Ангар из воздуха

Сооружения воздухоопорного типа иногда сравнивают с мыльным пузырем. Но это лишь внешнее сходство. Мягкую оболочку из прорезиненной ткани, полиэтиленовой пленки или других подобных материалов удерживает в натянутом положении избыточное давление в тысячные доли атмосферы, а этого вполне достаточно, чтобы успешно отражать порывы ветра, дождя.
Пневмосооружения обладают следующими преимуществами: огромные площади перекрываются ничтожным по весу материалом, изотовление конструкций полностью заводское, а на монтаж и демонтаж нужны считанные часы. Воздушные постройки сейсмостойки и практически несгораемы, могут устанавливаться на суше и на воде, светопроницаемы и радиопрозрачны. Однако есть у воздушных сооружений и недостатки.
Одним из них является необходимость постоянно компенсировать неизбежные потери воздуха. Это единственный строительный объект, где требуются вентиляторы или другие системы подкачки воздуха. Из-за ничтожной разности давлений утечки не могут быть большими. Однако не всюду легко компенсировать даже и такие ничтожные потери. А не восполнишь, сооружение сначала изрядно сморщится, а затем и вовсе рухнет.
Нередко купол временного здания, склада, ангара необходимо развернуть в труднодоступном, удаленном от источников энергии районе. С оболочками возили передвижные бензо-электрические или дизельные агрегаты, которые требовали для своей работы горючего и квалифицированного обслуживания. В таких условиях пленочные крыши приносили больше забот, чем удобств.
Изобретатели Ю. Хрущев и М. Табаков на тот случай, когда купол развертывается вблизи или прямо на водной поверхности, а так часто и бывает, предложили к воздухоопор-ному сооружению подключать автономное подкачивающее устройство, которое бы работало на энергии волн больших рек, озер и морей. Это не только даровой, но и, можно сказать, постоянный источник энергии, так как полного штиля на больших водоемах практически не бывает. Воздухонагнетатель на воде и рядом оболочка. Если удлинить воздуховод, оболочку вполне можно вынести и на берег. Волны с помощью простого клапанного устройства, как насосом, подкачивают в оболочку воздух, и та стоит словно вкопанная (рис. 62).
Подкачивающее устройство должно быть неподвижным относительно волн, поэтому его устанавливают на стойках. Можно использовать и понтоны, поставленные на якорь. А оболочка свободно качается на воде. Воздуховод должен быть эластичным.
Это изобретение подкупает простотой решения. Обтянутый тканью каркас с двумя клапанами не нуждается в постоянном надзоре и в специалистах по эксплуатации и вполне может служить складом, амбаром, гаражом и даже крытым кинотеатром или стадионом и дает годовую экономию 6—10 тыс. руб. на сооружение.

НАДУВНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ИЗ БЕТОНА

В начале 70-х годов в Португалии был невиданный урожай винограда и других фруктов. Однако радость виноделов вскоре была омрачена возникшей проблемой — существующие винные хранилища не могли вместить даже части заготовленной продукции. Вино успело бы перебродить, прежде чем построили традиционные бочки-гиганты.
Спасение пришло неожиданно. Строители в спешном порядке стали надувать огромные мешки и прямо на них набрызгивали бетон. После того, как бетон застывал, воздух выпускали и' мешок вытаскивали. В бетонные бочки заливали вино. Так за месяц были построены прочные хранилища, спасшие несколько миллионов литров вина.
Этот эпизод заставил специалистов вспомнить о перспективном изобретении нашего соотечественника Сумского, который еще в 1893 г. предложил аэробалки (патент США № 511472).
Аэробалка — это тканевая оболочка с воздухонепроницаемой пленкой внутри, наполненная сжатым воздухом. Если внутри оболочек создать избыточное давление, способное удержать вес строительных материалов, то надувная камера будет отменной опалубкой, вес которой в десятки раз меньше деревянных и металлических. Пневмоопалубка упаковывается в небольшие емкости, удобные для перевозки, причем поставить ее в рабочее положение или разобрать можно за несколько часов. Никаких подъемных механизмов, кроме компрессора или вентилятора, при этом не требуется.
Однако, чтобы оболочки могли удержать сырой бетон, требовалось избыточное давление в десятки раз большее. Материалы, из которых надували пролеты в 40—60 м, будучи примененными в качестве опалубки, могли удерживать на себе пролеты не более 9—12 м. Малая несущая способность надувных оболочек вынудила искать компромиссные решения.
На поверхность пневмоопалубки бетонную смесь наносили послойно. Первый тонкий слой, затвердев, брал на себя часть нагрузки. Каждый предыдущий слой служил каркасом для последующего.
Специалистам как-то невдомек было спросить у самих себя, почему вместо одной камеры не взять несколько, но меньших размеров. Именно в дроблении таятся неисчерпаемые возможности гшевмоопалубки. Вполне можно обойтись с материалом уже освоенной прочности, не требуется большое избыточное давление. И такая пневмоопалубка, состоящая из набора унифицированных пневматических труб, была предложена (а. с. № 397625). Благодаря составной опалубке представилась возможность строить бетонные сооружения любых размеров и форм, не особо заботясь о повышении несущей способности ткани.
Трубчатые элементы укладывают в штабеля, как бревна, и скрепляют между собой тесьмой. Сверху штабель стягивают пневмотрубчатыми арками, поверх которых расстилают полотно опалубочного щита. Такая опалубка из надувных баллонов позволяет изготовлять железобетонные оболочки двумя способами: пространственным изгибом материалов из плоского листа и набрызгом на комплект ненакачанных матерчатых труб. Надувая опалубку, плоское сооружение превращают в выпуклое. Бетонное сооружение растет на глазах строителей, работа которых теперь сводится лишь к тому, чтобы вскоре свернуть комплект надувных труб и перебазироваться на другой участок.
По второму способу сначала надувают опалубку, а затем набрызгивают бетонную смесь. Существующие агрегаты способны напылять бетона по 1,5 м3/ч, или до 30 м2 бетонируемой оболочки толщиной 5 см.
Опалубка из пневматических труб имеет ряд преимуществ по сравнению с другими конструкциями. Из набора «надувных бревен» можно собрать секции с пролетами в 9, 12, 15, 18, 24 м и т. д. В каждом случае требуется соответствующей величины опалубочный щит. Изнашивается в основном поверхность опалубочного щита — самого дешевого и простого элемента, а пневматические элементы могут служить долго.
Скоростная технология строительства коттеджей, хранилищ, резервуаров, при которой размер и формы стен и потолка задаются набором уложенных в штабеля эластичных труб, наполненных воздухом, позволяет механизировать работы на 85%. Кроме того, наполовину снижаются трудовые, материальные и энергетические затраты.
Применение многоэлементной пневмоопалубки принесет огромную пользу в сельском строительстве, при возведении укрытий для техники, зерна и скота, при постройке помещений для птицы, под производственные цехи. В собранном виде пневмоопалубка и подсобный инвентарь занимают одну автомашину. Для подъема опалубки в рабочее положение требуется один компрессор на колесах.
Строительство пневмонадувных сооружений поставили на поток несколько зарубежных фирм. Так, одна из строительных фирм ФРГ, рекламируя свою продукцию, сообщает: «Чтобы построить небольшое, но вполне сносное жилище, вам понадобится всего лишь 36 мин». Материал, из которого строится дом —жидкий пенопласт. Им обливают надувной резиновый каркас-мешок. Через 15—20 мин жидкий пенопласт застывает— и дом готов. Стравив воздух из мешка-опалубки и вытащив его, можно поселяться в новое жилище. По сообщениям фирмы, такие дома хорошо противостоят ветру, снегу, дождю и землетрясениям.

