Машины для кладки кирпича
Обновлено: 19.04.2024
То, что роботы могут класть кирпичную кладку, совсем не новость. Однако возможности промышленного робота Hadrian («Адриан») от австралийской компании Fastbrick Robotics заслуживают особого внимания. Это первый в мире специализированный робот-каменщик, который способен выложить стены обычного загородного дома за два дня.
Работая практически полностью автономно 24 часа в сутки и 7 дней в неделю, такой робот за год возведёт целый посёлок из 150 домов. Вряд ли подобное под силу даже бригаде рабочих. Они не сравнятся с Адрианом по скорости кладки: 1000 кирпичей в час. Не говоря уже о 24-часовых сменах и работе без выходных.
Создатель «Адриана» — местный изобретатель из города Перт на западе Австралии, инженер-механик и авиаинженер Марк Пивач (Mark Pivac). Он заинтересовался созданием такого робота в 2005 году, во время кризиса каменщиков в городе.
«Люди кладут кирпичи примерно 6000 лет, а со времён промышленной революции постоянно пытались автоматизировать этот процесс, — говорит Марк Пивач. — Мы достигли технологического уровня, когда несколько различных технологий развились достаточно, чтобы стало возможным то, что мы сделали».
«Адриан» назван в честь знаменитой римской защитной стены длиной 117 км для предотвращения набегов варваров с севера (вал Адриана). Робота планируется ввести в коммерческую эксплуатацию сначала в штате Западная Австралия, потом по всей стране, а затем и в других странах. Можно представить, как тысячи таких роботов застраивают домами российскую глубинку.
Управляющий компьютер рассчитывает действия руки-манипулятора, исходя из имеющейся CAD-модели дома или другого объекта. Он вычисляет местоположение каждого кирпича и составляет алгоритм для отрезания и укладки кирпичей. Телескопическая рука-манипулятор длиной 28 метров может достичь самого дальнего уголка сооружения.
Изобретение Пивача уже привлекло внимание инвесторов. На этой неделе объявлено, что инвестиционная компания DMY Capital Limited покупает 100% доли стартапа Fastbrick Robotics, который основал он с братом.
На разработку Адриана к настоящему времени потрачено $7 млн. Стартап получил существенную помощь от грантов федерального правительства и крупных строительных компаний, таких как Brickworks Ltd.
Как только начинаешь исследовать вопрос строительства, оказывается, что любые новые идеи, которые могут прийти в голову, кто-то уже не раз и не два испытывал – часто несколько десятилетий назад. Одной из таких новых, но на самом деле старых, идей является механический каменщик – машина для автоматизации кирпичной кладки стен.
Привлекательность этой идеи легко видеть: кладка кирпичей, кажется, идеально подходит для механизации. Это многократно повторяющаяся операция – для постройки кирпичного здания нужно уложить десятки или даже сотни тысяч кирпичей или блоков, большинство из которых совершенно одинаковы, причём кладутся они тоже одинаково. Кажется, что такая машина не должна будет совершать физических сложных движений – на каждый кирпич наносится слой строительного раствора, после чего он кладётся рядом с предыдущим. Все кирпичи одного размера, поэтому каждый следующий кирпич кладётся на одном и том же расстоянии от предыдущего.
Кроме того, работа каменщика, особенно при работе с блоками, одна из самых физически тяжёлых – она требует многочасового и многократного перемещения тяжёлых объектов. В целом кладка кирпичей кажется идеальным кандидатом на механизацию – и люди пытаются сделать это уже более 100 лет.
Ранние попытки
Подобная концепция будет ещё не раз возникать на протяжении следующих десятилетий. Патенты на сходные машины можно найти в 60-х и 70-х годах. На видео 1967 года показан «моторизованный каменщик» – и он не так уж сильно отличается от конструкции 1900-х годов:
Попытки создать механического каменщика не ушли далеко от демонстрационных образцов и не имели коммерческого успеха.
1980-е: роботы-каменщики
В конце 1980-х и начале 90-х появляются попытки механизации труда каменщика на основе роботизированных манипуляторов. В отличие от чисто механических изобретений новые машины умели обрабатывать информацию. Вместо бездумного повторения одних и тех же движений их манипуляторы комбинировали роботизированную руку с большой степенью свободы с датчиками и управляющими системами. Они «видели» кирпич, куда его нужно класть, а потом брали его и помещали туда.
Какое-то время эту область активно разрабатывали в академических кругах – примеры можно найти у Slocum 1988, Lehiten 1989, Rihani 1996, Altobelli 1993, Pritschow 1996, у японской SMAS и ROCCO. Но несмотря на все подобные попытки успеха эти системы добились примерно такого же, что и их механические предшественники. Большинство не пошло дальше технических описаний («вот, как можно было бы создать робота-каменщика»), некоторые стали прототипами, но по сути никакого прогресса не случилось. Один из исследователей сдался, заявив, что роботы-строители общего назначения в обозримом будущем не будут иметь практического смысла. Я смог найти лишь один пример такой рабочей системы, использовавшейся в строительстве – это немецкая Multistone 8000, способная с помощью человека автоматически собирать стеновые панели на фабрике.
