Войти
Крыша этого промышленного здания поддерживается пространственной каркасной конструкцией. 
Если к синему узлу приложена сила, а красная полоса отсутствует, поведение конструкции полностью зависит от жесткости синего узла на изгиб. Если присутствует красная полоса и жесткость синего узла при изгибе незначительна по сравнению с соответствующей жесткостью красной полоски, система может быть рассчитана с использованием матрицы жесткости без учета угловых факторов. В архитектуре и проектирование конструкций, пространственный каркас или пространственный каркас (трехмерная ферма) - это жесткая, легкая, ферменная -подобная конструкция. построены из взаимосвязанных стоек в геометрическом образце . Космические рамы можно использовать для перекрытия больших площадей с небольшим количеством внутренних опор. Как и ферма , пространственный каркас прочен из-за присущей треугольнику жесткости; изгибающие нагрузки (изгибающие моменты ) передаются как растягивающие и сжимающие нагрузки по длине каждой стойки.
Александр Грэм Белл с 1898 по 1908 год разрабатывал космические каркасы, основанные на геометрии тетраэдра. Белл интересовался, прежде всего, их использованием для изготовления жестких каркасов для морской и авиационной техники, причем тетраэдрическая ферма была одним из его изобретений. Доктор Ing. Макс Менгерингхаузен разработал космическую решеточную систему под названием MERO (аббревиатура ME ngeringhausen RO hrbauweise) в 1943 году в Германии, тем самым положив начало использованию космических ферм в архитектуре. В широко используемом методе, который до сих пор используется, отдельные трубчатые элементы соединяются в узловых соединениях (в форме шара) и в таких вариантах, как система космической палубы, система октетных ферм и кубическая система. Стефан де Шато во Франции изобрел трехстороннюю систему SDC (1957), систему Unibat (1959), Pyramitec (1960). Для замены отдельных колонн был разработан метод древовидных опор. Бакминстер Фуллер запатентовал октетную ферму в 1961 году, сосредоточив внимание на архитектурных конструкциях.
Пространственные рамки обычно проектируются с использованием файла. Особенностью матрицы жесткости в архитектурном пространственном каркасе является независимость от угловых факторов. Если соединения достаточно жесткие, угловыми прогибами можно пренебречь, что упростит расчеты.
Упрощенная пространственная рамная крыша с полуоктаэдром, выделенным синим цветом Простейшей формой космической рамки является горизонтальная плита из взаимосвязанных квадратных пирамид и тетраэдров изготовлены из алюминия или трубчатых стальных стоек. Во многом это похоже на то, что горизонтальная стрела башенного крана повторяется много раз, чтобы сделать ее шире. Более сильная форма состоит из взаимосвязанных тетраэдров, в которых все стойки имеют единичную длину. Более технически это называется изотропной векторной матрицей или октетной фермой с единичной шириной. Более сложные варианты изменяют длину распорок для изгиба всей конструкции или могут включать другие геометрические формы.
В рамках значения пространственной рамки мы можем найти три системы, явно различающиеся между ними:
Классификация кривизны
Эта железнодорожная станция поддерживается структурой цилиндрического свода. Классификация по расположению элементов
Другими примерами, которые можно классифицировать как пространственные рамы, являются следующие:
Пространственные рамы - обычное дело в современном строительстве; они часто встречаются в больших пролетах крыш модернистских коммерческих и промышленных зданий.
Примеры зданий, основанных на космических каркасах, включают:
Большие переносные сцены и осветительные приборы порталы также часто строятся из космических рам и октетных ферм.
Yeoman YA-1 против рамы CA-6 Wackett. CAC CA-6 Wackett и Yeoman YA- 1 самолет Cropmaster 250R был построен с использованием примерно такой же сварной стальной трубы фюзеляжа.
Космические рамы иногда используются в конструкциях шасси автомобилей и мотоциклов. Как в космической раме, так и в шасси с трубчатой рамой, панели подвески, двигателя и кузова прикреплены к каркасу из труб, и панели кузова имеют небольшую структурную функцию или не выполняют ее. Напротив, в конструкции unibody или monocoque корпус выступает как часть конструкции.
Трубчатое шасси предшествовало космическому шасси и является развитием более раннего лестничного шасси. Преимущество использования трубок по сравнению с предыдущими секциями с открытым каналом состоит в том, что они лучше сопротивляются скручивающим силам. Некоторые трубчатые шасси представляли собой не что иное, как лестничное шасси, сделанное из двух труб большого диаметра, или даже единственную трубу в качестве основного шасси . Хотя многие трубчатые шасси имели дополнительные трубы и даже были описаны как «космические рамы», их конструкция редко правильно подчеркивалась как космическая рама, и они вели себя механически как шасси с трубчатой лестницей с дополнительными кронштейнами для поддержки прикрепленных компонентов, подвески, двигателя и т. Д. • Настоящая пространственная рама отличается тем, что все силы в каждой стойке являются либо растягивающими, либо сжимающими, а не изгибающимися. Хотя эти дополнительные трубы действительно несли некоторую дополнительную нагрузку, они редко диагонализовались в жесткую пространственную раму.
