Трансформируемая конструкция Советский патент 1993 года по МПК E04B1/343 E04H12/00 B64G9/00 

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано для создания длинномерных ферменных кон-1 струкций, преимущественно космических.

Известна складывающаяся ферменная конструкция, состоящая из секций треугольного поперечного сечения, последовательно соединенных по одной грани гибкой, а по

остальным двум шарнирными связями. Гибкая связь снабжена натяжным устройством.

Недостатками этой конструкции являются некомпактность и большие габариты в транспортном положении.

Известен способ монтажа длинномерных секционных конструкций, заключающийся в соединении секций между собой по

одной продольной грани шарнирами, а по противоположной - тяговыми гибкими связями, в осуществлении последовательного поворота каждой секции, начиная с нижней относительно основания тяговыми гибкими связями и фиксируют секции в проектном положении.

Недостатком указанного способа монтажа является сложность его проведения в условиях невесомости.

За прототип принята раздвижная фер- менная конструкция, содержащая секции прямоугольного сечения,- выполненные в виде шарнирно связанных между собой продольных и поперечных стержневых эл%- ментов и телескопических диагональных раскосов, соединяющих продольные стержневые элементы между собой, концевые узлы крепления продольных стержневых элементов и гибкую связь для развертывания конструкции и гибкую связь для ее складывания с приводом натяжения. Способ монтажа заключается в том, что каждая секция раскрывается следующим образом: пу- тем натяжения гибкого элемента, находящегося на раме каждой секции, осуществляется удлинение телескопических диагональных раскосов при одновременном выпрямлении продольных стержней, что влечет за собой раздвижение каждой секции.

Недостатками указанного конструктивного решения являются некомпактность и большие габариты в транспортном положении, а также уменьшение жесткости конструкции за счет возможных люфтов в промежуточных шарнирных узлах в продольных стержневых элементах.

Цель изобретения - повышение компактности конструкции.

Указанная цель достигается тем, что трансформируемая конструкция, включающая секции, образующие ребрами паралле- лепипеды из стержневых элементов, шарнирно соединенных между собой и раскосов, гибкие связи трансформации конструкции и концевые узлы крепления ее. имеет новые признаки и существенные отличия, а именно: секции выполнены в виде куба и ориентированы подлине относительно друг друга стыковыми ребрами в направлении диагонального сечения каждой секции, которые шарнирно соединены между собой, а концевой узел крепления выполнен в виде опорной рамки, к которой закреплено ребро первой секции, другая пара ребер каждой секции параллельно расположенных стыковым выполнена телескопической с противоположным расположением неподвижной и подвижной

частей с примыканием стержней, образующих трехгранный угол, посредством цилиндрического шарнира к неподвижной части ребра в вершине секции и с примыканием

стержней, выполненных телескопическими и образующих трехгранный угол, посредством шарового шарнира к подвижной части ребра в вершине секции для обеспечения складывания в одной плоскости, при этом

раскосы попарно одними концами жестко соединены со стержнями, примыкающими к вершине с цилиндрическим шарниром, а другим - шарнирно между собой на неподвижной части телескопических ребер сек5 ции, причем гибкие связи закреплены с концами телескопических ребер с возможностью перемещения по направлению натяжения и создания натяжения в рабочем положении, а шарнирные узлы стержней

0 снабжены фиксаторами рабочего положения.

Повышение компактности достигается за счет выполнения секций складными только в диагональной плоскости каждой

5 секции при сохранении геометрической неизменяемости секций в рабочем состоянии, которое достигается фиксаторамиузлов, необходимых для поддержания требуемого геометрического взаиморасположения сек0 ций. Кроме того, гибкие элементы одновременно выполняют три ответственные функции: являются средством раскрытия конструкции; являются элементами для преднапряжения системы и являются несу5 щими элементами конструкции.

На фьг. 1 изображена схема конструкции в рабочем состоянии ; на фиг. 2 - вид сложенного пакета: а) вид сверху, б) вид с боку; на фиг. 3 - общий вид фрагмента кон0 струкции в процессе раскрытия; на фиг. 4 - принципиальные схемы раскрытия конструкции; на фиг. 5 - упрощенный вид цилиндрического шарнирного узла кубической секций; а) - раскрытом состоянии (для паке5 fa конструкции), б) - в сложенном состоянии (для раскрытого состояния конструкции).

Трансформируемая конструкция представляет собой последовательность соединенных между собой кубических секций I,

0 дополнительно связанных гибкими поясными элементами 1.

Каждая секция в рабочем состоянии содержит пару противоположных параллельных стыковых стержневых элементов 2.

5 пару телескопических стержневых элементов 3, параллельных элементов 2, две пары смежных стержневых элементов 4 и две пары телескопических смежных элементов 5, попарно образующих грани кубической секции, перпендикулярные элементам 2 и 3, а

также раскосы 6. Основания неподвижных частей А элементов 3 находятся в вершинах противоположных трехгранных углах (( кубической ;екции. образованных самим элементом 3, а также смежными эле- ментами 4. Последние соединены между собой посредством цилиндрического шарнира 7. установленного у основания части А элемента 3 - основания подвижных частей В элементов 3 совместно с основани- ями подвижных частей С телескопических смежных элементов 5 образуют противоположные трехгранные углы и соединены шаровым шарниром 8.

Основания неподвижных частей D те- лескопических элементов 5 соединены с концами смежных элементов 4 посредством цилиндрических шарниров 7, установленных по концам стыковых элементов 2.