Современные попытки
С годами важность кирпичной кладки как строительной технологии в развитых странах снизилась, в связи с чем пропал и интерес к её автоматизации. И в отличие от такой области, как 3D-печать, где существуют десятки попыток реализации, я смог найти совсем немного современных попыток автоматизации работы каменщика.
Самой развитой из этих систем кажется Hadrian от компании Fastbrick Robotics. В ней используется грузовик, оборудованный полой стрелой, сквозь которую проходят специальные блоки (что-то вроде грузовика с системой подачи цемента). Когда блок доходит до конца стрелы, его поливают промышленным клеем (вместо обычной строительной смеси), затем его берёт манипулятор и ставит в нужное положение.
Длина стрелы и то, что она закреплена на грузовике, устраняет многие ограничения на укладку блоков, присутствовавшие у других механических систем. Она может класть блоки в узких коридорах и на сложных углах, а также возвести все стены небольшого здания, передвинув при этом грузовик всего несколько раз. Сейчас Hadrian способна класть по 200 блоков в час, а целью компании является скорость в 1000 блоков в час. Хотя их блоки отличаются от тех, что используют каменщики в США, однако для сравнения укажем, что американский каменщик может уложить порядка 400 кирпичей в день.
Hadrian разрабатывают с 2006 года, и лишь недавно начали использовать на коммерческих стройках – пока что компания построила блочные стены 3-4 зданий в Австралии. Судя по всему, компания переживает не лучшие времена (что не удивительно для системы, находившейся в разработке более 15 лет), и в 2020 году у них, похоже, прошла серьёзная череда увольнений. Однако в последние несколько месяцев она мало-помалу набирает проекты.
Но наиболее успешная из известных мне механических систем для укладки кирпича – это SAM, «полуавтоматический каменщик» [semi autonomous mason]. Это робот от компании Construction Robotics, который используется в коммерческом строительстве с 2015 годов. В отличие от кладущего блоки Hadrian, SAM кладёт обычные глиняные кирпичи. Она состоит из роботизированного манипулятора, системы подачи раствора и конвейрной ленты, закреплённых на снабжённом колёсами шасси. Манипулятор берёт кирпич, наносит на него раствор, и ставит на нужное место стены согласно внутренней «кирпичной карте», на которую нанесены все позиции для кирпичей. После этого процесс повторяется, и машина постепенно возводит стену (люди требуются только для укладки кирпичей на углах). У SAM есть несколько датчиков, компенсирующих движение платформы и гарантирующее горизонтальную кладку кирпичей, и она может работать с кирпичами разного размера (но не со шлакоблоками). Её ставят на мобильные леса, и поднимают по мере постройки стены.
Судя по всему у SAM, как и у Hadrian, тоже есть проблемы. На длинных участках стены он работает хорошо, но на коротких практически не опережает людей-каменщиков. Он не может заезжать за углы и класть стыки. В лучшем случае он кладёт кирпичи в 5 раз быстрее человека, однако за ним всё равно должны идти каменщики, очищающие стыки и иногда выравнивающие кирпичи, а также техник, решающий проблемы машины. В книге, описывающей разработку SAM, перечислены различные проблемы, с которыми пришлось столкнуться инженерам, а в конце упоминается, что на этого робота сложно найти покупателей. Судя по сайту, компания Construction Robotics уже сменила свои приоритеты, и вместо SAM сосредоточилась на другом продукте – подъёмнике MULE.
Кроме SAM и Hadrian есть и ещё несколько механических каменщиков на разных стадиях разработки. Индийская компания Craftsmac недавно объявила о выпуске робота-каменщика, используемого для возведения стен из шлакоблока. Она похожа на SAM, это шасси на колёсах с манипулятором, конвейером и бетономешалкой.
Одна британская система автоматической укладки кирпичей использует установленную на колёсах систему двухосевого движения, позволяющую заворачивать за углы и решающую проблему переноса робота с этажа на этаж (вместо этого требуется потратить время на первоначальную сборку системы).
Компания ROB использует коммерчески доступный манипулятор для укладки разнообразных панелей (хотя со смесью, судя по всему, не работает). Иногда встречаются различные научные работы на эту тему. В целом список проектов довольно короткий.
Одна из областей, где был достигнут определённый коммерческий успех – это кирпичные дороги. Различные компании предлагают машины для «печати» участков дорог из кирпича. Укладку дорог немного проще автоматизировать, чем строительство стен.
Ассистенты каменщиков
Есть и немного другая категория машин, предназначенных для увеличения продуктивности работы каменщика – я называю их «ассистенты каменщиков». Эти машины помогают физически поднимать блоки (чаще встречаются машины, работающие именно с блоками, а не с кирпичами), уменьшая физическую нагрузку на каменщика, который занят тем, что размещает блоки на нужных местах.