Первое шасси с настоящей космической рамой было произведено в 1930-х годах такими дизайнерами, как Бакминстер Фуллер и Уильям Бушнелл Стаут (Димаксион и Крепкий Скарабей ), который понял теорию истинного космического каркаса либо из архитектуры, либо из конструкции самолета.
Первым гоночным автомобилем, который попытался использовать космическую раму, был Cisitalia D46 1946 года. В нем использовались две трубы небольшого диаметра с каждой стороны, но они были разделены вертикальными трубками меньшего размера, и поэтому не были диагонализованы ни в одной из сторон. самолет. Годом позже Porsche разработала свой Type 360 для Cisitalia. Поскольку в нее входили диагональные трубы, ее можно считать первой настоящей космической рамой.
Рама Jaguar C-Type Maserati Tipo 61 1959 года (Birdcage) часто считается первой, но в 1949 году Dr. Роберт Эберан-Эберхорст разработал Jowett Jupiter, представленный на Лондонском автосалоне в этом году; Jowett одержал победу в классе на 24-часовой гонке в Ле-Мане 1950 года. Позже, TVR, небольшие британские производители автомобилей разработали концепцию и выпустили двухместную машину из сплава на многотрубном шасси, появившуюся в 1949 году.
Колин Чепмен из Lotus представил свой первый серийный автомобиль, Mark VI, в 1952 году. На это повлияло шасси Jaguar C-Type, другое с четырьмя трубами двух разных диаметров, разделены более узкими трубками. Чепмен уменьшил диаметр основной трубки для более легкого Lotus, но не стал уменьшать дополнительные трубки, возможно, потому, что он считал, что это будет непросто для покупателей. Несмотря на то, что Lotus широко описывается как космический каркас, Lotus не создавал настоящего космического шасси до Mark VIII, с влиянием других конструкторов, имеющих опыт работы в авиастроении.
Другие примечательные моменты. Примеры автомобилей с космической рамой: Audi A8, Audi R8, Ferrari 360, Lamborghini Gallardo, Mercedes-Benz SLS AMG, Pontiac Fiero и Saturn S-Series.
чилийский киткар, демонстрирующий свою космическую конструкцию (2013). Большое количество комплектов автомобилей, возможно, большинство из них, произведенных в Великобритании, используют конструкцию с пространственным каркасом, потому что для производства в небольших количествах требуются только простые и недорогие приспособления, а конструктору-любителю относительно легко достичь хорошей жесткости с помощью пространственного каркаса.. Обычно пространственные рамы свариваются MIG, хотя в более дорогих наборах часто используется сварка TIG, более медленный и более квалифицированный процесс. Многие из них напоминают Lotus Mark VII в общих чертах и механической компоновке, однако другие являются точными копиями AC Cobra или итальянских суперкаров, но некоторые из них имеют оригинальный дизайн, не похожий ни на один другой автомобиль. Часто конструкторы прилагали значительные усилия для создания настоящих пространственных рам, в которых все точки значительных нагрузок были закреплены в трех измерениях, в результате чего прочность и жесткость были сопоставимы с типичными серийными автомобилями или даже превосходили их. Другие представляют собой трубчатые рамы, но не настоящие пространственные рамы, потому что в них используются трубы относительно большого диаметра, часто изогнутые, которые несут изгибающие нагрузки, но из-за большого диаметра остаются достаточно жесткими. Однако некоторые низкокачественные конструкции не являются настоящими космическими каркасами, поскольку трубы несут значительные изгибающие нагрузки. Это приведет к значительному изгибу из-за динамических нагрузок и, в конечном итоге, к усталостному разрушению - механизму разрушения, который редко встречается в правильно спроектированной пространственной раме. Уменьшение жесткости также ухудшит управляемость.
Недостатком шасси с пространственной рамой является то, что оно закрывает большую часть рабочего объема автомобиля и может затруднить доступ как для водителя, так и для двигателя. Некоторые космические рамы спроектированы со съемными секциями, соединенными болтовыми штифтами. Такая конструкция уже использовалась в двигателе Lotus Mark III. Преимущество пространственной рамы, хотя и несколько неудобно, состоит в том, что такое же отсутствие изгибающих сил в трубках, которое позволяет моделировать ее как конструкцию с штифтовым соединением , также означает, что такая съемная секция не должна уменьшать прочность собранного каркаса.
Moulton Bicycle в Музее современного искусства.
2006 Ducati Monster S2R 1000. Итальянский производитель мотоциклов Ducati широко использует шасси с трубчатой рамой в своих моделях.
Космические рамы также использовались в велосипедах, например, разработанных Alex Moulton.
 | Викискладе есть материалы, относящиеся к Space frames. |
.
