防水下土壤冲刷系统及可膨胀展开的管列的制作方法

专利名称：防水下土壤冲刷系统及可膨胀展开的管列的制作方法
技术领域：
本发明涉及防水下土壤冲刷系统及用可卷起的可膨胀管列来展开该系统的方法。
已知用于防止水下土壤冲刷及使土壤沉积的多种方法。典型的装置包括漂浮的叶状元件或在要防止土壤冲刷(也就是海底冲刷)的区域水下锚定的人工海草。这些装置通过把粘性的阻力加在水下水流中工作，其把水流速度及水流运送的土壤颗粒的速度减小到一水平，使土壤颗粒从水流中沉降出，并沉积在防土壤冲刷装置周围。
例如，授与Alsop的VS5176469公开了一种结构，包括肩并肩放的连续的漂浮的叶状元件，各连接到基线上，其中线折向前后形成叶状元件部分。各部分通过基线锚到水下。
在授与Alsop的VS4722639中示出水下土壤防腐系统的另一实例。在该系统中，一个开口的格栅垫结构用作基座连接多个随机交替的细长的漂浮的叶状元件。实践中，开口的格栅垫结构要求格栅线至少相互隔9英寸。隔开设的格栅线，以及叶状元件，相互分开限制了加在水流中的粘性阻力，也限制了这种结构的防土壤冲刷能力。另外，在前面专利公开的开口的格栅垫不适合于效率高地制造及展开。这就提出了需要容易制造及展开的装置，把最大量的粘性阻力(也就是最大的润湿的表面区)加到水流中使防土壤冲刷作用最大。
防水下土壤冲刷系统需要在要防止土壤冲刷处展开，经常在水下相当深度处。这种系统的展开是困难的及花费大的，授与Alsop的VS5176469中公开了展开系统的一个实例，其中以从一侧到另一侧连续折叠的板的形式的防水下土壤冲刷系统装在一个箱形的分配器中，各部分成压紧的状态。当在要求展开的位置时，防土壤冲刷系统的前缘拉出及锚下，箱形分配器往前送，使装紧的防土壤冲刷系统抽出及打开。该展开系统的一个问题是要潜水者在水下人工移动分配器(其可能相当重)，这是困难及费时的方法。
VS4722639示出展开系统的另一实例。所公开的各叶状元件的一端连到一个开口的格栅垫结构，而另一端允许自由浮起。所公开的开口的格栅垫结构卷起，放在水下要求的位置并由展开该系统的潜水员人工展开。由于单个的叶状元件松散，该垫结构的卷起及展开较困难。即使用网或其它的限制装置限制未连着的叶状元件端，该系统仍难以展开，因为公开的叶状元件体积大，不能自然放平。通过在水下退卷而展开该结构，是非常困难及劳动量大的工作。
因此提出容易展开防水下土壤冲刷系统的展开系统。因此，本发明的目的是提供在要求设置的地方可有效地防止土壤冲刷的系统及在水下容易展开的系统。
按照本发明，提供了一种防水下土壤冲刷系统，其把粘性阻力加到水流中，减慢水流速及其夹带的土壤颗粒的速度，在防水下土壤冲刷系统附近使颗粒沉积，并防止土壤冲刷。
按照本发明，提供了一个防水下土壤冲刷系统，其它连续的材料段，折起来形成多块板，各板上有很多平行的沿垂直方向的缝。各板对水流加上粘性的阻力。各板之间最好隔开约一英寸，这样提供影响水流速度的板有高密度。缝一般与折边垂直，分别终止于各板底边的上方及顶边的下方。由于没有松的材料串，本发明提供了一个坚固耐用的装置。
按照本发明，提供了一个防水下土壤冲刷系统，它包括一个矩形的材料段，有多个折边，这些折边与材料段纵轴线垂直，其中各两个相邻的折边限定了一板。各板有多个基本平行的缝，缝基本与折边垂直。材料可是浮起的，也就是比重小于1.0g/cm3。如果材料是不浮起的，也就是比重大于1.0g/cm3，那么可把漂浮材料连到上述材料段上，最好连到各板的顶边。
各板可包括一个或多个孔，与相邻的板的孔对齐。孔最好位于靠近板的底边。各孔的尺寸是可以合适地穿过一线，线最好由聚丙烯或聚乙烯制成。由于板对于线有角度，线挤进入孔中，进一步减少了板沿板上的滑动。最好，板在线上平均隔开约一英寸。线可以直接连到锚上，或连到与锚连接的带上，锚可插在地面中防止防水下土壤冲刷系统发生不希望的移动。
