RU2398084C1

RU2398084C1 - Collapsible hinged metal frame for mobile structures and shelters

Info

Publication number: RU2398084C1
Application number: RU2009121352/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Артемов (RU); Александр Викторович Артемов; Николай Николаевич Николаев (RU); Николай Николаевич Николаев; Александр Николаевич Рябов (RU); Александр Николаевич Рябов
Original assignee: Александр Викторович Артемов
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-08-27

Abstract

FIELD: construction. ^ SUBSTANCE: invention refers to the sphere of construction, namely to pre-fabricated temporary structures, making it possible to use it for stay of people under emergency conditions, and also for location of equipment and machines. Collapsible hinged metal frame for mobile structures and shelters consists of transverse arcs and longitudinal spacers. Arcs are formed by hingedly joined transverse spacers and are connected to each other by means of longitudinal spacers. Hinged joints of spacers are arranged by means of seat hinged joints. Seat of each hinged joint is arranged in the form of ""-shaped bracket, and spacer is hingedly fixed on rotary axis installed in walls of bracket. Seat hinged joints of three types are used. ^ EFFECT: design strength improvement. ^ 5 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к быстровозводимым временным помещениям и иным сооружениям и укрытиям, могущим быть использованными для размещения людей в экстремальных условиях для временного проживания, а также размещения оборудования и техники.The invention relates to the field of construction, namely, pre-fabricated temporary premises and other structures and shelters that can be used to accommodate people in extreme conditions for temporary residence, as well as equipment and machinery.

Известно быстровозводимое сооружение, каркас которого состоит из расположенной по периметру сооружения прочной рамы и шарнирно установленных на упомянутой раме поперечных арок, связных между собой тросами. При монтаже сооружения поперечные арки каркаса собираются на грунте и поочередно лебедками поднимаются в вертикальное положение, после чего каркас укрывают покрытием (WO 95/27114, кл. Е04Н 15/42, опубл. 12.10.1995).A prefabricated structure is known, the frame of which consists of a strong frame located along the perimeter of the structure and transverse arches pivotally mounted on the said frame, connected by cables. During the installation of the structure, the transverse arches of the frame are assembled on the ground and alternately lifted by winches to a vertical position, after which the frame is covered with a coating (WO 95/27114, class Е04Н 15/42, publ. 12.10.1995).

Существенными недостатками известного сооружения является трудоемкость монтажа и демонтажа металлического каркаса, а также неудовлетворительные прочностные характеристики.Significant disadvantages of the known structure is the complexity of installation and dismantling of the metal frame, as well as poor strength characteristics.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является складной шарнирный металлический каркас для мобильного полевого укрытия, содержащий поперечные распорки, соединенные шарнирно с образованием поперечных несущих арок, и осевые распорки, шарнирно соединенные с поперечными распорками с образованием продольных несущих поясов (RU 2276714 С2, Е04Н 15/00, 20.10.2005).The closest to the described invention in technical essence and the achieved result is a folding articulated metal frame for a mobile field shelter containing cross struts articulated to form transverse load-bearing arches, and axial struts articulated to transverse struts to form longitudinal load-bearing belts (RU 2276714 C2, Е04Н 15/00, 10.20.2005).

Недостатком ближайшего аналога является высокая трудоемкость монтажа и демонтажа каркаса и его неудовлетворительные прочностные характеристики, а также необходимость раздельного хранения и транспортировки его элементов.The disadvantage of the closest analogue is the high complexity of mounting and dismounting the frame and its poor strength characteristics, as well as the need for separate storage and transportation of its elements.

Задачей изобретения является разработка конструкции складного шарнирного металлического каркаса, обеспечивающей устранение недостатков, присущих ближайшему аналогу.The objective of the invention is to develop the design of a folding articulated metal frame, which eliminates the disadvantages inherent in the closest analogue.

