Устройство для регулирования положения соединяемых поверхностей
Предлагаемое решение относится к области строительства и может быть использовано при создании различных поверхностей, требующих регулирования, в частности самонесущих конструкций (например, мостов, больших по площади солнечных батарей и т.п.). Устройство для положения соединяемых поверхностей состоит по крайней мере из двух сопрягаемых L-образных элементов. Горизонтально расположенная часть каждого из L-образных элементов снабжена участком для соединения с соответствующей соединяемой поверхностью, являющейся смежной относительно друг друга (см. фиг. 6, 7, 8, 9). Вертикальные части каждого L-образного элемента имеют наружную и внутреннюю стороны. Верхняя часть внутренней стороны каждого из L-образных элементов выполнена под углом β к вертикали. При соединении указанные L-образные элементы образуют между внутренними сторонами своих вертикальных частей отверстие с образованным в верхней его части посадочным гнездом. Внутренние стороны при соединении сопрягаемых L-образных элементов образуют отверстие, в которое установлен стержень с нижней головкой и верхней резьбовой частью. На резьбовой части стержня установлена гайка, с возможностью перемещения вдоль резьбовой части стержня. Технический результат от использования всех существенных признаков заявленного изобретения заключается в обеспечении возможности создания из множества одинаковых модулей, которые могут состоять из 2, 3 или более частей, равных между собой по углу сопряжения (соответственно секторами в 180, 120 или менее градусов) на виде сверху, самонесущую конструкцию перекрытий большой площади, с изменяемой геометрией общей поверхности для создания необходимой формы в известных пределах или повышения несущей способности всей конструкции. 12 ил.
Предлагаемое решение относится к области строительства, и может быть использовано при создании различных поверхностей, требующих регулирования, в частности самонесущих конструкций (например, мостов, больших по площади солнечных батарей и т.п.).
Известно множество устройств регулировки (https://yandex.ru/search/?clid=2285101&text=%D1%80%D0%B5%D0%B3%D1%83%D0%BB%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%8F+%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F&lr=240), которые применяются в различных областях техники, например, для регулировки высоты, ширины, длины конструкций.
Известны конструкции для регулировки, например, длины вылета руля велосипеда (https://yandex.ru/images/search?text=%D1%80%D0%B5%D0%B3%D1%83%D0%BB%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0%20%D0%B2%D1%8B%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%B0%20%D1%80%D1%83%D0%BB%D1%8F%20%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D1%81%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B0%20%D0%BF%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BD%D1%82&lr=240&pos=5&img_url=https%3A%2F%2Fkrokovod.org%2Fforum%2Fuploads%2Fimages%2F2019%2F02%2F051809_8.jpg&rpt=simage). Крепление руля в стержне передней вилки осуществляется расклиниванием нижней части стержня распорным конусом.
Широко известны самонесущие конструкции.
Принцип построения самонесущих конструкций достаточно древний, например известна конструкция самонесущих мостов по схеме Леонардо да Винчи. Каждая наклонная балка опирается на впереди стоящую поперечную, а верхней гранью упирается в нижнюю поперечную. Т.к. все нагружается собственным весом - получается устойчивая конструкция (https://zen.yandex.ru/media/samstroy24/samonesuscaia-resiprokalnaia-krysha-dlia-besedki-konstrukciia-leonardo-da-vinchi-5f3227dc90fc736b4114c2e3).
Недостатком всех известных из уровня техники конструкций является невозможность одновременного регулирования взаимного расположения смежных поверхностей создаваемой конструкции.
Из уровня техники не известны конструкции, позволяющие осуществлять сборку и одновременную регулировку взаимного расположения смежных поверхностей при создании перекрытий достаточно большой площади.
Техническая проблема, решаемая изобретением - создание устройства, позволяющего создавать большую площадь самонесущих перекрытий и производить точную регулировку угла положения смежных сопрягаемых элементов и, соответственно, их поверхностей относительно друг друга с образованием составной плоской, выпуклой или вогнутой поверхности.
