Беседы о бионике

Высокие конструктивные качества материалов, применяемых для сооружения воздухоопертых систем, обеспечивают малый вес конструкции на 1 м² перекрываемой площади (он в 100 — 200 раз меньше веса покрытия из железобетона и стали). Малый вес пневматических конструкций, компактность в демонтированном состоянии, транспортабельность, возможность заводского изготовления, быстрота монтажа и демонтажа — качества, открывающие широкие возможности их применения в сооружениях самого различного типа и назначения.

Рис. 9. Оболочка надута

На рис. 7 вы видите человека, легко несущего на плече весь "строительный материал", необходимый для сооружения здания площадью 12 X 24 м², вполне пригодного для жилья. Для того чтобы смонтировать такой дом, четырем человекам нужно потрудиться не более 4 час. Для "возведения" дома надо расстелить нейлоновую оболочку на земле, закрепить ее дно и привести в действие воздуходувку (рис. 8). Через несколько

Минут оболочка, имеющая толщину листа писчей бумаги, заполнится воздухом (рис. 9). Воздуходувка должна работать непрерывно для поддержания конструкции в надутом состоянии. Она требует столько же энергии, сколько лампа в 300 вт. Такие временные "воздушные дома" очень удобны для туристов, их легко установить в любом месте, даже на склоне горы.

Типичным примером сооружения воздухоопертого типа является пневматический зерносклад на 1800 г зерна весом всего 5 т. Его конструкция разработана Промзернопродуктом совместно с ЦНИИСК Госстроя СССР.

Малый вес конструкций, простота монтажа, транспортабельность сооружений позволяют предполагать, что такие склады найдут широкое применение для хранения зерна на целинных землях.

Рис. 10. Секция пневматического каркаса

В отличие от воздухоопертых, в воздухонесомых конструкциях давление воздуха создается в герметичных полостях несущих элементов; эксплуатируемый объем в этом случае свободен от избыточного давления. Внутреннее избыточное давление в таких сооружениях составляет от 0,3 до 5 атм, что уже требует применения компрессоров. Основными конструктивными элементами подобных сооружений служат пневматические арки, балки и колонны. Пневмокаркасный арочный свод и свод из целого ряда связанных между собой пневматических арок являются типичными примерами воздухо-несомых конструкций.

В Чехословакии изготовляются передвижные здания с каркасом из пневматических арок. Секция такого каркаса (рис. 10) имеет в плане размер 9X9 м². Арки и распорки диаметром 40 см выполняются из технической ткани и имеют пластмассовые камеры. В арках поддерживается давление порядка 0,45 — 0,5 атм. Здание состоит из двух секций. Каркас покрыт сверху латексиро-ванной технической тканью с алюминиевым напылением. Покрытие имеет оконные проемы, "застекленные" прозрачной пластмассой.

Примером пневматической воздухонесомой конструкции может служить здание театра, построенного в Бостоне (США). В здании установлено покрытие в виде диска диаметром 44 м и высотой (в центре) 6 ж. Диск состоит из двух гибких оболочек, соединенных по наружному контуру, и с помощью тросов прикрепляется к опорной кольцевой раме, покоящейся на стойках каркаса (рис. 11). Необходимое давление в покрытии поддерживается тремя воздухонагнетающимиустройствами; дно из них подает в оболочку охлажденный воздух. (Стальной каркас рассчитан так, что кольцевая рама способна выдержать вес железобетонной оболочки, причем воздухонесомое покрытие будет использовано в качестве опалубки.) Театр рассчитан на 2000 мест. Он эксплуатируется только летом. На зиму покрытие убирается. 1 м² покрытия весит 1,22 кг. Избыточное давление в покрытии составляет всего 25 мм водяного столба; несмотря на это, покрытие хорошо выдержало ураган в 1960 г.

Не так давно советские специалисты разработали несколько новых оригинальных воздухонесомых пневматических конструкций — так называемые "болыпеобъемные квазипустые" ("квази" означает "как бы") сооружения различной конфигурации, внутри которых создается неполный вакуум, т. е. квазипустота. Такие системы можно штамповать из прочного тонкостенного металлического листа, а также из высокопрочных, воздухонепроницаемых технических тканей, например прорезиненного нейлона или синтетических пленок.

Рис. 11. Общий вид летнего театра в Бостоне (внизу) и пневматическое покрытие (вверху)

Вот как устроено простейшее из таких сооружений — шарообразное. Оно состоит из наружной и внутренней сферических оболочек и связей между ними. Когда компрессор подает сжатый воздух в пространство между оболочками, сооружение, естественно, принимает форму шара — связи между оболочками не позволяют внутренней оболочке опасть. Здесь нет каркаса, его роль играет воздух между оболочками — давление воздуха противостоит внешнему атмосферному давлению. Остается только выкачать из эксплуатируемого объема шара воздух — и сооружение готово.