Устройство для сборки пространственных конструкций

 

Изобретение относится к строительству, может быть использовано для сборки пространственных конструкций в труднодоступных районах, в том числе и в космосе, и позволяет повысить степень автоматизации сборки и снизить ее сроки. Устройство содержит направляющие 1, выполненные из трех параллельных балок. Перемещающийся вдоль направляющих 1 поперечный элемент выполнен составным из двух каркасов, один из которых в виде пирамиды 2, а другой - в виде треугольника 3. Вершина пирамиды 2 объединена с одной из вершин треугольника 3 разъемным шарниром 4, который смонтирован на одной из направляющих 1. Основание пирамиды 2 подвижно установлено на двух других направляющих 1. Узлы 5 и 6 соединения основания с ребрами выполнены шарнирными, а противолежащие им узлы 7 и 8 - разъемными. 24 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 E 04 <т 21/26

Е1 ИР3 - М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3825219/29-33 (22) 06. 12.84 (46) 23.10.90. Бюл. № 39 (71) Саратовский политехнический ин. ститут (72) А. П. Денисова (53) 69.057.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 659349, кл. В 23 Р 19/02, 1976.

L (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ ПРОСТРАН—

CTBEHHbIX КОНСТРУИ ИЙ (57) Изобретение относится к строительству, может быть использовано для сборки пространственных конструкций в труднодоступных районах, в том числе в космосе, и позволяет повысить

ÄÄSUÄÄ 1601302 А1

2 степень автоматизации сборки и снизить ее сроки. Устройство содержит направляющие 1 выполненные из трех параллельных балок. Перемещающийся вдоль направляющих 1 поперечный элемент выполнен составным из двух каркасов, одич из которых в виде пирамиды 2, а другой - в виде треугольника 3. Вершина пирамиды 2 объединена с одной из вершин треугольника 3 разъемным шарниром 4, который смонтирован на одной из направляющих 1. Основание пирамиды 2 подвижно установлено на двух других направляющих 1. Узлы 5 и 6 соединения основания с ребрами выполнены шарнирными, а противолежащие им ysлы 7 и 8. — разъемными. 24 ил. ф

1601302

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сбор ->s пространственных стержневых плит ;ила структур в труднодоступных районах Сибири, Крайнего Севера, ак— ватории океана, в космическом пространстве.

Цель изобретения — повышение степени автоматизации сборки и снижение ее сроков.

5Î

На фиг. 1 приведена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 - узел Х на фиг. I; на фиг. 3 — специальные захваты для крепления элементов каркаса устройства при их зацеплении или

;фиксации; на фиг. 4 — то же, при рас"..фиксации: на фиг. 5 — схема формиро, вания модуля пространственной конст,- рукции при их наращивании в одном на правлении; на фиг ° 6 — схема распуши::вания каркаса устройства; на фиг. 7— схема перемещения каркаса; на фиг. 8— схема выдвижения готового модуля про- 25 странственной конструкции; на фиг. 9схема возвращения каркаса устройства в первоначальное положение; на фиг. 10схема антираспушивания каркаса устройства; на фиг. 11 — схема формирования следующего модуля конструкции и соединение его с предыдущим," на фиг. 12 — схема наращивания модулей в этом направлении; на фиг. 13 — схема изменения положения каркаса при фор35 мировании конечного модуля этого направления; на фиг. 14 — схема распушивания каркаса при изменении его положения, на фиг. 15 — схема поворота основания верхней пространственной

% части и перемещение каркаса вдоль направляющих; на фиг. 16 - схема воз. вращения основания верхней пространственной части в первоначальное положение и поворот нижней плоской части на 180 относительно вертикальной оси на фиг. 17 — схема формирования модуля другого направления и скрепление его с предыдущим; на фиг. 18 - схема изменения положения каркаса; на фиг. 19 — схема наращивания модулей в этом направлении; на фиг. 20 — схема изменения положения каркаса и наращивание модулей этого направления; на фиг. 21 и 22 - лентй и жесткие стержни из них; на фиг. 23 — штампованные

55 фасонки узловых элементов структурной, плиты; на фиг. 24 - узел крепления жестких стержней между фасонками.

