Введение
Ряд стран занимается производством конструкций для возведения различных видов производственных и складских сооружений сельскохозяйственного назначения. Изготавливаемый ассортимент конструкций предоставляет возможность возведения однопролётных и многопролётных зданий с рамной конструктивной схемой, каркасных и бескаркасных ангаров. Но стоимость 1 м2 при строительстве таких зданий и сооружений может составлять порядка нескольких десятков тысяч рублей, что экономически нецелесообразно для малых хозяйственных форм.
Сложность приобретения состоит не только в дороговизне, но и зачастую в отсутствии заводов по производству теплиц и небольших ангаров на той или иной территории. Перечисленные выше причины указывают на нерентабельность строительства конструкций такого типа, в связи с чем, были проанализированы существующие изобретения некоторых стран, пригодные для создания малых форм сельского хозяйства. Альтернативой заводской поставке является возведение сооружений непосредственно на месте строительства, предусматривающее приобретение конструкций и их монтаж.
Предмет и методы исследования
В связи с этим, цель исследования заключается в выборе такого конструктивного решения сооружения, при котором удалось сократить стоимость строительства и осуществить его монтаж самостоятельно.
Изобретение, представленное на рисунке 1, разработанное в Японии, относится к универсальному каркасному шарниру, и является достаточно простым в изготовлении [1]. Гибкое соединение для каркасов, как правило, из оцинкованных стальных труб, может быть использовано, как в промышленности, так и в сельском хозяйстве, при изготовлении простых складов, теплиц, строительных лесов. Технология изобретения состоит в соединении двух и более стержней, которые могут находиться относительно друг друга под произвольным углом.
Рис. 1. Вид в перспективе, показывающий стержневой каркас, имеющий универсальный шарнир
Направляющая рама, имеющая форму желоба, должна быть не менее четверти длины вертикальных стержней каркаса. В шарнирном узле предусмотрена втулка, ось которой ортогональна по отношению к вертикальным стержням, в чем можно удостовериться, взглянув на рисунок 2. Горизонтальные элементы рамы свободно входят во втулку, имея вероятность скольжения с ее стенкой.
Рис. 2. Вид узла. 1 – вертикальные стержни; 2 – муфта; 3 – центральная втулка; 4 – направляющая рама; 5 – выемка для уменьшения площади поверхности трения; 6 – концевая соединительная муфта; 7 – концевая соединительная муфта
Недостатками конструкции являются сложность соединения элементов каркасов, нестабильная система сохранения тепла при минусовых температурах, вследствие чего возникает сезонность использования, и низкая износостойкость.
Изобретение, представленное на рисунке 3, разработанное в России, относится к сельскому хозяйству, к выращиванию растений в теплицах, а именно к конструкции купольной теплицы с двойным каркасом [2]. Двухкупольная теплица содержит два сферических каркаса, расположенных один в другом с зазором. Наружный каркас выполнен из оцинкованных труб и покрыт износостойким прозрачным материалом. Внутренний каркас повторяет конструкцию наружного каркаса и имеет покрытие из прозрачных надуваемых секторов, подвешен к наружному каркасу при помощи подвесов. Такое выполнение обеспечивает сохранение тепла в теплице при минусовых температурах, а также увеличивает износостойкость наружного и внутреннего куполов теплицы.
Рис. 3. Вид теплицы с центральной опорной колонной и с межуровенными перекрытиями. 1 – центральная опорная колонна; 2 – межуровенные перекрытия.
К недостаткам данного изобретения можно отнести достаточно сложную сборку элементов конструкции и ограниченное пространство за счет устройства межуровневых перекрытий.
Результаты
Предметом исследований и разработок авторов статьи является самовозводимая конструкция теплицы с унифицированными узловыми соединениями. Такая система теоретически создана и апробирована на моделях (рис. 4).
Также исследуя триангуляционные развертки и формы симметрии 6 m (рис.5), наиболее очевидным является установка шпренгелей для стабилизации геометрически изменяемой части параллельно всем осям триангуляции [3-5].
Рисунок 4. Стереометрическая форма
Рис. 5. Триангуляционные развертки кинематической сети симметрии 6 m
Авторы статьи разработали оптимальное узловое соединение, для удобства сборки и транспортировки теплиц. В программном комплексе SolidWorks - сформирована модель узла [6, 7], состоящего из отдельных элементов (рис. 6).
Рис. 6. Вид шарнирного узла.
Отличительной особенностью разработанного узла является его изготовление в заводских условиях и перевозка в упакованном виде, что позволяет свести к минимуму расходы на транспортировку и укрупнительную сборку системы.
Выводы
Плюсами такой конструкции является их модульность, удобность упаковки, легкость сборки, мобильность. А многогранная форма способна использовать композиционные средства гармонизации, позволяющие создать художественно выразительных образ объекта и среды. Вышеперечисленные факторы дают возможность использования данного вида теплиц как многообещающую конструктивную систему для внедрения в производство. Такая форма конструкции позволяет выбирать любой тип покрытия.