ГВОЗДЬ С «ЛИШНЕЙ» ШЛЯПКОЙ

Будь гвоздь с самого рождения двухголовый, за многие века человечество сохранило бы миллионы кубометров добротной древесины и многократно запускало бы в производство одни и те же гвозди.
Ни одна, даже самая незначительная, стройка не обходится без временных деревянных сооружений — опалубки, бытовок, заборов и т. д. Заканчивается строительство, и времянки разбирают, на их месте остаются кучи щепы и груды расколотых досок с торчащими гвоздями. Доски, кубометр которых до разборки стоил 31 р. 90 к., превращаются в отходы стоимостью 3—9 руб. за 1 м3. В них тысячи килограммов гвоздей остаются ржаветь, о них тупят пилы и топоры те, кто отважится пустить отходы в дело. Извлекать их из досок и выпрямлять никто не хочет, хотя теперь, когда доска оторвана, вытащить гвоздь нетрудно. При разборке временных деревянных сооружений остается до 30% и более исковерканных досок.
«Неужели нет способа вытаскивать гвозди без повреждения досок?» — задумались специалисты в управлении строительства Конаковской ГРЭС, где предстояло соорудить много деревянных времянок.
В ходе широкого патентного поиска выяснилось: к каким только ухищрениям ни прибегали, пытаясь уцепиться за шляпку плотно вбитого в доску гвоздя! Предлагались инструменты и даже устройства, призванные буквально вгрызаться в доску, чтобы уцепиться за шляпку гвоздя. На помощь привлекали гидравлику, пневматику, сложные магнитные и механические устройства. Не сломив упорства гвоздя, принялись разрабатывать устройства для отрыва досок вместе с гвоздями. Но это были уже не ручные и даже не переносные инструменты, а машины внушительных размеров и веса.
Внимание исследователей привлек странный гвоздь (патент США № 3096680). Чтобы было красиво, изобретатель предложил снабдить гвоздь второй шляпкой, расположенной несколько выше первой на более тонком стержне с надрезом у нижней шляпки и лысками с двух сторон. Ударами молотка по верхней шляпке можно забить такой гвоздь до полного углубления нижней шляпки в дерево, а затем поворотом вокруг продольной оси оторвать верхнюю шляпку со стержнем в месте надреза. Вот он, ключ к решению задачи — гвоздь с двумя шляпками!
Конаковским энергостроителям не мешала вторая (верхняя) шляпка, которую американским патентом предусмотрено было отрывать в декоративных целях. Пусть нижняя шляпка плотно сидит в дереве соответственно своему назначению, а под верхнюю шляпку плотник легко подведет губки обычного гвоздодера и вытащит, наконец, упрямый гвоздь, не повредив доски.
А для этого следует устранить надрез, чтобы не оторвалась верхняя шляпка. Проверить найденное решение было нетрудно. Несколько десятков гвоздей с двумя шляпками, выточенных на токарном станке, легко извлекались из досок — стержни их оставались почти прямыми.
Вскоре на строительство Конаковской ГРЭС доставили партию новых гвоздей. Рабочие, занятые на разборке временных сооружений, дали высокую оценку новым гвоздям. Каждые 800 кг этих гвоздей, забитых во временные сооружения, дали 1740 руб. экономии. Расход самих гвоздей, теперь используемых неоднократно, сокращается втрое. Производительность труда плотников при разборке повышается на 20%- Такие гвозди теперь применяют на многих энергетических стройках для сооружения опалубок.

ГВОЗДЬ-ШУРУП

Шурупы держат отменно, но работа с ними трудоемкая. Гвоздь, наоборот, забить нетрудно, но также легко он может и выскочить.
Отец и два сына Слесаревы из г. Омска предлагают гибрид гвоздя и шурупа, который воплощает положительные стороны и того и другого. На теле гвоздя нарезана резьба, но не сплошная, а занимающая всего лишь 140° окружности стержня.
Двусторонние резьбовые выступы позволяют гибрид не завинчивать, как шуруп, а забивать одним-двумя ударами молотка. При этом будут деформироваться только те сектора стенки отверстия, по которым проходят резьбовые выступы. Забив гвоздь-шуруп до конца, отверткой поворачивают его за шлиц на 90°. Больше того, авторами предложен шлиц шляпки не прямолинейный, как обычно, а в виде трапеции.
При такой несколько суживающейся кверху прорези и аналогичной трапецеидальной заточке острия отвертки обеспечивается более надежное зацепление.

ГВОЗДИ С САМОКОНТРОВКОЙ

Винтовые и прочие нарезки на теле гвоздя — не единственная возможность контровки крепежа. Например, не хуже справится с подобной работой гвоздь типа сжатой подковы, у которой на «усах» сделаны зубья по типу пилы (патент США № 2150788). При забивании концы заточенной и изогнутой рифленой металлической полоски разойдутся в стороны, и гвоздь держит надежно, к тому же технологичен для производства.
Примерно того же эффекта можно добиться, если сделать гвоздь из сложенной вдвое проволоки. Забивают такой гвоздь не до конца, затем одну из торчащих половинок отгибают и ударяют по оставшейся торчащей части. Гвоздю ничего не остается, как на глубине «нырнуть» в сторону.