按照本发明的另一方面，设有用来展开防水下土壤冲刷系统的一个可卷起的可膨胀的管列，其中用液压力来进行展开。管列可用不渗流体的材料制成并包括至少一个接收阀。或者，管列不需要完全不渗流体的，只要它能保持流体有充足的压力使管列展开。接收阀允许有控制地把水或其它流体放入管列中。管列可包括一个或多个管，这些管能以多种要求的结构相互连接。
排空的管列可与防水下土壤冲刷系统一起卷起(也就是像地毯或垫那样可一起卷成卷)便于储存及运输。组合的卷可放在防水下土壤冲刷系统要展开的地方。随后水或其它流体可通过控制阀充入管列中。当水或其它流体充入管列中，液压使管列膨胀并强制它展开，使防水下土壤冲刷系统与其一起展开。
按照本发明的另一方面，也可用框架结构展开防水下土壤冲刷系统。在这个展开方法中，可在水面外打开防水下土壤冲刷系统并可脱开地固定在一合适的尺寸的框架中。随后把框好的防水下土壤冲刷系统移到要求的位置锚定。随后脱开框架重复使用。
下面通过附图及实施例说明本发明，附图中

图1是示出具有锚线的防水下土壤冲刷系统一部分示意的透视图；图2是防水下土壤冲刷系统的示意的前视图；图3是具有锚线的防水下土壤冲刷系统的示意的侧视图；图4是与一可卷起的物体，例如防水下土壤冲刷系统，一起用的可卷起的可膨胀的系统的示意的顶视图；图5a是在可卷起的防水下土壤冲刷系统的顶部的多次用的已展开的可卷起的可膨胀的系统的示意的侧视图；图5b是在可卷起的防水下土壤冲刷系统下面的单次用的已展开的可卷起的可膨胀的系统的示意的侧视图；图6是与防水下土壤冲刷系统一起的沿着两条纵轴线折起的可卷起的可膨胀的系统的示意的前视图；图7是与防水下土壤冲刷系统一起卷起的可膨胀的系统被充进管列的流体的液压部分展开的示意的侧视图8示出基本平放的防水下土壤冲刷系统的示意的顶视图；图9是基本平放的防水下土壤冲刷系统的示意的顶视图，有一框架在该系统的顶部，并且基本绕着系统的周边延伸；下面详细说明本发明1.防水下土壤冲刷系统参照附图，图1示意地示出本发明防水下土壤冲刷系统10一部分的透视图，该系统10包括矩形材料段12，其有折边14，形成多块板16，各包括顶边18及底边20。折边14总的是与材料段12的纵轴线垂直。在每两个紧连的折边14之间的材料段12限定一板16。各折边形成两连着的板16的顶边18或底边20。材料段12可由任何材料制成，最好由约0.001英寸到0.10英寸厚，更优选的为约0.0024英寸的薄膜聚丙烯制成的优选的要用的聚丙烯材料12可从Courtaulds薄膜股份有限公司的牌号为SHP的商品购得，该公司注册的办公室在英国的地址为BathRoad，Bridge Wagw，Somerset TA6 4PA。SHP是心部用比重小于1.0/cm3(也就是约0.574盎司/英寸3)的材料填充的多层薄膜聚丙烯材料。SHP的比重在0.62g/cm3和0.69g/cm3之间，因此是浮在水上的。
材料段12可具有任意要求的长度及宽度，可产生有任意长宽高的防水下土壤冲刷系统。考虑到材料可购到、系统10的制造及展开可影响材料段12的要求的尺寸。材料段12的长度最好使得当折叠成要求高度的板，它们相互以要求的节距分开时，最终的长度为约5米。对于制造及使用目的而言，系统10的优选的尺寸为5m×5m(也就是约16.4英尺×16.4英尺)×约1.37m(54英寸)高，各板16与相邻的板16间隔平均约2.5cm(1英寸)。为提供有上述尺寸的系统，材料段12在折叠前长度应为约270m(也就是约885英尺)。当材料段12长约270m时，它可折194次得到约1.37m(54英寸)高的板16。为提供约5m长的系统10，板的优选的节距或隔开的距离，在两块相邻的板16间平均为约2.54cm(1英寸)，在相邻的顶边18或底边20之间为约5cm。为便于制造，材料段最好宽约5米。为提供宽2.5m的系统10，附加的材料段12单元(各约2.5m宽)相互并排固紧在一起。另外，除了系统10可包括多个并排的单元外，多个单元也可放在另外的单元的前面或后面以复盖要保护避免水下土壤冲刷的整个区域。
