Ливарна одноразова модель

Реферат: Ливарна одноразова модель, що піддається деструкції у піщаній формі, зібрана з повторюваних елементів у комірчасту конструкцію, яка відрізняється тим, що має обриси моделі молекули ДНК, а саме, форму гвинтової драбини з двома остовами, що звиті разом і закручені вправо у вигляді подвійної спіралі, і однаковими перекладинами, розташованими перпендикулярно осі подвійної спіралі, при цьому подвійна спіраль моделі має діаметр d, крок витка - l при l=1,7·d, число однакових перекладин на повний виток - 10, кожна повернута щодо попередньої на 36° і відстоїть від неї на відстані - 0,1 l. Крім того, повторювані елементи висотою h уздовж осі подвійної спіралі, з яких складаються остови, можуть бути закрученими на кут 360°·h/l та можуть бути закріпленими на гнучких осях з можливістю їх закручування в подвійну спіраль, форму якої утримує або фіксує модель ливникової системи, що прикріплена до цієї подвійної спіралі. Також, повторювані елементи можуть мати бічні прорізи, і в ці прорізи може бути вставлена стрічка із синтетичної плівки, нитки або дроту як гнучкої несучої чи направляючої осі, або повторювані елементи можуть бути нанизані на каркас, що є внутрішньою арматурою чи холодильником при виготовленні виливка за цією моделлю, або виготовлений з металу, що використовується для лиття. UA 81011 U (54) ЛИВАРНА ОДНОРАЗОВА МОДЕЛЬ UA 81011 U UA 81011 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується ливарного виробництва, зокрема одноразових моделей, за якими отримують каркасно-комірчасті литі конструкції та матеріали. Відома одноразова модель, в конструкції якої використаний принцип спірального розташування листя рослин [Патент UA 83447 МПК В22С7/00, В22С 9/00 - Опубл. 2008, Бюл. № 33]. Однак цим прикладом запозичення відібраних еволюцією конструкцій живої природи далеко не вичерпуються можливості застосування в техніці її оптимальних конструкцій, особливо що відображають такі закономірності, як повторюваність і комбінаторність форм природи. Відомо використання зазначених властивостей у нових архітектурних спорудах, в яких одним з конструктивних стилеутворюючих елементів служить спіральна конструкція моделі ДНК, запропонована Уотсоном-Кріком, що відноситься до "морфологічних стандартів структур різних систем природи" [Архитектурная бионика / Ю.С. Лебедев, В.И. Рабинович, Е.Д. Положай и др.; под. ред. Ю.С. Лебедева. - М: Стройиздат, 1990. - C. 89, 91]. Однак ливарне виробництво поки що не застосовує і не виробляє такі просторові конструкції, тому що не запропоновано для них ливарні моделі, нескладні способи їх монтажу, що перешкоджає розширенню реалізації можливостей технології лиття, зокрема, за одноразовими моделями з пінополістиролу (ППС). Переходячи від традиційної формовки в площині до формовки в об'ємі піску контейнерної опоки, ливарники поки що не мають у своєму розпорядженні відповіді на те, якої форми найбільш оптимальні з огляду ресурсо- та енергозбереження конструкції можна отримувати в об'ємі піску. Лише крок за кроком, наслідуючи елементарні структури живої і неживої природи в своїх технологічних рішеннях, ними будуть знайдені такі литі конструкції та матеріали, перш за все каркасно-пористого типу. Найбільш близькою по технічній сутності і ефекту, що досягається, є ливарна одноразова модель, що піддається деструкції у піщаній формі, зібрана з повторюваних елементів у комірчасту просторову конструкцію з застосуванням деформування матеріалів [Заявка UA № а200813970 від 04.12.2008]. Однак для виконання з модельного матеріалу виробів подібних до макету ДНК УотсонаКріка або схожих спіральних виливків не запропоновано опису конструкцій простих для монтажу моделей з різноманітних нескладних збірних деталей, що перешкоджає їх отримання. Конструкції з такими обрисами лише починають використовувати в каркасному будівництві, а у вигляді металевих виливків ще не описані. Задача корисної моделі - досягнення можливості лиття нових ресурсозберігаючих спіралеподібних конструкцій подібних до відібраної еволюцією єдиної для всіх клітинних організмів базової матриці (ДНК) з подальшим використанням їх як каркасно-комірчастих технічних конструкцій, а також у декоративному і методичному плані. Поставлена задача досягається тим, що ливарна одноразова модель, що піддається деструкції у піщаній формі, зібрана з повторюваних елементів у комірчасту конструкцію, згідно винаходу, має обриси моделі молекули ДНК, а саме, форму гвинтової драбини з двома остовами, що звиті разом і закручені вправо у вигляді подвійної спіралі, і однаковими перекладинами, розташованими перпендикулярно осі подвійної спіралі, при цьому подвійна спіраль моделі має діаметр d, крок витка - l при l=1,7·d, число однакових перекладин на повний виток - 10, кожна повернута щодо попередньої на 36° і відстоїть від неї на відстані -0,1·l. Крім того, повторювані елементи висотою h уздовж осі подвійної спіралі, з яких складаються остови, можуть бути закрученими на кут 360°·h/l та можуть бути закріпленими на гнучких осях з