Такие ассистенты существуют, по меньшей мере, с 1994 года, с военных экспериментов с MAMA – «мехатронным ассистентом каменщика» [Mechatronically Assisted Mason’s Aid]. Это была машина с захватом, расположенным на стреле, стоящей на грузовике. Каменщик использовал захват для перемещения блока на нужное место без необходимости поднимать его руками. С тех пор варианты идеи со стрелой и захватом разрабатывали несколько компаний: мне удалось найти информацию о Layher Balance, Rimatem и Assistance System Steinherr. На сегодня мне известна только одна система, которую можно купить – это MULE от Construction Robotics (судя по всему, она пользуется гораздо большим успехом, чем их SAM).
Однако наиболее интересным ассистентом каменщика я считаю экзоскелет, разработанный компанией FRACO, и выпущенный в прошлом году. Это адаптация военной технологии, содержащая различные пассивные и активные механизмы, помогающие поднимать тяжести и уменьшающие нагрузки на мускулы каменщика.
Конечно, машину, помогающую поднимать тяжести, сложно назвать революционной технологией. Вероятно, самой важной технологией с точки зрения увеличения продуктивности работы каменщика, стал телескопический погрузчик, устранивший необходимость ручного перемещения поддонов с кирпичами на место кладки.
Так почему у нас до сих пор нет механических каменщиков?
Работа каменщика кажется идеальным кандидатом на механизацию, однако сто лет скромного прогресса намекают на наличие в этой области какого-то аспекта, препятствующего созданию такой машины. Получается интересная тема для исследования, помогающая определить, в каких именно случаях механизация работы становится слишком трудной. Чем кладка кирпичей, почти полностью ручная работа, отличается от, например, забивания гвоздей – процесса, который уже почти полностью механизирован?
Судя по всему, тут работают несколько факторов. Во-первых, кирпич не кладётся на что-то ровное и твёрдое – он располагается на тонком слое строительной смеси из воды, песка и цемента. У смеси довольно сложные физические свойства – это неньютоновская жидкость, вязкость которой увеличивается при движении. Из-за этого механический, детерминистский способ кладки не проходит (вероятно, поэтому каменщикам сложно объяснять тонкости своего дела – при укладке кирпича они проделывают множество небольших движений, а смесь ведёт себя и не как жидкость, и не как твёрдое тело). А поскольку смесь изготавливают на месте, в её свойствах периодически появляются некоторые различия.
Автоукладчики кирпича постоянно сталкивались с трудностями, связанными со строительной смесью – многие просто игнорировали эту проблему. Научные исследования конца 80-х и начала 90-х часто занимались вопросами создания стен без строительной смеси, например, блоков с зацеплением друг за друга, или же альтернатив смесям, ведущих себя более предсказуемо (на чём остановился Hadrian). В работе 1996 года Притшоу просто написал, что решить проблему смеси оказалось слишком сложно. У изобретателей, которым удалось решить задачу надёжного нанесения смеси, пока не получается выдавать надёжное соединение кирпичей – они просто нашлёпывают смесь на кирпич, после чего рабочим приходится убирать излишки. В каком-то смысле такие роботы, как SAM, недалеко ушли от моторизованного каменщика 50-х годов.
Соединение кирпичей смесью усложняет работу каменщика. Если пневматический молоток просто прилагает силу к гвоздю, получая примерно один и тот же результат раз за разом (а если получается немного криво, то это не страшно – гвоздь всё равно выполняет свою функцию), то укладка кирпича на полученную на месте неньютоновскую смесь ошибок не прощает. Не получая обратной связи (не измеряя, насколько ровно лёг кирпич), сложно быть уверенным, что стена получится ровной. Каменщики постоянно проверяют горизонтальность кирпичей нитками или уровнями, и при необходимости принимают меры. Механическому каменщику нужен способ делать то же самое. SAM почти решил эту проблему, но всё равно иногда требует вмешательства рабочих, которые ударами ставят кирпичи на место.
Это одно из главных отличий забивания гвоздей от кладки кирпича – необходимость внесения поправок в зависимости от окружения. Пневматические молотки, циркулярные пилы и другие электроинструменты больше похожи на ассистентов каменщика – они выполняют чисто физическую работу, оставляя обработку информации и расположение деталей на совести людей. Пневматический молоток не должен понимать, куда нужно забить гвоздь, и не должен сам перемещаться в нужное место – он просто выполняет физическую работу по забиванию гвоздя.
Можно провести параллели с эволюцией фрезерных и сверлильных машин. Первые подобные механизмы придумали в конце XIX – начале XX веков, а возможность программного управления добавили в 40-50-х годах прошлого века. Однако только недавно у нас появилась возможность встроить в них обработку обратной связи в реальном времени, чтобы получить такие продукты, как Shaper Origin (ручной фрезер, поправляющий движения человека). Надёжная реализация реакций машины в ответ на окружение – задача, решать которую сложно и сегодня, даже если физических ограничений на это нет.
- Кирпичи и блоки большие и тяжёлые, поэтому для работы с ними требуются крупные и дорогие машины (особенно, если вы хотите работать с ними быстро – ведь усилия возрастают с ускорением).
- В США стены возводятся с использованием арматуры, что сложно реализовать в простой машине, кладущей блоки. На проектах, где использовали Hadrian, арматуру ставили вручную.