Устройство содержит направляющие

1 из трех параллельных балок и перемещающийся вдоль направляющих 1 поперечный элемент, который выполнен составным из двух каркасов. Один из каркасов выполнен в виде пирамиды 2, а другой — в виде плоского треугольника 3. Вершина пирамиды 2 объединена с одной из вершин треугольника 3 разт емным центральным узлом или шарниром

4, смонтированным на одной из направляющих 1. Основание пйрамиды 2 подвижно установлено на двух других направ— ляющих 1, причем узлы 5 и 6 соединения основания пирамиды 2 с ее ребрами выполнены шарнирными, а узлы 7 и 8разъемными. B каждом узле 5 — 8 в шарнире 4 установлены автоматы для сварки (не показаны). В узлах 9 и 10 треугольника 3 также установлены известные автоматы для сварки.

Для повышения жесткости и возможности формообразования структурных плит ее модули 11 могут быть выполнены в виде тетраэдра, полуоктаэдра, антиспиноида и т.п. В дальнейшем для простоты выполнения поясняющих чертежей модуль 11 принят в виде полуоктаэдра.

Треугольник 3 смонтирован с возо можностью поворота в узле 4 на 180

В каждом узле 5-10 каркасов 2 и 3 расположен корпус 12 со специальными захватами 13, количество которых определяется количеством элементов каркаса, сходящихся в данном узле. Каждый ,корпус 12 выполнен в виде тонкостен. ной сферической чаши с отверстием в середине, по контуру которого размещены консоли 14 для крепления и перемещения по ним автоматов для сварки.

Корпусы 12 разъемные и установлены с возможностью перемещения их частей относительно одна другой B продольном направлении. Это необходимо для обеспечения перемещения пирамиды 2, элементы которой (и элементы треугольника 3 тоже) выполнены корытообразного профиля, повернутого открытой стороной внутрь каркаса с фальцами по продольным кромкам для фиксации положения жестких стержней модуля 11 при их перемещении к элементам каркаса.

Причем фалец с внешней стороны элемен та отогнут (фиг. 2), На концах элемен— тов каркаса расположены плоские выступы 15 для защемления их в специальных захватах 13 (фиг. 2 и 3), Специ-.

1601

5 альные захваты 13 собраны из трех пластин: верхней 16, нижней 17 и средней 18. Верхняя пластина 16 выполнена ступенчатой с высотой ступени, равной толщине плоского выступа 15 (фиг. 3).

Шток 19, на который насажены верхняя

16 и нижняя f7 пластины и плоский выступ 15, имеет пружину, которая, сжимаясь, заходит в углубление верхней пластины 16, а распрямляясь, перемещает плоский выступ 15 вдоль штока 19 до упора в нижнюю пластину 17 специального захвата 13. Средняя пластина

18 имеет скос торцовой поверхности и углубление для штока 19. Элементы каркаса могут занимать два положения. нижнее при формировании модуля 11 и верхнее при перемещении каркаса. Верхнее положение элементов соответствует защемлению их плоских выступов f5 между верхней 16 и средней 18 пластинами специальных захватов 13 (фиг. 3).

Такое положение элементов необходимо как бы для "распушивания" каркаса, 25 т.е. отлипания его элементов от сформированного модуля 11. Переход элементов в нижнее положение осуществляется ходом средней пластины 18, при котором пружина штока 19 перемещает плоский выступ 15 элемента и прижимает его к нижней пластине 17 (фиг. 4).

Специальные захваты 13, закрепляющие плоские выступы 15 поперечного элемента, дополнительно имеют ось 20, которая проходит через среднюю пластину 18 (фиг. 3). Причем поперечный элемент тоже имеет продольную ось 20, жестко скрепленную с ним. При верхнем положении элемента участки оси 20 сцепляются между собой и образуют единую жесткую продольную ось 20, соединяющую узлы 5 и 6 основания пирамиды 2 каркаса (фиг. 3), относительно которой происходит поворот и . подъем основания. Специальные захваты 45

13, расположенные в центральном узле . или шарнире 4 и защемляющие плоские выступы 15 наклонных элементов пирамиды 2, собраны из двух пластин 16 и

17 с прикрепленными к ним штокам 19, между которыми защемлены плоские выступы 15. Ходом штоков изменяются по— ложения пластин 16 и 17 вместе с плоскими выступами 15, в результате концы наклонных элементов перемещаются 55 в верхнее или нижнее положение. Также ходом штоков 19 пластины 16 и 17 расходятся, освобождая плоские вы302 ступы 15, т.е. происходит отсоединение наклонных элементов пирамиды 2 от центрального разъемного узла или шарнира 4.

