IT201800004839A1 - Modular plate elements for light constructions. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: “Elementi modulari a piastra per costruzioni leggere” DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Modular plate elements for light constructions"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Settore tecnico Technical field
La presente invenzione si riferisce ad elementi modulari per costruzioni leggere. Più in particolare, ma non esclusivamente, gli elementi modulari sono destinati a realizzare costruzioni nello spazio. Ad esempio gli elementi modulari possono essere usati per la costruzione di pareti, divisori, scatole di protezione, vani isolati acusticamente, pavimenti e per l’organizzazione delle zone di immagazzinaggio delle merci. Un settore applicativo particolare della presente invenzione sono i nodi spaziali orbitanti e le basi planetarie lontane e difficilmente raggiungibili. The present invention refers to modular elements for light constructions. More specifically, but not exclusively, the modular elements are intended to create constructions in space. For example, the modular elements can be used for the construction of walls, partitions, protection boxes, soundproofed compartments, floors and for the organization of goods storage areas. A particular application sector of the present invention are orbiting space nodes and distant and difficult to reach planetary bases.
Sintesi dell’invenzione Summary of the invention
Un obiettivo che sta alla base della presente invenzione è rendere i nodi spaziali orbitanti e le basi planetarie autosufficienti nella costruzione di piccole strutture e di poterle modificare a seconda delle esigenze e del numero di occupanti. Si desidera realizzare elementi modulari leggeri e qualificati per lo spazio, con cui costruire elementi per organizzare gli spazi interni dei moduli abitativi, incluse superfici piane. An objective underlying the present invention is to make orbiting space nodes and planetary bases self-sufficient in the construction of small structures and to be able to modify them according to the needs and the number of occupants. We want to create modular elements that are light and qualified for space, with which to build elements to organize the interior spaces of the living modules, including flat surfaces.
Un altro obiettivo è di realizzare un elemento modulare agganciabile secondo tre direzioni in modo da comporre costruzioni di lunghezza, altezza e spessore diversi. Another objective is to realize a modular element that can be connected in three directions in order to compose constructions of different length, height and thickness.
L’elemento modulare deve avere forma regolare per poter essere facilmente trasportato in contenitori standardizzati. Si desidera realizzare un elemento modulare strutturalmente robusto adatto ad essere applicato in un ambiente in assenza di gravità. Vi è anche la necessità che le costruzioni generate dalla composizione degli elementi modulari siano fonoassorbenti e termicamente isolanti. The modular element must have a regular shape in order to be easily transported in standardized containers. It is desired to realize a structurally robust modular element suitable for being applied in an environment in absence of gravity. There is also the need for the constructions generated by the composition of the modular elements to be sound-absorbing and thermally insulating.
Questi ed altri scopi e vantaggi, che saranno compresi meglio in seguito, sono raggiunti, secondo la presente invenzione, da un elemento modulare a piastra avente le caratteristiche enunciate nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferenziali sono definite nelle rivendicazioni dipendenti. These and other objects and advantages, which will be better understood hereinafter, are achieved, according to the present invention, by a modular plate element having the characteristics set out in claim 1. Preferred embodiments are defined in the dependent claims.
In sintesi, si propone un elemento modulare a piastra per la composizione di costruzioni leggere, con una prima faccia maggiore frontale, una seconda faccia maggiore frontale opposta alla prima, e due coppie di facce laterali strette opposte. Le facce frontali presentano una pluralità di sedi di accoppiamento frontali e corrispondenti sporgenze di accoppiamento frontali. Le facce laterali strette opposte presentano sporgenze e corrispondenti sedi di accoppiamento laterale. In summary, a modular plate element is proposed for the composition of lightweight constructions, with a first major front face, a second major front face opposite the first, and two pairs of opposite narrow side faces. The front faces have a plurality of front coupling seats and corresponding front coupling projections. The opposite narrow lateral faces have projections and corresponding lateral coupling seats.
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
Le caratteristiche ed i vantaggi dell’elemento modulare secondo la presente invenzione saranno evidenti dalla descrizione che segue, data a titolo esemplificativo e non limitativo. Si fa riferimento ai disegni annessi, in cui: The characteristics and advantages of the modular element according to the present invention will be evident from the following description, given by way of non-limiting example. Reference is made to the attached drawings, in which:
le figure 1 e 2 sono due viste isometriche da angolazioni diverse, di un elemento modulare a piastra secondo una forma di realizzazione della presente invenzione; Figures 1 and 2 are two isometric views from different angles of a modular plate element according to an embodiment of the present invention;
la figura 3 è una vista frontale dell’elemento modulare delle figure 1 e 2; figure 3 is a front view of the modular element of figures 1 and 2;
la figura 4 è una vista laterale secondo la freccia IV nella figura 3; Figure 4 is a side view along the arrow IV in Figure 3;
la figura 5 è una vista in sezione trasversale secondo la traccia V-V nella figura 3; Figure 5 is a cross-sectional view along the line V-V in Figure 3;
la figura 6 è una vista in sezione trasversale secondo la traccia VI-VI nella figura 3; Figure 6 is a cross-sectional view along the line VI-VI in Figure 3;
la figura 7 è una vista in sezione trasversale secondo la traccia VII-VII nella figura 3; e Figure 7 is a cross-sectional view along the line VII-VII in Figure 3; And
la figura 8 è una vista isometrica di una costruzione ottenibile assemblando elementi modulari delle figure 1-7. figure 8 is an isometric view of a construction obtainable by assembling the modular elements of figures 1-7.
