[go: up one dir, main page]

RU2122080C1 - Polyhedral spheroidal structure - Google Patents

Polyhedral spheroidal structure Download PDF

Info

Publication number
RU2122080C1
RU2122080C1 RU96123599A RU96123599A RU2122080C1 RU 2122080 C1 RU2122080 C1 RU 2122080C1 RU 96123599 A RU96123599 A RU 96123599A RU 96123599 A RU96123599 A RU 96123599A RU 2122080 C1 RU2122080 C1 RU 2122080C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
faces
hexagonal
belt
equator
regular
Prior art date
Application number
RU96123599A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96123599A (en
Inventor
Александр Сергеевич Шмелев
Original Assignee
Александр Сергеевич Шмелев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Сергеевич Шмелев filed Critical Александр Сергеевич Шмелев
Priority to RU96123599A priority Critical patent/RU2122080C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2122080C1 publication Critical patent/RU2122080C1/en
Publication of RU96123599A publication Critical patent/RU96123599A/en

Links

Images

Landscapes

  • Toys (AREA)

Abstract

FIELD: construction; may be used in erection of spheroidal domes and structures. SUBSTANCE: structure has 50 symmetrical faces of five types. Upper and lower bases are made in the form of regular hexagonal faces. Structure consists of five tiers: equatorial belt having 12 hexagonal faces; two similar belts symmetrical with respect to equator, each belt contains six hexagonal faces is adjacent to base; two similar belts symmetrical to equator, each belt has alternating six pentagonal and six hexagonal faces and is adjacent to equatorial belt. Strength, general stability of shape and space rigidity are ensured due to the fact that structure has four symmetry planes giving by dissection of polyhedron, regular dodecagons in section. In this case, all 96 vertexes of polyhedron are trihedral. Two types of domes may be made on the base of spheroidal structure and its members are presented in state which allows calculation of side lengths and face interior angles with any degree of accuracy. EFFECT: higher strength and stability. 29 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и предназначено для возведения сфероидальных куполов и конструкций. Известны многогранные конструкции, приближающиеся по форме к сфере и эллипсоиду /патенты США 4679361, 1987, 4825602, 1989/, состоящие из пятиугольных и шестиугольных панелей. The invention relates to the construction and is intended for the construction of spheroidal domes and structures. Multifaceted designs are known, approaching in shape to a sphere and an ellipsoid / US patents 4679361, 1987, 4825602, 1989 /, consisting of pentagonal and hexagonal panels.

Недостатком данного технического решения является небольшая прочность конструкций в вершинах многогранников, образованных примыканием 4 граней. В этих вершинах велика вероятность расхождения швов купола. Широко известна и используется наиболее прочная сборка куполов, когда каждый вертикальный шов перекрывается гранью следующего верхнего пояса, например, додекаэдр и усеченный икосаэдр, имеющие трехгранные вершины. The disadvantage of this technical solution is the low structural strength at the vertices of the polyhedra formed by the adjoining of 4 faces. At these peaks, there is a high probability of divergence of the seams of the dome. The most durable assembly of domes is widely known and used, when each vertical seam is overlapped by the face of the next upper belt, for example, the dodecahedron and the truncated icosahedron having trihedral vertices.

Пятиугольные грани, расположенные в следующем от экваториального ряду, не являются симметричными фигурами, что усложняет сборку купола. Из статьи в "Scientific American", 1989, можно сделать вывод, что купол рассчитывался последовательно по кольцам из многоугольника, точки касания граней к воображаемому эллипсоиду, длины сторон и внутренние углы граней выбирались случайно. Такой метод расчета отрицательно влияет на прочность и надежность конструкции в целом. The pentagonal faces located next to the equatorial row are not symmetrical figures, which complicates the assembly of the dome. From an article in Scientific American, 1989, it can be concluded that the dome was calculated sequentially from rings from a polygon, the points of contact of the faces with an imaginary ellipsoid, the lengths of the sides and the internal angles of the faces were randomly selected. This calculation method negatively affects the strength and reliability of the structure as a whole.

Целью изобретения является упрощение сборки конструкции, повышение надежности и прочности купола. The aim of the invention is to simplify the assembly of the structure, increasing the reliability and strength of the dome.

