RU220553U1 - Spherical module - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сферическим конструктивным модулям, используемым в качестве сферических купольных покрытий, оболочек резервуаров/газгольдеров, а также полносборных жилых блоков поселений на труднодоступных территориях и в зонах экстремальных природно-климатических условий, в т.ч. сферических жилых отсеков орбитальных космических многомодульных станций.The utility model relates to the field of construction, namely to spherical structural modules used as spherical dome coverings, shells of tanks/gas holders, as well as fully prefabricated residential blocks of settlements in hard-to-reach areas and in zones of extreme natural and climatic conditions, incl. spherical living compartments of orbital space multimodule stations.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение функциональных возможностей модуля сферического за счет упрощения присоединения сферических модулей друг к другу по плоскому круговому контуру сферических сегментов с образованием многоблочных составных структур различной конфигурации, а также упрощения устройства круглых плоских иллюминаторов и шлюзовых/переходных блоков.The technical result provided by the given set of features is the expansion of the functionality of the spherical module by simplifying the connection of spherical modules to each other along the flat circular contour of the spherical segments with the formation of multi-block composite structures of various configurations, as well as simplifying the design of round flat windows and gateway/transition blocks.

Данный технический результат достигается тем, что в модуле сферическом, состоящем из состыкованных по дугообразным кромкам одинаковых зеркально симметричных сферических отсеков, а также размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков, у каждого из которых две смежные кромки выполнены равными; при этом между каждыми соседними зеркально симметричными сферическими отсеками размещена пара неправильных пятиугольных сферических отсеков, состыкованных по геодезической дуге, соединяющей соответствующие контурные линии зеркально симметричных сферических отсеков; причем во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать зеркально симметричных сферических отсеков и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков, одинаковые зеркально симметричные сферические отсеки выполнены в виде круговых сферических сегментов; при этом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков две противолежащие кромки составляют части соответствующих круговых оснований двух примыкающих сферических сегментов.This technical result is achieved by the fact that in a spherical module, consisting of identical mirror-symmetrical spherical compartments joined along arcuate edges, as well as identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them, each of which has two adjacent edges made equal; Moreover, between each adjacent mirror-symmetrical spherical compartments there is a pair of irregular pentagonal spherical compartments docked along a geodesic arc connecting the corresponding contour lines of the mirror-symmetrical spherical compartments; Moreover, in all corner vertices of the module, three spherical compartments are joined, and the complete spherical shell of the module consists of twelve mirror-symmetrical spherical compartments and sixty irregular pentagonal spherical compartments, the same mirror-symmetrical spherical compartments are made in the form of circular spherical segments; each of the irregular pentagonal spherical compartments having two opposite edges forming parts of the corresponding circular bases of two adjacent spherical segments.

Description

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сферическим конструктивным модулям, используемым в качестве сферических купольных покрытий, оболочек резервуаров/газгольдеров, а также полносборных жилых блоков поселений на труднодоступных территориях и в зонах экстремальных природно-климатических условий, в т.ч. сферических жилых отсеков орбитальных космических многомодульных станций.The utility model relates to the field of construction, namely to spherical structural modules used as spherical dome coverings, shells of tanks/gas holders, as well as fully prefabricated residential blocks of settlements in hard-to-reach areas and in zones of extreme natural and climatic conditions, incl. spherical living compartments of orbital space multimodule stations.

Из существующего перечня аналогичных технических решений известна сферическая оболочка газгольдера, составленная из однотипных линзовидных сферических листовых сегментов, имеющих дополнительное подразделение по длине и состыкованных по меридианам сферы с образованием двух противолежащих вершин-полюсов на ее поверхности (Архитектура промышленных предприятий, зданий и сооружений: справочник проектировщика / В.А. Дроздов, Л.Ф. Гольденгерш, Е.С. Матвеев и др.; под общ. ред. Кима Н.Н.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1990.-с. 617,рис. 32.15).From the existing list of similar technical solutions, the spherical shell of a gas holder is known, composed of the same type of lens-shaped spherical sheet segments, having an additional division along the length and docked along the meridians of the sphere to form two opposite vertices-poles on its surface (Architecture of industrial enterprises, buildings and structures: a designer's handbook / V.A. Drozdov, L.F. Goldengersh, E.S. Matveev, etc.; edited by N.N. Kim - 2nd ed., revised and supplemented. - M.: Stroyizdat, 1990.-p. 617, Fig. 32.15).

