Poliedros desplegables de estructura tubular y cerramiento textil.

La presente invención tiene por objeto un sistema estructural de forma poliédrica constituido por piezas rectas tubulares resistentes articuladas en sus extremos y en puntos intermedios formando aspas,

de tal forma que el conjunto puede plegarse en un paquete compacto fácilmente desplegable o abrirse cubriendo una superficie prácticamente cerrada.

El conjunto irá acompañado de un cerramiento textil, de simple o doble capa, según necesidades de aislamiento, unido a los nudos del conjunto de tal modo que durante el desplegado quede en tensión y en el plegado quede insertado en el interior del paquete de un modo compacto. La invención corresponde al área de edificios de emergencia y rápido montaje y se aplicará a la creación de recintos cerrados.

Poliedros desplegables de estructura tubular y cerramiento textil Objeto de la invención

La presente invención tiene por objeto un sistema estructural de forma poliédrica constituido por piezas rectas tubulares resistentes articuladas en sus extremos y en puntos intermedios formando aspas, de tal forma que el conjunto puede plegarse en un paquete compacto fácilmente desplegable o abrirse cubriendo una superficie prácticamente cerrada.

El conjunto irá acompañado de un cerramiento textil, de simple o doble capa, según necesidades de aislamiento, unido a los nudos del conjunto de tal modo que durante el desplegado quede en tensión y en el plegado quede insertado en el interior del paquete de un modo compacto. La invención corresponde al área de edificios de emergencia y rápido montaje y se aplicará a la creación de recintos cerrados.

Estado de la técnica

El campo de las estructuras desplegables está bastante estudiado y cuenta con innumerables patentes que se refieren a distintos mecanismos de plegado y apertura, todos basados en sistemas de articulaciones giratorias.

Sería prolijo detallar todas las patentes habidas sobre el tema y se citan algunas como las siguientes:

US3325958, US4026313, US3710806, US4689932, US4658560, US5444946,

US6141934, US4156433, US5230196, ES2268963, ES2180356, US3053351,

US4669909, US5038532, US3766932, ES2152787. Todas ellas aportan novedades en el campo de la desplegabilidad. Las patentes más antiguas en las que se basan casi todas las demás son ES266.801, ES283.201, ES311.901 y algunas propias como ES532117, ES1026200U y ES2158787

Es por tanto un campo en donde las novedades deben ser claramente justificadas, ya que en este momento hay patentes superpuestas sobre temas idénticos apenas distinguibles por pequeños detalles.

Por ello hay que distinguir entre los mecanismos de barras móviles que se basan en los distintos sistemas siguientes:

a) Colapsables en los que barras aisladas tienen una articulación intermedia que permite acodalarlas y por tanto plegarlas (Santiago Calatrava).

b) Mecanismos de paraguas, en los que una articulación deslizante sobre un mástil central permite arrastrar un sistema de varillas radiales con codales que las empujan (Frei Otto, Bodo Rash).

c) Mecanismos de barras extensibles, en donde las barras se alargan o se acortan en función de las necesidades (Dante Blni. Sistema Binistar).

d) Mecanismos de barras flotantes, absolutamente inestables durante el desplegado pero que en la posición final incorporan nuevos elementos que las rigidizan. (BUkmister Fuller)

e) Mecanismos de acordeón o de abanico, en que las barras forman planos separados abisagrados que se pliegan como hojas de papel y se despliegan del mismo modo. (C.H. Hernández).

f) Sistemas denominados tensigrities en los cuales unas pocas barras rígidas basan su estabilidad en la tensión mediante cables que las conectan. Estos cables, dotados de tensores si se destensan permiten recoger el conjunto en un paquete (Buckmister Fuller).

g) Sistemas de nudos desenganchables en la que algunos nudos conectan sus barras en dos planos distintos que pueden separarse (Santiago Calatrava)

h) Sistemas de barras dobles con articulación central que tienen por tanto dos capas de nudos en sus extremos a modo de tijeras o aspas. Funcionan mediante cambio angular en la posición de los dos elementos de estas aspas a modo de pantógrafo. (Leonardo da Vinci)).

i) Sistemas de barras triples o cuádruples con articulación central que tienen también dos capas de nudos al igual que los anteriores pero que en lugar de abrir sobre un plano lo hacen espacialmente. (Emilio Pérez Piñero).

j) Sistemas de aspas de dos barras que en lugar de plegar en paquete compacto lo hacen en forma de anillo hacia el exterior (Chuck Hoberman).

La presente invención hace referencia a sistemas estructurales de aspa simple. La particularidad de esta invención estriba en la posibilidad de utilizar las aspas como si los lados de un desplegable de papel se tratara. Cuando queremos construir un poliedro de papel lo construimos en un plano desplegando todas sus caras y marcando las aristas para el posterior plegado (Figura 1). Al concluir pegamos las aristas coincidentes y cerramos el poliedro en cuestión. Algo así se realiza en esta invención. Se sustituyen las aristas por aspas con articulación interior posicionada en un lugar preciso para que el plegado final las sitúe en el ángulo que las aristas del poliedro terminado exija (Figura 2).

El resultado será una pieza que en el estado compacto forma un paquete y en el desplegado cierre las caras de un poliedro.

Esta forma de generación da lugar a numerosas variantes y a conceptos novedosos no recogidas en ninguna patente anterior que se haya podido localizar. Tiene por tanto la novedad suficiente para ser registrada como patente.

