Итак, как и было обещано тов. Шацу, я скомпоновал кой-как отчет по куполу.



Вдохновленный идеями, привнесенными в массы Вай Цзы, около полугода назад я решил изготовить купол на базе расчетов геодезического купола с сайта acidome.ru
После некоторых колебаний и приблизительных сметных расчетов был выбран диаметр - 5 метров.
Выбор геометрии купола доставил отдельное удовольствие. Наиболее рациональной по числу элементов казался купол в 5/12 сферы при детализации 3 - 120 рёбер 5 разновидностей, 46 хабов четырех условных разновидностей, высота по коньку 4.14 метра.
Однако стены такого купола от земли начинают сходиться к центру, что не очень удобно с точки зрения использования площади, плюс горизонтальные рейки второго от земли яруса находятся на высоте около 180 см, что делает треугольный вход слишком низким. Было принято решение следующее: базовую часть купола расчитывать как 5/12 сферы с равнением края, после чего достроить вниз равномерный ярус с высотой 2 метра. Это добавило в общий набор 15 хабов и 45 труб, включая одну новую размерность.



Итоговый набор, по результатам сокращения различающихся единицами миллиметров труб содержал всего 5 позиций, самые короткие - 1674 мм, самые длинные - 2300 мм.
Выбор материала напрямую упирался в бюджет и в конечном счете явился одним из определяющих парамтров прочности купола. Изначально точный прибор (пятая точка) подсказал мне, что при выборе материалом алюминиевого сплава АД31Т1, необходимой и достаточной будет труба 25х2. Однако при расчете стоимости пришлось сократить расходы, облегчив трубу буквально вдвое - до 20х1.5 того же сплава.
Соблазн пустить на каркас Д16Т, более хрупкий (что критично при уже развивающемся процессе излома), но гораздо более прочный, упирается в чисто технлогический нюанс. Трубы АД31Т1 выпускаются заводом на продажу длиной 6м. При этом грамотная раскладка конструкций купола позволила мне во первых, практически полностью избежать обрезков, а во вторых, за 10% стоимости труб напилить их в размер в торговой точке, что сэкономило массу сил и времени. Трубы же из сплава Д16Т, увы, отпускаются длиной 3м, что при любой раскладке данного купола приводит к 30-40% нетоварных обрезков, также к значительной переплате - Д16Т сильно дороже.
Вариант тонкостенных стальных труб не рассматривался, в силу большого веса, неустойчивости к излому и труднодоступности.

Общий бюджет купола вышел в итоге около 50000 рублей. Порядка 18 тысяч на дюраль, порядка 16 тысяч на ткань, порядка 7 тысяч на нержавейку. Плюс газ, проволока для сварки, расходники для шитья, фурнитура, метизы, материал для чехлов.

Выбор типа и материала для хабов....
После долгих раздумий, было решено остановиться на конструкции жесткого по всем направлениям хаба "на кольце" - к кольцу, отпиленному из трубы, привариваются под нужными углами трубки, которые стыкуются с каркасными трубками. был выбран вариант, когда трубка хаба вставляется внутрь каркасной. Причины - в необходимости обеспечить максимально ровную, без ступенек поверхность купола для легкой обтяжки тента, значительно упрощающуюся обработку кромок и внутренних поверхностей, меньший вес хабов. Оценка прочности стыкового узла показала, что глубины порядка трех диаметров будет вполне достаточно для надежной фиксации трубки, что показал будущий излом конструкции. Для стопорения трубок был выбран вариант штифтования через сквозное поперечное отверстие, для облегчения стыковки отверстия во внешней трубке были рассверлены шире - при диаметре штифта в 4мм отверстия в трубках хаба были ~4.5 мм, отверстия в трубках каркаса - 6мм.
Во избежание электрохимической коррозии материалом для хабов была выбрана нержавеющая сталь недорогой марки. Изначальные требования к кольцу были - 70х3, к трубкам - 16х1.5. В связи с невозможностью купить требуемый обрезок трубы 70х3 (продается только по 6 метров), был приобретен кусок около двух метров 70х2. Это было одним из факторов, понизивших прочность конструкции.
Сварка хабов производилась лично мной, полуавтоматом, проволокой в среде защитных газов, в кондукторе простейшей конструкции. Трубки прихватывались в кондукторе, после чего проваривались по контуру. В результате пропущеный провар боковины одной из трубок с выокой вероятностью стал спусковым крючком для складывания узла конструкции внутрь. (см видео) Однако, с учетом произошедшего, ни один из сварных швов не разошелся полностью и консрукция сохранила связность.
Нижние 15 хабов сваривались целиком из трубок, благодаря чему имели плоский низ.
Напилка и обработка сырья, обточка хабов после сварки, сверловка отверстий в алюминии и нержавейке потребовали привлечения большого количества рабочих рук - в конечном счете над металлической частью купола успело поработать около десятка человек.

Также, в комплект купола была сварена вязанка кольев из арматуры 12мм длиной около 60 см, с приваренной поперечной ручкой длиной около 10 см. Такие колья легко вбиваются, легко извлекаются за ручку, ручка также является естественным упором для конструкции и для фиксации веревки. Для крепления основных оттяжек купола использовались парные колья из подручных обрезков труб, вбитые в землю перевернутой буквой V. C учетом вязки верхних концов кольев друг к другу, это обеспечило очень надежную фиксацию оттяжек.