- Сложно договориться с подрядчиками на использование подобных машин, поскольку те стараются избегать рисков. В удивительно откровенном видео от Construction Robotics подробно рассказывают о том, насколько сложно было убедить клиента использовать систему компании. В книге, описывающей развитие компании, встречается очень много примеров сложных продаж.
Будет ли расти популярность механических каменщиков?
Сложно сказать. В принципе, все зависит от прогресса в робототехнике, программах, компьютерном зрении и других технологиях (назовём всё это «автоматизацией»).
При всех сложностях, укладка кирпичей остаётся одной из наиболее успешно автоматизированных областей строительства. Это одна из немногих областей, в которой реально можно купить промышленного робота. Поэтому разумно предположить, что прогресс автоматизации окажется полезнее всего для процесса укладки кирпичей, поскольку он и так продвинулся дальше остальных. Если автоматизированные каменщики будут становиться меньше, быстрее, научатся работать с углами и доводить до ума соединения кирпичей, они станут весьма привлекательными.
Однако вполне может оказаться, что развитие автоматизации положительно скажется на всех строительных технологиях.
Блоки весят много, и машины, работающие с ними, вероятно, всегда будут дороже машин, работающих с менее тяжёлыми строительными системами. При этом даже большие блоки остаются небольшой частью строительного процесса в целом. Поэтому возможно, что автоматические каменщики всегда будут отставать по скорости и стоимости от других типов машин. Возможно, будет промежуток времени, в который автоматические каменщики окажутся очень популярными, после чего их вытеснят другие строительные системы.
Строительные технологии не стоят на месте. То, что ещё вчера казалось фантастикой, сегодня — обыденность. Наш портал уже рассказывал о дешёвом портативном 3D принтере, который может пригодиться многим домашним мастерам, и о промышленных устройствах, способных распечатать целый дом.
В связи с этим интересен робот-каменщик, представленный на архитектурной выставке в Шанхае. Хотя устройство напоминает аналогичного робота, укладывающего кирпичи, созданного австралийскими учёными, в этот раз инженеры пошли дальше. Они поставили перед собой цель создать машину, которая превзошла бы в мастерстве человека и способную создавать из кирпичей сложнейшие криволинейные поверхности.
На что способен робот-каменщик, наглядно демонтирует следующая фотография.
Любопытны нюансы, предшествующие этим испытаниям. По словам архитекторов, участвовавших в разработке машины, требования к современному дизайну растут день ото дня. Если раньше клиенты выбирали относительно простые геометрические формы, т.е. дома, фактически состоящие из прямых поверхностей, то сейчас заказчики всё чаще хотят чего-то особенного и индивидуального.
Например, дома с круглыми эркерами, стены сложных форм с волнистой поверхностью. Чтобы сделать такое из кирпича, требуются мастера высокой квалификации, что удорожает процесс строительства. Кроме этого, сложная кладка отнимает больше времени.
Теперь, как считают инженеры, они решили эту проблему. Для демонстрации возможностей робота-каменщика выбрали здание, которое нуждается в реконструкции, причём, строение будет использоваться, как галерея для проведения мастер-классов по архитектуре и выставок. Т.е. требуется здание с особо эффектным внешним видом.
Работа закипела. В первую очередь разобрали крышу и приподняли её. Для увеличения объёма пространства использовались специальные фермы, за счёт чего удалось создать огромные безопорные пролеты.
В этой статье подробно рассказывается, как самостоятельно перекрыть большой пролёт деревом и сделать двутавровую балку.
Закончив реконструкцию здания, в дело вступил робот-каменщик. Перед создателями машины поставили задачу обложить стены кирпичом, который остался после сноса старой постройки. Робот взялся за дело.
Кирпичи укладывались на специальный опорный металлический каркас, сваренный из швеллеров и возведённый вокруг строения.
Устройство, руководствуясь заложенной в него программой и архитектурным планом, самостоятельно выбирало нужные кирпичи, укладывало их, строго дозируя раствор.
Работа велась с ювелирной точностью, кирпичи в процессе работы подбирались по размерам, фактуре и цвету, так, чтобы кладка выглядела однородно.
Создатели устройства надеются, что по мере совершенствования технологии и выпуска новых версий робота-каменщика, удастся снизить его цену.
Также рекомендуем посмотреть видеосюжет, рассказывающий о нюансах возведения кирпичного свода на нервюрах.
Австралийская машинка по укладке блоков, Hadrian X, уже мелькала на Пикабу Робот строит целый дом за два дня
Дела у фирмы FBR идут неспешно, первую коммерческую стройку, после долгих лет развития прототипов, они окончили во второй половине 2020 г.
А что с традиционной кладкой с использованием обычных кирпичей и раствора? Там дела обстоят тоже не так радужно.
С одной стороны, производительность таких машин как SAM-100 достигает 3200 кирпичей в сутки против 900 у профессионального каменщика.
С другой стороны, робота обслуживают двое строителей, в обязанности которых входит подливать раствор, заряжать кирпичи и "снимать заусенцы". Получается, что робот заменяет не троих работников, а лишь одного, да и то только на прямых участках стены.
