Сборка унифицированных модулей и способ создания из них готовой конструкции Российский патент 2019 года по МПК E04B1/343 

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению и конструктивному выполнению многомодульного быстровозводимого здания, которое может использоваться для различных нужд, в том числе, в условиях крайнего севера, в космосе, в условиях микрогравитации, при нахождении на планетах солнечной системы.

Известна ячеистая ярусная конструкция с посадочными местами и способ ее создания см. патент РФ №2555723, от 10.07.2015. Способ заключается в том, что устанавливают друг на друга пространственные ячеистые секции гексагонального поперечного сечения. Конструкцию составляют, по меньшей мере, из одного секционного модуля, включающего в себя три взаимообразованные сотовые секции. Недостатком данного решения является открытость конструкции и сложность возведения, низкая прочность и сопротивляемость ветрам.

Наиболее близким техническим решением является сетчатый объемный строительный модуль для возведения зданий и способ строительства, см. патент РФ №2546682, от 10.04.2015. Данный модуль образован из стандартных элементов в форме тетраэдра. Недостатком данного решения является сложность и долгое возведение конструкции.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение указанных выше недостатков.

Технический результат - повышение скорости сборки/разборки конструкции и удобство транспортировки.

Сущность предлагаемого решения заключается в том, что сборка унифицированных модулей для возведения конструкций замкнутого типа представляет собой, по меньшей мере, четыре унифицированных модуля скрепленных между собой. Поверхность каждого унифицированного модуля имеет форму эллиптического цилиндра, усеченного плоскостями с обоих концов параллельно большой оси формообразующего эллипса под углом 45° к главной оси эллиптического цилиндра на заданном расстоянии навстречу друг другу, так что, внешние торцевые плоскости каждого унифицированного модуля образуют между собой угол 90°. При этом торцевые поверхности унифицированного модуля представляют собой правильный круг, диаметр окружности которого равен длине большой оси формообразующего эллипса, также каждый модуль выполнен с возможностью поворота на заданный угол относительно соседнего модуля и скрепления с соседним модулем для получения конструкции замкнутого типа.

На круговой торцевой поверхности каждого унифицированного модуля монтируются поворотные механизмы, а так же, механизмы фиксации, стягивания и закрепления между собой.

Конструкции мест соединений унифицированных модулей должны позволять в автоматическом режиме осуществлять поворот модулей друг относительно друга, с шагом фиксации 45°, на заданный угол.

Угол поворота и количество модулей определяют форму возводимой конструкции каждого конкретного объекта. При этом унифицированные модули можно рассоединять и соединять между собой.

Способ создания готовой конструкции из сборки унифицированных модулей, заключающийся в том, что берется сборка унифицированных модулей для возведения конструкций замкнутого типа описанных выше. В сборке осуществляется подключение всех энергетических систем, осуществляется поворот в автоматическом режиме первого унифицированного модуля на заданный угол относительно следующего унифицированного модуля и последующая его фиксация в данном положении. Затем осуществляется поворот в автоматическом режиме следующего унифицированного модуля совместно с первым унифицированным модулем на заданный угол и последующая его фиксация в данном положении, операции поворота и фиксации повторяют до предпоследнего унифицированного модуля включительно. После чего осуществляют соединение и стыковку первого и последнего унифицированного модуля. При этом количество унифицированных модулей и угол их поворота подобраны таким образом, чтобы в результате поворота модулей осуществлялась вышеуказанная стыковка первого и последнего унифицированного модуля с получением многоугольной конструкции замкнутого типа.

Заявленное решение поясняется фиг. 1-4, где показаны примеры предлагаемого устройства.

На фиг. 1 показана транспортируемая сборка из четырех предлагаемых унифицированных модулей (далее по тексту УМ),

На фиг. 2 показана готовая конструкция прямоугольной формы из сборки предлагаемых унифицированных модулей,

На фиг. 3 показана готовая конструкция шестиугольной формы из сборки предлагаемых унифицированных модулей,

На фиг. 4 показан процесс осуществления сборки предлагаемых унифицированных модулей.

