一种可展开式的集装箱房屋的制作方法
本发明涉及集装箱技术领域，尤其是一种可展开式的集装箱房屋。
背景技术：
集装箱房屋是一种可移动、可重复使用的建筑产品，凭借其良好的经济性、实用性与环保性逐渐获得了世界各国广泛的应用和关注。
早期的集装箱房屋，一般是将二手集装箱应用于临时性活动场所，如油田矿山、战地、灾后房屋破损地区等，搭建成低层房屋建筑。目前，国内外的集装箱建筑多为用二手集装箱改造的低层集装箱临时住房、展厅、酒吧、商店等。
国内的集装箱房屋主要分为整体集装箱和装配式集装箱房屋。整体式集装箱房屋与传统集装箱类似，整体运输，箱内一般以完成装修。装配式集装箱房屋则将梁柱墙板等构件分别运输，现场进行拼装。
然而，目前的集装箱房屋仍然面临一些技术和设计问题：
(1)对于整体集装箱，一般由标准集装箱改造，采用标准集装箱尺寸。其空间相对较小，如需扩大体积，需要将多个集装箱组合并进行二次装修；箱体运输需要耗费大量空间，从而使运输效率低下，运输费用提高。集装箱房屋多为临时性建筑，运输难度将会增加使用成本。
(2)对于装配式集装箱房屋，虽然解决了运输效率问题，但是现场拼装以及内部装修需要耗费大量时间。当临时建筑需要多次转换场地，拆卸运输重组这一循环将耗费大量时间和金钱，同时集装箱的舒适度和构件质量在多次拆除重组后也会显著下降。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可展开式的集装箱房屋，能够在扩大集装箱居住空间的同时，保持较小的运输体积。
为解决上述技术问题，本发明提供一种可展开式的集装箱房屋，包括：集装箱房屋刚性立柱1、可移动立柱2、刚性顶梁3、刚性底梁4、刚性屋盖板5、刚性底板6、可展开屋盖板7、可折叠底板8、长边侧墙板9、短边侧墙板10、可展开机构ⅰ11、内置墙板12、顶部角件13、底座角件14、电动推杆15和伸缩底座16；
刚性立柱1、刚性顶梁3、刚性底梁4、长边侧墙板9、短边侧墙板10、刚性屋盖板5、刚性底板6组成房屋核心，其中刚性立柱1与刚性顶梁3通过顶部角件13焊接连接，与刚性底梁4直接焊接连接，长边侧墙板9、短边侧墙板10、刚性屋盖板5、刚性底板6同样采用焊接嵌于边框之中，底座角件14焊接于刚性底梁4下侧，刚性立柱1和可移动立柱2通过可展开机构ⅰ11连接，可展开屋盖板7与刚性顶梁3连接，并设有电动推杆15，可折叠底板8与刚性底梁4铰接，内置墙板12与刚性立柱1铰接，可展开屋盖板7未展开时覆盖于集装箱长边侧墙板9上，展开时通过电动推杆15向上翻起，作为展开空间的上屋盖板，集装箱长边侧墙板9设置有窗户，其边缘设置可移动立柱2，集装箱短边侧墙板10设置有防盗门，墙体两侧设有刚性立柱1，内置墙板12未展开时折叠与集装箱内，通过转轴与刚性立柱1相连，可外翻形成展开空间的外墙板，可折叠底板8中线设置转轴，可沿中线折叠，两端分别铰接于刚性底梁4和长边侧墙板9，可折叠垂直放于箱体内，也可向两侧展开作为底板，可移动立柱2内部设置有伸缩底座16，底座可以通过液压装置伸长缩短。
优选的，可展开机构ⅰ11装置采用6种刚性杆件通过铰接连接，其中可展开机构ⅰa杆11.1和可展开机构ⅰc杆11.3在连接处铰接，可展开机构ⅰb杆11.2和可展开机构ⅰd杆11.4在连接处铰接，可展开机构ⅰc杆11.3和可展开机构ⅰd杆11.4两端铰接，可展开机构ⅰa杆11.1和可展开机构ⅰb杆11.2两端铰接，可展开机构ⅰa杆11.1、可展开机构ⅰd杆11.4、可展开机构ⅰe杆11.5和可展开机构ⅰf杆11.6末端分别与刚性立柱1和可移动立柱2铰接；
