КУПОЛЬНАЯ СЦЕНА НА ОСНОВЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КУПОЛЬНОГО КАРКАСА Российский патент 2025 года по МПК E04B1/32 E04H3/24 

Изобретение относится к области строительства, а именно к сценическим сооружениям на основе быстровозводимого геодезического купольного каркаса [E04B 1/32, E04B 1/343, E04B 1/38].

Из уровня техники известно КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ СБОРНЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК [Антошкин В. Д. Конструктивно-технологические решения сборных сферических оболочек: дис. - Юго-Западный государственный университет, 2018, URL: https://swsu.ru/upload/iblock/f0e/avtoref_20antoshkin_20na_20sait.pdf], формируемые из укрупненных элементов - преднапряженных каркасных панелей, которые в свою очередь могут выполняться из трубчатых и арматурных стержней. Данное техническое решение реализуется за счет компактных монтажных узлов панелей с двумя проушинами и поворотным вкладышем, который обеспечивает соединение панелей под разными углами от 5 до 15°.

Также известно множество решений относительно геодезических конструкций, например, ГИБРИДНАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА [US 2012260583 A1, опубликовано: 18.10.2012], МОДУЛЬНАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ КУПОЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ [US 10415231 B1, опубликовано: 2019-09-17], ДВУХСЛОЙНАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ КУПОЛООБРАЗНАЯ КОНСТРУКЦИЯ [KR 101539324 B1, опубликовано: 27.07.2015], содержащие многоугольный полусферический каркас и оболочку, закрывающую сверху каркас, при этом каркас выполнен из множества прямолинейных стержней, соединенных между собой множеством коннекторов, образуя таким образом кинематическую цепь из множества ячеек, где вершинами ячеек являются коннекторы, а сторонами стержни, причем коннекторы и стержни соединены разъемными соединениями.

Известен СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ [RU 2383693 C1, опубл. 10.03.2010], содержащий, по меньшей мере, одну соединительную структуру для соединения посредством задаваемого количества (n) структурных базовых элементов, входящих в соответствующий соединительный узел, с другими подобными соединительными узлами, причем соединительный узел выполнен в виде диска, который имеет задаваемое количество (n) отверстий в форме замочной скважины (1n), через каждое из которых, соответственно, проходит один крепежный элемент, сопряженный с ответным элементом, предусмотренным на структурном базовом элементе (3n), так что каждый структурный базовый элемент (3n) удерживается в образованной первой соединительной структуре с возможностью вращения и может предварительно регулироваться и затем крепиться под любым задаваемым углом, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на одном отверстии в форме замочной скважины (1n) на стороне диска, обращенной к структурному базовому элементу (3n), между диском и структурным базовым элементом (3n) расположена стопорная скоба с отверстием в фиксированном задаваемом положении на диске, которая удерживает структурный базовый элемент (3n) за счет образованной таким образом второй соединительной структуры на диске без возможности вращения, при этом стопорная скоба принимает крутящий момент диска в структурном базовом элементе (3n).

Основной технической проблемой аналогов является отсутствие в них конструктивных решений, позволяющих сформировать сооружения для культурно-развлекательных мероприятий. Кроме того, набор элементов, описанный в аналогах, не позволяет сформировать надежную и устойчивую сценическую конструкцию с открытым порталом сцены.

Задачей изобретения является устранение недостатков аналогов.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности создания надежной и технологичной купольной сцены со сценическим порталом на основе геодезического купольного каркаса, а также расширение арсенала уже имеющихся технических средств.

Технологичность конструкции выражает удобство производства, сборки, ремонтопригодность и эксплуатационные качества купольной сцены на основе геодезического купольного каркаса.