在一个变化的实施例中，材料段12包括比重大于1.0g/cm3(也就是不浮在水中)的材料。在该实施例中，没有帮助，板16不浮起，以保持要求的总的在水下垂直位置。因此，如图2清楚地示出，在板16顶边18处连着漂浮材料24。漂浮材料24可包括比重小于1.0g/cm3的任意材料，使连着漂浮材料24的板16在水下向上浮。合适的材料的实例包括封闭的蜂窝材料、软木、木材、热封到板16上的气袋，或最好为商品名为Microspheres的含有小的空心玻璃球的胶带(其可从Dow Corning公司、South Saginans Rood，Midland，Michigan 48686购得)。空心球的比重最好为约0.27g/cm3。
各板16设有最好间隔2.54cm的缝22。缝22始于底边20上面一点距离，终止于顶边18的下面一点距离。在变化的实施例中，缝22最好终止在低于顶边18的距离足够允许漂浮材料24粘到靠近板16的顶边而不搭在任何缝22上。在各实施例中，缝22最好终止于离顶边18或底边20足够的距离以减小缝22撕裂穿过各顶边18或底边20的敏感性，因而允许板16保持其整体性。缝22最好与折边14垂直(因而也与顶边18和底边20垂直)。作为一个实例，在测量约为54英寸(或约1.37m)高的板上，缝22可为约48英寸长，且离顶边18及底边20的距离约为3英寸。
各板16在底边两侧各有一孔。在相邻板16上的各侧的孔26对齐。如图1所示，孔26的尺寸可舒服地插入线28，它可直接或间接与锚装置30连接，以便在要求的位置把防水下土壤冲刷系统10锚到水底或海床32上。当板16放在线28上，相邻的板16的顶边18隔开距离36，该距离36最好为2英寸。在这种结构中，相邻的板16的底边20也隔开2英寸。
锚线28最好由编织的聚脂或聚丙烯绳制成。由于优选的材料段12的弹性，在用钢丝或其它的刚性棒或圆柱(未示出)未帮助把锚线28穿过孔26时，孔26可张开。当刚性棒移去时，张开的孔26收缩到锚线28上很合适地配合，以限制各板16沿锚线28的移动。参照图3，当板16的节距为约2英寸时，在两相邻的板16之间形成的角38很尖，对54英寸高的板言该角度为小于3°。在两板16之间角38用来使各孔26挤紧对着锚线28。合适的配合及挤紧作用减小了板16相对于锚线28的不希望移动，并保持板16要求的节距。
使各板16与各相邻的板16隔2英寸，使板16的密度很高。板16的高密度使本发明的系统比现有技术的防土壤冲刷系统使流速降低更多，因而使更多的土壤沉降和沉淀，并进一步降低土壤的冲刷。但是，在板16之间的间隔(它们的节距)可按要求设定使得对各种条件(例如，水下流，被水下流卷带的土壤颗粒的平均尺寸等)能使防土壤冲刷的效率最大。
当出水后，可通过把相接连的板叠放一起而把系统10折成基本是平的。但是，在水下时，由于板16的漂浮状态，它们向上浮。由于在安装者准备好让板浮起前，板在水中已会向上浮，可在板上加一个限制装置，如一个网(未示出)来限制它们，直到系统10已锚在海床32的要求的位置上。网可脱开地连接到系统10上，并套在板16上，当系统10已定位在海床32上的要求位置时可移去网。在网上可连上能漂浮的浮子(未示出)使网可漂到表面回收。
锚线28可直接连到锚30上，或间接地通过锚带29固定。锚定装置是现有技术已知的。
在授与Alsop的US5255480及4738063中公开了合适的锚定系统。另外，本申请的发明人在1994.8.1提交的美国专利申请08/284012的发明名称为“地面锚定系统”中公开了另一种合适的锚定系统。
2.储存和运输图8示出展开的，退卷的及基本平放的系统10的顶视图。各板16基本叠在相邻的板16上。底边20沿着锚线28以预定的节距隔开。为了便于移动及储存防水下土壤冲刷系统10，其可以折起、卷起或同时折及卷起。例如，图6示出防水下土壤冲刷系统10的前视图，系统10的两侧沿着两个纵向轴线折起减少其宽度。图7示出一个部分展开的防水下土壤冲刷系统10的侧视图。另外，例如在图6中示出的折起的系统10可如图7所示卷起。折起或卷起系统10使其紧凑，使其更便于储存及运输。
