Утепленное светопрозрачное покрытие

 

Сущность изобретения: утепленное светопрозрачное покрытие меняет толщину утепленного слоя в зависимости от изменения наружной температуры воздуха. При понижении наружной температуры воздушный слой увеличивается, улучшая теплотехнические свойства, и наоборот. Между двумя слоями светопрозрачного ограждения расположены термочувствительные элементы, выполненные из сплава с эффектом памяти формы, работающие в криогенной области температур. 7 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к строительству легких утепленных светопрозрачных сооружений, и может быть применено также для космического строительства.

Известно наружное ограждение зданий, в котором изменение утепляющих свойств достигается за счет применения нитинола материала с эффектом памяти формы (эпф). Деталь из этого материала в зависимости от наружной температуры закрывает или открывает заслонку, связывающую внутреннюю полость панели с наружным воздухом. Недостатком такой конструкции является наличие только двух положений этой детали: открытое или закрытое, что уменьшает возможность варьирования теплотехнических качеств стеновой панели: данная панель имеет только два рабочих состояния с утепленным или без него.

Прототипом изобретения является конструкция светопроницаемой панели, где светопрозрачное утепленное ограждение образовано за счет рукавной пленки (обшивки), надетой на каркас. Преднапряжение пленки обеспечивается спаренными гибкими дугообразными элементами, установленными в продольных ребрах каркаса.

Однако толщина в такой конструкции утепляющего слоя не регулируется, т. е. зависит от толщины продольных ребер; малые пределы реакции пленки на изменение внешней температуры только в пределах упругой деформации (коэффициент температурного расширения различных пленок колеблется в пределах n(10^-4-10^-6)^o/-1, упругий элемент находится в постоянном напряжении, что приводит к потере упругих свойств, т.е. он со временем срелаксирует. Необходимо закреплять продольные ребра постоянными поперечными ребрами, иначе панель не может существовать, в таком случае эффект работы упругих ребер во многом теряется. Эффект работы упругих ребер снижается также из-за того, что распорные планки имеют постоянную высоту. Планка (обшивка) находится в плоском состоянии и подвергается влиянию флаттера от ветровых нагрузок. Пленке необходимо придать двоякую кривизну, для чего необходима установка дополнительных упругих ребер в плоскости, перпендикулярной поверхности панели.

Предлагаемое покрытие снабжено мягкой сетью и взаимно перпендикулярными гибким кольцами, укрепленными в узлах сети, расположенной между ограждениями. Дугообразные элементы выполнены проволочными разной высоты с эффектом памяти формы с возможностью распрямления при отрицательных температурах наружного воздуха и закреплены по диаметру одного из колец, дугообразные элементы разной высоты установлены с чередованием и настроены на разные температуры наружного воздуха. Сплав с эффектом памяти формы выполнен из известного состава и способен работать в криогенных (отрицательных) областях температур. Этот материал настраивается на выпрямленное состоянии при отрицательных температурах, при положительных под воздействием веса верхнего ограждения и хлопков ветра складывается, для возврата можно также снабдить его легкой пружиной или резиновым амортшнуром.

На фиг. 1 показан план светопрозрачного покрытия (без верхнего и нижнего ограждения); на фиг. 2 разрез А-А; на фиг. 3, 4 то же (различные моменты срабатывания покрытия на изменение наружной температуры); на фиг. 5 и 6 план и разрез термочувствительного элемента, сработавшего на изменение температуры; на фиг. 7 показан элемент в спокойном состоянии.

Термочувствительный элемент (деталь 4) в рабочем состоянии придает поверхности покрытия форму двоякой кривизны за счет подъема отдельных точек.

Покрытие содержит верхнее 1 и нижнее 3 светопрозрачное ограждения (пленка или любой другой светопрозрачный материал), белую капроновую сеть 2, деталь 4 (элемент), срабатывающий при изменениях наружной температуры, кольца 5 из ПЭ, ПВХ или капрона, предотвращающие прокол верхней оболочки и придающие поверхности форму двоякой кривизны, проволочный элемент 6 из сплава с "эпф", работающий в криогенной области температур.

На каркас (не показан) натягивается нижнее светопрозрачное ограждение 1, затем сетка 2 с термочувствительными элементами 4, а затем с некоторым преднапряжением верхнее светопрозрачное ограждение 3 (все это может быть изготовлено заранее на заводе по размерам будущего сооружения, весь пакет можно сложить в небольшой объем, удобный для транспортировки, что важно для северного и космического строительства; на месте строительства остается только разложить весь пакет и натянуть на каркас).

После этого покрытие готово к работе, так как термочувствительная деталь 4 с проволочным элементом из сплава с "эпф" 6, реагируя на изменения наружной температуры, автоматически срабатывает и поднимает верхнюю оболочку. Элементы 6 могут быть разных размеров и настроены на разные температуры, чем обеспечивается автоматический подъем верхней оболочки на различные высоты (на фиг. 3 допустимый подъем при -5^оС, а на фиг. 4 подъем при -15^оС).

Таким образом различно настроенные детали 4 в зависимости от температуры наружного воздуха создают различную толщину покрытия, обеспечивая покрытию приспособительные средства. Возврат детали 4 к сложенному положению (фиг. 7) происходит при повышении температуры наружного воздуха, давлении, ветре, дожде и собственно весе верхней оболочки (для большей надежности в детали 4 можно установить параллельно элементу 6 не очень сильную пружину или амортшнур из резины).

Выпрямленное состояние элемента 6 устойчиво только при отрицательных температурах, а при повышенной наружной температуре он потеряет устойчивость, так как это наиболее трудное для элемента 6 состояние.

Технико-экономические преимущества предлагаемой конструкции состоят в следующем.

Возможно регулирование толщины утепляющего слоя в зависимости от температуры наружного воздуха без специальных механизмов включения и выключения (такие механизмы обычно отказываются в работе в нужный момент). В данном случае включение гарантируется на 100% В сложенном виде покрытие занимает объем в 10 раз меньше, чем в рабочем состоянии, чем экономятся затраты на транспортные средства и улучшаются условия хранения.

Кроме того, увеличивается срок службы светопрозрачных ограждений (в два-три раза), так как отсутствуют концентраторы напряжения, а поверхностям оболочек придается двоякая кривизна за счет кольцевых термочувствительных деталей.

Формула изобретения

УТЕПЛЕННОЕ СВЕТОПРОЗРАЧНОЕ ПОКРЫТИЕ, содержащее нижнее и верхнее светопрозрачные ограждения и расположенные между ними дугообразные гибкие элементы для натяжения покрытия, отличающееся тем, что оно снабжено мягкой сетью и взаимно перпендикулярными гибкими кольцами, закрепленными в узлах сети, расположенной между ограждениями, а дугообразные элементы выполнены проволочными разной высоты с эффектом памяти формы с возможностью распрямления при отрицательных температурах наружного воздуха и закрепления диаметра одного из колец, при этом дугообразные элементы разной высоты установлены с чередованием и настроены на разные температуры наружного воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7