можливістю їх закручування в подвійну спіраль, форму якої утримує або фіксує модель ливникової системи, що прикріплена до цієї подвійної спіралі. Також, повторювані елементи можуть мати бічні прорізи, і в ці прорізи може бути вставлена стрічка із синтетичної плівки, нитки або дроту як гнучкої несучої чи направляючої осі, або повторювані елементи можуть бути нанизані на каркас, що є внутрішньою арматурою чи холодильником при виготовленні виливка за цією моделлю, або виготовлений з металу, що використовується для лиття або легування металу цього виливка. Крім того, перекладини можуть бути виконані у вигляді s-подібних або трьох- чи з більшим числом - променевих розпірок, у вигляді багатокутних пластин або перегородок по периметру багатокутника, розташованих під довільним кутом до осі спіралі і змінним відношенням l до d, а число спіральних остовів може відповідати кількості променів розпірок або кутів багатокутників при довільній кількості перекладин на виток. За основу конструкції моделі взято геометричні пропорції молекули ДНК (за макетом Уотсона-Кріка), яку відносять до "будівельних цеглинок" біологічного життя, конструктивним елементом, який забезпечує природі існування в виді надстабільної організації. У ряді рукотворних прикладів наслідування подібної конструкції є автомобільний музей Mercedes-Benz (Штутгарт, Німеччина, проект UN Studio van Berkel & Bos), експонати розташовані на двох 1 UA 81011 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 спіралеподібних пандусах, що імітують ланцюг ДНК: вони в'ються, перетинаючи один одного, крізь вісім рівнів будівлі. Архітектори називають цей будинок "ДНК в бетоні". Застосування спірального каркасу сітчастої оболонки у каркасному будівництві показує, що він значно легший традиційного з прямих прутів. Його важко зламати, бо він подібний до просторової пружини і відповідає на деформуючі навантаження оборотним відновленням форми. Закономірності формоутворення ДНК як основного конструктивного стилеутворюючого елемента на нанорівні, відібраного еволюцією і здатного нести різноманітність форм і функцій природи, доцільно копіювати для отримання просторових каркасних конструкцій, арматури композиційних матеріалів і армованих виливків. Повний виток подвійної спіралі з кроком l є аналогом повторюваної елементарної комірки подібно" до кристалічної решітки, Комірчастопористі матеріали розширюють існуючий спектр властивостей, оскільки вони більш ніж в півтора, частіше, у кілька разів легше компактних матеріалів. В данин час з'явилася інформація про виявлення трьохспіральної ДНК, такий варіант врахований у нижчеописаних конструкціях моделей. Нові спіральні конструкції моделей тягнуть за собою і нові методи їх побудови. Крім зазначеного технічного та декоративного використання литою максі у ДНК, його доцільно застосовувати в методиці викладання ряду дисциплін, ідо вивчають біомолекули, для переконливого засвоєння будови молекули ДНК при огляді и об'ємного макету з різних кутів. На фіг. 1 показано приклад ливарної одноразової моделі з пропорціями макета молекули ДНК, взятої з книги "Архітектурна біоніка" Модель виконана у формі гвинтових сходів з двома остовами (стійками) 1, які звиті разом, закручені вправо у вигляді подвійної спіралі і мають однакові перекладини (щаблі) 2, розташовані перпендикулярно осі подвійної спіралі. При цьому, якщо подвійна спіраль молекули має діаметр d=2 нм, крок витка - l=3,4 нм, то для моделі співвідношення цих величин становить l=1,7 d. Число однакових перекладин на повний виток 10, кожна повернута щодо попередньої на 36° і відстає від неї на відстань - 0,1·l. Форму спіралі утримує або фіксує модель ливникової системи 3, прикріпленої з допомогою пайки або клею до кістяка цієї подвійної спіралі. На фіг. 2 показано чотири приклади повторюваних елементів, які використовують для побудови моделі. В базовому варіанті такий монолітний чи вбраний з частин елемент складає не менше двох опорних частин (опор) 1 та одної перекладини 2. Ці елементи з висотою h, яка визначається уздовж осі подвійної спіралі по опорам 1, з якої складають остови, в одному з варіантів конструкції закручені на кут 360°·h/l. Так кожну із опорних частин попередньо орієнтують по ходу спіралі відповідного остова. Повторювані деталі для конкретної моделі можуть бути одного виду або між деталями 1 можуть прокладатися стовпчасті прокладки чи шайби, які чергуються з елементами що мають перекладини (щаблі). Якщо зазначена висота h в кілька раз менша відстані між сусідніми перекладинами, коли цю відстань між сусідніми опорами набирають шайбами, то вищевказаний кут можна не виконувати, відтак спіральна опора формується зсувом цих невисоких деталей відповідно ходу спіралі. Перекладини 2 можуть бути s-подібної форми, як найбільш сприятливої для релаксації усадочних напружень та пружних властивостей ґратчастих виливків, а також у вигляді трьохабо багатокутних пластин 3, або перегородок 4 по периметру багатокутника. Показано також елемент у вигляді трьохпроменевої розпірки 5. Елементи можуть бути