Указанный технический результат достигается за счет того, что купольная сцена со сценическим порталом на основе геодезического купольного каркаса, выполненная в виде пространственной конструкции из стержней, соединенных между собой в узловых точках коннекторами с возможностью образования многогранной кинематической цепи из множества ячеек в виде многоугольников, где вершинами многоугольников являются коннекторы, а ребрами - стержни, сферическая форма купольного каркаса выполнена усеченной под острым углом к основанию с возможностью образования портала сцены со стороны плоскости отсечения и навеса над сценой верхней части купола, а портал сцены усилен полусферической фермой, форма верхнего пояса которой соответствует наружной форме дуги купольного каркаса, на поясах фермы смонтированы кронштейны для образования кинематических цепей с коннекторами купольного каркаса, торцы поясов фермы смонтированы к опорному коннектору, а нижний пояс купольного каркаса образует кинематическую цепь соединенными между собой стержнями рядовыми опорными коннекторами, выполненными с возможностью монтажа купольной сцены к основанию площадки размещения, крайние рядовые опорные коннекторы нижнего пояса купольного каркаса смонтированы стержнями к опорному коннектору фермы и одновременно к нижним кронштейнам поясов фермы, которые одновременно образуют кинематическую цепь стержнями с ближайшим коннектором.

В частности, стержни выполнены из металла, дерева, полимерных или композитных материалов в виде круглых или профильных труб, профильных труб, уголков, профилей с отверстиями на концах для соединения с коннекторами.

В частности, коннекторы выполнены из металла, полимерных или композитных материалов.

В частности, соединение стержней к коннекторам выполнено разъемным соединением.

В частности, ферма выполнена одно- или двухпоясной.

В частности, ферма выполнена плоской.

В частности, ферма выполнена пространственной.

В частности, ферма выполнена из профиля, профильной трубы.

В частности, пояса фермы выполнены цельными или наборными из отрезков.

В частности, кронштейны нижнего пояса фермы смонтированы стержнями к коннекторам через соединительную пластину.

В частности, рядовый опорный коннектор выполнен L- или перевернутым Т-образным.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 показан упрощенный общий вид купольной сцены на основе геодезического купольного каркаса.

На фиг. 2 показана схематично купольная сцена на основе геодезического купольного каркаса, вид сбоку.

На фиг. 3 показан вариант реализации круглого коннектора.

На фиг. 4 показан виды спереди и сбоку фермы.

На фиг. 5 показан фрагмент монтажа фермы к геодезическому купольному каркасу.

На фиг. 6 показан фрагмент монтажа фермы к рядовому опорному коннектору и опорному коннектору фермы, на котором тонкими линиями показана схема монтажа стержней.

На фиг. 7 показан рядовый опорный коннектор, (а - вид сбоку, б - вид сверху Т-образного рядового опорного коннектора, в - вид сверху L-образного рядового опорного коннектора).

На фиг. 8 схематично показан фрагмент сборки купольной сцены на основе геодезического купольного каркаса.

На фигурах обозначено: 1 - стержни, 2 - коннекторы, 3 - ферма, 4 - кронштейны, 5 - соединительные пластины, 6 - рядовый опорный коннектор, 7 - опорный коннектор фермы.

Осуществление изобретения.

Купольная сцена на основе геодезического купольного каркаса выполнена в виде пространственной конструкции, в основе которой лежит геодезическая структура или геодезический купол (см. Фиг. 1, 2).

Геодезический купол (геокупол, геодом) - сферическое архитектурное сооружение, собранное из стержней, образующих геодезическую структуру. Геодезический купол является несущей сетчатой оболочкой.

В качестве конструкции геодезического купольного каркаса в настоящем изобретении рассматривается конструкция каркаса из стержней 1 (см. Фиг. 2), соединенных между собой в узловых точках разъемным соединением коннекторами 2, в целом образуя многогранную, близкую по форме к сегменту сферы, кинематическую цепь из множества ячеек в виде многоугольников, где вершинами многоугольника являются коннекторы 2, а ребрами - стержни 1.

Стержни 1 могут быть выполнены из металла, дерева, полимерных или композитных материалов в виде круглых или профильных труб, профильных труб, уголков, профилей с отверстиями (проушинами) на концах для соединения с коннекторами 2.

Коннекторы 2 могут быть выполнены из металла, полимерных или композитных материалов.