Для автоматизации работы устройства для сборки структурных плит в узлы 4-10 каркаса 1 устанавливают автоматы, укрепляя их с возможностью перемещения на жестких консолях l4 rcop— пусов 12 узлов (фиг. 2). Причем в центральном узле 4 располагают управ-ляющий автомат, действие которого контролируется ЭВМ, в остальных узлах — управляемые автоматы, действие контролируется управляющим автоматом.

Все автоматы, перемещаясь вдоль жестких консолей 14, имеют два основных рабочих положения: первое соответствует крайнему верхнему положению, когда автоматы расположены над корпусом 12 узлов 4-10, второе положение соответствует крайнему нижнему, когда автоматы находятся на уровне пересечения осей элементов каркаса.

Управляемые автоматы, паходясь во втором положении, выполняют следующие операции: принимают концы жестких стержней модуля 11, уложенных вдоль соответствующих элементов каркаса; . фиксируют их проектное положение; передают сигналы управляющего автомата о готовности к следующим операциям; получают сигнал от управляющего автомата к проведению операции по закреплению; закрепляют концы жестких стержней межцу собой в узлах, например, с помощью сварки. Затем автоматы переходят в первое положение и

"распушивают" каркас, перемещая среднюю пластину 17 специальных захватов

13, выталкивают готовый модуль 11 из каркаса, приводят эл менты каркаса в нижнее положение (процесс антираспушивания), возвращая среднюю пластину 18 в первоначальное положение.

Управляемые автоматы, находясь в первом положении и выполнив операцию по распушиванию каркаса, дополнительно: принимают сигнал от управляющего автомата к выполнению дополнительных операций; входят в зацепление с продольной осью 20 специальных захватов 13 и поворачивают ее на угол о

90 по часовой стрелке, если смотреть аа стороны узла 6; перемещают каркас вдоль направляющих; возвращают ось 20 специальных захватов 12 в первоначальное положение.

1601302

Управляемые автоматы, находясь в

:первом положении и выполнив операцию по "распушиванию" каркаса, дополнительно принимают сигнал от управляющего автомата к проведению дополнительных операций; разъединяют корпусы 12 узлов 5-8 путем движения штоков 19 распирающих корпусы 12; перемещают пирамиду 2 вдоль направляющих 1; воз; вращают пирамиду 2 в первоначальное положение.

Управляющий автомат выполняет все вышеописанные операции и, кроме того, принимает сигналы от 3BN о порядке вы « полнения операций; контролирует работу управляющих автоматов, по необхо димости подключая соответствующие автоматы для проведения совместных дополнительных операций; отсоединяет концы наклонных элементов пирамиды 2 из специальных захватов 13 центрального узла 4 путем перемещения штоков, о поворачивают треугольник 3 на 180 относительно вертикальной оси, прохо. 25 дящей через центральный узел 4.

Сборка структурных плит с помощью устройства проводится следующим образом. По направляющим к узлам 4-10 каркасов подают жесткие стержни модуля 11. Автоматы принимают концы жестких стержнай, фиксируют их проектное положение и закрепляют жесткие стержни между собой, например с помощью сварки. После окончания формирования модуля 11 (фиг. 5) автоматы распушиtt 35 вают" каркасы (фиг. 6). Затем автоматы перемещают пирамиду 2 вдоль направляющих 1 на длину панели модуля

11.Готовый модуль 11 выдвигают из жест-- кого пирамиды 2 в направлении, riepпендикулярном направляющим 1, на длину панели модуля 11 (фиг. 8). Автоматы возвращают пирамиду 2 в первоначальное положение (фиг. 9) и приводят пирамиду 2 в рабочее состояние (проводят операции "антираспушивания", фиг. 10), При формировании следующего модуля 11 укладывают жесткие стержни дополни:ельно вдоль поперечного элемента основания пирамиды 2, а в про

50 цессе закрепления концов жестких стержней в узлах 8, 6 и 10 одновременно скрепляют формируемый модуль 11 с готовым (фиг. 11). Операции повторяют и наращивают модули 11 в первом

55 направлении (фиг. 1-2).до окончания формирования модуля 11 - последнего в этом направлении. После формирования последнего модуля 11 первого направления (фиг. 13) автоматы "распушивают" каркас (фиг. 14) ° Затем автомат в узле 4 отсоединяет наклонные элементы пирамиды 2 от центрального узла 4 .путем перемещения штоков 19 специальных захватов 13, расположенных в центральном узле 4, а автоматы в узлах 5 и 6 приподнимают основание пирамиды 2, поворачивая ось 20 специальных захватов 13, расположенных в узлах 5 и 6. В таком же виде пирамида 2 автоматами перемещается вдоль направляющих на длину панели модуля