Поставленная задача достигается тем, что разработано устройство для регулирования положения соединяемых поверхностей, содержащее по крайней мере два сопрягаемых L-образных элемента, горизонтально расположенная часть каждого из которых снабжена участком для соединения с соответствующей соединяемой поверхностью, а вертикальная часть каждого L-образного элемента имеет наружную и внутреннюю стороны, где верхняя часть внутренней стороны выполнена под углом к вертикали, при соединении указанные L-образные элементы образуют между внутренними сторонами своих вертикальных частей отверстие с образованным в верхней его части посадочным гнездом, в отверстии расположен стержень с нижней головкой и верхней резьбовой частью с установленной на ней с возможностью перемещения гайкой, имеющей форму наружной поверхности, соответствующую форме посадочного гнезда и контактирующая с его стенками; в нижней части внутренней стороны вертикальной части каждого из сопрягаемых L-образных элементов выполнен паз для приема фиксатора, удерживающего стержень, и выступающий опорный угол переката, а на наружной стороне вертикальной части каждого из сопрягаемых L-образных элементов выполнен паз, для приема упругого элемента, охватывающего сопрягаемые L-образные элементы и поджимающего их друг к другу.
Технический результат от использования всех существенных признаков заявленного изобретения заключается в обеспечении возможности создания из множества одинаковых модулей, которые могут состоять из 2, 3 или более частей, равных между собой по углу сопряжения (соответственно секторами в 180, 120 или менее градусов) на виде сверху, самонесущую конструкцию перекрытий большой площади, с изменяемой геометрией общей поверхности для создания необходимой формы в известных пределах или повышения несущей способности всей конструкции. Под конструкциями понимаются прозрачные и непрозрачные крыши и перекрытия, мосты, консоли, параболические антенны, самостоятельные архитектурные формы, в том числе жилые постройки со сферической или цилиндрической поверхностями и т.д. Причем несущая способность данной конструкции может быть изменена в большую сторону, посредством передачи дополнительно возникающей нагрузки через торцы горизонтальных частей L-образных элементов на крайние опорные точки всей конструкции:
1. за счет изменения общей формы массива элементов (с уменьшением угла сопряжения элементов и изменением общих габаритов массива) при не закрепленных крайних опорных точках всей конструкции;
2. за счет изменения напряжения/усилия между стержнем, гайкой и охватывающим упругим элементом при жестко закрепленных крайних опорных точках всей конструкции.
Необходимость регулирования/изменения несущей способности или формы конструкции может возникать, например, в случае применения данной конструкции для крыши дома или теплицы при повышенной нагрузке от ветра или осадков в виде снега или дождя.
За счет использования устройства для регулирования положения соединяемых поверхностей, содержащего по крайней мере два сопрягаемых L-образных элемента, горизонтально расположенная часть каждого из которых снабжена участком для соединения с соответствующей соединяемой поверхностью, а вертикальная часть каждого L-образного элемента имеет наружную и внутреннюю стороны, где верхняя часть внутренней стороны выполнена под углом к вертикали, при соединении указанные L-образные элементы образуют между внутренними сторонами своих вертикальных частей отверстие с образованным в верхней части посадочным гнездом, в отверстии расположен стержень с головкой и верхней резьбовой частью с установленной на ней с возможностью перемещения гайкой, имеющей форму наружной поверхности, соответствующую форме посадочного гнезда и контактирующая с его стенками; в нижней части внутренней стороны вертикальной части каждого из сопрягаемых L-образных элементов выполнен паз с расположенным в нем фиксатором, удерживающим стержень, а на наружной стороне вертикальной части каждого из сопрягаемых L-образных элементов выполнен паз, для приема упругого элемента, охватывающего сопрягаемые L-образные элементы и поджимающего их друг к другу, обеспечивается возможность создания из множества одинаковых модулей, равных между собой по углу сопряжения (соответственно секторами в 180, 120 или менее градусов) на виде сверху, самонесущую конструкцию перекрытий большой площади, с изменяемой геометрией общей поверхности.