Техническим результатом при реализации изобретения является увеличение прочности всего сооружения и соответственно увеличение срока его службы, а также повышение скорости возведения металлокаркаса, исключение потерь комплектующих и упрощение процесса возведения и демонтажа складного металлического каркаса.The technical result in the implementation of the invention is to increase the strength of the entire structure and, accordingly, increase its service life, as well as increase the speed of erection of the metal frame, eliminate component losses and simplify the process of erection and dismantling of the folding metal frame.

Кроме того, описанная конструкция металлического каркаса позволяет навесить внутренний полог со значительным зазором от внешней оболочки (тента) для получения термоизоляционного слоя.In addition, the described design of the metal frame allows you to hang the inner canopy with a significant gap from the outer shell (tent) to obtain a thermal insulation layer.

Указанный технический результат достигается тем, что в складном шарнирном металлическом каркасе для мобильных сооружений и укрытий, содержащем поперечные распорки, соединенные шарнирно с образованием поперечных несущих арок, и продольные распорки, шарнирно соединенные с поперечными распорками с образованием продольных несущих поясов, поперечные несущие арки выполнены в виде форменной конструкции, в которой поперечные распорки попарно образуют диагонали равнобедренных трапеций, вершинами которых являются точки вращения распорок в шарнирах соединений, а продольные несущие пояса образованы рядом последовательно соединенных прямоугольников, в которых вершинами являются точки вращения в шарнирах соединений, а продольные распорки попарно образуют их диагонали, при этом упомянутые шарнирные соединения образованы посредством гнездовых шарниров, гнездо каждого из которых выполнено в виде П-образной скобы с закрепленной в ее стенках поворотной осью, на которой шарнирно установлена соответствующая распорка, при этом шарнирные соединения осуществлены гнездовыми шарнирами трех видов: двухгнездового, в котором торец одной скобы соединен с боковой стенкой другой скобы, упомянутые оси расположены в одной плоскости и перпендикулярны друг другу, а плоскости, в которых вращаются поперечная и продольная распорки, взаимно перпендикулярны, трехгнездового, в котором две скобы соединены торцами, а торец третьей скобы соединен с боковой стенкой одной из упомянутых скоб, все оси в трехгнездовом шарнире расположены в одной плоскости, а оси в скобах, соединенных торцами, параллельны и расположены в одной плоскости, при этом ось в третьей скобе перпендикулярна осям в двух первых скобах, а плоскости вращения распорок - взаимно перпендикулярны, и четырехгнездового, в котором торец каждой из скоб соединен с боковой стенкой другой скобы, оси во всех П-образных скобах расположены в одной плоскости, при этом оси в противоположно расположенных скобах параллельны, а оси в соседних скобах - перпендикулярны, плоскости вращения противоположных распорок параллельны, а соседних с ними - перпендикулярны и параллельны между собой.The specified technical result is achieved by the fact that in the folding hinged metal frame for mobile structures and shelters containing transverse struts articulated to form transverse load-bearing arches, and longitudinal struts articulated to transverse struts to form longitudinal load-bearing belts, the transverse load-bearing arches are made in in the form of a shaped structure in which the transverse struts form pairs of diagonals of isosceles trapezoids whose vertices are the points of rotation of the struts in the joints, and the longitudinal bearing belts are formed by a series of rectangles connected in series, at which the vertices are the points of rotation in the joints of the joints, and the longitudinal struts pairwise form their diagonals, while the said joints are formed by socket joints, the nest of each of which is made in the form of P- shaped brackets with a pivot axis fixed in its walls, on which the corresponding spacer is pivotally mounted, while the pivots are made by socket joints There are three types: two-nested, in which the end of one bracket is connected to the side wall of another bracket, the mentioned axes are located in the same plane and are perpendicular to each other, and the planes in which the transverse and longitudinal struts rotate are mutually perpendicular, and the three-nested, in which two brackets are connected but the end of the third bracket is connected to the side wall of one of the mentioned brackets, all the axes in the three-socket joint are located in the same plane, and the axes in the brackets connected by the ends are parallel and located in the same plane, and the axis in the third bracket is perpendicular to the axes in the first two brackets, and the plane of rotation of the struts is mutually perpendicular, and the four-socketed one, in which the end of each bracket is connected to the side wall of the other bracket, the axes in all U-shaped brackets are located in one plane, with In this case, the axes in the opposite brackets are parallel, and the axes in the adjacent brackets are perpendicular, the planes of rotation of the opposite struts are parallel, and the adjacent ones are perpendicular and parallel to each other.

Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показан общий вид металлического каркаса.Figure 1 shows a General view of the metal frame.

На фиг.2 - общий вид двухгнездового шарнира.Figure 2 is a General view of a two-socket hinge.

На фиг.3 - общий вид трехгнездового шарнира.Figure 3 is a General view of a three-socket hinge.

На фиг.4 - общий вид четырехгнездового шарнира.Figure 4 is a General view of the four-socket hinge.

Складной шарнирный металлический каркас содержит ряд поперечных арок, образованных попарно пересекающимися и шарнирно соединенными друг с другом по концам поперечными распорками 1, и продольные распорки 2, шарнирно соединенные с поперечными распорками 1 поперечных арок и образующие продольные несущие пояса. Поперечные несущие арки представляют собой ферменную конструкцию, в которой поперечные распорки 1 попарно образуют диагонали равнобедренных трапеций, вершинами которых являются точки вращения распорок в шарнирах соединений. Продольные несущие распорки 2 представляют собой ряд последовательно соединенных прямоугольников, в которых продольные распорки попарно образуют их диагонали, а вершинами которых являются точки вращения распорок в шарнирах соединений.Folding articulated metal frame contains a series of transverse arches formed by pairwise intersecting and pivotally connected to each other at the ends of the transverse struts 1, and longitudinal struts 2, pivotally connected to the transverse struts 1 of the transverse arches and forming longitudinal bearing belts. The transverse load-bearing arches are a truss structure in which the transverse struts 1 pairwise form diagonals of isosceles trapezoids whose vertices are the points of rotation of the struts in the joints of the joints. The longitudinal bearing struts 2 are a series of rectangles connected in series, in which the longitudinal struts pairwise form their diagonals, and the vertices of which are the points of rotation of the struts in the joints of the joints.

Вид шарнирного соединения 5 определяется его месторасположением в металлическом каркасе и числом распорок, объединенных данным шарниром.The type of swivel 5 is determined by its location in the metal frame and the number of spacers combined by this hinge.

Так, двухгнездовой шарнир (фиг.2) состоит из двух П-образных скоб 3, одна из которых своим торцом соединена (например, сваркой) с боковой стенкой другой скобы 3, при этом в стенках скоб 3 закреплены поворотные оси 4, на одной из которых шарнирно установлена поперечная распорка 1, а на другой оси 4 - продольная распорка 2.So, the two-socket hinge (figure 2) consists of two U-shaped brackets 3, one of which is connected by its end (for example, by welding) to the side wall of the other bracket 3, while the rotary axes 4 are fixed in the walls of the brackets 3, on one of which the cross strut 1 is pivotally mounted and the longitudinal strut 2 on the other axis 4.

Оси 4 в двухгнездовом шарнире расположены в одной плоскости и перпендикулярны друг другу, а плоскости, в которых вращаются поперечная распорка 1 и продольная распорка 2, взаимно перпендикулярны.Axes 4 in a two-hinge hinge are located in the same plane and are perpendicular to each other, and the planes in which the transverse strut 1 and the longitudinal strut 2 rotate are mutually perpendicular.

Двухгнездовые шарниры расположены в углах каркаса на его передней и задней поперечных арках и соединяют концы нижних поперечных распорок 1 с концами одной из нижних продольных распорок 2 (узел «А» на фиг.1).Two-socket hinges are located in the corners of the frame on its front and rear transverse arches and connect the ends of the lower transverse struts 1 with the ends of one of the lower longitudinal struts 2 (node "A" in figure 1).