11 (фиг. 15). После чего автоматы возвращают основание пирамиды 2. в первоначальное положение, автомат в узле

4 закрепляет концы наклонных элементов в специальных захватах 13 цент-. рального узла 4 и поворачивает треугольник 3 на 180 относительно вертикальной оси, проходящей через центральный узел 4 (фиг. 16). И, наконец, автоматы проводят операцию по "антираспушиванию" жесткого каркаса и одновременно совмещают корпусы 12 узлов

8-9. каркасов с соответствующими узлами конечного модуля 11 первого направления (фиг. 17). По окончании изменения положения каркасов (фиг. 17 и 18) приступают к наращиванию модулей 11 во втором направлении противоположном первому (фиг. 19) с одновременным их скреплением с модулями 11 первого направления.

Наращивание модулей 11 во втором направлении продолжают до окончания формирования последнего модуля 11 этого направления. Затем изменяют положение каркасов и наращивают модули

11 в первом направлении. Операции пов— торяют до окончания сборки структур ной плиты.

Необходимо отметить, что таким устройством можно вести сборку структурных плит с проемами, предусматривая холостой ход каркасов с постанов кой временных связей для предотвращения отрыва каркасов от модулей 11 собранного участка структурной плиты.

Учитывая, что при строительстве в отдаленных и труднодоступных районах Сибири, Крайнего Севера, акватории океана и космоса предъявляются жесткие требования к транспортабельности конструкций и их компактной доставке к месту монтажа, можно формирование модулей 11 структурных плит

1601302

9 вести из лент 21 (фиг. 21), концы которых закрепляют в узловых элементах, состоящих из штампованных фасонок 22 с последующим образованием из лент 21

5 жестких стержней. Ленты 21 выполнены из двух полос, наложенных одна на другую и скрепленных между собой по кромкам герметичным соединением. По концам лент 21 вьнтолнены следящие отверстия

23 для фиксации проектного положения при их закреплении в узловых элементах структурной плиты. В зависимости от места сборки и назначения структурной плиты полосы лент 21 выполняются из различного материала, а также используются различные способы для образования из лент 21 жестких стержней объемного замкнутого поперечного сечения.

При строительстве в космосе для изго- 20 товления лент 21 используют специаль— ные сплавы, обладающие памятью. Причем полосам лент 21 задается такая форма, что концы жестких стержней остаются плоскими. Это необходимо для 25 создания прочного защемления жестких стержней в узловых элементах структурной плиты. В процессе сборки структурных плит полосы лент 21 приобретают (восстанавливают) заданную им форму для создания жесткого стержня одновременно с закреплением концов лент 21 в узловых элементах. При строительстве в наземных условиях полосы лент 21 изготавливаются из тонколистового металла, обладающего конечной изгибной жесткостью и наличием достаточной площадки текучести при растяжении, например, стали с плакированным антикоррозийным покрытием. Образование жесткого стержня объемного гнутого по40 перечного сечения из лент осуществляют путем создания избыточного давления между полосами лент 21. Под дейст вием избыточного давления полосы лент

21 деформируются и приобретают новое устойчивое положение, образуя полый жесткий стержень с плоскими концами.

Избыточное давление между полосами лент 21 можно создавать с помощью сжатого воздуха, газа, например с одновременным заполнением легким бетоном (для создания повышенной жесткости и прочности), затвердевающей пеной (для повышения плавучести). Кроме того, для возможности полной автоматизапИИ . 55 при сборке можно использовать детонирующее взрывчатое вещество, например, в виде пиропатрона, расположенного между- полосами лент 21. От детонации при закреплении концов лент 21 в уз— ловых элементах пиропатроны вэрывают— ся, создавая требуемое избыточное давление между полосами лент 21 для образования жестких стержней. В этом случае герметичная полость жесткого стержня заполняется газом, что повышает плавучесть структурной плиты, а также ее жесткость и прочность. Длина лент 21 соответствует проектной длине жестких стержней структурной плиты.

После изготовления ленты 21 компактно укладывают в виде сплошного пакета, сворачивают в бухты или спирально располагают по внутренней обшивке грузового отсека. Полые жесткие стержни стыкуются между собой в узловых элементах, которые состоят из отдельных штампованных фасонок 22 в виде октанта. Фасонки 22 имеют прямолинейные внутренние грани, а внешние грани повторяют очертание концевого участка жесткого стержня. На каждой стороне фасонок 22 выполнены следящие отверстия 23 для фиксации их проектного положения в узловом элементе структурной плиты. Закрепление жестких стержней осуществляется за счет защемления их плоских концов между соответствующими двумя фасонками 22 с последующими скреплением их, например с помощью контактной сварки. Причем, закрепление концов жестких стержней между фасонками 22 проводится только после совмещения их следящих отверстий 23. Учитывая однотипность штампованных фасонок 22, их можно компактно уложить в виде пакета.