ГВОЗДИ ПО ТИПУ РЫБОЛОВНОГО КРЮЧКА

Вбить гвоздь в доску или бревно—дело нехитрое, главное, чтобы он надежно держал. Для увеличения сцепления гвоздя с материалом было сделано несколько предложений.
Так, на поверхности у острия гвоздя (английский патент № 1072609) нанесены продольные канавки, а в середине и у шляпки — поперечные, благодаря которым он плотно держится в материале. Правда, чтобы его забить, нужно потратить большую энергию. Есть у этого гвоздя и недостаток. Выступающие рифления «разбивают» отверстие, в которое входит гвоздь, что весьма нежелательно. Еще в начале века англичанину Д. Шелдерслоу был выдан патент на гвоздь, снабженный по поверхности винтовым гребешком. При забивании такой гвоздь самоввинчивается в дерево, ничуть не портя отверстия. Правда, гвоздь получился не слишком технологичен, и поэтому многие пытались удешевить его производство. Вот одно из решений, запатентованное в 1905 г. в Германии.
Гвоздь сначала фрезеруется до получения квадратного сечения, а затем скручивается на определенный угол, за счет чего и образуется винтовая линия на его поверхности.
Последнее слово здесь сказал барнаульский изобретатель В. Е. Мозайков. Для упрощения технологии производства и для улучшения сцепляемости гвоздя с материалом он предложил винтовые выступы делать не сплошными, а прерывистыми. Причем выступы нанести нетрудно, поскольку они имеют вид обычной насечки. Гвоздь В. Е. Мозайкова (а. с. № 309165) вряд ли выпадет даже при мощной тряске изделия.
Прост и необычен по конструкции и американский гвоздь ио патенту США № 2376936. В его теле на противоположных сторонах вырезано несколько маленьких канавок, ослабляющих в этих местах тело гвоздя.
При забивании выемки не работают и гвоздь идет в дерево прямолинейно. Прошив же соединяемые детали насквозь и упершись в твердую подставку, он изогнется именно в этих заранее предусмотренных узких местах. А уж согнутый гвоздь попробуйте-ка вытащить.

ГВОЗДЬ—ВСЕМУ ГОЛОВА

Историки утверждают, что первые гвозди появились около пяти тысяч лет назад. Чем же люди пользовались для соединения воедино отдельных деталей быта и жилища? Гвоздями, но только природными, их роль неплохо выполняли шипы некоторых растений, прочные иглообразные кости рыб. Именно такими гвоздями пользовались древние римляне и египтяне. Первые же металлические гвозди появились в XII—XIII веках с развитием кузнечного ремесла.
Гвоздь литой или кованый, мало изменившись внешне, дошел почти до наших дней. Лишь в XIX веке, причем в последние десятилетия, он время от времени появляется в непривычном виде. Взять, к примеру, материал, из которого делают гвозди. Сапожники применяют деревянные гвозди, плотники — железные. Но гвозди уже делают и из других материалов.
При кровельных работах для крепления черепицы и асбе-стоцементных плит можно применять гвозди из алюминия. Они прекрасно соединяют различные сорта дерева.
Опыт показал, что алюминиевые гвозди выгодно применять для скрепления деталей из твердых пород дерева, в которых обычные гвозди быстро ржавеют. Кроме того, алюминиевые гвозди в отличие от других редко ломаются.
В лаборатории новых видов стекла и керамики в Лидсе (Англия) разработан автомат для производства нержавеющих гвоздей из стеклопластика. Они будут незаменимы при постройке катеров, лодок, малых траулеров, судовой мебели. Новые гвозди не подвергаются коррозии в среде с влажным морским воздухом.
Однако сельских плотников, столяров, строителей больше интересуют гвозди, предназначенные для скрепления дерева.
На практике почему-то принято отдавать предпочтение круглым гвоздям. Так поступают почти все плотники и строители. Между тем нетрудно понять, что именно круглые гвозди должны держаться менее крепко, чем граненые. В самом деле, сила, с которой вбитый гвоздь удерживается в древесине, тем больше, чем больше поверхность соприкосновения его с материалом, ведь для того-то мы и вбиваем гвоздь поглубже, когда хотим, чтобы он крепче держался. А при равных поперечных сечениях круглый гвоздь должен иметь, как известно из геометрии, наименьшую поверхность. Если площадь поперечного сечения равна квадратному сантиметру, то у круглого гвоздя периметр сечения равен 3,55 см, а четырехгранного — 4 см. Еще больше был бы периметр у трехгранного гвоздя — 4,35 см, и, следовательно, предпочтительнее было бы всюду употреблять только трехгранные гвозди либо круглые, но потолще, но как быть с повышенным расходом металла?
Остроумное предложение сделал в 1946 г. американец К. Клейн. Можно смело делать гвозди толстые, решил изобретатель, только предварительно лишний металл внутри необходимо изъять. Пустотелый гвоздь легок, прочен и, кроме того, для лучшего сцепления с материалом был снабжен наружными продольными ребрами. Как видим, гвозди бывают не только круглые и граненые. Есть множество самых остроумных конструкций гвоздей, и каждая имеет свое назначение.