Деревянные дома, бани, печи и камины, гараж, теплица, изгороди, дачная мебель

Шухман Юрий

С функциональной точки зрения «сферические» укрытия привлекают повышенным соотношением площадей, занятых растениями и необходимых для проходов. Они экономичны, так как на единицу объема требуют минимума площади ограждения, а значит, и минимума конструкционных материалов. Почему же при таких преимуществах куполообразные постройки (в частности, теплицы) не получили сколько-нибудь широкого распространения в индивидуальных хозяйствах? Очевидно, потому, что до настоящего времени неизвестны простые конструкция и технология изготовления, которые позволили бы построить их в условиях домашней мастерской, то есть доступными умельцам средствами.

Из правильных многогранников наилучшим образом приближаются к сфере додекаэдр и икосаэдр (рис. 7.9).

Их характеристики, интересующие конструктора, приведены в табл. 6.

Сравним эти характеристики. Интересно, что полное число ребер у этих двух многогранников одинаково. Конструктивно ребра могут быть сделаны каждым умельцем, исходя из собственных возможностей: это трубки из различных материалов (металл, пластик), деревянные стержни, уголок и т. п. Длина ребер, а значит, и размеры всего сооружения могут быть разными. При равных а ( здесь и далее – длина ребра) – у додекаэдра более чем вдвое больше площадь полной поверхности и более чем втрое – объем. Больше у него и число вершин (20 против 12 у икосаэдра), однако в каждой вершине додекаэдра сходится три ребра, в то время как у икосаэдра – пять.

Геометрия эта нужна нам для того, чтобы выбрать тип многогранника для изготовления конструкции. Если с ребрами (см. выше) все ясно, то остается лишь найти приемлемую конструкцию вершины, которая объединяла бы их под нужными углами. Возможные варианты конструкции таких узлов обоих многогранников приведены на рис. 7.10 (а и б для икосаэдра, в и г для додекаэдра). Видно, что в основе конструкции лежат сварные пирамиды: с тремя боковыми гранями для додекаэдра и пятью – для икосаэдра. В основе определения геометрических характеристик этих пирамид лежат довольно громоздкие расчеты, которые за неимением места опустим, а сразу воспользуемся их результатами.

Рис. 7.9. Возможные варианты исполнения парников

Таблица 6

Пирамида с тремя боковыми гранями образована тремя же равнобедренными треугольниками с углом при вершине 108°, а пирамида с пятью боковыми гранями – пятью равносторонними треугольниками (рис. 7.11). Учитывая, что число узлов велико и требуется высокая точность и идентичность их изготовления (иначе конструкция может не собраться в правильную фигуру), понадобятся соответствующие приспособления – сварочные кондукторы (рис. 7.12, а, б), сделать которые нетрудно. Для изготовления кондуктора для узлов-вершин додекаэдра необходимо отрезать три одинаковых куска металлического уголка длиной, равной 1, 62хL (L – длина ребра пирамиды-вершины). Затем эти отрезки складываются на плоскости в треугольник, как показано на рис. 7.12, а, и собираются в единое целое прихватками (сварными «клепками»).

Рис. 7.10. Варианты конструкции соединительных узлов (вершин)

Рис. 7.11. Разметка соединительных узлов

Рис. 7.12. Кондукторы и размещение в них боковых граней соединительных узлов

Высоту вертикальных полок уголков перед их сборкой следует довести до размера h=0,394хL.

В полученный кондуктор вершинами к центру вкладываются заготовки граней пирамиды. Если с размерами все в порядке, заготовки (треугольники) сойдутся вершинами в центре и сомкнутся ребрами по всей длине без нахлестов и зазоров. При необходимости высоту вертикальных полок уже собранного кондуктора можно увеличить подкладками под горизонтальные полки или уменьшить, например, на точильном станке (возможно и размещение регулировочных подкладок в центральной части плоскости, ограниченной кондуктором).

Пирамиду нужно сваривать, не вынимая ее из кондуктора. Технология изготовления узлов (вершин) для икосаэдров аналогична, с той лишь разницей, что кондуктор (правильный пятиугольник) составляется из пяти отрезков уголка длиной L с высотой вертикальной полки h = 0,524хL (см. рис. 7.12, б). Заготовки же боковых граней (см. рис. 7.11) представляют собой равносторонние треугольники с длиной стороны L. Для проверки правильности геометрии пирамид, полученных в результате сварки, можно воспользоваться угловыми шаблонами (рис. 7.13), с помощью которых контролируются углы между гранями пирамид.

Трубчатыми элементами узлы снабжаются по одному из двух вариантов (см. рис. 7.10). Сваривают их (по вариантам а и в) в тех же кондукторах, что и пирамиды. В процессе изготовления узлов и после окончательной их сборки сварные швы следует зачищать, а готовые узлы предохранить от коррозии атмосферостойким покрытием. Сколько и каких узлов надо иметь для изготовления каркаса строения в каждом конкретном случае? Если в основе купола лежит додекаэдр, то полным его имеет смысл делать лишь для небольших парников, то есть требуются табличные числа узлов (вершин) и ребер (см. табл. 6).

При строительстве теплиц «солидных» размеров резонно сделать купол в виде многогранника с отсеченной нижней частью. Тогда общее число необходимых узлов и ребер уменьшается на 5, еще пять узлов видоизменяются (в них соединяются по четыре ребра, два из которых длиной 1,62ха лежат в горизонтальной плоскости). Площадь парника составляет 4,5ха2. В случае использования икосаэдра в качестве купола общее число узлов уменьшается на 1, число ребер – на 5, а 5 узлов видоизменяются наиболее простым способом – убирается одно из пяти соединений. Площадь парника равна 1,72ха2. Для правильной сборки куполов очень желательно максимально точное изготовление узлов – вершин.

Рис. 7.14. Крепление пленки на ребрах

Для компенсации погрешностей изготовления (в некоторых пределах) имеются следующие возможности. Во-первых, можно до известных пределов раззазорить соединение ребер в узлах, а во-вторых, желательно иметь некоторую зону осевого перемещения ребер в узлах, что позволит компенсировать погрешности всей конструкции путем удлинения ребер. Соединить трубчатые ребра с втулками узлов наиболее просто шплинтами или «морскими болтами» на сквозных отверстиях. Если это почему-либо нежелательно, можно обойтись одним выполняемым во втулке узла резьбовым отверстием с ввернутым в него винтом. В трубке-ребре сверлится соответствующее гладкое отверстие. Размечать отверстия под фиксаторы следует в процессе пробной сборки одновременно с подгонкой элементов.

Собранный каркас покрывают либо стеклом, либо полиэтиленовой пленкой. Трубчатый каркас, который может быть легким (алюминиевые, пластиковые, деревянные ребра), резонно покрывать полиэтиленом. И тут надо решить две проблемы: как раскроить пленку и как закрепить ее на ребрах. Наиболее прост раскрой пленки для икосаэдра. Его боковую поверхность легко закрыть одной полосой номинальной шириной 0, 87ха. Верхняя часть покрытия купола может быть в худшем случае сделана из пяти кусков в форме равносторонних треугольников с номинальным значением стороны а.