根据机构几何关系可得：
以c点为原点，cb方向为y轴，xd,yd为d点坐标，l为杆件长度；
令ab原始距离l0ab＝a，则
带入(1)得
由几何关系再次得
考虑到
因此：点a的y轴坐标与f的x轴坐标关系如下：
通过牛顿迭代法求解，通过液压控制杆1的a点上下移动，可带动点f向左右移动，使机构展开和回缩。
优选的，可展开机构ⅰ11可采用相同原理计算所得的可展开机构ⅱ17代替；装置采用11种刚性杆件通过铰接连接，其中杆17.1和杆17.2、杆17.8和杆17.11、杆17.9和杆17.10分别在连接处铰接；杆17.6、杆17.4和杆17.9、杆17.3、17.7、杆17.5和杆17.8分别在连接处铰接；杆17.1、杆17.5、杆17.6和杆17.7末端分别与刚性立柱1铰接，通过液压控制杆17.7左端点上下移动，可带动机构展开和回缩。
优选的，可展开机构ⅰ11可采用相同原理计算所得的可展开机构ⅲ18代替；装置采用9种刚性杆件通过铰接连接，其中杆18.6和杆18.2、杆18.1和杆18.2、杆18.5和杆18.9、杆18.8和杆18.9分别在连接处铰接；杆18.6、杆18.7和杆18.9、杆18.3、18.7和杆18.8、杆18.3、18.4和杆18.5分别在连接处铰接；杆18.7、杆18.8、杆18.9和杆18.1、杆18.3、杆18.4末端分别与刚性立柱1和可移动立柱2铰接，通过液压控制杆18.7左端点上下移动，可带动机构展开和回缩。
优选的，电动推杆15可采用液压或气压伸缩装置。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种可展开的集装箱房屋，在保持较小的运输体积的同时，显著扩大了集装箱居住空间；运输一个可展开集装箱解决了三个集装箱的空间需求，相比传统集装箱房屋，增加了运输效率，节约运输成本；可展开集装箱在需要移动时将房屋收缩成普通集装箱大小，到达目的地展开即可迅速投入使用，相比装配式集装箱，节省了转场时间和人工成本。
附图说明
图1为本发明可展开式集装箱房屋结构示意图。
图2(a)为本发明可展开机构示意图。
图2(b)为本发明可展开机构ⅰ平面示意图。
图3为本发明内置墙板展开示意图。
图4为本发明可替换可展开机构ⅰ11的可展开机构ⅱ17示意图。
图5为本发明可替换可展开机构ⅰ11的可展开机构ⅲ18示意图。
图6(a)为本发明可展开式集装箱房屋盖板展开示意图。
图6(b)为本发明可展开式集装箱房屋盖板展开示意图。
图7(a)为本发明展开过程示意图。
图7(b)为本发明展开过程示意图。
图7(c)为本发明展开过程示意图。
图7(d)为本发明展开过程示意图。
图8(a)为本发明可折叠底板展开示意图。
图8(b)为本发明可折叠底板展开示意图。
其中，1、刚性立柱；2、可移动立柱；3、刚性顶梁；4、刚性底梁；5、刚性屋盖板；6、刚性底板；7、可展开屋盖板；8、可折叠底板；9、长边侧墙板；10、短边侧墙板；11、可展开机构ⅰ；11.1、可展开机构ⅰa杆；11.2、可展开机构ⅰb杆；11.3、可展开机构ⅰc杆；11.4、可展开机构ⅰd杆；11.5、可展开机构ⅰe杆；11.6、可展开机构ⅰf杆；12、内置墙板；13、顶部角件；14、底座角件；15、电动推杆；16、伸缩底座；17、可展开机构ⅱ；18、可展开机构ⅲ。