Сущность изобретения заключается в том, что многогранная сфероидальная конструкция содержит 50 симметричных граней 5 типов /фиг. 1, 2, 13/. Верхним и нижним основаниями конструкции служат правильные шестиугольные грани 5 /фиг. 12/. The essence of the invention lies in the fact that the multifaceted spheroidal structure contains 50 symmetrical faces of 5 types / Fig. 1, 2, 13 /. The upper and lower bases of the structure are regular hexagonal faces 5 / Fig. 12/.

Конструкция состоит из пяти поясов:
- экваториального пояса, содержащего двенадцать шестиугольных граней 1 /фиг. 8/,
- двух одинаковых поясов, симметрично расположенных относительно экватора, каждый пояс содержит шесть шестиугольных граней 4 /фиг. 11/ и примыкает к основанию,
- двух одинаковых поясов, симметрично расположенных относительно экватора, каждый пояс содержит чередующиеся шесть пятиугольных 2 /фиг. 9/ и шесть шестиугольных 3 /фиг. 10/ граней и примыкает к экваториальному поясу.
The design consists of five belts:
- equatorial belt containing twelve hexagonal faces 1 / Fig. eight/,
- two identical belts symmetrically located relative to the equator, each belt contains six hexagonal faces 4 / Fig. 11 / and adjoins the base,
- two identical belts symmetrically located relative to the equator, each belt contains alternating six pentagonal 2 / Fig. 9 / and six hexagonal 3 / Fig. 10 / faces and adjacent to the equatorial belt.

Многогранник имеет 96 трехгранных вершин. The polyhedron has 96 trihedral vertices.

При мысленном рассечении многогранника 4 плоскостями симметрии 3 плоскостями, проходящими через середины сторон правильных шестиугольных оснований, и 1 плоскостью, проходящей через экватор, в сечениях получаются правильные двенадцатиугольники /фиг. 3-7/. Такой конфигурацией конструкции обеспечивается прочность, общая устойчивость формы и пространственная жесткость. Плоскости симметрии, проходящие через середины сторон правильных шестиугольных оснований, дают в сечениях 3 равных двенадцатиугольника /фиг. 6, сечение Б-Б/. Полагая, что стороны этого двенадцатиугольника равны "a", вычислены элементы пятиугольных и шестиугольных граней многогранника. Для расчета элементов многогранника с любой степенью точности они представлены в виде иррациональных выражений. Как образец, можно привести такое же представление элементов выпуклых правильных /тело Платона/ и полуправильных /тело Архимеда/ многогранников через длину стороны правильной многоугольной грани. When a polyhedron is mentally dissected by 4 planes of symmetry, 3 planes passing through the midpoints of the sides of the regular hexagonal bases, and 1 plane passing through the equator, in the sections we get the regular dodecagon / Fig. 3-7 /. This design configuration provides strength, overall shape stability and spatial rigidity. The symmetry planes passing through the midpoints of the sides of the regular hexagonal bases give in sections 3 equal to a dodecagon / Fig. 6, section BB. Assuming that the sides of this dodecagon are equal to "a", the elements of the pentagonal and hexagonal faces of the polyhedron are calculated. To calculate the elements of a polyhedron with any degree of accuracy, they are presented in the form of irrational expressions. As a sample, we can give the same representation of convex regular elements / Plato body / and semi-regular / Archimedes body / polyhedra through the length of the side of a regular polygonal face.