3.展开A.可卷起的可膨胀的管列图4示意地示出一个可卷起的可膨胀的管列40，其包括膨胀管42和一个或多个接收阀44。膨胀管42可包括一个或多个分离的管，或连接的管列，各管42通过连接管46相互连接起来。控制阀44允许有控制地放入流体46，当在水下使用时最好为水。有控制地把水放入管列40中可通过使用适合水下用的标准的商业可购得的水泵(未示出)来完成。最好管列40由薄膜材料制成，如约为80μ-100μ厚的聚丙烯或最好为聚乙烯薄膜材料。最好用轻质材料来构成管列40使其在水下更容易运输及移动。
管列40排空后放在系统10的下面或上面，系统10平放，如图8所示。图5-7示意地以剖面示出放在系统10的顶部的管列40，随后系统10及管列40可一起卷起便于储存及把系统10运送到要在水下展开的位置。如图7中示意地示出，在系统10带着管列40已放到在海床32上的要求位置后，通过接收阀44及合适的泵(未示出)有控制地把流体输入管列40中。当流体46输入到卷起的管列40中，液压强制卷起的管列40展开。当管列40展开时，它也强制与管列40一起卷起的防水下土壤冲刷系统展开。(可以明白这里用的“卷起”也包括“折起”的概念)。
如图4所示，管列40的结构可展开单一的防水下冲刷系统10的单元。可以明白可以用任意要求结构的管列40，并且可用一个或多个管列40同时展开多于一个的水下土壤防腐系统10的单元。一起折起或卷起防土壤冲刷系统10及展开管列40便于在展开在水下海床32前储存及运输。
管列40可以是永久连到防水下土壤冲刷系统10的单次用的装置或是可脱开地连到防水下土壤冲刷系统10的重复使用的装置。在管列40是单用途的装置的情形下，最好把系统10放在管列40上，如图5b所示，以便在水下展开时管列不会与板16冲突。在管列40是重复使用并可与系统10脱开的情形下，最好把管列40放在系统10的顶部，如图5a所示，以便在系统10展开后可方便地移去管列40(未示出)。
当用单次用的管列40展开水下土壤防腐系统10时，潜水员可用合适的锚30把管列40及水下防土壤冲刷系统10锚到水底。或者防水下土壤冲刷系统10也可由本身锚到水底，而重复使用的管列40可拆下并移开以便重复使用。如果水下土壤防腐系统10固定到水底固定得不合适，它会被水流或其它的力带离要求的展开位置(因为板16有浮力或通过外加的漂浮材料24而有浮力)。
B.框架如图8所示，系统10展开或退卷出水面外可基本放平。参见图9，一个框架50的尺寸设成基本包着未卷未折起的系统10的周边。系统10可脱开地装到框架50内。装到框架50内，系统10可更方便地运到要展开系统10的水下海床32的位置。在系统10已在要求的展开位置锚到水底或海床32上，可从系统10上脱去框架50重复使用。如果一次要展开多于一个系统10的单元，可按需要用更大的框架50或附加的框架50。用来展开防水下土壤冲刷系统的框架装置是已知的。例如，PCT国际申请WO88/05842(申请人为Alsop)公开了这种装置。
虽然上面参照了专门的实施例对本发明进行了说明，但是应明白本专业技术人员可作出很多变化及改型，本发明也包括落在下面所附权利要求书的范围内的变化及改型。
权利要求
1.一种防水下土壤冲刷系统，包括一个矩形的材料段，其有至少两个折边，各折边与矩形材料段的纵轴线垂直；其中所述的折边形成了矩形材料块中多块连着的板；所述的一个折边形成了两相邻的板的顶边，而相连的折边形成了两相邻的板的底边，使得在两个相邻的折边之间的矩形材料段部分包括一单一的板；各板的顶边基本与同一板的底边平行；各板包括至少一条缝，其始于底边的上方并终止于板的顶边的下方；和所述的缝与所述的折边垂直。
2.按照权利要求1的防水下土壤冲刷系统，其特征在于所述的矩形材料段包括比重小于1.0g/cm3的多层薄膜聚丙烯材料。
3.按照权利要求1的防水下土壤冲刷系统，其特征在于所述的薄膜聚丙烯材料比重为0.62g/cm3-0.69g/cm3。
4.按照权利要求1的防水下土壤冲刷系统，其特征在于所述的矩形材料段包括1mil-10mil厚的聚丙烯材料。
5.按照权利要求1的防水下土壤冲刷系统，其特征在于所述的矩形材料段包括2.4mil厚的聚丙烯材料.