Трехгнездовой шарнир (фиг.3) образован тремя П-образными скобами 3, при этом две П-образные скобы 3 соединены между собой торцами, а третья П-образная скоба 3 соединена своим торцом с боковой стенкой одной из двух первых П-образных скоб 3 и ее длина определяется местоположением шарнира по отношению к плоскости поперечных распорок 1 и нижнего ряда продольных распорок 2 (с внутренней стороны от упомянутой плоскости расположены трехгнездовые шарниры в исполнении 2 на фиг.3, а с внешней стороны - трехгнездовые шарниры в исполнении 1 на фиг.3).The three-socket hinge (Fig. 3) is formed by three U-shaped brackets 3, while two U-shaped brackets 3 are connected by ends, and the third U-shaped bracket 3 is connected by its end to the side wall of one of the first two U-shaped brackets 3 and its length is determined by the location of the hinge with respect to the plane of the transverse struts 1 and the lower row of longitudinal struts 2 (three-hinged joints in version 2 in FIG. 3 are located on the inside of the plane and three-way joints in version 1 in FIG. 3).

Оси 4 в трехгнездовом шарнире расположены в одной плоскости, при этом оси 4 в скобах 3, соединенных торцами, параллельны, а ось 4 третьей скобы 3 перпендикулярна двум первым осям 4, плоскости, в которых вращаются распорки - взаимно перпендикулярны.The axes 4 in the three-nest hinge are located in the same plane, while the 4 axes in the brackets 3 connected by the ends are parallel, and the 4 axis of the third bracket 3 is perpendicular to the first two axles 4, the planes in which the struts rotate are mutually perpendicular.

Трехгнездовые шарниры расположены по низу каждой из сторон каркаса и соединяют концы нижних поперечных распорок 1 каждой из поперечных арок с концами нижних продольных распорок 2, а также на первой и последней поперечных арках и являются ограничителями размеров каркаса (узел "В" на фиг.1).Three-socket hinges are located on the bottom of each side of the frame and connect the ends of the lower transverse struts 1 of each of the transverse arches with the ends of the lower longitudinal struts 2, as well as on the first and last transverse arches and are limiters of the size of the frame (node "B" in figure 1) .

Четырехгнездовой шарнир (фиг.4) образован двумя парами двухгнездовых шарниров, описанных выше, т.е. путем соединения торца каждой П-образной скобы 3 с боковой стенкой последующей П-образной скобы 3. Оси 4 во всех П-образных скобах 3 четырехгнездового шарнира расположены в одной плоскости, при этом оси 4 в противоположно расположенных скобах 3 параллельны, а оси 4 в соседних скобах -перпендикулярны, плоскости, в которых вращаются противоположные распорки, - параллельны, а соседних с ними перпендикулярны к ним и параллельны между собой.The four-socket hinge (Fig. 4) is formed by two pairs of two-socket hinges described above, i.e. by connecting the end face of each U-shaped bracket 3 with the side wall of the subsequent U-shaped bracket 3. The axles 4 in all the U-shaped brackets 3 of the four-socket hinge are located in the same plane, while the 4 axes in the opposite brackets 3 are parallel, and the 4 axis in adjacent brackets are perpendicular, planes in which opposite struts rotate are parallel, and neighboring brackets are perpendicular to them and parallel to each other.

Черырехгнездовые шарниры расположены по всему куполу каркаса и соединяют попарно две поперечные и две продольные распорки, чередующиеся в шарнире (узел "С" на фиг.1).Four-nesting hinges are located throughout the dome of the frame and connect in pairs two transverse and two longitudinal struts, alternating in the hinge (node "C" in figure 1).

В средней части каждой из продольных распорок 2 или поперечных 1 просверлены отверстия, в которые вставлены оси для образования шарнира перекрестия (на чертеже не показан) из пары продольных или пары поперечных распорок, первые из которых представляют собой диагонали прямоугольников, а вторые - диагонали равнобедренных трапеций, о которых сказано выше.In the middle part of each of the longitudinal struts 2 or transverse 1, holes were drilled into which the axes are inserted to form a crosshair hinge (not shown in the drawing) from a pair of longitudinal or a pair of transverse struts, the first of which are diagonals of rectangles, and the second are diagonals of isosceles trapezoid referred to above.