具体实施方式
如图1-图6(b)、图8(a)和图8(b)所示，一种可展开式的集装箱房屋，包括：集装箱房屋刚性立柱1、可移动立柱2、刚性顶梁3、刚性底梁4、刚性屋盖板5、刚性底板6、可展开屋盖板7、可折叠底板8、长边侧墙板9、短边侧墙板10、可展开机构ⅰ11、可展开机构ⅰa杆11.1、可展开机构ⅰb杆11.2、可展开机构ⅰc杆11.3、可展开机构ⅰd杆11.4、可展开机构ⅰe杆11.5、可展开机构ⅰf杆11.6、内置墙板12、顶部角件13、底座角件14、电动推杆15、伸缩底座16、可展开机构ⅱ17和可展开机构ⅲ18。
刚性立柱1、刚性顶梁3、刚性底梁4、长边侧墙板9、短边侧墙板10、刚性屋盖板5、刚性底板6组成房屋核心其中刚性立柱1与刚性顶梁3通过顶部角件13焊接连接，与刚性底梁4直接焊接连接，长边侧墙板9、短边侧墙板10、刚性屋盖板5、刚性底板6同样采用焊接嵌于边框之中，底座角件14焊接于刚性底梁4下侧，刚性立柱1和可移动立柱2通过可展开机构ⅰ11连接，可展开屋盖板7与刚性顶梁3连接，并设有电动推杆15，可折叠底板8与刚性底梁4铰接，内置墙板12与刚性立柱1铰接，可展开屋盖板7未展开时覆盖于集装箱长边侧墙板9上，展开时通过电动推杆15向上翻起，作为展开空间的上屋盖板，集装箱长边侧墙板9设置有窗户，其边缘设置可移动立柱2，集装箱短边侧墙板10设置有防盗门，墙体两侧设有刚性立柱1，内置墙板12未展开时折叠与集装箱内，通过转轴与刚性立柱1相连，可外翻形成展开空间的外墙板，可折叠底板8中线设置转轴，可沿中线折叠，两端分别铰接于刚性底梁4和长边侧墙板9，可折叠垂直放于箱体内，也可向两侧展开作为底板，可移动立柱2内部设置有伸缩底座16，底座可以通过液压装置伸长缩短。
下面结合图7对房屋的工作过程进行描述。房屋按图7(a)到图7(d)的顺序依次展开。首先将未展开的集装箱吊装到预先设置好的钢筋混凝土基础上，用锁扣将集装箱底部角件14与基础锁定。打开集装箱两侧的可展开屋盖板7，使其向上翻转，作为展开后空间的屋盖。然后通过液压动力装置将位于刚性立柱1与可移动立柱2中的可展开机构ⅰc杆11.3和d杆11.4向立柱两端移动，则机构装置带动可移动立柱2、长边侧墙板9随之展开。
房屋展开的同时，折叠于集装箱房屋内的可折叠底板8也随之向两侧展开，作为展开空间的底板。然后折叠于箱体内部的内置墙板12以刚性立柱1为轴向外旋转，作为展开空间的外墙板。
伸缩底座16向下伸长，与混凝土基础相接触，并通过锁扣将伸缩底座16与基础锁定。
集装箱房屋短边两侧设置有防盗门，长边两侧设置有窗户，采光性能和居住舒适度较好。
当集装箱房屋需要移动时，按图7(d)到图7(a)的顺序收缩。首先将内置墙板12以刚性立柱1为轴向内旋转，使其在核心集装箱内部；然后解锁并收缩可移动立柱2，将位于刚性立柱1与可移动立柱2中的可展开机构ⅰc杆11.3和d杆11.4向立柱中间移动，使机构装置带动可移动立柱2、长边侧墙板9随之收缩。同时可折叠底板8也随之折叠，回收到集装箱箱体内。最后解锁底座角件14，将集装箱房屋吊装进运输车运输。