Descrizione dettagliata Detailed description
Facendo riferimento alle figure, un elemento modulare a piastra per la composizione di costruzioni leggere è indicato nel suo insieme con 10. L’elemento modulare 10 presenta tre coppie di facce opposte secondo una terna di direzioni ortogonali x, y, z. Referring to the figures, a modular plate element for the composition of lightweight constructions is indicated as a whole with 10. The modular element 10 has three pairs of opposite faces according to a set of three orthogonal directions x, y, z.
L’elemento modulare 10 ha una forma complessiva a piastra, in questo esempio a base quadrata, con due facce maggiori frontali opposte 11, 12 perpendicolari ad un asse x dato, e due coppie di facce strette laterali 13, 14 e 15, 16, rispettivamente perpendicolari a due assi y, z tra loro ortogonali e ortogonali all’asse x. The modular element 10 has an overall plate shape, in this example with a square base, with two major opposite front faces 11, 12 perpendicular to a given x axis, and two pairs of narrow lateral faces 13, 14 and 15, 16, respectively perpendicular to two axes y, z orthogonal to each other and orthogonal to the x axis.
Una delle due facce frontali maggiori, indicata con 11, presenta una superficie piana sulla quale si apre una pluralità di sedi di accoppiamento frontali 17, in questo esempio in numero di quattro. One of the two major front faces, indicated with 11, has a flat surface on which a plurality of front coupling seats 17 open, in this example four in number.
Secondo la forma di realizzazione illustrata nelle figure, le sedi di accoppiamento frontali 17 sono distribuite secondo uno schema a maglia quadra, allineate a due a due secondo direzioni parallele agli assi y e z, e distanziate tra loro di un passo “a”. According to the embodiment illustrated in the figures, the front coupling seats 17 are distributed according to a square mesh pattern, aligned two by two according to directions parallel to the y and z axes, and spaced apart by a step "a".
La seconda delle due facce maggiori frontali, indicata con 12, presenta una superficie piana sulla quale sporge una pluralità di sporgenze di accoppiamento frontali 18, in questo esempio in numero di quattro, corrispondenti ciascuna ad una rispettiva sede di accoppiamento frontale 17 e allineate ciascuna con la corrispondente sede di accoppiamento frontale lungo direzioni parallele all’asse x. The second of the two major front faces, indicated with 12, has a flat surface on which protrudes a plurality of front coupling projections 18, in this example four in number, each corresponding to a respective front coupling seat 17 and each aligned with the corresponding front coupling seat along directions parallel to the x axis.
Le sporgenze di accoppiamento frontali 18 sono configurate per consentire un accoppiamento forzato a scatto con sedi di accoppiamento frontali 17 presentate da un altro elemento modulare corrispondente. The front coupling projections 18 are configured to allow a forced snap coupling with front coupling seats 17 presented by another corresponding modular element.
Nella forma di realizzazione illustrata, le sporgenze di accoppiamento frontali 18 hanno forma a fungo e le sedi di accoppiamento frontali 17 presentano ciascuna una cavità di forma e dimensioni corrispondenti ad una delle sporgenze di accoppiamento frontali 18. In the illustrated embodiment, the front coupling projections 18 have a mushroom shape and the front coupling seats 17 each have a cavity of shape and size corresponding to one of the front coupling projections 18.
Ciascuna faccia laterale stretta 13-16 ha preferibilmente forma e dimensioni coniugate e corrispondenti con l’altra faccia laterale stretta ad essa opposta, ed è complementare ad essa. Each narrow side face 13-16 preferably has a shape and size that is conjugated and corresponding to the other narrow side face opposite it, and is complementary to it.