Поверхность унифицированного модуля имеет форму эллиптического цилиндра, усеченного плоскостями с обоих концов параллельно большой оси формообразующего эллипса под углом 45° к главной оси эллиптического цилиндра на заданном расстоянии навстречу друг другу, так что, внешние торцевые плоскости УМ образуют между собой угол 90°.

Характеристики формообразующего эллипса, определяющие поверхность УМ как эллиптического цилиндра, позволяют получить торцевую поверхность УМ в виде правильного круга, диаметр окружности которого равен длине большой оси формообразующего эллипса.

На круговой торцевой поверхности каждого УМ монтируются поворотные механизмы, а так же, механизмы фиксации, стягивания и закрепления между собой.

Конструкция мест соединения УМ может представлять собой поворотный механизм, состоящий из двух составляющих: ведомого зубчатого колеса, установленного на обечайке цилиндрической составляющей первого УМ1 с одной стороны и нескольких ведущих зубчатых редукторов, установленных равноудаленно друг от друга на обечайке цилиндрической составляющей второго УМ с другой стороны. Удержание и вращение модулей между собой осуществляется роликами-захватами первого УM1 которые перекатываются по поверхности кольцевой направляющей, закрепленной на внешней поверхности обечайки второго УМ. Соединение рабочих гермообъемов соседних модулей происходит с помощью системы стыковки и внутреннего перехода, которая открывается после перемещения соседних УМ на заданный угол и их стягивания и закрепления.

Конструкции мест соединений нескольких УМ должна позволять в автоматическом режиме осуществлять поворот модулей друг относительно друга, с шагом фиксации 45°, на заданный угол. Эти углы и количество модулей будут определять форму каждого конкретного объекта - квадрат, прямоугольник, треугольник, в пределе это будет объект близкий к окружности. При завершении операции поворота УМ, входящих в буксируемую сборку, происходит стягивание и фиксация УМ в местах соединений, которые так же осуществляются автоматически.

После отделения сборки УМ от транспортного средства - прицепа автомобиля или космического корабля, осуществляется подключение всех энергетических систем сборки УМ необходимых для осуществления трансформации.

Используя особенности формы УМ и различные значения его габаритных размеров, а так же различные значения угла поворота, возможно создание нескольких различных видов конструкций «замкнутого типа» в форме: квадрата, прямоугольника, треугольника ит.д. Форма будет зависеть от назначения конструкции, работ, которые будут производиться в конструкциях и количество людей которые будут проживать и работать в предлагаемой конструкции. Скорость поворота УМ друг относительно друга и значение угла поворота будут определяться техническими условиями.

Для примера рассмотрим сборку из четырех, закрепленных (арретированных) между собой унифицированных модулей (далее УМ), доставленных на орбиту с помощью ракеты-носителя (РН) и разгонного блока (РБ) см. фиг. 4.

1) Открывается (разарретируется) поворотный механизм сцепления УМ-1 и УМ-2. Производится поворот в автоматическом режиме УМ-1 относительно УМ-2, УМ3 и УМ4 по часовой стрелке на 90°.

2) Производится фиксация (арретирование) поворотного механизма сцепления УМ-1 и УМ-2.

3) Открывается (разарретируется) поворотный механизм сцепления УМ-2 и УМ-3. Производится поворот в автоматическом режиме УМ-1 и УМ-2 относительно УМ-3 и УМ-4 по часовой стрелке на 90°.

4) Производится фиксация (арретирование) поворотного механизма сцепления УМ-2 и УМ-3.

5) Производится расстыковка РБ и сборки УМ-1, УМ-2, УМ-3, УМ-4.

6) Открывается (разарретируется) поворотный механизм сцепления УМ-3 и УМ-4. Производится поворот в автоматическом режиме УМ-1, УМ-2 и УМ-3 относительно УМ-4 по часовой стрелке на 90°.