В конструкции вписывается сфера диаметром

Figure 00000002
и эллипсоид /овалоид/ вращения, близкий к сфере /сфероид/, точки касания поверхности эллипсоида с гранями конструкции находятся на осях симметрии и совпадают, грани 1 и 5 находятся рядом, грани 2, 3, 4 с центрами тяжести граней /фиг. 16 - 18, 20, 21, 22 - 26/. Шестиугольная грань 3 больше пятиугольной грани 2 на величину равнобедренного треугольника с основанием, равным
Figure 00000003
фиг. 9, 10/. На основе половины конструкции можно получить два типа куполов /фиг. 27, 28/, в основании каждого из которых лежит правильный двенадцатиугольник /фиг. 5, 6, сечения А-А, Б-Б/. Наилучший вариант купола /фиг. 27/, при котором пятиугольники в основании составляют с фундаментом прямой угол, благодаря чему обеспечивается сооружение купола.A sphere with a diameter fits into the design
Figure 00000002
and an ellipsoid / ovaloid / rotation close to the sphere / spheroid /, the points of contact of the surface of the ellipsoid with the faces of the structure are on the axis of symmetry and coincide, faces 1 and 5 are close, faces 2, 3, 4 with the centers of gravity of the faces / Fig. 16 - 18, 20, 21, 22 - 26 /. The hexagonal face 3 is larger than the pentagonal face 2 by the size of an isosceles triangle with a base equal to
Figure 00000003
FIG. 9, 10 /. Based on half the construction, two types of domes / FIG. 27, 28 /, at the base of each of which lies a regular dodecagon / Fig. 5, 6, sections A-A, B-B /. The best version of the dome / Fig. 27 /, in which the pentagons at the base make a right angle with the foundation, which ensures the construction of the dome.

Площадь поверхности конструкции:

Figure 00000004

Объем конструкции:
Figure 00000005

Осуществимо изменение высоты и объема конструкции, этого можно добиться, уменьшая или увеличивая длину грани 1 /фиг. 29/.Surface area of the structure:
Figure 00000004

Scope of construction:
Figure 00000005

A change in the height and volume of the structure is feasible, this can be achieved by reducing or increasing the length of the face 1 / Fig. 29 /.

Возможность осуществления изобретения подтверждается интересом домостроительных компаний к аналогичному изобретению и открытием консультативной фирмы по его продаже в США. The possibility of carrying out the invention is confirmed by the interest of homebuilding companies in a similar invention and the opening of an advisory firm for its sale in the United States.

Перечень чертежей. The list of drawings.

Фиг. 1 - вид спереди /главный вид/ многогранной сфероидальной конструкции с нанесением номеров граней. Изображение по методу прямоугольного проецирования. FIG. 1 - front view / main view / multifaceted spheroidal design with the application of the numbers of the faces. Image using the rectangular projection method.

Фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1 с нанесением номеров грани. FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 with drawing face numbers.

Фиг. 3 - сечение конструкции /изображения, получающиеся при мысленном рассечении конструкции плоскостями симметрии/, вид спереди. FIG. 3 is a sectional view of the structure / image obtained by mentally dissecting the structure by planes of symmetry /, front view.

Фиг. 4 - вид сверху на фиг. 3. FIG. 4 is a plan view of FIG. 3.

Фиг. 5 - сечение А-А, проходящее через экватор на фиг. 3 /правильный двенадцатиугольник/. FIG. 5 is a cross section AA passing through the equator of FIG. 3 / regular dodecagon.

Фиг. 6 - сечение Б-Б, проходящее через середины сторон правильных шестиугольных оснований, на фиг. 4/ правильный двенадцатиугольник/. FIG. 6 - section BB passing through the midpoints of the sides of regular hexagonal bases, in FIG. 4 / regular dodecagon.

Фиг. 7 - сечение В-В, проходящее через вершины правильных шестиугольных оснований на фиг. 4 - правильный двенадцатиугольник/. FIG. 7 is a cross-section BB passing through the vertices of regular hexagonal bases in FIG. 4 - regular dodecagon.

Фиг. 8 - шестиугольная грань 1. FIG. 8 - hexagonal face 1.

Фиг. 9 - шестиугольная грань 2. FIG. 9 - hexagonal face 2.

Фиг. 10 - шестиугольная грань 3. FIG. 10 - hexagonal face 3.

Фиг. 11 - шестиугольная грань 4. FIG. 11 - hexagonal face 4.

Фиг. 12 - шестиугольная грань 5. FIG. 12 - hexagonal face 5.

Фиг. 13 - изображение конструкции в диметрии. FIG. 13 - image of the structure in dimetry.

Фиг. 14 - двугранные углы конструкции. FIG. 14 - dihedral angles of the structure.

Фиг. 15 - суммы плоских углов, сходящихся в вершинах. FIG. 15 - sums of plane angles converging at the vertices.

Фиг. 16 - эллипсоид, вписываемый в конструкцию. Вид спереди. FIG. 16 - an ellipsoid to fit into the design. Front view.

Фиг. 17 - точки касания эллипсоида с гранями. Вид спереди. FIG. 17 - points of contact of an ellipsoid with faces. Front view.