Коннекторы 2 представляют собой фасонку, круглую или в виде многоугольника, в поверхности которой в радиальных направлениях выполнены, преимущественно диаметрально, сквозные отверстия для монтажа к упомянутым отверстиям стержней 1 (см. Фиг. 3).

Количество отверстий в коннекторе 2 зависит от количества соединяемых этим коннектором 2 стержней 1, что также определяет геометрическую форму создаваемых с их помощью ячеек. Преимущественно, на каждый монтируемый стержень 1 в коннекторе 2 выполнено по одному или два отверстия.

Соединение стержней 1 к коннекторам 2 выполнено разъемным соединением.

Сферическая форма купольного каркаса выполнена усеченной под острым углом к основанию для образования портала сцены со стороны плоскости отсечения и частичного навеса над сценой верхней частью купола.

Портал сцены усилен полусферической фермой 3, форма верхнего (наружного, большего по диаметру) пояса которой соответствует наружной форме дуги купольного каркаса. Ферма 3 может быть выполнена одно- или двухпоясной, плоской или пространственной (см. Фиг. 4). На фиг.1, 2 показан вариант купольной сцены на основе геодезического купольного каркаса портал сцены которой образован плоской однопоясной фермой 3. Ферма 3 выполнена, преимущественно, из профильной трубы, но может быть выполнена и из профиля любой формой, например, П-образного, Г-образного и т.д.

Верхний и нижний, обращенный внутрь купольного каркаса, пояса фермы 3 соединены между собой стойками и раскосами, образующих решетку фермы.

Пояса фермы 3 могут быть как цельными, так и наборными из отрезков.

Для монтажа ферма 3 к каркасу купола на поясах фермы 1 с внутренней, обращенной к каркасу купола, смонтированы кронштейны 4 с отверстиями для монтажа в эти отверстия стержней 1, вторые концы которых смонтированы к коннекторам 2 купольного каркаса. При этом кронштейны 4 верхнего пояса фермы 3 соединены стержнями 1 непосредственно с коннекторами 2 (см. Фиг.5), а кронштейны 4 нижнего пояса фермы 3 соединены стержнями 1 к центральному отверстию в коннекторах 2 через соединительную пластину 5, в поверхности которой выполнены соответствующие отверстия для монтажа к ним упомянутых стержней 1 и монтажа упомянутой пластины 5 к коннектору 2 изнутри купольного каркаса. Упомянутые соединения выполнены разъемными.

Для образования кинематических цепей между кронштейнами 4 фермы 3 и коннекторами 2 стержни 1 соединяют каждый из кронштейнов 4 с, по крайней мере, двумя рядом расположенными коннекторами 2.

Геодезический купольный каркас к основанию площадки размещения монтируется с помощью рядового опорного коннектора 6 и опорного коннектора фермы 7 (см. Фиг. 6).

Рядовый опорный коннектор 6 выполнен L- или перевернутым Т-образным (см. Фиг. 7). В стенках упомянутого коннектора 6 выполнены отверстия для крепления упомянутого коннектора 6 к основанию и монтажа к упомянутому коннектору 6 стержней 1, соединяющих сверху рядом расположенные коннекторы 2 купольного каркаса и соседние рядовые опорные коннекторы 6. Рядовые опорные коннекторы 6 купольного каркаса смонтированы в одной плоскости с возможностью обеспечения равномерного распределения нагрузки.

Опорные коннекторы фермы 7 (см. Фиг. 6) являются опорными узлами, которыми ферма 3 опирается на основание. Упомянутые коннекторы 7 выполнены преимущественно перевернутой П-образной формой с возможностью расположения основанием на монтируемом основании поверхности и монтажа к боковым полкам упомянутого коннектора 7 поясов фермы 3, для чего в упомянутых основании и боковых полках упомянутого коннектора 7 выполнены отверстия. Боковые полки опорного коннектора фермы 7 могут быть соединены между собой ребрами жесткости.

