Устройство для сборки пространственных конструкций

(51)5 Е 04 (: 21 1 й 1 ц К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2степень автоматизации сборки и снизить ее сроки, Устройство содержит направляющие 1, выполненные из трех параллельных балок, Перемещающийся вдоль направляющих 1 поперечный элемент вьг полнен 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 выполне ны шарнирными, а противолежащие им лы 7 и 8. - разъемными. 24 ил. узС ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ ПРОСТРАН - Г СТВЕННЫХ КОНСТРУИИЙ(57) Изобретение относится к строительству, может быть использовано длясборки пространственных конструкцийв труднодоступных районах, в томчисле в космосе, и позволяет повысить ЯУ 1601301601302 Тираж 58 одписно каз 3 Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород агарина, 10 Составитель В. Чесноковедактор В. Бугренкова Техред Л Сердокова Корректор М, КучеряваИзобретение относится к строительству и может быть использовано для сборки пространственных стержневых плит типа структур в труднодоступных районах Сибири, Крайнего Севера, ак - ватории океана, в космическом пространстве.Цель изобретения - повышение степени автоматизации сборки и снижение ее сроков.11На фиг. 1 приведена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 - узел Х на фиг, 1; на фиг, 3 - специальные захваты для крепления элементов каркаса устройствапри 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 направлении; на фиг. 6 - схема распуши:вания каркаса устройства; на фиг. 7 - схема перемещения каркаса; на фиг. 8 - схема выдвижения готового модуля про странственной конструкции; на фиг. 9- схема возвращения каркаса устройства в первоначальное положение; на фиг. 10- схема 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 фор 35 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 осина 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 й наращивание модулей этого направления; на фиг 21 и 22 - лентй и жесткие стерж 55 ни из них; на фиг. 23 - штампованные 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 разъемным 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 8 - разъемными. В 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 полуоктаэдраТреугольник 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 котррых 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 в 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-.16015альные захваты 13 собраны из трехпластин: верхней 16, нижней 17 и средней 18, Верхняя пластина 16 выполненаступенчатой с высотой ступени, равнойтолщине плоского выступа 15 (фиг. 3).5Шток 19, на который насажены верхняя16 и нижняя 17 пластины и плоский выступ 15, имеет пружину, которая, сжимаясь, заходит в углубление верхнейпластины 16, а распрямляясь, перемещает плоский выступ 15 вдоль штока 19до упора в нижнюю пластину 17 специального захвата 13, Средняя пластина18 имеет скос торцовой поверхностии углубление для штока 19. Элементыкаркаса могут занимать два положения;нижнее при формировании модуля 11 иверхнее при перемещении каркаса. Верхнее положение элементов соответствуетзащемлению их плоских выступов 15между верхней 16 и средней 18 пластинами специальных захватов 13 (фиг. 3).Такое положение элементов необходимокак бы для "распушивания" каркаса, 25т.е. отлипания его элементов от сформированного модуля 11. Переход элементов в нижнее положение осуществляется ходом средней пластины 18, прикотором пружина штока 19 перемещаетплоский выступ 15 элемента и прижимает его к нижней пластине 17 фиг. 4)Специальные захваты 13, закрепляющиеплоские выступы 15 поперечного элемента, дополнительно имеют ось 20,которая проходит через среднюю пластину 18 (фиг. 3). Причем поперечныйэлемент тоже имеет продольную ось 20,жестко скрепленную с ним. При верхнемположении элемента участки оси 20сцепляются между собой и образуютединую жесткую продольную ось 20,соединяющую узлы 5 и 6 основания пирамиды 2 каркаса (Фиг. 3), относительно которой происходит поворот и. подъем основания. Специальные захваты 4513, расположенные в центральном узлеили шарнире 4 и защемляющие плоскиевыступы 15 наклонных элементов пирамиды 2, собраны из двух пластин 16 и17 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 55в верхнее или нижнее положение, Также ходом штоков 19 пластины 16 и 17расходятся, освобождая плоские вы 302 ступы 15, т.е. происходит отсоединение наклонных элементов пирамиды 2от центрального разъемного узла илишарнира 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 14 кор -пусов 12 узлов (фиг. 2). Причем вцентральном узле 4 располагают управ ляющий автомат, действие которогоконтролируется ЭВМ, в остальных узлах - управляемые автоматы, действиеконтролируется управляющим автоматом.Все автоматы, перемещаясь вдоль жестких консолей 14, имеют два основныхрабочих положения: первое соответствует крайнему верхнему положению,когда автоматы расположены над корпусом 12 узлов 4-10, второе положениесоответствует крайнему нижнему, когдаавтоматы находятся на уровне пересечения осей элементов каркаса,Управляемые автоматы, паходясь вовтором положении, выполняют следующиеоперации: принимают концы жесткихстержней модуля 11, уложенных вдольсоответствующих элементов каркаса; .