In ciascuna coppia di facce laterali strette opposte, una delle due facce presenta almeno una rispettiva sporgenza di accoppiamento laterale 19, e preferibilmente almeno due rispettive sporgenze di accoppiamento laterali 19 distanziate lungo la rispettiva faccia da cui sporgono e l’altra faccia opposta della coppia presenta almeno una corrispondente sede di accoppiamento laterale 20, e preferibilmente almeno due sedi laterali di accoppiamento 20, allineate ciascuna con una corrispondente sporgenza di accoppiamento laterale lungo direzioni parallele rispettivamente agli assi y (per le facce laterali strette 13, 14) e z (per le facce laterali strette 15, 16). In each pair of opposite narrow lateral faces, one of the two faces has at least one respective lateral coupling projection 19, and preferably at least two respective lateral coupling projections 19 spaced along the respective face from which they protrude and the other opposite face of the pair has at least one corresponding lateral coupling seat 20, and preferably at least two lateral coupling seats 20, each aligned with a corresponding lateral coupling projection along directions parallel to the axes y (for the narrow side faces 13, 14) and z (for the faces respectively) narrow lateral 15, 16).
Nella forma di realizzazione illustrata, le sporgenze di accoppiamento laterale 19 su ciascuna delle facce 13, 15 comprendono una coppia di sporgenze parallelepipede che sporgono in una data direzione parallela agli assi y (per la faccia laterale stretta 13) e z (per la faccia laterale stretta 15). In the illustrated embodiment, the lateral mating protrusions 19 on each of the faces 13, 15 comprise a pair of parallelepiped protrusions which project in a given direction parallel to the y (for the narrow side face 13) and z (for the narrow side face) axes 15).
Ciascuna sporgenza di accoppiamento laterale 19 reca almeno una protrusione 21, e preferibilmente una coppia di protrusioni opposte 21 che sporgono in una direzione trasversale, perpendicolare alla direzione in cui si estende la rispettiva sporgenza laterale di accoppiamento 19 portante. Each lateral coupling protrusion 19 carries at least one protrusion 21, and preferably a pair of opposite protrusions 21 which project in a transverse direction, perpendicular to the direction in which the respective supporting lateral coupling protrusion 19 extends.
Le sedi laterali di accoppiamento 20 comprendono una coppia di recessi a forma di parallelepipedo 22 che si estendono in una data direzione data direzione parallela agli assi y (per la faccia laterale stretta 14) e z (per la faccia laterale stretta 16). Ciascun recesso parallelepipedo 22 presenta almeno un incavo, e preferibilmente una coppia di incavi opposti 23 ricavati in una direzione trasversale, perpendicolare alla direzione in cui si estende il rispettivo recesso rettangolare. La forma parallelepipeda consente un accoppiamento stabile e favorisce la formazione di parati ad angolo con spigoli a filo continuo. The lateral coupling seats 20 comprise a pair of parallelepiped-shaped recesses 22 which extend in a given direction parallel to the axes y (for the narrow side face 14) and z (for the narrow side face 16). Each parallelepiped recess 22 has at least one recess, and preferably a pair of opposite recesses 23 formed in a transverse direction, perpendicular to the direction in which the respective rectangular recess extends. The parallelepiped shape allows a stable coupling and favors the formation of corner wallpapers with continuous edges.
Le protrusioni 21 e gli incavi 23 possono essere configurati per consentire un accoppiamento forzato a scatto tra le protrusioni 21 e incavi 23 appartenenti a rispettivi elementi modulari distinti. The protrusions 21 and the recesses 23 can be configured to allow a forced snap coupling between the protrusions 21 and the recesses 23 belonging to respective distinct modular elements.
Preferibilmente le facce laterali strette 13, 15 che, in ciascuna coppia, presentano le sporgenze di accoppiamento laterali 19, sono tra loro identiche, così come sono identiche tra loro le facce laterali strette 14 e che in ciascuna coppia presentano le sedi di accoppiamento laterali 20. Preferably the narrow side faces 13, 15 which, in each pair, have the lateral coupling protrusions 19, are identical to each other, just as the narrow side faces 14 are identical to each other and which in each pair have the side coupling seats 20 .
Elementi modulari come quello sopra descritto permettono di comporre costruzioni come quella illustrata a titolo esemplificativo nella figura 8. È possibile costruire pareti formanti tra loro un angolo e giacenti in piani perpendicolari unendo le sporgenze di accoppiamento laterali di un elemento con le sedi di accoppiamento laterali disposte sulle facce laterali strette di altri elementi modulari. Modular elements such as the one described above make it possible to compose constructions such as the one illustrated by way of example in figure 8. It is possible to construct walls forming an angle to each other and lying in perpendicular planes by joining the lateral coupling projections of an element with the lateral coupling seats arranged on the narrow side faces of other modular elements.
Per realizzare pareti di maggiore spessore, più pareti affiancate e parallele possono essere giuntate insieme unendo le sporgenze di accoppiamento fontali di un elemento modulare con sedi di accoppiamento frontali disposte sulle facce frontali di altri elementi modulari affiancati in un piano parallelo e adiacente a quello in cui è disposto l’elemento modulare considerato. To create thicker walls, several side by side and parallel walls can be joined together by joining the front coupling projections of a modular element with front coupling seats arranged on the front faces of other modular elements side by side in a plane parallel and adjacent to the one in which the modular element considered is arranged.