Конкретно, выгода в понижении требуемой квалификации (и з.п.) работников.
А вот как выглядела прорывная разработка 60 лет назад:
Ну, конечно, ещё без крутых наворотов, как опорные лазерные лучи и автостабилизация колебаний стола, но всё те же двое на обслуге и подчистке с мастерками.
Понравилась одна передача, где мастеров опрашивали, переживают ли они за свои рабочие места. Все одинаково ответили категорическим "нет". По крайней мере, такая ситуация сохранится, пока робота можно будет ставить на тонкие участки с дизайнерскими выкрутасами.
Тем временем индусы презентовали странный танк с искусственным интеллектом и похабным стройматериалом:
Пара обзорных ссылок:
Херня. Если будут роботы строить. То скорее методом принтера(уже строят).
Нарисуешь какой хочешь, отправишь на модерацию по ТБ, приедит бригада поставит принтер. Через неделю заберёт.. Дом готов
На видео показано непродуманное хуйней страдание. Притом выполняется куча ненужных операций, там где их можно заменить установкой конвейера для кирпичей и подачи раствора. Но нет же, пусть роборука тратит время на принятие кирпича, и обмазывание его раствором, вместо того, чтобы все это подавалось непосредственно к месту установки. Да и необходимость в сверхточной руке тоже вызывает гигантские сомнения.
Собственно разработка 60х годов выглядит куда как логичнее, практичее, производительнее и дешевле. Доработать немного и вперед.
Не печатают китайцы небоскребы, это впринципе невозможно, потому что для небоскребов требуется композитный материал, он же железобетон. Да и бетон при печатании выйдет низкокачественный изза фиговой адгезии слоев(но это неточно), а в небоскреб такой нельзя.
Древний видос, кстати, наглядно показывает, что большинство "прорывных" технологий не страдают от несовершенства технической базы, а просто нахуй не нужны. А эти клоуны опять на те же грабли.
И главное его охранять, у меня на даче цыгане метальщики его свиснут и на метал сдадут сразу же.Ой на-не нане.
Я вот знатно прифигел, когда мне на ремонт квартиры привезли штуку которая стены штукатурит. Понятно что не робот, но выглядит внушительно. Скорость работы ограничивали "кожаные ублюдки" что не успевали готовить раствор.
Сколько занимает доставка и монтаж на месте такой машины? За это время человек уже все сделает сам.
Видео для просралиполимеры
Достали меня эти всепропальщики. Вот пожалуйста, в свой день рождения в январе я обкатываю собранную и разработанную мною на коленке систему дистанционного управления гусеницами передвижного конвейера, собрана, разработана, укомплектована в России, я её папа (разработка, сборка, пусконаладка, если есть заказы обращайтесь :) делаю дорого но надёжно ) Всё мы можем собрать, хватит ныть. Здесь гидропривод, система управления и всё остальное наша сборка, российских комплектующих процентов 80. Так что было бы желание.
С пультом управления это я, красавчег, не спорю. Не надо завидовать
Ответ на пост «Техно порно»
Просто тащусь с этого видео, еще и музыка супер (имхо, конечно)
Почему вам не понравится жить в срубе или брусовом доме без дополнительного утепления. Тепловизионное обследование щеледома из оцилиндровки
Мои подписчики знают о моей идее фикс - я противник домов, которые собраны из щелей, перемежаемых пиломатериалом. Срубы из бревна, срубы из оцилиндровки, брусовые дома - вот это вот всё. То, что не соответствует современным представлениям об энергоэффективности, что строится по принципу "всегда так строим" и что продаётся людям под видом "тёплого зимнего загородного дома", но годится лишь для летнего проживания. Потому, что в силу своей работы, я постоянно сталкиваюсь с людьми, которые были обмануты щеледомостроителями и повелись на сказки про "деды жили", "дышащий дом", "тёплое дерево" и другие антинаучные бредни для несведующих. Сегодня - небольшой отчёт о технадзоре подобного дома.
Заказчик обратился с жалобой на высокие теплопотери. Говоря обычным языком, расходы на отопление большие, а в доме всё равно холодно. Площадь дома - 300 кв. метров. Отопление организовано газом из газгольдера. До недавнего времени дом эксплуатировался только как дачный, но случился ковид и появилась возможность жить в доме. Поэтому, с режима "антифриза", когда дом подогревался до +5°C, его перевели в режим комфорта, доводя температуру воздуха внутри помещения до +22°C.
В этот момент выяснилось, что дом отопить можно, но расход газа таков, что жить в нём накладно. Мы уже встречались с заказчиком осенью, у дома были другие проблемы - прогиб лаг деревянного перекрытия под весом стяжки тёплых полов. Об этом я писал в посте Половые проблемы деревянных перекрытий. Устраняем батутность, прогиб, уклон Результаты обследования и консультации заказчика удовлетворили, поэтому он решил обратиться ко мне за тепловизионным обследованием. У дома была и другая проблема, но об этом я напишу как-нибудь отдельно.