6.按照权利要求1的防水下土壤冲刷系统，其特征在于所述的矩形材料段包括比重小于1.0g/cm3的材料。
7.按照权利要求1的防水下土壤冲刷系统，其特征在于所述的各板包括比重大于1.0g/cm3的第一材料；所述的板还有比重小于1.0g/cm3的第二材料，连接在近于各顶边；和支承所述的第二材料的板是在水下浮起的。
8.按照权利要求1的防水下土壤冲刷系统，其特征在于各相连板含有至少一个对齐的孔，设成可合适地接收一线。
9.按照权利要求1的防水下土壤冲刷系统，其特征在于在相邻的板之间形成的角小于3度。
10.按照权利要求1的防水下土壤冲刷系统，其特征在于在相邻的板之间的距离约为2英寸。
11.按照权利要求1的防水下土壤冲刷系统，其特征在于各板包括多条缝，缝之间约距1英寸。
12.一种用于展开一个可卷起的物体的可卷起的可膨胀管列，其中所述的管列包括至少一个可卷起的膨胀管；一个连接到所述的管的接收阀，其中所述的阀允许流体充入管中；和当流体通过接收阀充入管中，处于卷起的排空状态的管可以展平及膨胀。
13.按照权利要求12的可卷起的可膨胀的管列，其中所述的管列可与防水下土壤冲刷系统一起卷起，所述的防水下土壤冲刷系统包括一个矩形的材料段，其有至少两个折边，各折边与矩形材料段的纵轴线垂直；其中所述的折边形成了矩形材料块中多块连着的板；所述的一个折边形成了两相邻的板的顶边，而相连的折边形成了两相邻的板的底边，使得在两个相邻的折边之间的矩形材料段部分包括一单一的板；各板的顶边基本与同一板的底边平行；各板包括至少一条缝，其始于底边的上方并终止于板的顶边的下方；和所述的缝与所述的折边垂直。
14.按照权利要求12的可卷起的可膨胀的管列，其特征在于所述的矩形材料段包括比重小于1.0g/cm3的多层薄膜聚丙烯材料。
15.一种在水下展开卷起的物体的方法，包括下列步骤把所述的物体与一个可卷起的可膨胀的管列一起卷起，所述的管列包括至少一个可卷起的膨胀管；一个连接到所述管的接收阀；其中所述的接收阀允许流体流入管中；和把流体通过接收阀充入可卷起的已排空的管列中，因而使管列及物体可展平。
16.按照权利要求15的方法，其特征在于还包括把物体锚到水底的步骤。
17.一种展开防水下土壤冲刷系统的方法，包括下列步骤可脱开地连上一框架，所述的框架的尺寸基本延伸绕着一个未折起未卷起的防水下土壤冲刷系统，其中所述的防水下土壤冲刷系统包括一个矩形的材料段，其有至少两个折边，各折边与矩形材料段的纵轴线垂直；其中所述的折边形成了矩形材料块中多块连着的板；所述的一个折边形成了两相邻的板的顶边，而相连的折边形成了两相邻的板的底边，使得在两个相邻的折边之间的矩形材料段部分包括一单一的板；各板的顶边基本与同一板的底边平行；各板包括至少一条缝，其始于底边的上方并终止于板的顶边的下方；和所述的缝与所述的折边垂直；把组合的框架及防水下土壤冲刷系统放在要防止土壤冲刷的地方；对防水下土壤冲刷系统定位；把防水下土壤冲刷系统锚定，和拆去框架。
18.一种用来减小水流引起的土壤冲刷的防水下土壤冲刷系统，包括把粘性的阻力的装置加在水流中的装置；和与所述的阻力的装置相连用来把所述的加阻力的装置锚定在水底的装置；其中，所述的加阻力装置包括比重小于1.0g/cm3的多层薄膜聚丙烯材料。
19.按照权利要求18的防水下土壤冲刷系统，其特征在于所述的薄膜聚丙烯材料比重为0.62g/cm3-0.69g/cm3。
全文摘要
一种防水下土壤冲刷系统(10)，具有一矩形材料段(12)，以与材料段(12)纵轴线垂直的角度以固定的间隔折起形成板(16)。各板有与折边(14)垂直的缝(22)，其始于底边(20)上方及终止于顶边(18)的下方。板两侧有孔(26)，其尺寸可合适地穿入锚绳(28)，为便于展开防土壤冲刷系统(10)，设了一个带接收阀(44)的可卷起的膨胀管列(40)。管列可与防水下土壤冲刷系统一起卷起。当准备好展开时，流体通过接收阀可控制地充入管列，使管列及系统展开。或者系统可装入框(50)中便于水下展开。
文档编号E02B3/12GK1157018SQ95194451
公开日1997年8月13日 申请日期1995年7月26日 优先权日1994年8月1日
发明者彼得·艾尔索普 申请人:海洋环境问题技术处理有限公司