Тент купола шился из неспециализированной плащевой ткани с водоотталкивающим слоем. В связи с большой площадью поверхности (суммарно около 200 квадратных метров, учитывая нижний ярус) было принято решение кроить купол по схеме "арбуз с попкой" - основная часть начинается от уровня немногим ниже второго яруса рёбер (около 2м от земли) и сходится лепестками к верхушке, где вшит круг диаметром 4 метра, сшитый из трех полос. Такая схема обеспечила рациональное использование ткани (без тонких, кроенных из цельной полосы 1.5м лепесточков вверху, сходящихся в единый центр). С учетом общей пентасимметричности купола была выбрана раскладка на 25 равных полос. Кждый пятый шов был закрыт и застрочен сверху стропой (ремнем) отменного качества - при ширине 40 мм и структуре типа страховочного ремня автомобиля это обеспечило надежность усиления тента. Такой же стропой купол был оторочен понизу, также для более равномерного распределения натяжения в места отхождения ремня от нижней кромки были вшиты треугольники, распределявшие натяжение по кромке.
Шитье выполнялось высокопрочными нитками, прямой строчкой. бщий вес готового тента получился около 30 кг, что ничтожно мало, в сравнении с более плотной, прочной и водонепроницаемой тканью классических больших шатров.
По результатам проверки на практике наблюдалось стабильное растягивание ткани на швах, что вызывало локальные протекания. Зимой все швы верхнего пятака будут проклеены полосой, что обеспечит им непротекаемость. Остальные швы в силу угла их расположения относительно земли и снижения нагрузки экстремальным растяжениям не подвергались. Ткань при сильном дожде мал-мала пробивалась водой (вероятно, это мог быть и банальный конденсат), однако общая легкость тента ИМХО искупает этот недостаток.

Итого, суммируя:
Купол, разборный, весом комплекта около 150 кг, собираемый командой из 10 человек за полдня, максимальный транспортировочный габарит - 230 см, разбитый на 6-8 чехлов с деталями. Площадь по основанию - 75 квадратных метров, высота в верхней точке около 6.2 м.

[LJ-video]

Результаты эксплуатации.

Купол был вывезен на специально обученную ролевую игру, первая сборка (с перерывами) заняла около 10 часов в сумме. В связи с несколькими неправильными шагами, приходилось делать пару отступлений, также сильно мешала дождливая погода. Для сборки купола оказались весьма полезны сундуки высотой около 55 см - более высокой подставки для сборки по сути не требовалось. Штифты фиксировались парой витков изоленты, трубки по рамзерам были заранее промаркированы цветными кольцами из той же изоленты.








Натягивание тента на собранный шестиметровый купол в ветренную погоду неиллюзорно доставило, включая полёты отдельных участников. В будущем планируется произвести попытку сборки купола при отсутствии ветра сразу под тентом. В случае же наличия стабильного ветра натягивание тента на готовый кракас представляется наиболее простым. Снятие тента производится же легко парой человек.
После сборки купол простоял пару суток, после чего случился инцидент. Ветер, усилившийся до шквалистого (перевернуто и изломано несколько обычных газебо, "софия" стояла сама, шестигранник диаметром 5 м того же класса, что софия, был повален), при резком шквале, вызвал последовательное складывание верхне-боковой части купола внутрь. Процесс фактически остановился, когда конструкции сложившегося участка упёрлись в препятствие.
Изучение обломков привело к следующим выводам: складывание явилось результатом сочетания ряда факторов.
1. Непровар боковой части одного из хабов. Судя по форме вдавившейся части, именно этот хаб был первым, вдавившимся внутрь.
2. Недостаточная жестксть кольца, на котором собран хаб. На многих хабах наблюдается волнообразный изгиб этого кольца, складывание его в узкий овал. Увы, как было сказано выше, выбор материала определялся фактором наличия у поставщика. Вдобавок ко всему, подобная конструкция все равно будет иметь недостаточную жесткость, поэтому для усиления хабов при ремонте уже предусмотрен ряд мер.
3. Недостаточная жесткость реек хаба. См выше про бюджет и вес. При этом вероятно наблюдался следующий эффект: небольшая склонность к прогибу трубок внутрь после сборки (ошибка около 1 градуса при сборке кондуктора для хабов), сильный прогиб трубок в связи с ветровой нагрузкой на тент, туго натягивающийся под ветром - в сумме с двумя первыми пунктами это привело к вгибанию сегмента внутрь.

(По ссылке открывается фото в высоком разрешении)



После того, как процесс остановился, было принято решение продолжить эксплуатацию купола. Вдавленные конструкции отъедали незначительный внутренний объем купола, тент сохранил целостность, поэтому для стабилизации были поставлены три подпорки из досок. В таком виде купол стабильно достоял до конца игры.
При разборке в брак ушло не более двух десятков трубок. Пострадавших хабов ориентировочно (подсчет и сортировка на текущий момент ещё не произведены) около 20 процентов, причем некоторая часть вероятно подлежит рихтовке и усилению.



Комментарии: 46