фиксируют их проектное положение; передают сигналы управляющего автоматао готовности к следующим операциям;получают сигнал от управляющего автомата к проведению операции по закреплению; закрепляют концы жесткихстержней межцу собой в узлах, например, с помощью сварки. Затем автоматы переходят в первое положение и"распушивают" каркас, перемещая среднюю пластину 1 специальных захватов13, выталкивают готовый модуль 11 изкаркаса, приводят элементы каркасав нижнее положение (процесс антираспушивания), возвращая среднюю пластину 18 в первоначальное положение.Управляемые автоматы, находясь впервом положении и выполнив операциюпо распушиванию каркаса, дополнительно: принимают сигнал от управляющего автомата к выполнению дополнительных операций; входят в зацеплениес продольной осью 20 специальных захватов 13 и поворачивают ее на уголо90 по часовой стрелке, если смотретьаа стороны узла 6; перемещают каркасвдоль направляющих; возвращают ось 20специальных захватов 12 в первоначальное положение, 1601302Управляемые автоматы, находясь впервом положении и выполнив операциюпо "распушиванию" каркаса, дополнительно принимают сигнал от управляющего автомата к проведению дополнительных операций; разъединяют корпусы 12узлов 5-8 путем движения штоков 19распирающих корпусы 12; перемещаютпирамиду 2 вдоль направляющих 1; воз; вращают пирамиду 2 в первоначальноеположение.Управляющий автомат выполняет всевышеописанные операции и, кроме того,принимает сигналы от ЗВМ о порядке вы ,полнения операций; контролирует работу управляющих автоматов, по необходимости подключая соответствующие автоматы для проведения совместных дополнительных операций; отсоединяетконцы наклонных элементов пирамиды 2из специальных захватов 13 центрального узла 4 путем перемещения штоков;оповорачивают треугольник 3 на 180относительно вертикальной оси, прохо. 25дящей через центральный узел 4,Сборка структурных плит с помощьюустройства проводится следующим образом. По направляющим к узлам 4-10каркасов подают жесткие стержни модуля 11. Автоматы принимают концы жестких стержней, Фиксируют их проектноеположение и закрепляют жесткие стержни между собой, например с помощьюсварки. После окончания Формированиямодуля 11 (Фиг. 5) автоматы распуши 11 35вают" каркасы (Фиг. 6). Затем автоматы перемещают пирамиду 2 вдоль направляющих 1 на длину панели модуля11. Готовый модуль 11 выдвигают из жест-кого пирамиды 2 в направлении, перпендикулярном направляющим 1, на длину панели модуля 11 (Фиг. 8). Автоматы возвращают пирамиду 2 в первоначальное положение (Фиг. 9) и приводятпирамиду 2 в рабочее состояние (проводят операции "антираспушивания",Фиг. 10), При Формировании следующегомодуля 11 укладывают жесткие стержнидополни:ельно вдоль поперечного элемента основания пирамиды 2, а в про50цессе закрепления концов жесткихстержней в узлах 8, 6 и 10 одновременно скрепляют формируемый модуль 11с готовым (Фиг. 11), Операции повторяют и наращивают модули 11 в первом55направлении (фиг. 1-2).до окончанияФормирования модуля 11 - последнегов 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 центрального 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 плит1601302 10 9вести из лент 21 (фиг. 21), концы которых закрепляют в узловых элементах, состоящих из штампованных фасонок 22 с последующим образованием из лент 215 жестких стержней. Ленты 21 выполнены из двух полос, наложенных одна на другую и скрепленных между собой по кромкам герметичным соединением, По концам лент 21 выполнены 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 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 30 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 по 40 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 детонациипри закреплении концов лент 21 в уз -ловых элементах пиропатроны вэрывают -ся, создавая требуемое избыточное давление между полосами лент 21 для образования жестких стержней, В этомслучае герметичная полость жесткогостержня заполняется газом, что повышает плавучесть структурной плиты, атакже ее жесткость и прочность. Длиналент 21 соответствует проектной длинежестких 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 1 б 01302нию последующих операций; закрепляют концы лент 21 между фасонками 22 и .соседние Аасонки 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 вышеПорядок 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 устройство 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). Нри 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 в специальньж 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 структур ных плит из модулей заводского изго- товления, сборка с помощью предлагаемого устройства уменьшает сроки строительства на 27-281 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 направляющие 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 вьг полнены 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 - разъемнымие1