Недостатком данного технического решения является сложный раскрой составных линзовидных сферических элементов, а также значительная трудоемкость точного соединения многочисленных вершин составляющих элементов в двух вершинах-полюсах сферической оболочки.The disadvantage of this technical solution is the complex cutting of the composite lens-shaped spherical elements, as well as the significant complexity of accurately connecting the numerous vertices of the constituent elements in the two vertices-poles of the spherical shell.

Известна сферическая оболочка газгольдера, составленная из разновеликих четырехугольных листовых полос, продольные кромки которых ориентированы по ее меридианам (Костов К. Архитектура инженерных сооружений и промышленного интерьера.- М.: Стройиздат, 1983.- с. 131, рис. 4.46-б).The spherical shell of a gas holder is known, composed of different-sized quadrangular sheet strips, the longitudinal edges of which are oriented along its meridians (Kostov K. Architecture of engineering structures and industrial interiors. - M.: Stroyizdat, 1983. - p. 131, Fig. 4.46-b).

Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, являются разнотипность и сложный раскрой составляющих оболочку четырехугольных полос, а, следовательно, значительная трудоемкость ее изготовления и монтажа.The disadvantage of this technical solution, which prevents obtaining the technical result that is provided by the utility model, is the heterogeneity and complex cutting of the quadrangular strips that make up the shell, and, consequently, the significant complexity of its manufacture and installation.

Также известна равноэлементная сферическая разбивка, где полную сферическую оболочку составляют 30 одинаковых остроугольных ромбовидных отсеков, состыкованных по кромкам так, что в двух противолежащих наиболее удаленных друг от друга угловых вершинах каждого отсека сходится по пять смежных отсеков, а в двух других противолежащих его угловых вершинах- по три (Файбишенко В.К. Металлические конструкции: Учеб. пособие для вузов.- М.: Стройиздат, 1984.- с. 213,рис.186-а).An equal-element spherical breakdown is also known, where the complete spherical shell is made up of 30 identical acute-angled diamond-shaped compartments, joined along the edges so that at the two opposite most distant corner vertices of each compartment, five adjacent compartments converge, and at the other two opposite corner vertices - three each (Faibishenko V.K. Metal structures: Textbook for universities. - M.: Stroyizdat, 1984. - p. 213, fig. 186-a).

Недостатком данного технического решения является увеличенное количество сферических элементов, сходящихся в вершинах, а также значительные габариты элементов при большом диаметре сферической оболочки, а, следовательно, их большая кривизна, что в итоге обусловливает совокупную трудоемкость изготовления элементов и монтажа оболочки.The disadvantage of this technical solution is the increased number of spherical elements converging at the vertices, as well as the significant dimensions of the elements with a large diameter of the spherical shell, and, consequently, their greater curvature, which ultimately determines the total complexity of manufacturing the elements and installing the shell.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является модуль сферический, состоящий из состыкованных по дугообразным кромкам, очерченным участками геодезических линий, одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков, а также размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков, у каждого из которых две смежные кромки выполнены равными; при этом между каждыми соседними правильными пятиугольными сферическими отсеками размещена пара неправильных пятиугольных сферических отсеков, состыкованных по геодезической дуге, соединяющей соответствующие боковые стороны правильных пятиугольных сферических отсеков; причем во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать правильных пятиугольных сферических отсеков и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков (патент РФ №218035, Модуль сферический, МКИ Е04В 1/32, Е04В 7/10, 2023).The closest in technical essence to the claimed utility model is a spherical module, consisting of identical regular pentagonal spherical compartments joined along arcuate edges, outlined by sections of geodetic lines, as well as identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them, each of which has two adjacent edges equal; Moreover, between each adjacent regular pentagonal spherical compartments there is a pair of irregular pentagonal spherical compartments, docked along a geodesic arc connecting the corresponding lateral sides of the regular pentagonal spherical compartments; Moreover, in all corner vertices of the module three spherical compartments are joined, and the complete spherical shell of the module consists of twelve regular pentagonal spherical compartments and sixty irregular pentagonal spherical compartments (RF patent No. 218035, Spherical module, MKI E04V 1/32, E04V 7/10, 2023 ).

Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является невозможность присоединения сферических модулей друг к другу при создании многоблочных составных структур, а также устройства плоских иллюминаторов и шлюзовых блоков по пространственному контуру сферических отсеков.The disadvantage of this technical solution, which prevents obtaining the technical result that is provided by the utility model, is the impossibility of connecting spherical modules to each other when creating multi-block composite structures, as well as installing flat portholes and airlock blocks along the spatial contour of the spherical compartments.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей модуля сферического.The task to be solved by the claimed utility model is to expand the functionality of the spherical module.

Данная задача решается за счет того, что в модуле сферическом, состоящем из состыкованных по дугообразным кромкам одинаковых зеркально симметричных сферических отсеков, а также размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков, у каждого из которых две смежные кромки выполнены равными, при этом между каждыми соседними зеркально симметричными сферическими отсеками размещена пара неправильных пятиугольных сферических отсеков, состыкованных по геодезической дуге, соединяющей соответствующие контурные линии зеркально симметричных сферических отсеков, причем во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать зеркально симметричных сферических отсеков и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков, одинаковые зеркально симметричные сферические отсеки выполнены в виде круговых сферических сегментов, при этом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков две противолежащие кромки составляют части соответствующих круговых оснований двух примыкающих сферических сегментов.This problem is solved due to the fact that in a spherical module, consisting of identical mirror-symmetrical spherical compartments joined along arcuate edges, as well as identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them, each of which has two adjacent edges made equal, while between each adjacent mirror-symmetrical spherical compartments house a pair of irregular pentagonal spherical compartments, docked along a geodesic arc connecting the corresponding contour lines of mirror-symmetrical spherical compartments, and at all corner vertices of the module three spherical compartments are docked, and the full spherical shell of the module consists of twelve mirror-symmetrical spherical compartments and sixty irregular pentagonal spherical compartments, identical mirror-symmetrical spherical compartments are made in the form of circular spherical segments, with each of the irregular pentagonal spherical compartments having two opposite edges forming parts of the corresponding circular bases of two adjacent spherical segments.

В модуле сферическом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков две противолежащие кромки могут быть выполнены равными, и каждая из них составляет одну десятую часть кругового основания примыкающего сферического сегмента.In a spherical module, each of the irregular pentagonal spherical compartments can have two opposite edges made equal, and each of them constitutes one tenth of the circular base of the adjacent spherical segment.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение функциональных возможностей модуля сферического за счет упрощения присоединения сферических модулей друг к другу по плоскому круговому контуру сферических сегментов с образованием многоблочных составных структур различной конфигурации, а также упрощения устройства круглых плоских иллюминаторов и шлюзовых/переходных блоков.The technical result provided by the given set of features is the expansion of the functionality of the spherical module by simplifying the connection of spherical modules to each other along the flat circular contour of the spherical segments with the formation of multi-block composite structures of various configurations, as well as simplifying the design of round flat windows and gateway/transition blocks.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.The essence of the utility model is illustrated by the drawing.

На фиг. 1 изображен общий вид модуля сферического.In fig. Figure 1 shows a general view of the spherical module.