зібрані склеюванням чи паянням у стик, при цьому можуть застосовуватися шаблони, що частково охоплюють зовні стик опорних частин 1 (фіг. 2), або елементи можуть мати з'єднання типу "штир-паз" чи інші. Складові елементи можуть збиратись нанизуванням на гнучких несучих осях (нитка, дріт, шпагат та ін.) з проколюванням ППС моделі або за заздалегідь виконаними отворами в опорній частині 1 (фіг. 2), наприклад, в центрі контактної площадки. Потім їх закручують у подвійну спіраль, форму якої утримує або фіксує в зібраній моделі модель ливникової системи, що жорстко прикріплена до цієї подвійної спіралі та забезпечує підтримання стабільного положення при транспортних і формувальних операціях. Для зручності кріплення на гнучкій осі для довгомірних моделей також застосовують варіант, коли елементи мають бічні прорізи, і в ці прорізи вставлена стрічка із синтетичної плівки, зокрема, яку використовують для вакуумної формовки, нитка або дріт в якості гнучкої несучої або направляючої осі. Якщо деталі 1 (фіг. 2) нанизують на гнучкий каркас, наприклад у вигляді спіральної або зигзагоподібної пружини, або на об'ємний жорсткий попередньо вигнутий у вигляді подвійної спіралі каркас, то отвір у вказаних деталей виконують відповідного розміру. У цьому випадку каркас може служити внутрішніми арматурою або холодильником виливка, що виготовлений з такої моделі, або цей каркас слід виготовляти з металу тієї ж марки, що використовується для лиття або легування металу цього виливка. 2 UA 81011 U 5 10 15 Якщо з деяких причин треба змінити для виливків "стандартний" прообраз конструкції ДНК, показаний на фіг. 1, то передбачені варіанти, коли перекладини виконують у вигляді s-подібних або трьох- і більшого числа-променевих розпірок; у вигляді багатокутних пластин або перегородок по периметру багатокутника, розташованих під довільним кутом до осі спіралі і довільним відношенням l до d, а число спіральних остовів може відповідати кількості променів розпірок або кутів багатокутників при довільній кількості перекладин на повний виток. Елементи моделі можуть бути виконані з ППС, льоду, парафіну та інших матеріалів для одноразових ливарних моделей, а модельні конструкції можуть складатися з елементів з розмірами від кількох до сотень міліметрів і більше. Проста конструкція елементів дає можливість отримання їх на пластавтоматах, що спростить конструювання каркасних та крупнопористих деталей і матеріалів, які зазвичай називають матеріалами майбутнього. Закладена в конструкції моделі можливість закручування в спіраль або збірки в спіраль спрощує лиття нових полегшених, механічно і естетично досконалих спіралеподібних конструкцій. Одноразові моделі для лиття, що по конструкції подібні єдиному для всіх клітинних організмів взятому з біофізики наносвіту елементу-прототипу у вигляді конструкції молекули ДНК, розширюють можливості лиття і номенклатуру литих каркасних та комірчастих конструкцій, що дозволить їх використовувати в технічному, декоративному та методичному плані. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 1. Ливарна одноразова модель, що піддається деструкції у піщаній формі, зібрана з повторюваних елементів у комірчасту конструкцію, яка відрізняється тим, що має обриси моделі молекули ДНК, а саме, форму гвинтової драбини з двома остовами, що звиті разом і закручені вправо у вигляді подвійної спіралі, і однаковими перекладинами, розташованими перпендикулярно осі подвійної спіралі, при цьому подвійна спіраль моделі має діаметр d, крок витка - l при l=1,7·d, число однакових перекладин на повний виток - 10, кожна повернута щодо попередньої на 36° і відстоїть від неї на відстані - 0,1 l. 2. Модель за п. 1, яка відрізняється тим, що повторювані елементи висотою h уздовж осі подвійної спіралі, з яких складаються остови, закручені на кут 360°·h/l. 3. Модель за п. 1, яка відрізняється тим, що повторювані елементи закріплені на гнучких осях з можливістю їх закручування в подвійну спіраль, форму якої утримує або фіксує модель ливникової системи, що прикріплена до цієї подвійної спіралі. 4. Модель за п. 3, яка відрізняється тим, що повторювані елементи мають бічні прорізи, і в ці прорізи вставлена стрічка із синтетичної плівки, нитки або дроту як гнучкої несучої або направляючої осі. 5. Модель за п. 1, яка відрізняється тим, що повторювані елементи нанизані на каркас, що є внутрішньою арматурою або холодильником при виготовленні виливка за цією моделлю, або виготовлений з металу, що використовується для лиття або легування металу цього виливка. 6. Модель за п. 1, яка відрізняється тим, що перекладини виконані у вигляді s-подібних або трьох- чи з більшим числом променевих розпірок, у вигляді багатокутних пластин або перегородок по периметру багатокутника, розташованих під довільним кутом до осі спіралі і змінним відношенням l до d, а число спіральних остовів може відповідати кількості променів розпірок або кутів багатокутників при довільній кількості перекладин на виток. 3 UA 81011 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4