Выполнение сопрягаемых L-образных элементов, горизонтально расположенная часть каждого из которых снабжена участком для соединения с соответствующей соединяемой поверхностью, а вертикальная часть каждого L-образного элемента имеет наружную и внутреннюю стороны, где верхняя часть внутренней стороны выполнена под углом к вертикали, при соединении указанные L-образные элементы образуют между внутренними сторонами своих вертикальных частей отверстие с образованным в верхней части посадочным гнездом и с расположенным в отверстии стержнем с головкой и верхней резьбовой частью, с установленной на ней с возможностью перемещения гайкой, имеющей форму наружной поверхности, соответствующую форме посадочного гнезда, позволяет создавать из множества одинаковых соединяемых поверхностей самонесущую конструкцию перекрытий большой площади, с изменяемой геометрией для создания необходимой формы в известных пределах и регулирования положения соединяемых поверхностей относительно друг друга.
Наружная поверхность гайки, контактирующая со стенками указанного посадочного гнезда, должна иметь соответствующие фрикционные характеристики, с одной стороны снижающие момент силы вращения стержня, а с другой - предотвращающие самооткручивание / самостоятельное вращение стержня при возникновении возможной вибрационной нагрузки.
Движение гайки вниз по резьбовой части при вращении стержня позволяет раздвигать L-образные элементы, противодействуя сжимающей силе упругого элемента или сдвигать при движении гайки вверх вертикальные части L-образных элементов, изменяя соответственно положение относительно друг друга соединяемых поверхностей, соединенных с указанными L-образными элементами, создавая выпуклую или вогнутую поверхности, составленные из множества аналогичных модулей устройства. За счет перераспределения силы тяжести самой конструкции и баланса разнонаправленных сил, действующих через торцы модулей, по регулируемым условно горизонтальным поверхностям, в радиальном или разнонаправленном направлении, соблюдаемом в любом положении гайки (в большей или меньшей степени, так как наибольшей несущей способностью будет обладать общая конструкция наиболее выпуклой формы), создается эффект фиксации одного модуля относительно сопрягаемых с ним.
За счет выполнения в нижней части внутренней стороны каждого из сопрягаемых L-образных элементов выступающего опорного угла переката в месте размещения паза для приема фиксатора, а на наружной стороне вертикальной части каждого из сопрягаемых L-образных элементов паза для размещения упругого элемента, охватывающего сопрягаемые L-образные элементы и поджимающего их друг к другу, а так же регулирующего действия перемещаемой гайки, образуется силовой треугольник со смещаемыми двумя вершинами, за счет чего обеспечивается возможность изменения формы посредством изменения относительного положения горизонтальных частей L-образных элементов и несущей способности всей создаваемой конструкции.
Фиг. 1 - общий вид устройства с двумя сопрягаемыми L-образными элементами;
Фиг. 2 - общий вид устройства с тремя сопрягаемыми L-образными элементами;
Фиг. 3 - вид в разрезе, сечение А-А фиг. 11, положение гайки в верхней части резьбового участка стержня;
Фиг. 4 - вид в разрезе, сечение А-А фиг. 11, положение гайки в средней части резьбового участка стержня;
Фиг. 5 - вид в разрезе, сечение А-А фиг. 11, положение гайки в нижней части резьбового участка стержня;
Фиг. 6 - вид в разрезе, сечение А-А фиг. 11, с соединяемыми поверхностями расположенными снизу;
Фиг. 7 - вид в разрезе, сечение А-А фиг. 11, с соединяемыми поверхностями расположенными сверху;
Фиг. 8 - вид в разрезе, сечение А-А фиг. 11, с соединяемыми поверхностями расположенными сбоку;
Фиг. 9 - вид в разрезе, сечение А-А фиг. 11, с соединяемыми поверхностями, являющимися продолжением L-образных элементов;
Фиг. 10 - вид в разрезе соединенных устройств с различным положением гайки;
Фиг. 11 - сечение на виде сверху конструкции регулируемого устройства с тремя модулями сопряжения на 120 градусов;
Фиг. 12 - вариант применения унифицированных модулей регулируемых поверхностей с углом сопряжения 120 и 60 градусов.
Примеры сечений, приведенных на фигурах 3-9, полностью идентичны для варианта устройства с двумя сопрягаемыми L-образными элементами.
Устройство для положения соединяемых поверхностей состоит по крайней мере из двух сопрягаемых L-образных элементов 1, 2. Сопрягаемых L-образных элементов 1, 2 может быть три или четыре. На фиг. 1, 2 приведены изображения с двумя и тремя сопрягаемыми элементами, но эти примеры не ограничивают число сопрягаемых L-образных элементов. При этом внутренний угол α (см. фиг. 12) каждого из L-образных элементов 1, 2, являющийся одновременно углом сопряжения будет составлять соответственно 180°, или 120°, или 60°. Далее для простоты изложения будет описано устройство с двумя сопрягаемыми L-образными элементами.