Модуль сферический состоит из состыкованных по дугообразным кромкам одинаковых зеркально симметричных сферических отсеков 1, а также размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков 2, у каждого из которых две смежные кромки 3 выполнены равными. Между каждыми соседними зеркально симметричными сферическими отсеками 1 размещена пара неправильных пятиугольных сферических отсеков 2, состыкованных по геодезической дуге 4, соединяющей соответствующие контурные линии 5 зеркально симметричных сферических отсеков 1; причем во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать зеркально симметричных сферических отсеков 1 и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков 2. Одинаковые зеркально симметричные сферические отсеки 1 выполнены в виде круговых сферических сегментов; при этом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 две противолежащие кромки 6 и 7 составляют части соответствующих круговых оснований 5 двух примыкающих сферических сегментов 1.The spherical module consists of identical mirror-symmetrical spherical compartments 1 joined along arcuate edges, as well as identical irregular pentagonal spherical compartments 2 placed between them, each of which has two adjacent edges 3 made equal. Between each adjacent mirror-symmetrical spherical compartments 1 there is a pair of irregular pentagonal spherical compartments 2, docked along a geodesic arc 4 connecting the corresponding contour lines 5 of mirror-symmetrical spherical compartments 1; Moreover, at all corner vertices of the module, three spherical compartments are joined, and the complete spherical shell of the module consists of twelve mirror-symmetrical spherical compartments 1 and sixty irregular pentagonal spherical compartments 2. Identical mirror-symmetrical spherical compartments 1 are made in the form of circular spherical segments; Moreover, for each of the irregular pentagonal spherical compartments 2, two opposite edges 6 and 7 form parts of the corresponding circular bases 5 of two adjacent spherical segments 1.

В модуле сферическом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 две противолежащие кромки 6 и 7 выполнены равными, и каждая из них составляет одну десятую часть кругового основания примыкающего сферического сегмента.In the spherical module, each of the irregular pentagonal spherical compartments 2 has two opposite edges 6 and 7 made equal, and each of them makes up one tenth of the circular base of the adjacent spherical segment.

Сферическая оболочка заявляемого модуля выполняется, например, из многослойных композитных материалов с внутренним напененным изолирующим утеплителем. Возможно изготовление сборной оболочки модуля из горячеформованных металлических листовых элементов с последующим соединением их по контурным дугам сваркой.The spherical shell of the proposed module is made, for example, from multilayer composite materials with internal foamed insulating insulation. It is possible to manufacture a prefabricated module shell from hot-formed metal sheet elements and then connect them along contour arcs by welding.

Сферические модули могут в совокупности образовывать объемные составные объекты различной пространственной конфигурации, последовательно присоединяясь друг к другу известными способами. При этом полносборная конструкция модуля сферического может обеспечивать его полностью автономное, изолированное жизнеобеспечение в качестве объемного компонента составной структуры.Spherical modules can collectively form three-dimensional composite objects of various spatial configurations, sequentially joining each other in known ways. In this case, the fully prefabricated design of the spherical module can ensure its completely autonomous, isolated life support as a volumetric component of the composite structure.

Claims (2)

1. Модуль сферический, состоящий из состыкованных по дугообразным кромкам одинаковых зеркально симметричных сферических отсеков, а также размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков, у каждого из которых две смежные кромки выполнены равными, при этом между каждыми соседними зеркально симметричными сферическими отсеками размещена пара неправильных пятиугольных сферических отсеков, состыкованных по геодезической дуге, соединяющей соответствующие контурные линии зеркально симметричных сферических отсеков, причем во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать зеркально симметричных сферических отсеков и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков, отличающийся тем, что одинаковые зеркально симметричные сферические отсеки выполнены в виде круговых сферических сегментов, при этом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков две противолежащие кромки составляют части соответствующих круговых оснований двух примыкающих сферических сегментов.1. A spherical module, consisting of identical mirror-symmetrical spherical compartments joined along arcuate edges, as well as identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them, each of which has two adjacent edges made equal, and between each adjacent mirror-symmetrical spherical compartments there is a pair of irregular pentagonal spherical compartments docked along a geodesic arc connecting the corresponding contour lines of mirror-symmetrical spherical compartments, with three spherical compartments docked at all corner vertices of the module, and the full spherical shell of the module consists of twelve mirror-symmetrical spherical compartments and sixty irregular pentagonal spherical compartments, characterized by that identical mirror-symmetrical spherical compartments are made in the form of circular spherical segments, and each of the irregular pentagonal spherical compartments has two opposite edges that form parts of the corresponding circular bases of two adjacent spherical segments. 2. Модуль сферический по п. 1, отличающийся тем, что у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков две противолежащие кромки выполнены равными, и каждая из них составляет одну десятую часть кругового основания примыкающего сферического сегмента.2. The spherical module according to claim 1, characterized in that each of the irregular pentagonal spherical compartments has two opposite edges made equal, and each of them makes up one tenth of the circular base of the adjacent spherical segment.