Отверстия в поперечных распорках 1, являющихся диагоналями равнобедренных трапеций, сверлятся в точке пересечения диагоналей.The holes in the transverse struts 1, which are diagonals of an isosceles trapezoid, are drilled at the intersection of the diagonals.

Конструкция шарнирного каркаса основана на построении из правильных геометрических фигур (трапеций и прямоугольников), вершины которых образованы по точкам вращения в шарнирных соединениях распорок (вершинами которых являются точки вращения распорок в шарнирах соединений). Формирующими элементами поперечной арки являются равнобедренные трапеции, определяющие высоту и ширину сооружения. Размеры трапеций зависят от их количества и радиуса дуги, на которой расположены вершины трапеций - чем больший радиус упомянутой дуги, тем больше высота трапеции и большее их количество для придания необходимой жесткости всему каркасу. Распорки, соединяющие между собой поперечные арки, являются диагоналями прямоугольника с высотой, равной высоте трапеции, и служат для определения длины каркаса и увеличения прочности конструкции. Длины поперечных и продольных распорок выполнены одинаковыми, что позволяет при минимальных габаритах в сложенном виде получить максимальные размеры разложенного каркаса.The design of the hinge frame is based on the construction of regular geometric shapes (trapezoid and rectangles), the vertices of which are formed by the points of rotation in the articulated joints of the spacers (the vertices of which are the points of rotation of the spacers in the joints of the joints). The forming elements of the transverse arch are isosceles trapezoid, which determine the height and width of the structure. The dimensions of the trapeziums depend on their number and the radius of the arc on which the vertices of the trapezoid are located - the larger the radius of the mentioned arc, the greater the height of the trapezoid and the greater their number to give the necessary rigidity to the entire frame. Spacers connecting the transverse arches to each other are diagonals of a rectangle with a height equal to the height of the trapezoid, and are used to determine the length of the frame and increase the strength of the structure. The lengths of the transverse and longitudinal struts are the same, which allows for the minimum dimensions when folded to obtain the maximum dimensions of the unfolded frame.

Работа изобретения осуществляется следующим образом.The work of the invention is as follows.

Извлеченный из упаковки металлический каркас разворачивается путем растягивания его углов по диагонали с четырех сторон, в результате чего образуется единая объемная конструкция. Для фиксации каркаса используются замки 6, расположенные между шарнирами, формирующими внутреннюю и внешнюю поверхность каркаса, которые фиксируют гнездовые шарниры поперечных и продольных распорок от перемещений, что задает дополнительную жесткость конструкции при снеговых и ветровых нагрузках.The metal frame removed from the packaging unfolds by stretching its angles diagonally from four sides, resulting in a single volumetric structure. To fix the frame, locks 6 are used, located between the hinges forming the inner and outer surface of the frame, which fix the nesting hinges of the transverse and longitudinal struts from movement, which sets the additional rigidity of the structure under snow and wind loads.

Складывание производится в обратном порядке.Folding in the reverse order.

Применение гнездовых шарниров указанного вида в данном изобретении и соответствие их конструкции месту их установки в каркасе позволяет увеличить прочность всего сооружения и соответственно увеличить срок его службы, а также повысить скорость возведения сооружения, исключить потерю комплектующих и упростить процесс возведения и демонтажа складного металлического каркаса за счет усиления узлов шарнира, создания повышенной прочности шарнирных опор за счет исключения изгиба и смещения осей, а также ввиду отсутствия разборных соединений, которые в процессе эксплуатации деформируются, забиваются грязью и т.д.The use of nesting hinges of the specified type in this invention and the correspondence of their design to the place of their installation in the frame allows to increase the strength of the entire structure and accordingly increase its service life, as well as increase the speed of construction of the structure, eliminate the loss of components and simplify the process of erection and dismantling of a folding metal frame due to reinforcing the joints of the hinge, creating increased strength of the hinge supports due to the exclusion of bending and displacement of the axes, as well as the absence of collapsible joints s that are deformed during operation, clogged with dirt, etc.