Горизонтально расположенная часть 3-1, 3-2 каждого из L-образных элементов снабжена участком 4 для соединения с соответствующей соединяемой поверхностью 5, являющейся смежной относительно друг друга (см. фиг. 6, 7, 8, 9). Вертикальные части 6-1, 6-2 каждого L-образного элемента имеет наружную 7 и внутреннюю 8 стороны. Верхняя часть 8-1, 8-2 внутренней стороны каждого из L-образных элементов выполнена под углом β к вертикали. При соединении указанные L-образные элементы 1, 2 образуют между внутренними сторонами своих вертикальных частей отверстие 9 с образованным в верхней его части посадочным гнездом 10.
Участок 4 горизонтальной части 3-1, 3-2 каждого сопрягаемых L-образных элементов 1, 2, предназначенный для соединения с соответствующей соединяемой поверхностью 5 может быть выполнен в виде паза 11, по высоте равного толщине устанавливаемой в него соответствующей соединяемой поверхности 5, или в виде плоского участка на верхней, боковой или нижней стороне горизонтально расположенной части 3-1, 3-2 (см. фиг. 5, 6, 7, 8). Соединяемая поверхность 5 может быть выполнена заодно с L-образным элементом (см. фиг. 9).
Внутренние стороны 8 при соединении сопрягаемых L-образных элементов 1, 2 образуют отверстие 9, в которое установлен стержень 12 с головкой 13 и верхней резьбовой частью 14. На резьбовой части 14 стержня 12 установлена гайка 15, с возможностью перемещения вдоль резьбовой части стержня. Форма наружной поверхности 16 гайки 15 соответствует форме посадочного гнезда 10, образованного верхними частями 8-1, 8-2 внутренней стороны каждого из L-образных элементов. Наружная поверхность 16 гайки 15 контактирует со стенками 17 посадочного гнезда 10. Наружная поверхность 16 гайки 15 может иметь пирамидальную или клинообразную форму, исключающую возможность ее самопроизвольного вращения и выполненную под углом β1, соответствующим диапазону изменения угла β наклона стенок 17 посадочного гнезда 10, образованного в верхней части сопряженных L-образных элементов 1, 2. Стенки 17 посадочного гнезда 10 могут быть выполнены выпуклыми а поверхность контакта 16 гайки 15 может быть выполнена соответственно вогнутой (или с использованием других конструктивных решений, например, «плавающих» или шарнирно закрепленных участков поверхности) для увеличения пятна контакта в случае использования больших тяжелых модулей.
При перемещении вверх или вниз гайки 15 при вращении стержня 12 по часовой или против часовой стрелки, верхние концы 18-1, 18-2 сопрягаемых L-образных элементов 1, 2 расходятся или сходятся, при этом изменяя расстояние от оси стержня до верхней кромки стенки 17 посадочного гнезда 10 от минимального до максимального. Соответственно изменяется угол γ положения горизонтальных частей 3-1, 3-2, L-образных элементов и соединяемых поверхностей 5 от γ+ до γ- (см. фиг. 3, 4, 5).
В нижней части внутренней стороны 8 вертикальной части 6-1, 6-2 каждого из сопрягаемых L-образных элементов выполнен паз 19-1, 19-2 для приема фиксатора 20, удерживающего стержень 12. Фиксатор 20 может служить для фиксации стержня 12 и противодействует перемещению стержня вверх/вниз, а так же предотвращает смещение L-образных элементов 1 и 2 относительно друг друга по вертикали при сборке, обеспечивая при этом некоторую предварительную фиксацию. Паз 19-1 и 19-2 каждого из L-образных элементов имеет трапецеидальное сечение и расположен в области теоретического центра качания L-образных элементов относительно друг друга. Фиксатор 20, расположенный в пазах 19-1, 19-2 предназначен для облегчения монтажа стыкуемых L-образных элементов конструкции при сборке и предотвращения их существенного сдвига по вертикали. Нижняя часть внутренней стороны каждого из L-образных элементов 1, 2, расположенная ниже паза 19 выполнена расширяющейся к низу, за счет чего образован выступающий опорный угол переката 21.