При сборке структурных плит из лент 21 работа устройства незначительно изменяется только при формировании модуля 11. Для чего автоматы сначала находятся в первоначальном положении и принимают фасонки 22 узловых элементов, перемещающихся по направляющим 1 от места складирования к узлам

5-10 каркасов. Затем автоматы переходят во второе положение и выполняют операции в следующем порядке: принимают концы лент 21 и располагают их между соответствующими фасонками 22, совмещают следящие отверстия 23 на концах лент 21 и сторонах фасонок 22, фиксируют проектное положение лент 2,1 и фасонок 22; передают управляющему автомату о готовности к следующим операциям; получают сигнал к провед 1б01302

12 нию последующих операций; закрепляют концы лент 21 между фасонками 22 и соседние фасонки 22 между собой контактной сваркой, Одновременно с закреплением концов лент 21 производят

;образование иэ лент 21 жестких стерж

-ней одним из вышеописанных способов.

:На этом формирование модуля 11 заканчивается. Остальные операции, выпол:няемые устройством при сборке струк:турных плит, описаны выше °

Порядок сборки устройства для сборки структурных плит зависит от вида поставки его конструкции, который, в свою очередь, зависит от места строительства и требований компактно сти доставки. Устройство к месту монтажа может поступать в виде полностью

:собранной конструкции, складчатой .конструкции или поэлементно. В пер:;вом случае устройство помещают в ста— ционарный контейнер, в котором также размещают ленты 21 и фасонки 22 узло; вых элементов. При доставке такого конвейера к месту строительства уст.ройство для сборки выдвигают из контейнера (сначала выдвигают направляющие 1, а по ним каркасы 2 и 3, и сразу приступают к монтажным работам по сборке структурньж плит). При доставке устройства для сборки в виде складчатой конструкции работы по его формированию проводят аналогично, как при проведении работ по формированию складчатых пространственных конструк-. .35 ций. При поэлементной доставке устройства проводят сборку его на месте.

Для чего сначала устанавливают направляющие 1, жестко закрепляя один из их концов.. На свободных концах направляющих собирают каркасы путем прикрепления к ним с возможностью перемещения корпусов 12 узлов жесткого каркасов, в которых размещены специальные захваты 13 и автоматы на консолях 14, перемещения по направляющим 1 элементов каркасов с последующим их закреплением B специальньм захватах 13.

Такое устройство для сборки структурных плит позволяет автоматизировать монтажные операции, что значительно снижает сроки монтажа и повышает качество монтажных работ, а также снижает потребность в людских ресурсах. Последнее особенно важно при строительстве в отдаленных и труднодоступных районах. При сборке плит из лент повышается транспортабельность конструкции и ее компактность доставки к месту монтажа. Но сравнению с известным способом сборки структурных плит из модулей заводского изго- товления, сборка с помощью предлагаемого устройства уменьшает сроки строительства на 27-28/ только за счет исключения поэлементной сборки нижнего пояса структурной плиты. По сравнению с известным, предлагаемое устройство автоматизирует не только процесс формирования модулей, но и весь процесс формирования структурной плиты.

Формула изобретения

Устройство для сборки пространственных конструкций, содержащее направ-.. ляющие и установленный с воэможностью перемещения вдоль них поперечный элемент с фиксаторами, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения степени автоматизации сборки и снижения ее сроков, направляющие выполнены из трех параллельных балок, а поперечный элемент выполнен составным из двух каркасов, один из которых выполнен в виде пирамиды, а другой— в виде треугольника, причем вершина пирамиды объединена с одной из вершин треугольника разъемным шарниром, смонтированным на одной из направляющих, при этом основание пирамиды подвижно установлено на двух других направляющих, узлы соединения основания пирамиды с ее ребрами, расположенные на разньм направляющих, выполнены шарнирными, а противолежащие им — разъемнымие

1601302

1601302

ФЫс? 7g

1601 302

160 } 302

1601302

Составитель В. Чесноков

Редактор В. Бугренкова Техред П Сердюкова Корректор N. Кучерявая

Заказ 3255

Подписное

Тираж 582

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101