Кроме того, описанная конструкция металлического каркаса позволяет навесить внутренний полог со значительным зазором от внешней оболочки 7 (тента) для получения термоизоляционного слоя.In addition, the described design of the metal frame allows you to hang the inner canopy with a significant gap from the outer shell 7 (tent) to obtain a thermal insulation layer.

Claims

Складной шарнирный металлический каркас для мобильных сооружений и укрытий, содержащий поперечные распорки, соединенные шарнирно с образованием поперечных несущих арок, и продольные распорки, шарнирно соединенные с поперечными распорками с образованием продольных несущих поясов, отличающийся тем, что поперечные несущие арки выполнены в виде форменной конструкции, в которой поперечные распорки образуют диагонали равнобедренных трапеций, вершинами которых являются точки вращения распорок в шарнирах соединений, а продольные несущие пояса образованы рядом последовательно соединенных прямоугольников, в которых вершинами являются точки вращения в шарнирах соединений, а продольные распорки попарно образуют их диагонали, при этом упомянутые шарнирные соединения образованы посредством гнездовых шарниров, гнездо каждого из которых выполнено в виде П-образной скобы с закрепленной в ее стенках поворотной осью, на которой шарнирно установлена соответствующая распорка, при этом шарнирные соединения осуществлены гнездовыми шарнирами трех видов: двухгнездового, в котором торец одной скобы соединен с боковой стенкой другой скобы, упомянутые оси расположены в одной плоскости и перпендикулярны друг другу, а плоскости, в которых вращаются поперечная и продольная распорки, взаимно перпендикулярны, трехгнездового, в котором две скобы соединены торцами, а торец третьей скобы соединен с боковой стенкой одной из упомянутых скоб, все оси в трехгнездовом шарнире расположены в одной плоскости, а оси в скобах, соединенных торцами, параллельны и расположены в одной плоскости, при этом ось в третьей скобе перпендикулярна осям в двух первых скобах, а плоскости вращения распорок - взаимно перпендикулярны, и четырехгнездового, в котором торец каждой из скоб соединен с боковой стенкой другой скобы, оси во всех П-образных скобах расположены в одной плоскости, при этом оси в противоположно расположенных скобах параллельны, а оси в соседних скобах - перпендикулярны, плоскости вращения противоположных распорок параллельны, а соседних с ними - перпендикулярны и параллельны между собой. Foldable articulated metal frame for mobile structures and shelters, containing transverse struts articulated to form transverse load-bearing arches, and longitudinal struts articulated to transverse struts to form longitudinal load-bearing belts, characterized in that the transverse load-bearing arches are made in the form of a shaped structure, in which the transverse struts form the diagonals of isosceles trapezoid, the vertices of which are the points of rotation of the struts in the joints of the joints, and the longitudinal bearing p the ojas are formed by a series of consecutively connected rectangles in which the vertices are the points of rotation in the joints of the joints, and the longitudinal struts pairwise form their diagonals, while the said joints are formed by means of nesting joints, the nest of each of which is made in the form of a U-shaped bracket with fixed in it the walls with a rotary axis, on which the corresponding spacer is pivotally mounted, while the pivot joints are made by socket types of three types: two-socketed, in which the end face of one bracket is connected to the side wall of the other bracket, the mentioned axes are located in the same plane and perpendicular to each other, and the planes in which the transverse and longitudinal struts rotate are mutually perpendicular, three-nested, in which two brackets are connected by ends, and the end of the third bracket is connected with the side wall of one of the mentioned brackets, all axes in the three-socket hinge are located in the same plane, and the axes in the brackets connected by the ends are parallel and located in the same plane, while the axis in the third bracket is perpendicular axes in the first two brackets, and the plane of rotation of the spacers is mutually perpendicular, and four-nested, in which the end of each of the brackets is connected to the side wall of the other bracket, the axes in all U-shaped brackets are in the same plane, while the axes in the opposite brackets are parallel and the axes in adjacent brackets are perpendicular, the planes of rotation of the opposite struts are parallel, and those adjacent to them are perpendicular and parallel to each other.