Со стороны верхнего пояса фермы 3 один стержень 1 одним концом монтируется к боковой полке опорного коннектора фермы 7 в соответствующие отверстия, а другим концом этот стержень 1 монтируется к рядом расположенному рядовому опорному коннектору 6. Второй стержень со стороны верхнего пояса фермы 3 одним концом монтируется к другой боковой полке опорного коннектора фермы 7 в соответствующие отверстия, а другим концом этот стержень 1 монтируется к ближайшему, расположенному выше рядового опорного коннектора 6 коннектору 2.

Со стороны нижнего пояса фермы 3 один стержень 1 одним концом монтируется к боковой полке опорного коннектора фермы 7 в соответствующие отверстия, а другим концом этот стержень 1 монтируется через соединительную пластину 5 к центральному отверстию рядом расположенного рядового опорного коннектора 6, к которому смонтирован стержень 1, соединяющий боковую полку опорного коннектора фермы 7 со стороны верхнего пояса фермы 3 с этим рядовым опорным коннектором 6. Второй стержень 1 со стороны нижнего пояса фермы 3 одним концом монтируется также к боковой полке опорного коннектора фермы 7 в соответствующие отверстия, а другим концом этот стержень 1 монтируется через соединительную пластину 5 к центральному отверстию ближайшего, расположенного выше рядового опорного коннектора 6 коннектору 2, к которому смонтирован стержень 1, соединяющий боковую полку опорного коннектора фермы 4 со стороны нижнего пояса фермы 3 с этим коннектором 2.

Сборку купольной сцены на основе геодезического купольного каркаса осуществляют следующим образом.

На размеченные места предварительно подготовленной площадки (подиума) монтируют по намеченному плану сборки купольной сцены опорные коннекторы фермы 7 и рядовые опорные коннекторы 6 и соединяют их вдоль по кругу, за исключением портала сцены, нижним рядом стержней 1. Соединяют стержнями 1 опорные коннекторы фермы 7 стержнями 1 с расположенными уровнем выше рядовых опорных коннекторов 6 ближайшими коннекторами 2.

Далее осуществляют сборку геодезического купольного каркаса из стержней 1 и коннекторов 2 последовательно монтируя стержни 1 снизу от нижнего ряда смонтированных на предыдущем этапе стержней вверх и соединяя их коннекторами 2.

На следующем этапе к опорным коннекторам фермы 7 осуществляют монтаж поясов фермы 3 к боковым полкам опорных коннекторов фермы 7. Монтируют кронштейны 4 верхнего и нижнего поясов фермы 3 стержнями 1 к каждым из двух рядом расположенных вдоль фермы 3 коннекторам 2 (см. Фиг. 8).

Далее, монтируют покрытие купольной сцены на основе геодезического купольного каркаса.

Технический результат - обеспечение возможности создания надежной и технологичной купольной сцены со сценическим порталом на основе геодезического купольного каркаса, а также расширение арсенала уже имеющихся технических средств достигается за счет образований кинематической цепи соединения фермы 3 и каркаса купола, что позволяет увеличить несущую способность каркаса благодаря распределению нагрузки на усеченном входе купола в том числе за счет применения фермы 3. Также, благодаря использованию унифицированных элементов (различных коннекторов, кронштейнов, стержней) обеспечивается лёгкость и быстрота создания сооружения. Коннекторы 2, опорные коннекторы фермы 7 и рядовые опорные коннекторы 6 в свою очередь позволяют обеспечить высокую стабильность несущей конструкций, так как при образовании портала сцены усечением сферической формы купола плоскостью, теряется прочность конструкции и снижается устойчивость сооружения к ветровым и снеговым нагрузкам, а предложенные конструктивные решения позволяют устранить эти недостатки.

Технологичность конструкции выражается удобством производства, сборки, ремонтопригодности и высокими эксплуатационными качествами купольной сцены на основе геодезического купольного каркаса за счет применения унифицированных малого объема строительных элементов, отсутствием необходимости привлечения дополнительной строительной техники, небольшими трудозатратами, простотой применяемого для производства оборудования и инструментов для сборки.