На наружной стороне 7 вертикальной части 6-1, 6-2 каждого из сопрягаемых L-образных элементов выполнен паз 22, для приема упругого элемента 23, охватывающего сопрягаемые L-образные элементы и поджимающего их друг к другу.
Способ регулирования формы а так же несущей способности конструкции может быть как ручным для каждого узла основных элементов посредством вращения стержня 12, так и дистанционным или автоматическим при применении, например, электромоторов привода стержней 12 с системой датчиков внешней нагрузки на местные конструктивные элементы и общего управляющего компьютерного центра (условно не показано).
При вращении стержня 12, например по часовой стрелке (в случае наличия стандартной общепринятой резьбы) происходит смещение гайки 15 вниз. При этом гайка 15 контактирует с внутренними стенками 17 посадочного гнезда 10 каждого из сопрягаемых L-образных элементов 1, 2, оказывает давление на них и раздвигает вертикальные части 6-1, 6-2. Упругий (эластичный) элемент 23, охватывающий снаружи сопрягаемые L-образные элементы 1, 2, поджимает их друг к другу, вследствие чего происходит изменение угла сопряжения между соединяемыми поверхностями 5, являющимися смежными относительно друг друга (верхние концы 18-1, 18-2 сопрягаемых L-образных элементов 1, 2 расходятся) создавая выпуклость вверх между соединяемыми поверхностями 5, относительно теоретической точки качания в области расположения фиксатора 20 и выступающего опорного угла переката 21.
При вращении стержня 12 в обратную сторону, гайка 15 движется вверх за счет сдавливающей силы упругого элемента 23. Упругий элемент 23 удерживает L-образные элементы 1, 2 в соприкосновении, тем самым обеспечивая переход от выпуклости γ- (Фиг. 5), через горизонтальное положение γ (Фиг. 4), к вогнутости γ+ (Фиг. 3).
Данная принципиальная конструкция позволяет создавать из множества одинаковых модулей, которые могут состоять из 2, 3 или большего количества частей, равных между собой по углу сопряжения (соответственно секторами 180, 120 или менее градусов) на виде сверху (фиг. 12), самонесущую конструкцию перекрытий большой площади, с изменяемой геометрией для создания необходимой формы в известных пределах или повышения несущей способности всей конструкции.
Упругий элемент 23 может быть выполнен как из эластичного материала, такого как резина, полиуретан и тому подобный материал, так и в виде обратной гайки, регулируемого хомута, рычажного, эластичного или пружинного механизма, других известных способов удержания элементов в постоянном сопряжении с предварительным натягом.
Все элементы конструкции могут быть выполнены из существующих материалов с использованием известных технологий изготовления.
Заявленное изобретение относится к области строительства, и может быть использовано при создании различных поверхностей, требующих регулирования, в частности самонесущих конструкций (например, мостов, больших по площади солнечных батарей и т.п.).
Устройство для регулирования положения соединяемых поверхностей, содержащее по крайней мере два сопрягаемых L-образных элемента, горизонтально расположенная часть каждого из которых снабжена участком для соединения с соответствующей соединяемой поверхностью, а вертикальная часть каждого L-образного элемента имеет наружную и внутреннюю стороны, где верхняя часть внутренней стороны выполнена под углом к вертикали, при соединении указанные L-образные элементы образуют между внутренними сторонами своих вертикальных частей отверстие с образованным в верхней его части посадочным гнездом, в отверстии расположен стержень с головкой и верхней резьбовой частью с установленной на ней с возможностью перемещения гайкой, имеющей форму наружной поверхности, соответствующую форме посадочного гнезда и контактирующая с его стенками; в нижней части внутренней стороны вертикальной части каждого из сопрягаемых L-образных элементов выполнен паз для приёма фиксатора, удерживающего стержень, и опорный угол переката, а на наружной стороне вертикальной части каждого из сопрягаемых L-образных элементов выполнен паз, для приема упругого элемента, охватывающего сопрягаемые L-образные элементы и поджимающего их друг к другу.
