складной шарнирный металлический каркас для мобильных сооружений и укрытий

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.

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).

Существенными недостатками известного сооружения является трудоемкость монтажа и демонтажа металлического каркаса, а также неудовлетворительные прочностные характеристики.

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).

Недостатком ближайшего аналога является высокая трудоемкость монтажа и демонтажа каркаса и его неудовлетворительные прочностные характеристики, а также необходимость раздельного хранения и транспортировки его элементов.

Задачей изобретения является разработка конструкции складного шарнирного металлического каркаса, обеспечивающей устранение недостатков, присущих ближайшему аналогу.

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.

Кроме того, описанная конструкция металлического каркаса позволяет навесить внутренний полог со значительным зазором от внешней оболочки (тента) для получения термоизоляционного слоя.

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.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 показан общий вид металлического каркаса.

На фиг.2 - общий вид двухгнездового шарнира.

На фиг.3 - общий вид трехгнездового шарнира.

На фиг.4 - общий вид четырехгнездового шарнира.

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.

Вид шарнирного соединения 5 определяется его месторасположением в металлическом каркасе и числом распорок, объединенных данным шарниром.

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.

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.

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).

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).

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.

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).

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.

Черырехгнездовые шарниры расположены по всему куполу каркаса и соединяют попарно две поперечные и две продольные распорки, чередующиеся в шарнире (узел "С" на фиг.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.

Отверстия в поперечных распорках 1, являющихся диагоналями равнобедренных трапеций, сверлятся в точке пересечения диагоналей.

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.

Работа изобретения осуществляется следующим образом.

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.

Складывание производится в обратном порядке.

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.

Кроме того, описанная конструкция металлического каркаса позволяет навесить внутренний полог со значительным зазором от внешней оболочки 7 (тента) для получения термоизоляционного слоя.