Изобретение относится к области строительства, а именно к сценическим сооружениям на основе быстровозводимого геодезического купольного каркаса. Технический результат - обеспечение возможности создания надежной и технологичной купольной сцены со сценическим порталом на основе геодезического купольного каркаса. Купольная сцена выполнена в виде пространственной конструкции из стержней, соединенных между собой в узловых точках коннекторами с возможностью образования многогранной кинематической цепи из множества ячеек в виде многоугольников, где вершинами многоугольников являются коннекторы, а ребрами – стержни. Сферическая форма купольного каркаса выполнена усеченной под острым углом к основанию с возможностью образования портала сцены со стороны плоскости отсечения и навеса над сценой верхней части купола, а портал сцены усилен полусферической фермой, форма верхнего пояса которой соответствует наружной форме дуги купольного каркаса, на поясах фермы смонтированы кронштейны для образования кинематических цепей с коннекторами купольного каркаса, торцы поясов фермы смонтированы к опорному коннектору, а нижний пояс купольного каркаса образует кинематическую цепь соединенными между собой стержнями рядовыми опорными коннекторами, выполненными с возможностью монтажа купольной сцены к основанию площадки размещения, крайние рядовые опорные коннекторы нижнего пояса купольного каркаса смонтированы стержнями к опорному коннектору фермы и одновременно к нижним кронштейнам поясов фермы, которые одновременно образуют кинематическую цепь стержнями с ближайшим коннектором. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Купольная сцена на основе геодезического купольного каркаса, выполненная в виде пространственной конструкции из стержней, соединенных между собой в узловых точках коннекторами с возможностью образования многогранной кинематической цепи из множества ячеек в виде многоугольников, где вершинами многоугольников являются коннекторы, а рёбрами – стержни, сферическая форма купольного каркаса выполнена усеченной под острым углом к основанию с возможностью образования портала сцены со стороны плоскости отсечения и навеса над сценой верхней части купола, а портал сцены усилен полусферической фермой, форма верхнего пояса которой соответствует наружной форме дуги купольного каркаса, на поясах фермы смонтированы кронштейны для образования кинематических цепей с коннекторами купольного каркаса, торцы поясов фермы смонтированы к опорному коннектору, а нижний пояс купольного каркаса образует кинематическую цепь соединенными между собой стержнями рядовыми опорными коннекторами, выполненными с возможностью монтажа купольной сцены к основанию площадки размещения, крайние рядовые опорные коннекторы нижнего пояса купольного каркаса смонтированы стержнями к опорному коннектору фермы и одновременно к нижним кронштейнам поясов фермы, которые одновременно образуют кинематическую цепь стержнями с ближайшим коннектором.

2. Купольная сцена по п. 1, отличающаяся тем, что стержни выполнены из металла, дерева, полимерных или композитных материалов в виде круглых или профильных труб, профильных труб, уголков, профилей с отверстиями на концах для соединения с коннекторами.

3. Купольная сцена по п. 1, отличающаяся тем, что коннекторы выполнены из металла, полимерных или композитных материалов.

4. Купольная сцена по п. 1, отличающаяся тем, что соединение стержней к коннекторам выполнено разъемным.

5. Купольная сцена по п. 1, отличающаяся тем, что ферма выполнена одно- или двухпоясной.

6. Купольная сцена по п. 1, отличающаяся тем, что ферма выполнена плоской.

7. Купольная сцена по п. 1, отличающаяся тем, что ферма выполнена пространственной.

8. Купольная сцена по п. 1, отличающаяся тем, что ферма выполнена из профиля или профильной трубы.

9. Купольная сцена по п. 1, отличающаяся тем, что пояса фермы выполнены цельными или наборными из отрезков.

10. Купольная сцена по п. 1, отличающаяся тем, что кронштейны нижнего пояса фермы смонтированы стержнями к коннекторам через соединительную пластину.

11. Купольная сцена по п. 1, отличающаяся тем, что каждый рядовый опорный коннектор выполнен L-образным или перевернутым Т-образным.