:

1. Форма зацепа, геометрия которого определена отдельно и представляет собой математически точно определяемую конструкцию.

2. Выемки в виде сферических полусфер в выступах и углублениях униблока, которые обеспечивают пространственную фиксацию униблоков относительно друг друга с помощью резиновых (эластичных) сфер фиксации. На каждой вертикальной грани блока выемки равномерно распределены по высоте тела блока. Их число, как и число горизонтальных каналов, равно трем.

3. Вертикальные каналы на поверхности выступов и углублений униблока, которые обеспечивают доступ режущего инструмента к резиновым сферам фиксации для их разрезания при необходимости извлечения блока.

4. Искусственная шероховатость на верхней и нижней гранях униблока. По-прежнему, вертикальные каналы в центре униблока и цилиндрические вырезы по его углам, которые при соединении блоков друг с другом образуют систему цилиндрических вертикальных каналов, обеспечивают дренаж материалов между слоями дорожного покрытия. В случае атмосферных осадков такие вертикальные каналы обеспечивают отвод воды с поверхности униблока и предотвращают скольжение по такому дорожному покрытию. В случае заморозков они препятствуют разрушительному воздействию ледяных клиньев путем выдавливания льда наружу.

Новым в применении униблоков является возможность укрепления сцепления униблоков с помощью канатов, протягиваемых в горизонтальных каналах.

Последующая модификация униблоков позволит строить из них огибаемые вертикальные и горизонтальные участки дороги, туннели и купола, что позволяет учитывать рельеф дороги.

В данном случае, технический результат выражается в ряде новых эффектов, которые можно перечислить следующим образом: Применение зацепа на основе конфигурации сопрягаемых окружностей для повышения его прочности и упрощения технологии его изготовления. Дальнейшее снижение себестоимости изготовления униблока путем разнообразных материалов и способов производства (прессование, литье, фрезерование, композитные технологии и прочее). Наличие резистентной сопротивляемости униблоков, что в настоящее время является уникальной возможностью решения проблемы прочности автомобильных дорог в условиях движения большегрузного транспорта и устранения проблемы сезонности ограничений движения. Повышение сопротивления вибрации за счет ячеистости структуры покрытия. Сетевая аморфность такой структуры позволяет использовать фрактальную резистентность в качестве основного физического эффекта, используемого в конструкции униблока. Возможность приспособления формы дороги к профилю местности за счет дальнейшей модификации униблока в виде наклонных граней униблока. Такая модификация позволит создавать из униблоков цилиндрические и сферические конструкции. Повышение долговечности дорог не только за счет прочности используемого материала, но и за счет мозаичности покрытия, то есть чередования более прочных и менее прочных униблоков. Наличие выбега дорожного покрытия, что в перспективе позволяет строить дорожные мосты или рассчитывать на способность сохранения дорожного покрытия в местах провалов и подтоплений. Армирование тела блока дополнительно упрочняет его конструкцию. А возможность использования для включения в тело блоков мусора и других отходов делает униблоки продукцией двойного назначения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, для обеспечения технического результата продолжает формулироваться как «системный подход к комплексной проблеме унификации строительства с позиций экономической целесообразности».

Краткое описание чертежей

На чертежах 1 и 2 представлены изображения унифицированного блока в трехмерной проекции и элемент соединения униблоков друг с другом.

На чертеже 3 представлена геометрия зацепа, которая позволяет определить особенности его конфигурации и технологии его изготовления. Эти особенности состоят в том, что конфигурация линии зацепа на чертеже 3 образована сопрягающимися окружностями. Радиусы окружностей приняты за единицу, а их центры располагаются на расстоянии этого радиуса от начала линии формирования конфигурации зацепа до точки сопряжения с другой окружностью. Толщина всего выступа равна трем радиусам. Точка сопряжения этих окружностей находится на линии деления ширины тела блока на три равных части и посередине толщины выступа.

Чертеж 4 иллюстрирует форму зацепа на примере выступа относительно тела блока 1. Для углубления форма зацепа будет аналогичной, но направленной внутрь тела блока

На чертеже 5 представлена проекция прямоугольных вертикальных каналов на выступах и углублениях униблока с учетом, установленных в выемках выступов и углублений униблока, резиновых сфер. Контур таких сфер на чертеже 5 обозначен пунктирной линией. При соединении униблоков такие каналы позволяют обеспечить доступ прямоугольного режущего инструмента для разреза соответствующих резиновых сфер. Ранее отмечалось, что выемки для сфер равномерно распределены по длине канала и их количество равно трем.

Осуществление изобретения состоит в том, что на основе представленного в заявке изобретения данный униблок становится унифицированным конструктивным элементом строительства широкого применения. На его основе появляется возможность низкобюджетного, высокоскоростного строительства объектов хозяйственной инфраструктуры. Упрощается строительство дорог и других сооружений, повышается их дальнейшая модификация с целью создания других пространственных сооружений на основе новой технологии фиксации униблоков друг с другом (зацеп определенной конфигурации и эластичные сферы) и их пространственной модификации.

По-прежнему, существует возможность автоматизации создания блоков и их использования как при строительстве дорог, так и при ремонте. Возможность использовать различные материалы при создании блока путем их прессования в форме для блока (вплоть до мусороотходных) позволяет утверждать о технологии двойного применения униблоков в экологии, стратегии инноваций и системотехнике.

Предложен модифицированный униблок для строительства дорожных покрытий и других сооружений, выполненный в виде куба с выступами и углублениями и горизонтальными каналами на каждой вертикальной грани куба, с вертикальными каналами в центре и по углам. На выступах и углублениях выполнены выемки в виде полусфер для размещения в них эластичных сфер для возможной фиксации блоков при их соединении. На поверхности выступов и углублений выполнены каналы для возможности размещения режущего инструмента при извлечении блока, кроме того, верхняя и нижняя грани блока выполнены с искусственной шероховатостью. Наличие полусфер в пространстве выступов и углублений дает возможность их фиксации для ликвидации возможности вертикального смещения. Использование эластичных сфер для фиксации униблоков и каналы для доступа к ним при разрезании позволяют достичь автономности при установке или извлечении (замене) униблока. 5 ил.

Устройство в виде унифицированного блока для строительства дорог и сооружений, выполненное в виде куба с выступами и углублениями и горизонтальными каналами на каждой вертикальной грани куба, с вертикальными каналами в центре и по углам, отличающееся тем, что на выступах и углублениях выполнены выемки в виде полусфер для размещения в них эластичных сфер для возможной фиксации блоков при их соединении, при этом на поверхности выступов и углублений выполнены каналы для возможности размещения режущего инструмента при извлечении блока, кроме того, верхняя и нижняя грани блока выполнены с искусственной шероховатостью.