В общем-то, можно было обойтись и без тепловизора - стены выполнены из оцилиндрованного бревна диаметром 240 мм с лунным пазом, что означает ширину паза 120 мм.
Толщина однослойных деревянных стен определяется по формуле δ=Rтр*λ, где Rтр — требуемое сопротивление теплопередаче, λ — коэффициент теплопроводности.
Требуемое термическое сопротивление ограждающих конструкций для Подмосковья равно Rтр=3,0 м²С/Вт.
Теплопроводность сосны — 0,15 Вт/(м°С);
3 х 0,15 = 0,45 метра — 45 сантиметров толщина стены из сухой сосны при нормальной влажности.
То есть, нам понятно, что толщина сосновой стены 12 см ниже норм теплосопротивления более, чем в 3 раза. Это без учёта утечки тепла через щели.
Теплотехнический калькулятор ограждающих конструкций, считает, что при -20°C внутри паза возможна конденсация влаги. То есть, пар "дышащего" дома будет встречаться с холодом и превращаться в лёд прямо в конопатке.
На КДПВ показан проект дома, а также тепловизионный снимок его внешней стены снаружи и внутри. Температура воздуха снаружи при обследовании была +1°C. Температура воздуха в помещении +22°C.
Что мы видим? Радиатор отопления, расположенный рядом с измеряемой стеной, нагревает её до +29°C из которых +10°C оказываются на внешней стороны стены. При этом мы видим, что щелей как таковых особо и нет, дом собран хорошо. Но толщина стены не позволяет удержать тепло внутри - отапливается улица.
Помимо проблемы с теплопотерей и, соответственно, высокими расходами на отопление, возникают и другие проблемы - конвекционные потоки подогревают лотки и свесы крыши, превращая снег в воду, которая при низких температурах превращается в лёд и запирает снег на крыше. При плюсовых температурах большой массив льда не тает, снег не может стечь и работает как губка с водой, распространяя её внутрь кровельного покрытия через все возможные щели. Но это уже другая история.
Если у вас проблемы с загородным домом или нужен совет по строительству, мои контакты в профиле. Любая дистанционная консультация - бесплатно.
Пивной уровень в строительстве
Здесь наши полномочия всё. окончены
Ну по факту здесь полномочия техникума ремонтных технологий.
Транспортировка трубы (плотина Гувера)
Почему щеледома (брус и сруб) это плохой выбор для постоянного проживания
и конечно, в каментах нашлось много сторонников щеледомов, которые стали использовать два излюбленных аргумента: деды веками жили или да я вот построил и живу норм!
Я ни в коем случае не хочу обидеть тех, кто волею судьбы оказался владельцем такого дома. Наоборот, я искренне сочувствую им, ведь по сути их обманули - пообещав современный экологичный и энергоэффективный дом им построили холодное рустикальное поделие, которое нужнается либо в окаркашивании с дополнительном утеплением (как говорят на форумхаусе - любой брус с годами превращается в каркас), либо в утеплении изнутри (что не всегда возможно сделать) и постоянной конопатке.
Но правда в том, что сегодня технологии строительства из бруса или бревна — не существует в природе. Нет ГОСТа, СП или хотя бы СНиП на "Строительство домов из бруса". Есть описание выполнения основных узлов, которое одинаково подходит к любому деревянному строению или детали. И описание санитарных и противопожарных правил, единых для всех деревянных домов. В отличие от других технологий, которые имеют чёткие СП, вышеуказанные варианты строительства домов — это творчество. И результат зависит от тех, кто им занимается и за какие деньги.
Единственный более-менее внятный документ по срубостроению это советское руководство по строительству "Избы колхозника" от 1944 года, где стропила выполняются из жердей, а перекрытие потолка утепляется засыпкой грунтом. Типовой проект постройки жилого дома колхозника, датированный 1944 годом
Мой армейский друг и бригадир одной из наших бригад, профессиональный плотник и рубщик, срубивший не один сруб и занимавшийся реставрацией деревянных церквей на Валааме, говорит так:
Иметь хороший сруб — дорогое удовольствие, иметь плохой — дорогое неудовольствие!
объясню, что он имел в виду. На КДПВ — фото устройства конопатки сруба, выполненного профессиональными польскими рубщиками. Если кратко, то это еловая "солома", которую заплетают в косы и забивают в зазор между брёвнами, предварительно вывесив их на небольших чурочках. Работа эта занимает огромное количество времени, поэтому стоит недёшево. Зато, в отличие от конопатки льном или джутовым волокном, ёлка сохраняет амортизирующие свойства и при усадке брёвен не позволяет образоваться щелям.
Понятно, что человек, выбравший себе такую бригаду, возьмёт себе также бревно из сухостойной лиственницы и фундамент отольёт плитный. А может, сделает столбчатый, чтобы избушка смотрелась аутентично, но сначала под столбики из камней забьёт сваи на 3 метра вглубь. Другими словами, сделает не дом, а произведение деревянного зодчества.