Кроме того, к концу части А элемента 3 крепятся одними концами с возможностью поворота относительно последнего пары раскосов 6, жестко закрепленные противоположными концами к элементам 4,

Каждый стержневой элемент 2 одной секции соединен со стержневым элементом 2 последующей секции посредством пары петлеобразной шарнирной связи 9 у их концов. Первая секция жестко прикреплена к опорной рамке 10.

Гибкие элементы 1 ориентированы (зацеплены) по концам телескопических стержневых элементов 3 с возможностью перемещения по направлению натяжения в процессе трансформации конструкции в ра- бочее состояние.

Монтаж-развертывание конструкции осуществляется следующим образом: сначала сложенные секции I за счет поворота

стыковых стержневых элементов рлсполага ются длинномерно, высвобождаются и.ч сложенного состояния (пакета) конструкции в целом. При этом телескопические элементы 5 находятся в развернутом положении, а телескопические элементы 3 - в сложенном, пара раскосов 6 раскрыта на максимальный угол и стержневые элементы 4, примыкающие к цилиндрическому шарниру 7 кронштейнами 11, расположены в одну линию. Затем осуществляется одновременное натяжение тяговых гибких элементов 1, в процессе .которого происходит постепенное раскрытие каждой секции конструкции, в процессе которого телескопические элементы 5 постепенно принимают сложенное состояние, а телескопические элементы 3 - раздвинутое, угол между каждой парой раскосов б уменьшается и секции I приобретают кубическую форму, что обусловлено наличием конструктивных вырезов в кронштейнах 11 элементов 4, не позволяющих еще большему сближению сторон 4, а также из- за дальнейшего преднапряжения тросов.

Причем раскрытие всей конструкции за счет постепенного натяжения гибких элементов продолжается до достижения последней секцией своего рабочего состояния. После этого осуществляется дополнительное натяжение гибких элементов 1 до требуемого преднапряжения конструкции и защемление их концов на опорной рамке 10, достигая этим устранения люфтов в системе и одновременного увеличения жесткости конструкции в целом. В рабочем состоянии конструкции тяговые гибкие элементы 1 выполняют функцию вантовых поясных элементов, т.е. являются составной рабочей частью конструкции.

Использование: для создания длинномерных ферменных конструкций, преимущественно космических. Сущность изобретения: конструкция содержит секции, образующие кубы и связанные между собой стыковыми ребрами в направлении диагонального сечения секции и гибкими связями, защемленными по концам пары телескопических ребер, параллельных стыковым с возможностью перемещения по направлению натяжения связей в процессе развертывания. Каждое ребро пары шар- нирно связано одним концом со смежными телескопическими ребрами, а другим концом - с другими смежными ребрами. Каждое ребро пары посредством шарового шарнира связано концом подвижной его телескопической части с концами подвижных телескопических частей смежных телескопических ребер грани, перпендикулярной ему, образуя пару противоположных трехгранных углов, а другим концом - посредством цилиндрического шарнира со смежными ребрами грани, образуя другую пару противоположных трехгранных углов, а имеющиеся раскосы соединены между собой одним концом на неподвижной части телескопических ребер, параллельных стыковым, с возможностью поворота, образуя пару, а другими концами жестко закреплены на смежных ребрах секции. При монтаже конструкции создают натяжение гибких связей и образуется раскрытие каждой секции конструкции, при котором предварительно осуществляется длинномерное расположение секций. При одновременном натяжении гибких связей в процессе раскрытия телескопические ребра, параллельные стыковым, принимают раздвинутое состояние, а остальные телескопические ребра - сложное, углы между каждой парой раскосов уменьшаются и секции принимают рабочее состояние. После этого осуществляют дополнительное натяжение гибких связей до требуемого преднапряжения и защемление их концов на опорной рамке. Гибкие связи выполняют в рабочем состоянии функцию поясных винтовых элементов. 5 ил. со С vi ю ел о Jh VJ

Формула изобретения Трансформируемая конструкция, включающая секции, образующие ребрами параллелепипеды из стержневых элементов, шарнирно соединенных между собой, и раскосов, гибкие связи трансформации конструкции и концевые узлы крепления ее, о т л и- чающаяся тем, что, с целью повышения компактности, секции выполнены в виде куба и ориентированы по длине относительно друг друга стыковыми ребрами в направлении диагонального сечения каждой секции, которые шарнирно соединены между собой, а концевой узел крепления выполнен в виде опорной рамки, к которой закреплено ребро первой секции, другая пара ребер каждой секции параллельно расположенных стыковым выполнена телескопической с противоположным расположением неподвижной и

подвижной частей с примыканием стержней, образующих трехгранный угол, посредством цилиндрического шарнира к неподвижной части ребра в вершине секции и с примыканием стержней, выполненных

телескопическими и образующих трехгранный угол, посредством шарового шарнира к подвижной части ребра в вершине секции для обеспечения складывания в одной плоскости, при этом раскосы попарно одними

концами жестко соединены со стержнями, примыкающими к вершине с цилиндрическим шарниром, а другими - шарнирно между собой на неподвижной части телескопических ребер секции, причем гибкие связи закреплены с концами телескопи ческих ребер с возможностью перемещения по направлению натяжения и создания на.Ий.2.

тяжения в рабочем положении, а шарнирные узлы стержней снабжены фиксаторами рабочего положения.

J)

ФИГ- 5

сГ)