7) Производится фиксация (арретирование) поворотного механизма сцепления УМ-3 и УМ-4.

8) Производится фиксация (арретирование) механизма сцепления УМ-1 и УМ-4.

9) Получили замкнутую систему в форме квадрата. Аналогично создаются конструкции других конфигураций, используя при этом различные углы поворота и количество модулей.

Сборка унифицированных модулей и способ создания из них готовой конструкции замкнутого типа представляет собой несколько модулей, скрепленных между собой, в зависимости от решаемых задач и способа транспортировки. Поверхность каждого унифицированного модуля имеет форму эллиптического цилиндра, усеченного плоскостями с обоих концов параллельно большой оси формообразующего эллипса под углом 45° к главной оси эллиптического цилиндра на заданном расстоянии навстречу друг другу, так что внешние торцевые плоскости каждого унифицированного модуля образуют между собой угол 90°. При этом торцевые поверхности унифицированного модуля представляют собой правильный круг, диаметр окружности которого равен длине большой оси формообразующего эллипса, также каждый модуль выполнен с возможностью поворота на заданный угол относительно соседнего модуля и скрепления с соседним модулем для получения конструкции замкнутого типа. Технический результат - повышение скорости сборки/разборки конструкции и удобство транспортировки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сборка унифицированных модулей для возведения конструкций замкнутого типа, представляющая собой по меньшей мере четыре унифицированных модуля, скрепленных между собой, поверхность каждого унифицированного модуля имеет форму эллиптического цилиндра, усеченного плоскостями с обоих концов параллельно большой оси формообразующего эллипса под углом 45° к главной оси эллиптического цилиндра на заданном расстоянии навстречу друг другу, так что внешние торцевые плоскости каждого унифицированного модуля образуют между собой угол 90°, при этом торцевые поверхности унифицированного модуля представляют собой правильный круг, диаметр окружности которого равен длине большой оси формообразующего эллипса, также каждый модуль выполнен с возможностью поворота на заданный угол относительно соседнего модуля и скрепления с соседним модулем для получения конструкции замкнутого типа.

2. Сборка унифицированных модулей по п. 1, отличающаяся тем, что на круговой торцевой поверхности каждого унифицированного модуля монтируются поворотные механизмы, а так же механизмы фиксации, стягивания и закрепления между собой.

3. Сборка унифицированных модулей по п. 1, отличающаяся тем, что конструкции мест соединений унифицированных модулей должны позволять в автоматическом режиме осуществлять поворот модулей друг относительно друга, с шагом фиксации 45°, на заданный угол.

4. Сборка унифицированных модулей по п. 1, отличающаяся тем, что угол поворота и количество модулей определяют форму возводимой конструкции каждого конкретного объекта.

5. Сборка унифицированных модулей по п. 1, отличающаяся тем, что унифицированные модули можно рассоединять и соединять между собой.

6. Способ создания готовой конструкции из сборки унифицированных модулей, заключающийся в том, что берется сборка унифицированных модулей для возведения конструкций замкнутого типа по п. 1-5 формулы, в сборке осуществляется подключение всех энергетических систем, осуществляется поворот в автоматическом режиме первого унифицированного модуля на заданный угол относительно следующего унифицированного модуля и последующая его фиксация в данном положении, затем осуществляется поворот в автоматическом режиме следующего унифицированного модуля совместно с первым унифицированным модулем на заданный угол и последующая его фиксация в данном положении, операции поворота и фиксации повторяют до предпоследнего унифицированного модуля включительно, после чего осуществляют соединение и стыковку первого и последнего унифицированного модуля, при этом количество унифицированных модулей и угол их поворота подобраны таким образом, чтобы в результате поворота модулей осуществлялась вышеуказанная стыковка первого и последнего унифицированного модуля с получением многоугольной конструкции замкнутого типа.