专利名称：遮盖室外物体的抗风化圆顶以及该圆顶的使用和用于保护室外物体的方法
技术领域：
一种遮盖室外物体的自承抗风化圆顶，该圆顶由保持圆顶的形状、并保持所述圆顶与被圆顶包含的物体之间的间隔的材料和结构构成，其特征在于，圆顶包括承受外部压力的内部结构，以及通过外部结构上的拉力将内部结构与其一同固定的外部结构，该外部结构和内部结构并不彼此接合，并且至少外部结构可附在基座上。
背景技术：
地球上不论是在陆地还是在海洋上的不同天气条件，考虑到人类和其他易损的室外物体，使得一些天气保护装置很有必要。特别是可以耐大风、雨、雪、低温、阳光的强烈影响、UV辐射等的天气保护装置。天气保护装置单位的类型有多种，但是都要求是一种可完全遮盖住室外物体的遮盖物。
例如，天气及其对室外易损的电波设备的影响使得保证设备功能性的某些天气保护装置很有必要。
与在室外用途的每个部件上涂上化学表面防护层相比，用圆顶遮盖易损设备要更为划算。
有两种主要的圆顶结构类型，一种是基于用嵌板装备的构架，另一种称之为自承圆顶的模型。总的说来，构架通常用于直径超过4米的场合，而自承结构涉及4米以下的场合。
两种主要的结构方法，“单外壳”和“三明治”模型代表了自承圆顶。它们都是用塑料通过手工制成的物件，这样使得它们的制造成本相当高。
“单外壳”是最普通的以及较便宜的自承圆顶结构，它是由玻璃纤维和聚酯制成，其顶部涂有凝胶，结合成为一个整体。“三明治”是基于两个非常薄的塑料结构，由多孔状、联乙烯孔(Divinycell)，原始孔(Rawcell)的薄板隔开。两个塑料结构由薄板连结在一起。在军事应用上，原始孔(Rawcell)较之其他有较少的信号接收衰减，因此是最普通的一种。但是它的组成材料较之联乙烯孔(Divinycell)构成的至少要贵三倍以上。“三明治”结构主要用于涉及在超过10GHz的微波频带上操作的专业室外终端，以满足特定要求的功能和高的效率。
“单外壳”和“三明治”都是很沉重的结构，对机械安装床基有很苛刻的要求，安装床基要足够坚硬以支撑这种圆顶。通常圆顶的总质量超过项目圆顶所要保护的质量，这样在机械结构强度方面对床基提出了非常苛刻的要求，要求其能够在承载圆顶和圆顶内部的设备的同时不产生机械弹性。
要阻止几何形变，自承塑料圆顶被分成部件来铸造，这些部件通常称为嵌板。具有两个直角曲面的特征的嵌板是最常见的模型。
在无线电通信中，电子设备用来收发无线电信号。所使用的信号频率越高，对遮盖物的信号透明度要求也越高。不允许自承圆顶对信号频率的收发，特别是涉及信号接收或者交叉极化有影响。因此对自承塑料圆顶材料的静电学、电磁透明度、材料厚度方面要求很高，同时还要满足由风压、温度、和UV辐射以及空气污染所产生的最恶劣的天气条件。
通常，圆顶的形状大致呈球形，常常是圆柱底部上固定的半球。首先，该几何形状的目的是要得到更高的信号波透明度，通过圆顶时有最小的无线电信号反射和信号接收衰减。其次，球形圆顶可减少由风压产生的表面压力影响。对自承圆顶的材料结构强度和高度的信号透明度方面的要求，在微波频率范围内，就是涉及对塑料圆顶材料的选择。所用的无线电信号频率越高，可行的塑料圆顶的厚度就越小。在实际中，圆顶材料的厚度，考虑到其渗透性，所用的不超过1/4的电磁无线电信号波长。例如，12GHz涉及波长为25mm，由于涉及其渗透性的修正，可接受6mm厚度的圆顶材料。
提供监视服务的军事卫星通信(SATCOM)代表了当今发展最快的商业市场，并且要求可靠的、小型自承圆顶(＜4m)对通过圆顶传送的无线电微波频率信号无影响。根据SATCOM市场要求和通信信号频率，该自承圆顶最佳地满足了这些要求。
还存在其它可能的提供类似于帐篷的天气保护装置的结构。它是基于典型的构架，由织物覆盖。织物紧紧地缚在构架上，构架仅在某些点上支撑织物。但是这种类型的技术方案要求织物能够应付对其有强烈影响的风压，这些影响通常超过了材料的弹性极限，以及材料压力，结果导致坍塌。由于织物和构架之间的摩擦所导致的材料压力，织物材料疲劳很快就产生了。特别是在军事应用中在UV辐射、盐类和硫磺空气污染的影响下，织物会坍塌。有时候会出现由于大风压的影响，织物弹性会导致在构架的某些部分出现凹陷织物结构的几何形变，使用中的整个圆顶在圆顶内部产生机械问题，通常是以可操作的升降停止而告终。
本发明满足上述所有的要求，提出一种将室外物体遮盖的自承天气保护装置，同时考虑到隔热效果、UV保护、机械机构硬度、刚度、材料压力、和渗透性，可保护人类和其他易损设备。而且，本发明提供圆顶的工业机械化系列生产方式，只需要最少的手工劳动生产圆顶，这就大大地降低圆顶的生产成本。低廉的生产成本打开了众多不同的新市场和应用。除了所有的海事应用以外，低廉的生产成本使得自承天气保护装置可代替一般的帐篷模型，例如在极地探险中，军事应用中，同时可在营救和监视操作中。主要是由于其优良的隔热性能、极轻的重量、以及安装和拆卸的简易性，它随处可在，从极地气候到沙漠中强烈的阳光、大风压的影响下。
发明内容
在权利要求1所限定的类型的圆顶取得了上述目的，权利要求1包括特征承受外部压力的内部结构以及通过在外部结构上的拉力将内部结构与其同时固定的外部结构，其中外部结构和内部结构并不彼此连结，至少外部结构可附在基座上。具有非彼此连结的外部结构和内部结构的圆顶，在机械界结构硬度、刚度、材料压力、隔热性、信号接收衰减以及交叉极化等方面均满足作为自承圆顶-天气保护单元-的要求。内部结构通过提供根据内部结构材料厚度而产生的几何动量来提供必需的机械结构硬度和刚度，内部结构材料由大量充气孔组成，该内部结构接收在接收微波频段的必需电磁传输，同时有最小的信号增益衰减和良好的隔热性能。此外，根据本发明的具有非彼此结合的外部结构和内部结构的圆顶结构具有一个优点，相比起其他已知的诸如帐篷模型的类似结构，它提供延伸的表面负荷，而其他结构的构架和紧缚在构架上的织物之间有一定数量的点负荷，易产生摩擦和材料压力。有关本发明的所有优点均提供最小化手工劳动投资量。
根据本发明实施例的圆顶可保护电器设备并且其特征在于，所述内部结构可附在所述基座上，这样就提供了固定的位置，以及在圆顶和被遮盖的设备之间的间隔。
另外，具有上述特征的圆顶中，内部结构包括硬质多孔塑料排列，使内部结构材料的厚度可获得必需的动量，以承受圆顶上的外部压力。同时硬质多孔塑料排列包括大量的充气单元，在涉及微波信号波频率方面有最小的信号接收衰减。由于多孔塑料材料的密度，内部结构的总重量变得非常轻，很容易处理，由于安装和拆卸的简易性，减少了将圆顶安装在地基上所需的时间。圆顶结构具有非彼此结合的外部结构和内部结构，这种结构以及低重量、几何结构、机械硬度和刚度使材料压力最小化。
另外，具有上述特征的圆顶中，外部结构包括用来保护内部结构免遭UV辐射损伤的抗UV织物，这样就增强了圆顶结构。尤其是在靠近赤道的地区UV辐射很强烈，同时由于水的有关UV波的反射特性，在海洋的UV辐射也很强烈。由于外部结构与内部结构并不连结，这样，如果某些原因需要将外部结构替换掉时，就很容易做得到。外部结构的织物也可做成不同的颜色，以满足个体的预算成本投资需要。
另外具有上述特征的圆顶中，所述织物是一种挡风织物，其目的是不论大风压、雪或雨时，都要保持材料的结构外形。
另外具有上述特征的圆顶中，在外部结构上安装了众多的长带，这些长带可附在所述基座上以确保圆顶稳固地安装在基座上，从而改善了承受大风以及在海洋上的暴风雨天气条件的能力。
另外具有上述特征的圆顶中，所述织物在其下部提供有众多垂直方向的膨胀室，这些膨胀室结合在织物内部并且均匀地分布在圆顶周围。膨胀室有拖曳功能，以确保织物稳固地遮盖在内部结构上，从而改善了圆顶在最适配置方面的功能性，同时，通过产生在膨胀室周围流动的湍流，以阻止对织物外形的风压，并避免了在海洋上的暴风雨天气条件下损坏织物。
另外具有上述特征的圆顶中，所述织物具有多个拉链，每个拉链从织物的低端边缘向上延伸，最适地延伸至圆顶的半高，使得很容易将织物安装到内部结构的顶上，同时也使其很容易打开，为内部结构提供了通道，以及一个开口，即，到所保护的室外设备的进入口。
另外具有上述特征的圆顶中，所述多孔状塑料具有一个厚度，因此在圆顶内部的水凝结基本上减少了。原因就在于多孔塑料。它由大量的充气单元组成，提供了可移动外部露点的优良和必要的隔热性能。
另外，具有上述特征的圆顶中，圆顶提供一种装置，用于使圆顶内部的压力稍稍超过环境的压力，这样就可以提供额外的保护，防止浸润着盐类的空气穿透内部和外部结构，从而接触到圆顶所保护的室外物体。
另外，具有上述特征的圆顶中，该圆顶能够遮盖电子无线通信装置，其内部结构和外部结构是这样的，从而使无线电波能够穿透圆顶，同时在涉及信号接收衰减和交叉极化方面对圆顶的渗透性没有损害。
本发明涉及该发明的圆顶的应用以及用于保护室外物体，尤其是电子无线设备的方法，其特征在于，物体被遮盖在圆顶中，并且圆顶内部的压力保持在稍大于环境压力。
依照本法明，接合附图示意地描述本创新的实施例，其中图1示出圆顶的原理图，图2示出在一侧从侧上方看的五角形部件的部分结构，图3示出从上方看的图2所示的相同的结构，图4示出作为依照图2-3的部分结构的部件，图5示出由类似橘瓣形状的部件组成的结构，图6示出依照图2-3或者5的上述承载塑料圆顶的圆柱形基座，图7示出依照图6的改进的机械接头，图8示出依照图5的在一侧的外部结构的圆顶，图9示出装配了三个拉链的在一侧的外部结构的圆顶，以及图10示出装配有三个膨胀室作为部分外部结构的外部结构。
具体实施例方式
依照图1的交互式功能组合的本发明的下述示例包括圆顶，它是部分球形的遮盖物11-12，由硬质多孔塑料构成的内部结构11以及抗UV、挡风织物的外部结构12组成。附在外部结构12上的是多个长带13-15被安装以将多孔塑料遮盖物固紧在平台座上。部分球形的塑料遮盖物11-12固定安装在圆柱形基座环16的水平机械接头上，圆柱形基座环16直接安装在基座上。
作为圆顶的一种应用，同时，这种类型的天气保护装置单元也满足了前述要求，最好是由硬质多孔塑料构成，无需任何在材料渗透性上有影响的金属成分添加剂以及阻燃剂。在实际中，该金属成分添加剂会减少在天线电磁轴中使用的任何塑料并且减少传送微波无线通信信号频率。多孔塑料是一种优良的材料，易于装配，制成了由部分球形圆顶形成轮廓的自承遮盖物构架。硬质多孔塑料可以较佳地生产为有双曲面的较小部件，然后通过一定的改装接头来安装在一起，成为所需的几何形状。
图2所示的内部结构由一定数量(12块)安装在一起的多孔塑料的五角形双曲面部件组成，图3示出相同的上述内部结构。
图4在一定角度示出依照图2-3的内部结构的部件之一。
图5示出外部结构的一侧，外部结构由一定数量(6块)的几何形状类似橘瓣的长条状垂直部件组成。
塑料遮盖物的基座由圆柱形环的机械接头组成，并且图7示出圆柱形环的机械接头的一部分，它由从底部70上直立的支架71、72组成，塑料遮盖物的底部将结合固定在这些支架之间。
图8示出塑料遮盖物的外部结构的一侧。外部结构由类似橘瓣的部件81、82…构成，装配有用来将遮盖物固紧在基座上的长带85、86、87、88…。
图9示出装配有作为外部结构的一部分、在遮盖物周围对称安装的垂直拉链91、92、93…的塑料遮盖物的一侧。这些拉链被设置在水平直径平面90-90的下面，从而可以很容易地进入外部结构的开口。
图10示出装配有作为其一部分、在外部结构的较低部位围绕遮盖物垂直安装的膨胀室10、102、103…的外部结构。
硬质多孔塑料构成内部结构11。它几乎由充气(98％)的单元组成，通过增加必需的材料厚度，但又不对材料渗透性造成不利影响，以此来提供结构上的机械优点。在外部结构很薄时，硬质多孔塑料可实质地较厚，通过该厚度提供几何上的优点，产生必需的机械动量以满足涉及有大风时自承结构的外部力影响。因此该厚度提供了必要的机械结构硬度，并且与具有类似成本的“三明治”模型比较，有更少的信号接收衰减。
一般地，硬质多孔塑料是不抗UV的。它需要由一个外部结构来保护，但同时不会对圆顶的渗透性造成影响。外部结构必须非常薄，以最小化对渗透性的影响，同时提供必需的抗UV和机械功能，例如在海事环境应用区域中。硬质多孔塑料和抗UV的挡风织物一起形成了最优秀的低成本的圆顶建筑，在这一点上与最昂贵的“三明治”建筑的圆顶是一致的。
由于硬质多孔塑料遮盖物的总质量极低，圆顶的外部结构必须由长带将其紧固在基座上，即使是在暴风雨天气条件下也可确保功能。
织物通过CAD/CAM制造以提供最佳装配，在顶部遮盖多孔塑料遮盖物，形成了其外部结构。该外部结构是抗UV的，并且能够提供抗止材料压力和外部机械力的最大保护。同时，该织物满足所有渗透性上的要求，可最小化对微波上带频率无线通信的影响。该织物装配有垂直长带连结设备，该设备目的在于将其紧固在诸如船甲板的基座上。外部结构的半球顶部织物遮盖物表示与几何底部固定在一起的单元。织物的底部垂直地并对称的装配有拉链。拉链结合在外部结构上，使其很容易地安装在内部结构，硬质多孔塑料遮盖物上。此外，拉链使得进入圆顶内部很容易，硬质多孔塑料遮盖物中的合适的开口，关键地位于外部结构的拉链之间，可打开以进入圆顶内部，例如以保持被保护的电子无线通信装置的服务。
此外，减少了任何风压对抗UV织物的影响，膨胀室的拖曳框结合在紧固拖曳框的织物上，以达到多孔塑料遮盖物顶部的最适合遮盖。
根据在膨胀室中的压力水平通过弹性几何圆柱直径来操作拖曳框。膨胀室与外部结构12的底部相结合分别围绕圆顶垂直地安装，以提供最大的张力效果。对每个膨胀室的拉伸参照在圆柱直径中的无压力和最大允许压力之间的差异。膨胀室包括与织物外部结构相结合的，诸如包含弹性气体圆柱、橡胶软管的机织聚酯塑料的弹性材料组成。它在自然的状态下安装，紧缚在织物外部结构上，只要膨胀室被增压，例如用空气增压，它就可自动地拉伸织物，具有固定外周长的圆柱的直径通常要小于该周长的一半，比例参照[2＜π]。
在自然状态下具有30mm宽度的软管在增压时其宽度小于20mm。这意味着有大约10mm的拉伸(＝30-20mm)。膨胀室使得织物被拉伸，从而在多孔塑料嵌板遮盖物上产生一个非常紧固的外部结构。
围绕圆顶垂直安装的膨胀室产生湍气流，增强了在大风压的影响下的圆顶的稳定性。
结合的长带提供了与诸如船甲板的基座相对的固定圆顶位置。由于这些长带，圆顶满足了在船上、海洋中的、海洋环境条件。被安装的长带，结合拉链以及例如“维可牢尼龙搭扣长带”，使得精确CAD/CAM制造的抗UV织物外部结构的安装很容易。
硬质多孔塑料遮盖物提供了抗间接作用的优良硬度，能够抵抗通过织物外部结构分布的表面高压。在拉伸的织物和硬质多孔塑料遮盖物之间的摩擦特别大，但由于CAD/CAM制造方法，在双曲面以及将织物拉伸至最大紧度的膨胀室之间提供了良好的装配。
嵌板结构、自助式装备、包括机械接头的支持基座的结合，机械接头用来提供例如在船甲板上的可靠的基础连结，所述结合连同外部抗UV结构，被制造以满足涉及在外力影响下的机械力，例如由风压产生的伸长张力，一起提供最有效的天气保护遮盖物。
与该圆顶同时被推荐的还有，用于检测环境条件的电子天气状态电路卡，由于优良的隔热性和嵌板的紧密结合，从而可以增加圆顶功能，减少水凝结，对圆顶内部的电子设备的盐腐蚀。电子天气状态电路卡包括风速计、气压计、湿度计、温度计以及用来开/关风扇的断路器、冷热气自动调节机、以及加热系统。在电路卡中有两个气压计，一个测量外部气压，一个测量圆顶内部气压。与风速计计算相对圆顶的动力表面压力。然后通过运行空气入口风扇，调节圆顶内部的空气压力以满足圆顶外部结构表面的风压的影响。当圆顶内部的空气压力超过外部计算的压力值时，电路断路器打开电子控制通风口将空气从圆顶内部排到外部。在由雨或雪在圆顶上的机械影响以及重风压的情形下，内部空气压力控制和指示提供了额外的材料结构硬度。
首先，增加圆顶内部空气压力的方法意味着有要求要防止由盐类浸润的海洋空气穿透圆顶。通过湿度计圆顶内部的相对空气湿度可控制并设置在50-55％。通过电子天气状态，相对湿度控制以及指示目的在于减少盐腐蚀的根源，特别是关注在圆顶内部受保护的电子RF无线通信部件。
该示例中，所述塑料遮盖物提供了优秀的天气保护装置，完全可以和目前商业市场上技术最先进的圆顶相媲美，并且在本发明中制造成本大大降低。塑料遮盖物需要机械硬度、低重量、低制造成本、低运费、在微波频率上带极低的信号衰减、在位置上简单快速地安装、预算成本盈余、使圆顶内部温度固定和相对空气湿度，且无结冰风险和空气压力调节器。
权利要求
1.一种遮盖室外设备的自承抗风化圆顶，所述圆顶由保持圆顶的形状、并保持所述圆顶与被圆顶包含的物体之间的间隔的材料和结构构成，其特征在于，所述圆顶包括承受外部压力的内部结构(11)，以及通过外部结构上的拉力将内部结构与其一同固定的外部结构(12)，其中外部结构(12)和内部结构(11)并不彼此接合，并且至少外部结构可附在基座(16、70)上。
2.如权利要求1所述的圆顶，其特征在于，所述内部结构可附在所述基架上(16、70)。
3.如权利要求1或2所述的圆顶，其特征在于，所述内部结构(11)包括硬质多孔塑料。
4.如权利要求1-3所述的圆顶，其特征在于，所述外部结构(12)包括抗UV织物(12)。
5.如权利要求4所述的圆顶，其特征在于，所述织物(12)是一种挡风织物。
6.如权利要求1-5的任一项所述的圆顶，其特征在于，一定数量的长带(13、15、85-88)被安装在所述外部结构(12)上，其中长带(13、15、85-88)可附在所述基座(1)架(16、70)以确保将所述圆顶固定安装在所述基架上(16、70)。
7.如权利要求4-6的任一项所述的圆顶，其特征在于，所述织物(12)在其下部装备有结合在所述织物(12)内并均匀分布在所述圆顶周围的竖直方向的膨胀室(101-103)，所述膨胀室(101-103)具有拉伸功能以确保拉紧所述织物(12)，遮盖住所述内部结构(11)。
8.如权利要求4-7的任一项所述的圆顶，其特征在于，所述织物(12)包括一定数量的拉链(91-93)，每个拉链(91-93)从所述织物(12)的底边向上延伸，最好延伸到所述圆顶的一半高度为止。
9.如权利要求3-8的任一项所述的圆顶，其特征在于，所述多孔塑料具有一定厚度，从而大量减少所述圆顶内部的水凝结。
10.如权利要求1-9的任一项所述的圆顶，其特征在于，所述圆顶装备有用来保持略超过环境压力的圆顶内部压力的装置。
11.如权利要求1-10的任一项所述的圆顶，其特征在于，所述圆顶适合遮盖电子无线通信设备，因为所述内部和外部结构的材料使得无线电波能够穿透所述圆顶。
12.如权利要求1-11的任一项的圆顶的使用，可用于保护外部设备，特别是电子无线通信设备。
13.一种用于保护外部设备、特别是电子无线通信设备的方法，其特征在于，所述物体由根据权利要求1-11任意一项的圆顶所遮盖。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述圆顶内部保持比环境压力稍高的压力。
全文摘要
本发明涉及一种遮盖室外物体的自承抗风化圆顶，由保持圆顶的形状、并保持所述圆顶与被圆顶包含的物体之间的间隔的材料和结构构成，该圆顶包括承受外部压力的内部结构(11)，以及通过外部结构上的拉力将内部结构与其一同支撑的外部结构(12)，其中外部结构(12)和内部结构(11)并不彼此接合，并且至少外部结构可附在基座(16、70)上。结合本发明一实施例，该圆顶(11－12)包括由硬质多孔塑料制成的内部结构(11)，以及由抗UV的挡风塑料织物组成的遮盖的外部结构(12)。本发明还涉及对该圆顶的使用以及用于保护室外物体的方法。
文档编号H01Q1/42GK1839668SQ200480013093
公开日2006年9月27日 申请日期2004年4月5日 优先权日2003年4月7日
发明者M·尼尔森 申请人:楚斯泰克创新股份公司