Фиг. 18 - эллипсоид, вписываемый в конструкцию. Вид сверху. FIG. 18 - an ellipsoid to fit into the design. View from above.

Фиг. 19 - точки касания эллипсоида с гранями. Вид сверху. FIG. 19 - points of contact of an ellipsoid with faces. View from above.

Фиг. 20 - точки касания и линии пересечения сферы диаметром, равным высоте конструкции с гранями. Точки касания эллипсоида с гранями. FIG. 20 - touch points and lines of intersection of a sphere with a diameter equal to the height of the structure with faces. Touch points of an ellipsoid with faces.

Фиг. 21 - точки касания сверху на фиг. 20. FIG. 21 - touch points from above in FIG. 20.

Фиг. 22 - 26 - центры тяжести граней. FIG. 22 - 26 - centers of gravity of the faces.

Фиг. 27 - купол, изображение в диметрии. Рациональный вариант купола. FIG. 27 - dome, image in dimetry. The rational version of the dome.

Фиг. 28 - купол, изображенный в диметрии. Второй вариант купола. FIG. 28 - dome, depicted in dimetry. The second version of the dome.

Фиг. 29 - увеличение объема конструкции. FIG. 29 - an increase in the volume of the structure.

Claims (1)

Многогранная сфероидальная конструкция, содержащая 50 симметричных граней 5 типов, отличающаяся тем, что конструкция имеет верхнее и нижнее правильные шестиугольные основания и состоит из 5 поясов: экваториального пояса, содержащего 12 шестиугольных граней; двух одинаковых поясов, симметрично расположенных относительно экватора, каждый пояс содержит 6 шестиугольных граней и примыкает к основанию; двух одинаковых поясов, симметрично расположенных относительно экватора, каждый пояс содержит чередующиеся 6 пятиугольных и 6 шестиугольных граней и примыкает к экваториальному поясу, при этом грани многогранника образуют 96 трехгранных вершин, а при рассечении многогранника 4 плоскостями симметрии, 3 плоскостями проходящими через середины стороны правильных шестиугольных оснований и одной плоскостью, проходящей через экватор, в сечениях получаются правильные двенадцатиугольники. A multifaceted spheroidal structure containing 50 symmetrical faces of 5 types, characterized in that the structure has upper and lower regular hexagonal bases and consists of 5 belts: an equatorial belt containing 12 hexagonal faces; two identical belts symmetrically located relative to the equator, each belt contains 6 hexagonal faces and is adjacent to the base; two identical belts symmetrically located relative to the equator, each belt contains alternating 6 pentagonal and 6 hexagonal faces and is adjacent to the equatorial belt, while the faces of the polyhedron form 96 trihedral vertices, and when the polyhedron is cut by 4 symmetry planes, 3 planes passing through the midpoints of the sides of regular hexagonal bases and one plane passing through the equator, in the sections you get regular dodecagon.
RU96123599A 1996-12-11 1996-12-11 Polyhedral spheroidal structure RU2122080C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96123599A RU2122080C1 (en) 1996-12-11 1996-12-11 Polyhedral spheroidal structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96123599A RU2122080C1 (en) 1996-12-11 1996-12-11 Polyhedral spheroidal structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2122080C1 true RU2122080C1 (en) 1998-11-20
RU96123599A RU96123599A (en) 1999-02-10