Además se han construido prototipos que funcionan como se describe.

Descripción de las figuras

Figura 1. Plegado de un cubo a partir de su despiece en caras planas Figura 2. Plegado de un cubo en que sus aristas se han sustituido por aspas con extremos articulados en los nudos y un pasador intermedio, lo cual hace que durante el plegado las aspas se contraigan los cuadrados disminuyan hasta que se hagan muy pequeños y el conjunto haya empaquetado en plano con todas las barras alineadas Figura 3. Evolución de aspas colocadas sobre las caras de una pirámide para demostrar el cambio de tamaño del cuadrado base y las nuevas alineaciones que toman las aspas hasta poner todas las barras en paralelo en un paquete compacto. Figura 4. Evolución de un aspa en su movimiento en torno a su articulación intermedia para mostrar que el lado (a) disminuye hasta (b) a medida que disminuye el ángulo a hasta p.

Figura 5. Proceso de plegado cuando hay varias caras contiguas, un triedro en este caso, en que hay que duplicar barras coincidentes para poder desplegarlo. Se señalan con (1) las barras que se duplican y se desconectan.

Figura 6. Identificación de los elementos en la estructura representada en la Figura 2 para poder describirlos en la memoria

Figura 7. Sistema de cerramiento textil que acompaña a la estructura en su plegado. En el caso (1) colocamos el textil uniendo los nudos inferiores y en el caso (2) uniendo los puntos superiores.

Figura 8. Sistema de pinzado de puntos interiores de los paños textiles para un plegado ordenado cuando cierre la estructura.

Figura 9. Sistema de tensado de las superficies textiles mediante barras flotantes. Figura 10. Sistema de tensado de las superficies textiles mediante bielas conectadas a los puntos inferiores.

Figura 11. Imagen del poliedro arquimideano denominado "pequeño rombicuboctaedro".

Figura 12. Imagen del trozo seleccionado para convertirse en recinto del pequeño rombicuboctaedro que seleccionamos.

Figura 13. Estructura tubular de aspas en base al trozo del pequeño rombicuboactaerdo seleccionado en la figura 12. Lo que hemos hecho es sustituir lo que eran aristas del poliedro por aspas móviles.

Figura 14. Imagen del pequeño rombicuboctaedro alargado. Es el mismo poliedro base con unos módulos prismáticos adicionales que duplican su superficie.

Figura 15. Estructura tubular de aspas móviles en base al pequeño rombicuboactaerdo alargado seleccionado en la figura 14

Figura 16. Imagen del poliedro denominado "Icosaedro truncado" en el que se representa sólo la mitad del mismo, seccionada por un plano ecuatorial. Esta mitad está formada por un cuadrado y cuatro hexágonos.

Figura 17. Evolución durante el plegado del semioctaedro truncado en el que se han sustituido las aristas por aspas móviles. Observamos que hay que duplicar barras en una arista para que pueda desengancharse y plegarse.

Descripción de la invención

Los poliedros son figuras formadas por caras planas que tienen configuración espacial. Sin embargo haciendo los cortes adecuados pueden aplanarse y obtenerse a partir de un dibujo sobre una superficie plana (Figura 1). Cualquier poliedro es susceptible de obtenerse a partir de un dibujo plano. Esta forma de construcción es la base de nuestra invención sin más que sustituir las aristas del poliedro en cuestión por aspas (Figura 2).

Un ejemplo sencillo se muestra con uno de los polígonos que forman los poliedros, concretamente con un cuadrado. Al sustituir los lados por aspas fuera de su plano podremos hacerlo situándolas sobre las caras de una pirámide (Figura 3) en la que a medida que hacemos oscilar las barras del aspa cambia la altura de la pirámide y disminuye su base. Este fenómeno podrá realizarse con varios polígonos contiguos con aspas comunes...

1. Poliedros desplegables de estructura tubular y cerramiento textil caracterizado porque está constituido por a) aristas en aspas articuladas de piezas rectas tubulares capaces por apertura y cierre de las barras de las mismas de formar un paquete compacto o construir el poliedro completo, permitiendo durante el proceso desenganchar nudos para hacer compatible el plegado y b) un cerramiento textil, de simple o doble capa, unido a los nudos de tal modo que durante el desplegado quede en tensión y en el plegado en el interior del paquete de un modo compacto.

2. Poliedros desplegables de estructura tubular y cerramiento textil según reivindicación 1 caracterizado porque los poliedros pueden ser regulares e irregulares, cóncavos y convexos, abiertos o cerrados.

3. Poliedros desplegables de estructura tubular y cerramiento textil según reivindicaciones anteriores caracterizado por permitir agrupar este tipo de unidades conectadas entre sí por los nudos de tal modo que puedan formarse conjuntos desplegables en serie o aisladamente.

4. Poliedros desplegables de estructura tubular y cerramiento textil según reivindicaciones anteriores caracterizado porque permite el cubrimiento simple o doble sujetándose en los nudos interiores, exteriores o en ambos a la vez realizado en materiales flexibles.

5. Poliedros desplegables de estructura tubular y cerramiento textil según reivindicaciones anteriores caracterizado porque permite con elementos complementarios ayudar a mantener la superficie textil tensa y con pendientes suficientes como para el desagüe, incluyendo mástiles flotantes y bielas ancladas a los nudos del resto de la estructura.

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