То есть, если говорить о принципиальной возможности построить качественный сруб — такая возможность есть. Просто стоит она очень дорого, переводя такие дома в сегмент элитной недвижимости. Моя же работа направлена на то, чтобы помочь заказчику построить качественный, долговечный и энергоэффективный дом бюджетно, используя распространённую и достаточно простую технологию. Я не могу посоветовать людям строить дома на которые отсутствуют какие-либо строительные нормы и хозяева которых становятся в очередь на технадзор при первом похолодании.
Тем, кто пришёл в каменты со словами: "Я вот живу в срубе/брусе и у меня всё хорошо, дом тёплый", я могу лишь позавидовать. Но обычно, когда начинаешь спрашивать, выясняется, что дом тёплый потому, что круглосуточно топится газом, либо печью, либо для хозяина "тёплый" — это когда водка на столе за ночь не замерзает.
Поймите, что чудес не бывает, а законы физики — вполне реально существуют и работают. Поэтому, если вы говорите мне о "тёплом" брусовом доме с толщиной стен 200 мм, я сразу задаю вопросы — какова его площадь, давно ли построились, чем вы топитесь и сколько тратите. Т.к. есть нормы теплопроводности, согласно которым толщина неутеплённой деревянной стены для Подмосковья должна быть не меньше 400 мм, в противном случае теплопотери будут такими, что дом станет нерентабельным по расходу на энергоносители. И сразу выясняется, что дом свежий, небольшой, топят дешёвым газом или вообще проживают сезонно с редкими зимними наездами.
"Тёплым" может быть даже шалаш из полиэтилена. Вопрос лишь как часто придётся подбрасывать дрова в топку и в каком количестве. Особенно при минус 25.
Строительство — это область человеческой деятельности, где для робототехники имеется огромный потенциал. Строительный робот способен облегчить труд рабочих, ускорить процесс, обеспечить возведение уникальных сооружений в экстремальных условиях. В настоящее время существует целое направление с такой специализацией, базирующееся на инновационных технологиях и подходах.
Зачем нужны строительные роботы?
Строительные работы всегда связаны с трудоемкими операциями, требующими тяжелого физического труда. Применение роботов-строителей позволяет значительно сократить сроки строительства, облегчить труд на основных и вспомогательных процессах, устранить человеческий фактор, нередко приводящий к тяжелым последствиям, повысить качество и точность строительных работ. В ряде регионов климатические условия затрудняют строительство, а для роботов они не страшны. В конечном итоге роботизация позволяет снизить себестоимость возводимых объектов и расширяет зоны возможного строительства.
Пресловутый человеческий фактор начинает сказываться уже на стадии проектирования сооружений. Все несовершенства человеческого участия способна устранить робототехника. Разработана специальная технология — Building Information Modeling (BIM), позволяющая создавать информационную модель любого объекта. Путем сбора и обработки всех сведений о сооружении и их взаимосвязей формируется трехмерная модель конструкции. Использование роботов повышает точность ее построения с учетом всех воздействующих факторов.
Типы строительных роботов с примерами использования
Ведущие компании, связанные с робототехникой, уже сейчас выпускают разнообразные строительные аппараты, с успехом используемые при строительстве больших объектов. Такие устройства показали свою высокую эффективность на всех стадиях — от проектирования до финишной отделки.
Робототехника Universal Robots в строительстве
Комплексный подход в автоматизации строительных работ продемонстрировали разработчики роботов Universal Robots. Их можно рассмотреть на примере самого легкого представителя этой серии — модели UR3e. Это компактный коллаборативный робот, подходящий для совместной работы с разнообразным оборудованием. Он имеет манипулятор в форме руки, в котором обеспечивается круговое вращение (360 градусов) во всех сочленениях (суставах) и неограниченное вращение в торцевом соединении. Такая подвижность дает возможность выполнения различных работ с подъемом и перемещением предметов весом до 3 кг.
Робот имеет универсальные способности. Его можно использовать для сборки конструкций (в т. ч. для завинчивания и сварки), склеивания, дозировки многокомпонентных смесей и растворов, полировки и зачистки, погрузочно-разгрузочных работ.
Строительные роботы для кладки кирпичей
Возведение кирпичной кладки — это достаточно трудоемкая и однообразная работа. Однако при ее выполнении необходимо тщательно контролировать горизонтальность рядов и вертикальность кладки. Строительные роботы, работающие по соответствующей программе, легко справляются с такой задачей, значительно ускоряя процесс.
Одним из первых аппаратов стал американский робот Construction Robotics SAM. Он способен качественно укладывать более 3000 кирпичей за смену, что в несколько раз превышает возможности человека. На российском рынке можно приобрести модель SAM100, который устанавливается непосредственно на месте возведения стен и обеспечивает нужное качество.
Другой пример — австралийский аппарат Fastbrick Robotics Hadrian X. Работая по программе BIM, он способен действовать по заданной пространственной модели, обеспечивая нужную систему кладки и резку кирпичей в рамках цельной конструкции.