Family

ID=20188132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96123599A RU2122080C1 (en) 1996-12-11 1996-12-11 Polyhedral spheroidal structure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2122080C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103821227A (en) * 2014-03-03 2014-05-28 周广恩 Semispherical roof panel reticulated shell structure with vertical rod supporting for quick assembly
IT201700067509A1 (en) * 2017-06-16 2018-12-16 Roberta Gadaleta NEW STEREOTOMIC EQUIPMENT FOR A CUTTING HEMISPHERE DOME IN STONE
RU204593U1 (en) * 2021-03-09 2021-06-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spheroidal dome
RU205021U1 (en) * 2021-03-09 2021-06-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module
RU210960U1 (en) * 2022-01-12 2022-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) The densest structure modulus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4309852A (en) * 1979-12-07 1982-01-12 Stolpin Roger M Kit for assembling geodesic structure
US4679361A (en) * 1986-01-13 1987-07-14 Yacoe J Craig Polyhedral structures that approximate a sphere
US4825602A (en) * 1987-10-22 1989-05-02 Yacoe J Craig Polyhedral structures that approximate an ellipsoid
RU2035561C1 (en) * 1992-11-10 1995-05-20 Ростовская-на-Дону государственная академия строительства Dome-shaped roof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4309852A (en) * 1979-12-07 1982-01-12 Stolpin Roger M Kit for assembling geodesic structure
US4679361A (en) * 1986-01-13 1987-07-14 Yacoe J Craig Polyhedral structures that approximate a sphere
US4825602A (en) * 1987-10-22 1989-05-02 Yacoe J Craig Polyhedral structures that approximate an ellipsoid
RU2035561C1 (en) * 1992-11-10 1995-05-20 Ростовская-на-Дону государственная академия строительства Dome-shaped roof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В мире науки, 1989, N 11, с. 124, 125. *
Рюле Г. Пространственные конструкции. - М.: Стройиздат, 1974, с. 85. *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103821227A (en) * 2014-03-03 2014-05-28 周广恩 Semispherical roof panel reticulated shell structure with vertical rod supporting for quick assembly
CN103821227B (en) * 2014-03-03 2016-09-28 周广恩 A kind of have that vertical member supports can the hemispherical refractory slab latticed shell structure of quick assembling
IT201700067509A1 (en) * 2017-06-16 2018-12-16 Roberta Gadaleta NEW STEREOTOMIC EQUIPMENT FOR A CUTTING HEMISPHERE DOME IN STONE
RU204593U1 (en) * 2021-03-09 2021-06-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spheroidal dome
RU205021U1 (en) * 2021-03-09 2021-06-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module
RU210960U1 (en) * 2022-01-12 2022-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) The densest structure modulus
RU211725U1 (en) * 2022-01-12 2022-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) The densest structure modulus
RU218038U1 (en) * 2023-02-03 2023-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module
RU220108U1 (en) * 2023-06-15 2023-08-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module
RU220106U1 (en) * 2023-06-15 2023-08-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module
RU220110U1 (en) * 2023-06-15 2023-08-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module
RU220104U1 (en) * 2023-06-15 2023-08-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module
RU225605U1 (en) * 2024-02-06 2024-04-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module
RU225624U1 (en) * 2024-02-06 2024-04-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module
RU225606U1 (en) * 2024-02-06 2024-04-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module
RU225907U1 (en) * 2024-02-06 2024-05-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Spherical module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5505035A (en) Building systems with non-regular polyhedral nodes
Holden Shapes, space, and symmetry
US5249966A (en) Geometric building block system employing sixteen blocks, eight each of only two tetrahedral shapes, for constructing a regular rhombic dodecahedron
US4551726A (en) Omni-directional radar and electro-optical multiple corner retro reflectors
US9863136B2 (en) Archimedean cages, polyhedra, and nanotube structures and methods
KR101042136B1 (en) Cubic logic toys
US20150037766A1 (en) Convex equilateral polyhedra with polyhedral symmetry
US10722782B2 (en) Rhombic dodecahedron puzzle and multiple rhombic dodecahedron puzzle
US6644665B1 (en) Octagon cube spacial logical toy
KR900007455A (en) Golf ball
WO2013097872A1 (en) Three-dimensional systems structured by nesting six polyhedra respectively in a sphere
RU2122080C1 (en) Polyhedral spheroidal structure
US4586713A (en) Star prism puzzles
US3977138A (en) Space enclosure
US4060247A (en) Geometric puzzle
KR20190026374A (en) Golf Ball with Symmetric Dimple arrangement of Spherical Qusai-octahedron structure
KR0182100B1 (en) Dimple arrangement structure of golf ball
US4825602A (en) Polyhedral structures that approximate an ellipsoid
KR200494970Y1 (en) Magnet Buildable Toys
Zeeman Three-dimensional theorems for schools
US4551111A (en) Ball-like construction for a toy or the like
CN208553132U (en) A kind of interpolation building blocks and the toy using it
JP2001290851A (en) Sphere dividing method and sphere system structure designed by the same
KR200276874Y1 (en) Road block for dominoes play
O'Rourke Spiral unfoldings of convex polyhedra