Il numero, le dimensioni e la distanza o passo di distribuzione di sporgenze e sedi di accoppiamento su ciascuna faccia dell’elemento modulare potrà variare rispetto a quanto illustrato nei disegni allegati. Ad esempio, in un elemento modulare a piastra a base quadrata, come nell’esempio illustrato nelle figure 1-7, le quattro facce laterali 13-16 hanno lunghezze e superfici uguali. In una forma di attuazione alternativa, non illustrata, un elemento modulare a piastra a base rettangolare (non quadrata) presenta due facce laterali opposte più corte e due facce laterali opposte più lunghe. Secondo tale variante, una della facce laterali più lunghe può presentare un numero di sedi di accoppiamento più elevato rispetto a quelle presenti su una delle facce laterali più corte. The number, dimensions and distance or distribution pitch of projections and coupling seats on each face of the modular element may vary with respect to what is illustrated in the attached drawings. For example, in a modular element with a square base plate, as in the example shown in Figures 1-7, the four side faces 13-16 have equal lengths and surfaces. In an alternative embodiment, not shown, a modular element with a rectangular (non-square) base plate has two opposite shorter side faces and two longer opposite side faces. According to this variant, one of the longer side faces can have a higher number of coupling seats than those present on one of the shorter side faces.
Un materiale idoneo per realizzare l’elemento modulare è un polipropilene espanso “Flame Retardant”. Caratteristiche distintive di tale materiale sono la leggerezza, la resistenza alla fiamma, la compattezza, la resistenza a compressione e flessibilità. Il processo di espansione per mezzo di appositi stampi permette di ottenere sagome e geometrie specifiche per applicazione. Il materiale è atossico e non rilascia sostanze volatili nell’ambiente circostante. Il materiale, seppur compatto, mantiene una sua deformabilità che rende possibili i sistemi di aggancio meccanico. A suitable material for making the modular element is a "Flame Retardant" expanded polypropylene. Distinctive features of this material are lightness, flame resistance, compactness, compressive strength and flexibility. The expansion process by means of special molds allows to obtain specific shapes and geometries for the application. The material is non-toxic and does not release volatile substances into the surrounding environment. The material, although compact, maintains its deformability which makes mechanical coupling systems possible.
Gli elementi modulari possono essere vantaggiosamente fabbricati attraverso un processo produttivo che prevede l’espansione di granuli di polipropilene per mezzo di vapore acqueo. Secondo tale processo, di per sé noto, il vapore attraversa uno stampo caricato con i granuli, li espande e consentendone la fusione. L’espansione inoltre vincolata dallo stampo permette di ottenere la forma desiderata. I pezzi espansi possono poi essere soggetti ad una successiva stabilizzazione in forni a temperatura controllata che consente la definizione delle dimensioni ed il rispetto delle tolleranze costruttive. The modular elements can be advantageously manufactured through a production process that involves the expansion of polypropylene granules by means of water vapor. According to this process, known per se, the steam passes through a mold loaded with the granules, expands them and allows them to melt. The expansion also constrained by the mold allows to obtain the desired shape. The expanded pieces can then be subjected to a subsequent stabilization in controlled temperature ovens which allows the definition of the dimensions and the respect of construction tolerances.
Elementi modulari del tipo sopra descritto sono ideali per applicazioni nel settore delle costruzioni aerospaziali, sia inteso come Ground Operation (attività logistiche di terra) e On Orbit Operation (attività di definizione degli spazi su stazioni spaziali orbitanti o basate su suolo planetario). Le applicazioni in ambiente aerospaziale hanno particolari requisiti in termini di leggerezza e facilità per di trasporto. La scelta di questo tipo di materiale permette di fabbricare gli elementi modulari in orbita. Modular elements of the type described above are ideal for applications in the aerospace construction sector, both intended as Ground Operation (land logistic activities) and On Orbit Operation (space definition activities on orbiting space stations or based on planetary soil). Applications in the aerospace environment have particular requirements in terms of lightness and ease of transport. The choice of this type of material allows to manufacture the modular elements in orbit.
Sono stati descritti diversi aspetti e forme di realizzazione di elementi modulari. Si intende che ciascuna forma di realizzazione può essere combinata con qualsiasi altra forma di realizzazione. L’invenzione, inoltre, non è limitata alle forme di realizzazione descritte, ma potrà essere variata entro l’ambito definito dalle rivendicazioni annesse. Various aspects and embodiments of modular elements have been described. It is understood that each embodiment can be combined with any other embodiment. Furthermore, the invention is not limited to the embodiments described, but may be varied within the scope defined by the attached claims.
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