Универсальный FANUC M-10iA/12S
Компания FANUC Robotics создала ряд роботов, которые эффективно выполняют разнообразные строительные работы. Примером может служить модель FANUC M-10iA/12S с укороченной рукой и полым запястьем. Это высокоскоростной аппарат с великолепной подвижностью суставов. Способен манипулировать предметами весом до 12 кг. Такой аппарат справляется с облицовочными материалами. Он может укладывать стекловолокно, пенопластовые и другие плиты. Высокая скорость достигается при ламинировании. Аппарат часто используется при погрузочно-разгрузочных работах, при этом формируется идеальная укладка в штабели.
Самоходный вакуумный подъемник-робот Geko PV
Больших физических усилий требует подъем и монтаж достаточно тяжелых строительных элементов — панелей (например, стеклянных), сэндвич-панелей, листов и плит. Облегчить такие операции способны роботы английской компании GGRgroup. Востребованным аппаратом является подъемник Geko PV. Это самоходное устройство в виде коленчато-локтевого механизма, обладающего специальными захватами вакуумного типа повышенной мощности. С их помощью оборудование захватывает и удерживает габаритные предметы весом до 175 кг. Груз может поворачиваться, фиксироваться в горизонтальной и вертикальной плоскости.
Роботы краны MCC 804
Указанная компания специализируется и на выпуске роботов-кранов. Они предназначены для сборки строительных конструкций в высотных сооружениях и входят в автоматизированную систему RCA, объединяющую такие подсистемы: подготовка и сборка материала, сборка балок и ферм, строительная система всего объекта, контроль и управление. Среди лучших аппаратов выделяется МСС 804 на гусеничном ходу. Оборудование снабжено телескопической 4-секционной стрелой, способной поднимать груз весом до 8 тонн на высоту почти 14 м.
Роботы «Кука» для строительства из дерева
Для возведения деревянных строений компания Kuka разработала и выпускает специальные строительные роботы. В частности, такими способностями обладает аппарат серии KR Quantec. В нем применена технология сшивки деревянных элементов. С помощью робота можно изготовить различные детали таких конструкций. Например, для павильона в Штутгарте (Германия) было произведено более 150 различных деревянных элементов с разным радиусом закругления. Практически все сооружение аппарат возвел в автоматическом режиме по специальной программе.
Роботы для сноса зданий
Для демонтажа различных сооружений роботы применяются уже несколько лет. Они представляют собой мобильные агрегаты, напоминающие экскаватор. Такие аппараты комплектуются всевозможными инструментами: дробилками, ковшами, молотами, сеялками и т. п. Ими разрушаются бетонные конструкции и демонтируются другие элементы. Характерный пример — телеуправляемый робот Brokk 330D (Швеция). Он работает от автономного дизельного двигателя.
Дроны в строительстве
Новое направление использования роботизированной техники в строительстве — задействование дронов. Они широко применяются для геодезических исследований перед началом строительства, контроля проведения работ и их соответствия проекту. Помимо таких исследовательских функций, дроны способны выполнять и практические работы: очистку территории, покраску, транспортировку и подъем строительных материалов. Примером использования дронов может служить робот-маляр Worker Bee американской компании Apellix.
Роботы и 3D-принтеры в строительстве
Современные 3D-принтеры находят применение в строительстве. Они используются для изготовления отдельных элементов и конструкций путем экструзии, порошковой технологии, аддитивной сварки. Такие детали отличаются высокой точностью, сложными формами и быстрым изготовлением. Американская компания ICON создала даже 3D-принтер, способный напечатать небольшой одноэтажный дом целиком.
Особое внимание уделяется совместной работе строительных роботов и 3D-принтеров. В этом направлении выделяется компания KUKA Branch Technology, создавшая такой конгломерат. С помощью совмещения работы аппаратов удается возвести сложные сооружения ячеистого типа.
Преимущества и перспективы использования роботов в строительстве
Применение строительных роботов имеет ряд неоспоримых преимуществ:
- Точность монтажа, исключение ошибок при проектировании и строительстве. Создается возможность пространственного моделирования.
- Существенно снижаются сроки строительства. Обеспечивается четкое выполнение согласованного графика независимо от погодных условий.
- Оптимальный расход материалов. Существенно сокращается количество отходов.
- Обеспечение строительства в труднодоступных местах и в экстремальных условиях.
- Создание сложных, необычных форм, которые невозможно возвести ручным способом.
Несмотря на явные преимущества роботизации строительства, такие роботы все еще применяются редко. Это связано с высокой стоимостью аппаратов и наличием определенного недоверия. Перспективы внедрения роботизированного оборудования огромны. В настоящее время свои разработки предлагают ведущие зарубежные и отечественные компании. В них применены инновационные технологии, что повышает надежность аппаратов и качество работ.
Уже сейчас 3D-принтеры готовы распечатать целые поселения из небольших, но уютных домов. Они могут создаваться в труднодоступных местах, на тяжелых грунтах и вечной мерзлоте. С помощью строительных роботов возможно строительство в Арктике и Антарктике, высоко в горах и под водой. Опробована на практике пространственная печать мостов и башен. Если заглянуть в будущее, то строительные роботы могут стать незаменимыми помощниками при освоении других планет.
Читайте также: