具有多种结构用途的可折叠、可张开框架的制作方法

专利名称：具有多种结构用途的可折叠、可张开框架的制作方法
技术领域：
本发明属结构和围墙领域，包括框架，特别是涉及一种可折叠、可张开的框架，该框架易于移动，且可用作多种不同类别结构的骨架。
背景技术：
人们广泛公认，人类已经创造了多种结构，例如用于零件的保护、工具的贮藏和水上运动等等。通常，这些人造结构带有一个框架和覆盖框架的部件。框架具有一定形状和强度，而覆盖元素填补了框架部件间的空隙，为结构内的人或物品提供了保护，框架还提供了支持，例如屋顶、墙壁或地板等。
以上定义的人造结构包括传统框架的住房、通常为互相连接的横梁和板材方阵的框架、以及多种形式的覆盖部件，如墙板、砖石、瓦(屋顶)、胶合板，等等。这样的结构也包括高层建筑，它们通常带有钢梁框架以及墙壁、屋顶、天花板和地板部件等覆盖物。此处所指的框架也包括那些具有限制来自内部，如筒仓、水泥模板和贮槽的力，并抵抗外部来的力的能力的那些框架，所说的外部不仅包括以陆地为基底的庇护所所承受的部件，还包括当框架用作船身时的水。其他种类的结构包括类似于帐篷的可移动装置，它们的框架可以是相互连接的杆或棒，而覆盖物则可以是布的单元。这种可移动装置通常设计成覆盖物(通常称为外壳)可以被去除，而框架可以被拆除甚至折叠成较小的组件用于运输和保存。这里将要说明的更广泛意义上的有框结构还包括那些需要支撑比它们自身更重的重量并可经受风的结构，例如塔架、天线、风向标、翼片或机翼。有框结构还包括了那些可旋转或滚动的结构，例如转子、转盘、涡轮、螺旋桨以及(最主要地)轮子。多种耕种、牧场、渔场、仓贮、集装箱装箱、码垛堆积、道路建设、船运、空运和采矿设备和机械都利用了这里所指意义上的有框结构，这里仅给出了几个例子。一些有框结构提供全向的保护或抑制，而其他的则可能承受主要是上述或下述部件的重量和/或保护这些部件，这些部件是遮篷、甲板、台架、桥台、船坞、码头、木排等，概括地说，即各种平台。
随着人口数量的增大和流动性的增强，人们已经意识到标准化提供了成本上的优势和扩展的用途。很明显，可提高人类使用的结构的标准化程度、降低其成本并扩展其使用范围的发明是十分必要的。同样很明显的是，可移动性对于各种结构都很重要，而结构可移动特性的提升总是合乎需要的。

发明内容
在本发明的一种优选实施例中，提供了一种可折叠、可展开的结构框架，该框架包括一个带有第一中心轴的下部轴毂，一组三根或更多根其第一导轨端用枢轴固定到下部轴毂上的等长导轨，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨平面内转动，一组三根或更多根长度与导轨长度相等或短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一桅杆端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动，一组三根或更多根长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一橼条端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转面的平面内转动，一个其第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转。此框架的特征是，展开的框架带有位于一个公共平面内的导轨，该平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定了一个结构地板，框架带有与连接起来的导轨大体成直角的桅杆，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架还带有与连接起来的桅杆成钝角的橼条，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定了结构屋顶。
在优选实施例中，框架折叠起来时包括一个组件，且上部和下部轴毂位于组件的第一端和与之相对的第二端，它们之间相互隔开一根橼条的距离，橼条的长度为橼条、桅杆或导轨的长度中的最长长度，且每组连接起来的橼条、桅杆和导轨并排折叠在由上部和下部轴毂的尺寸以及橼条的长度确定的组件内。在一些优选实施例中，框架在展开时还包括了轴毂与导轨的锁定部件，该部件将导轨和下部轴毂锁定在一个公共平面内。该轴毂与导轨的锁定部件可包括至少一个法兰，导轨和下部轴毂都可固定在该法兰上。该锁定部件也可以包括两个可将导轨和轴毂固定在一个公共平面内的可平移法兰。
在本发明的一些优选实施例中，展开的框架还包括锁定部件，以将每组连接的导轨和桅杆锁定成直角关系。这些锁定部件可包括穿过每根连接的桅杆和导轨中的开口的插销。在其他实施中，锁定部件可以是固定在每根桅杆和导轨上并锁住桅杆和导轨间的枢轴的托架。
在本发明的一些实施例中有一根连接至下部轴毂的伸缩式中心支柱，并可向着上部轴毂，或背离上部轴毂，或同时向着或背离上部轴毂伸展。另外，在一些实施例中带有将一个展开的框架与另一个展开的框架连接起来的连接部件。在一些其他的实施例中，上部轴毂上带有一个通孔，且开口面积占上部轴毂的全部封装面积的大部分。在一些其他的实施例中，围绕框架的每根桅杆有一条闭合的束带，使得展开的框架中的束带在绷紧时限制了桅杆相对于与它们用枢轴连接的导轨转动，使转动的角度不超过90度。在一些实施例中包括了一种为展开框架而设置的机械装置，该机械装置可以是绳和滑轮系统。
在本发明的框架的一些实施例中，导轨和桅杆间的枢轴附件包括一个连接导轨和桅杆的可转动和平移的单元，因而旋转得以实现且桅杆可在该单元平移，这样桅杆可在展开的框架里延伸至共面的导轨的高度以下，同时降低了橼条和上部轴毂组成的组合件。
在框架的其他实施例中，桅杆和橼条间的枢轴附件包括一个连接桅杆和橼条的可转动和平移的单元，因而旋转得以实现且橼条也可在该单元平移，这样橼条和上部轴毂确定的屋顶可被逐节改变、弄平或倒置。
在其他的实施例中，桅杆和橼条间的枢轴附件包括一个连接桅杆和橼条的可转动和平移的单元，因而旋转得以实现且桅杆可在该单元内平移，这样一个由橼条和上部轴毂确定的屋顶可相对于下部轴毂降低而桅杆不用降低到下部轴毂的高度以下。在一些实施例中，桅杆和导轨间以及桅杆和橼条间的所有枢轴附件均可平移和转动，这样每个转动和平移单元可在连接该单元的部件间做来回的相对平移和转动。在其他的实施例中提供了一个或多个附加的下部轴毂，每个轴毂带有一组与可转动和平移的单元相连接的导轨，并提供了确定了附加的地板的附加轴毂和导轨组，这样由单个单元提供了多个楼层。
在本发明的另一种形式中，提供了一种模块化结构，该结构包括一个可折叠、可展开的框架，该框架包括一个带有第一中心轴的下部轴毂，一组三根或更多第一导轨端用枢轴固定到下部轴毂上的等长导轨，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨面内转动，一组三根或多根长度与导轨长度相等或稍短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一桅杆端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动，一组三根或更多长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一橼条端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转面的平面内转动，一个第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转，带有位于一个公共平面内的导轨的展开的框架，该公共平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定了一个结构地板，框架带有与连接起来的导轨大体成直角的桅杆，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架还带有与连接起来的桅杆成钝角的橼条，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定了结构屋顶，一组固定在构成了地板的导轨和下部轴毂上的面板，以及加到确定的墙壁和屋顶以形成一个封闭结构的外壳。
在一些实施例中，外壳包括刚性面板。同样，在一些实施例中，完成的结构里的上部轴毂包括一个通孔，该通孔提供了一个顶盖开口。加到确定了的墙壁上的外壳也可以有门和窗户开口。另外，地板的下部可以附加漂浮部件，使结构可浮在水上。
在本发明的另一种形式中，提供了一个由模块化单元构成的复合结构，它包括两个或更多模块化结构，每个模块化结构包括一个可折叠、可展开的框架，该框架包括一个带有第一中心轴的下部轴毂，一组三根或更多第一端用枢轴固定到下部轴毂上的等长导轨，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨面内转动，一组三根或多根长度与导轨长度相等或短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一桅杆端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动，一组三根或更多长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一橼条端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转面的平面内转动，一个第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转，带有位于一个公共平面内的导轨的展开的框架，该公共平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定了一个结构地板，框架带有与连接起来的导轨大体成直角的桅杆，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架还带有与连接起来的桅杆成钝角的橼条，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定了结构屋顶，一组固定在构成了地板的导轨和下部轴毂上的面板，以及加到确定的墙壁和屋顶以形成一个封闭结构的外壳，相互连接起来构成了复合结构的模块化结构。
在一些实施例中，两个或更多模块化结构在一个单层次复合结构中通过相似尺寸和形状的相邻墙壁部分并排连接起来。在其他实施例中，两个或多个模块化结构在不同层次上相连接，一个层次上的一个或多个单元的桅杆与另一个不同层次上的一个或多个单元的桅杆连接起来。在其他的实施例中，两个或多个结构通过重叠并连接一个结构的地板部分和另一个结构的地板部分而连接起来。
在本发明的另一种形式中提供了一个海上单元，其中，两个或多个模块化结构被连接起来，每个结构带有一个延伸至地板面以下的中心支柱，并带有一个与基底面以下的两个或多个中心支柱连接的龙骨，还带有框架部件和构成壳体的外壳部件。
在本发明的另一种形式中，提供了一种用于某种结构的可折叠、可展开的框架，该框架包括一个带有第一中心轴的下部轴毂，一组三根或更多第一导轨端用枢轴固定到下部轴毂上的等长导轨，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨面内转动，一组三根或多根长度与导轨长度相等或稍短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一桅杆端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动，一组三根或更多长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一橼条端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转面的平面内转动，一个第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转，展开的框架带有位于一个公共平面内的导轨，该平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定了一个结构地板，框架带有与连接起来的导轨大体成直角的桅杆，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架还带有与连接起来的桅杆成钝角的橼条，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定了结构屋顶。
在一些优选实施例中，第一桅杆端和导轨间有锁定部件，这些锁定部件可第一桅杆端的平动锁定在沿着与桅杆连接的导轨的任意位置上。同样，在一些折叠起来的框架中包括一个组件，且桅杆的第一端平移至一个邻近下部轴毂的位置并锁定在该位置，桅杆、导轨和橼条被转动成相互纵向靠近，形成了一个外部截面由轴毂确定而长度由橼条的长度确定的组件。
在一些实施例中，展开的框架还可包括轴毂与导轨的锁定部件，该部件将导轨和下部轴毂锁定在一个公共平面内。该轴毂与导轨的锁定部件可包括至少一个法兰，导轨和下部轴毂都可固定在该法兰上。该锁定部件也可以包括两个可将导轨和轴毂固定在一个公共平面内的可平移法兰。
在一些实施例中，展开的框架还包括锁定部件，以将每组连接起来的导轨和桅杆锁定成直角的关系。这些锁定部件可包括穿过每根连接的桅杆和导轨中的开口的插销。在其他实施中，锁定部件可以是固定在每根桅杆和导轨上并锁住桅杆和导轨间的枢轴的托架。
在一些实施例中有一根连接至下部轴毂的伸缩式中心支柱，并可向着上部轴毂，或背离上部轴毂，或同时向着或背离上部轴毂伸展。另外，一些实施例中可以有将一个展开的框架与另一个展开的框架连接的连接部件。此外，上部轴毂中可以带有一个通孔，且通孔的开口面积占上部轴毂的全部封装的大部分。在一些实施例中，围绕框架的每根桅杆有一条闭合的束带，使得展开的框架中的束带在绷紧时限制了桅杆相对于与它们用枢轴连接的导轨转动，使转动的角度不超过90度。此外，一些实施例中可以有一种用于展开框架的机械装置，该机械装置可以是绳和滑轮系统。
在本发明的一些实施例中，导轨和桅杆间的枢轴附件包括一个连接导轨和桅杆的可转动和平移的单元，因而旋转得以实现且桅杆可在该单元平移，这样桅杆可在展开的框架里延伸至共面的导轨的高度以下，同时降低了橼条和上部轴毂组成的组合件。在其他实施例中，桅杆和橼条间的枢轴附件包括一个连接桅杆和橼条的可转动和平移的单元，因而旋转得以实现且橼条也可在该单元平移，这样橼条和上部轴毂确定的屋顶可被逐节改变、弄平或倒置。在其他的实施例中，桅杆和橼条间的枢轴附件包括一个连接桅杆和橼条的可转动和平移的单元，因而旋转得以实现且桅杆可在该单元内平移，这样一个由橼条和上部轴毂确定的屋顶可相对于下部轴毂降低而桅杆不用降低到下部轴毂的高度以下。
在一些实施例中，桅杆和导轨间的所有枢轴附件均可平移和转动，这样每个转动和平移单元可在连接该单元的部件间做来回的相对平移和转动。
在一些实施例中也提供了一个或多个附加的下部轴毂，每个轴毂带有一组与可转动和平移的单元相连接的导轨，并提供了确定了附加的地板的附加轴毂和导轨组，这样由单个单元提供了多个楼层。
在本发明的另一种形式中，提供了一种模块化结构，该结构包括一个可折叠、可展开的框架，该框架包括一个带有第一中心轴的下部轴毂，一组三根或更多第一导轨端用枢轴固定到下部轴毂上的等长导轨，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨面内转动，一组三根或多根长度与导轨长度相等或稍短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一桅杆端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动，一组三根或更多长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一橼条端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转面的平面内转动，一个第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转，带有位于一个公共平面内的导轨的展开的框架，该公共平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定了一个结构地板；框架带有与连接起来的导轨大体成直角的桅杆，位于导轨上离下部轴毂最远的一端上，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架还带有与连接起来的桅杆成钝角的橼条，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定了结构屋顶，一组固定在构成了地板的导轨和下部轴毂上的面板，以及加到确定的墙壁和屋顶以形成一个封闭结构的外壳。
在一些实施例中，外壳包括刚性面板。同样，在一些实施例中，完成的结构里的上部轴毂包括一个通孔，该通孔提供了一个顶盖开口。加到确定了的墙壁上的外壳也可以有门和窗户开口。另外，地板的下部可以附加漂浮部件，使结构可浮在水上。
在本发明的另一种形式中，提供了一个由模块化单元构成的复合结构，它包括两个或更多模块化结构，每个模块化结构包括一个可折叠、可展开的框架，该框架包括一个带有第一中心轴的下部轴毂，一组三根或更多第一端用枢轴固定到下部轴毂上的等长导轨，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨面内转动，一组三根或多根长度与导轨长度相等或稍短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一端的第二端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动，一组三根或更多长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一端的第二端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转面的平面内转动，一个第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转，带有位于一个公共平面内的导轨的展开的框架，该公共平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定了一个结构地板，框架带有与连接起来的导轨大体成直角的桅杆，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架还带有与连接起来的桅杆成钝角的橼条，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定了结构屋顶，一组固定在构成了地板的导轨和下部轴毂上的面板，以及加到确定的墙壁和屋顶以形成一个封闭结构的外壳。此复合结构的特征是模块化结构连接起来构成了复合结构。
在一些实施例中，两个或更多模块化结构在一个单层次复合结构中通过相似尺寸和形状的相邻墙壁部分并排连接起来。在其他实施例中，两个或多个模块化结构在不同层次上相连接，一个层次上的一个或多个单元的桅杆与另一个不同层次上的一个或多个单元的桅杆连接起来。在其他的实施例中，两个或多个结构通过重叠并连接一个结构的地板部分和另一个结构的地板部分而连接起来。在其他实施例中提供了一个海上单元，其中，两个或多个模块化结构被连接起来，每个结构带有一个延伸至地板面以下的中心支柱，并带有一个与基底面以下的两个或多个中心支柱连接的龙骨，还带有框架部件和构成壳体的外壳部件。


图1是一种依照本发明的实施例的折叠式结构框架的透视图。
图2是图1中的框架的平面图。
图3是图1和图2中的框架沿着图2中的剖线3-3得到的截面图。
图4是安装了一个托架的一根导轨和桅杆的透视图。
图5是当框架被折叠至第一状态时沿着图3的视角得到的视图。
图6是沿着图3和图4的视角得到的视图，显示了折叠至第二状态的框架。
图7是沿着图3、图4和图5的视角得到的视图，显示了折叠至第三状态的框架。
图8是沿着图3、图4、图5和图6的视角得到的视图，显示了折叠至第4状态即最终状态的框架。
图9示出了本发明的一种实施例中一种折叠式框架的两个导轨和一个地板。
图10是一幅本发明的一种实施例中的展开框架的透视图，该框架包括了外壳。
图11是本发明一种备选实施例中的折叠式框架的透视图。
图12是图11中的框架的平面图。
图13是图12中的框架沿着图12中的剖线13-13得到的截面图。
图14示出了将图12中的框架折叠起来用于保存和运输的第一步。
图15示出了将图12中的框架折叠起来用于保存和运输的另一步。
图16显示了图12中被完全折叠起来用于保存和运输的框架。
图17示出了一种在本发明的一种实施例中使导轨相对于下部轴毂稳固的方法。
图18显示了本发明的一种实施例中的一个连接结构部件的转动和平动单元。
图19示出了利用了图18中的单元的一种框架。
图20显示了使用图18和图19中的单元实现的一种框架的布局。
图21显示了图20中的框架的另一种布局。
图22显示了图20中的框架的又一种布局。
图23示出了一种用于展开本发明的一种实施例中的框架的机械装置。
图24示出了本发明的一种实施例中的伸缩式中心杆。
图25显示了一种基于本发明的一种实施例的的结构，且用浮标作了改进。
图26是本发明的一种实施例中的联合结构的轮廓图。
图27是一种洒水车的侧视图，该洒水车基于依照本发明的实施例的结构。
图28是图27中的洒水车的正视图。
图29是依照本发明的实施例的联合结构的正视图。
图30是一幅显示了本发明的实施例中的联合和交错结构轮廓的平面视图。
图31是一幅示出了另一种联合本发明实施例中的结构的方法的平面视图。
具体实施例方式
图1是一种依照本发明的一种简单而基本的实施例的折叠式结构框架100的透视图。此框架包括一个上部轴毂部件102和一个下部轴毂部件101，还有一个相互连接的框架部件阵列，包括四根基本导轨103、四根桅杆104和四根橼条105。本实施例中的上部和下部轴毂相同，但并非在所有实施例中都要这样。
此处出示的简单实施例中，导轨103与下部轴毂101在为连接目的设置的开口107中与每个导轨的一端可转动地连接起来。每个导轨103的另一端可转动地连接至每个桅杆104的一端，每个桅杆104依次在另一端与每个橼条105的一端可转动地相连。最后，橼条105的另一端与上部轴毂102在轴毂102的开口内可转动地相连。
在出示的实施例中，框架部件布置成使枢轴被安置在使得轴毂101和导轨103确定一个水平面的位置上，桅杆104沿着其长轴直立，而橼条105与直立的桅杆确定一个钝角，并终止在轴毂102的定点位置。通过这样布置，这些部件提供了一个提供了带有顶点屋顶的围栏的结构框架。对于这种关系，橼条105需要比桅杆104稍长。本实施例中，环绕桅杆并与桅杆在相同的高度接触的编织束带108提供了一种约束，这样桅杆104可以都是直立的，但都不能偏离直立位置超出框架确定的界限以外。
图2是图1中框架的从上面直接看下去的平面视图。由图2可见，因为导轨103相互等长，此处确定的结构带有方形的封装。通常这不是本发明的要求，但是是本发明的一些实施例的要求。一般来说，如果导轨不等长，此处确定的结构将有四边形的封装，而不是正方也不是长方。
因为轴毂102和102的封装相同，轴毂101在平面视图中无法看到。与轴毂101连接的水平导轨103则十分明显。同样，在图2中可见束带108形成一个方形。
图3是图1和图2中的框架沿着图2中的剖线3-3从箭头的方向作截面得到的截面图。此处对于熟练的技术人员应该很明显，两个轴毂可以仅与3根导轨、桅杆和橼条一起形成一种结构框架，且理论上它们中的每一种都可以任意多，而实际上限受空间和复杂度限制。例如，带有每种10根导轨、桅杆和橼条的框架形成一种10边结构，但同时该结构变得有些笨拙。此处显示的四边结构描述则起来较为方便。从下面的描述中将会清楚，多于四边，如五至八边，有一些好处。
如图3中所示，通过使导轨103水平，桅杆104竖直，且橼条105与水平或竖直成一定角度并在相对桅杆和橼条间的结合点稍高的位置支撑轴毂102，此处确定的形状与为大家熟知的带有垂直墙壁和倾斜屋顶的房屋或棚屋的形状十分相似。束带108提供了一种约束，限制了桅杆104在橼条105和轴毂102的重量的向下的驱动力下向除垂直以外的方向无约束运动。
通过参考图3，熟练的技术人员将会明白，通过使用更宽的束带108和相近负载能力的橼条、桅杆和导轨间的结合点，结构的稳定形可以得到提高。在一些实施例中，将有托架来增强结合点的稳定性，如图4中显示的托架401。此例中的托架401带有传统螺钉扣孔，但托架实施的方法有很多种，如使用夹持部件实现快速更换。另一种提高稳定性的方法是，在需要的位置设置穿过一个构件中到另一个构件的锁定孔401，所以当结构被支起时可以插入一个插销以防止结合点继续转动。有很多这样可能的方法。
图3、图5、图6、图7和图8是框架一系列折叠状态时沿着图3的方向看过去的视图，示出了将框架折叠成一个小得多的形状用于保存或运输的过程。
图5显示了第一步，其中束带108被除去，且轴毂102升至使橼条105和桅杆104共线而导轨103保持水平的一点。为了简单和清楚起见，位于轴毂101和102之前和之后的部件没有在此图和接下来的图中示出，而让相对右边和左边的部件来示出原理。位于前面和后面的相对部件的作用与示出的部件的作用相同。
图6出示了下一步，其中橼条和桅杆间的结合点被进一步转动，使得桅杆可进一步向轴毂101折叠，并同时拉动橼条。
图7示出了下一步，其中桅杆104被进一步向下折叠至水平，且邻近与其可转动地连接着的导轨103。在此特殊的实施例中，导轨和桅杆的长度都是相同的，所以与橼条105可转动地连接的桅杆104的一端嵌入直接邻近导轨103的开口107中(见图1)。此折叠状态使得橼条105朝向垂直方向且全部位于两个轴毂101和102的界限内。
图8出示了折叠的最后一步，其中并排的导轨和桅杆被向上折叠，以靠近与每组连接的垂直的橼条105，且此时所有部件都位于由轴毂的封装和橼条的长度确定的界限内。
此时，对于熟练的技术人员来说将很明显，折叠后的框架相对于完全展开的框架占据的体积缩小了很多，且折叠后的框架更容易移动和保存。折叠后的框架可用束带或皮带绕外侧绑住，或塞入搬运袋或类似的东西中用于运输和保存。其他组件，如托架、束带一类的东西也可以像折叠后的框架一样保存在相同的包裹或袋子中，以便重新支起时容易得到。
回过头参考图1，它显示了一种展开成为一种结构框架的框架，很明显，折叠的框架可用与折叠步骤相反的步骤展开，从图8中的折叠后的组件开始。在一些实施例中，为得到一个可用的结构，必须为框架添加地板和侧面板，或前面称为外壳的东西。然而，在一些其他的实施例中，折叠起来的单元中提供了构成最后的顶棚、墙壁和地板的柔性的隔板。在这些实施例中，现成的结构和一些实例中密封的结构一支起来就可以使用。柔性地板的松垂和蹦床效应在这些柔性地板实施例中可以通过在支柱或其他塞入构成地板的帆布或编织带上的口袋中加入加强材得到减小和抑制。
图9显示了依照本发明的一种实施例的框架的两个导轨103，本实施例带有六角形的封装，因而带有六个等间距的导轨103。图9中仅显示了六个导轨中的两个，它们以60度夹角展开，这也是六角构造完全展开时的角度。两个桅杆104的一部分，连同基底面板901也显示出来。面板901一般为三角形封装，与六个展开的水平导轨构成的基底的六个相同部分大体相匹配。
在此特殊的例子中，面板901由每个导轨的约一半宽度支撑，并可用多种方法与导轨相连接，如通过螺钉等传统接合件，或在某些实施例中用插销等接合部件来衔接导轨。同样，该面板用切面的方式显示出来，以显示更多面板下面的结构。这种各种不同实施例中的面板可围绕桅杆成型，并可延伸至轴毂101的中心，以在展开的框架中形成一个完整的地板。
在不同的实施例中提供的这些地板面板可以比示出的大或小，且可用多种方法接合和固定到扩展的框架上。
图10是图1中的扩展框架的透视图，包括了添加到框架上以形成一个封闭结构的外壳1001。在一种实施例中，外壳101是一块用合适的材料如织物、帆布等制成的整块外壳，且在不用时可折叠或卷起来，并可展开加到展开的框架上。这样的外壳可以用多种方法固定到框架上，或者根本不固定，视需要和用途而定。如前所述，很多实施例中外壳可随同框架本身折叠起来，这甚至对柔性的基底外壳也是适合的。更常见的硬的拼合地板面板901可透过门口看到，当框架再次折叠起来时它们可以堆起来，而不是折叠起来。
此处示出的例子中有一个带有两个相对挡翼1004的门，如帐篷中的那样。此实施例中门挡翼带有拉链封口，就像此领域中为人所知的那样。在其他实施例中，该门可以是安装在铰链上的刚性面板，可带有各种不同类型的接合件和固定件。
一些实施例中，刚性面板1001、1003和1006可以独立固定在框架上以得到一个比使用织物外壳更加坚固的结构。有很多材料，如木材和塑料，都适合作这些面板。一些实施例中类似的面板可被固定在展开的框架的内部以得到一个双层墙壁的构造，且一些实施例中绝缘材料可被添加到墙壁中。这里有很多可能性。在一种实施例中，围绕外壳下部和外部周边的外壳中设置了一个口袋1005。干燥的材料如沙子、土壤或石头可被添加到此口袋中以提供压载，使结构更重，从而在不同的天气状况中更可靠。一些实施例中该口袋可以是液体防漏的，并可因同样的目的用水或其他液体填充。
在本发明的另一种实施例中，折叠式框架上附加设置了滑块，使得框架可以用多种方式折叠和保存。图11是本发明的备选实施例中的一种框架1101的透视图。框架1101含有图1中的框架的所有重要部件，且这些部件以相似的数字如1101、1102等作标号，以便与图1中的部件以及上述部件相对应。
图1中的框架和图11中的框架的一个重要区别是每个导轨1103都沿着几乎整个长度方向上开了槽。此实施例中槽口1109完全贯穿导轨1103，这样桅杆1104的下端和导轨1103的外端上标示为点1110的枢轴可以沿着导轨1103中的槽口119从一个靠近轴毂1101的位置滑动到标示为1110的位置，而如果导轨是水平的，桅杆则到达一个竖直位置。
图12是框架1110的平面视图，与图2相似。因为图1的装置和图11的装置的区别主要是导轨中滑轨的存在，两个装置的平面视图实质上是一样的。
图13是图12中的框架沿着图12中的剖线13-13作截面的截面图。同样，因为两个装置非常相似，除了图13的装置的部件103中有滑动槽外，这些截面图也十分相似，。
图14出示了将图12中的框架折叠起来用于保存或运输的第一步。必须强调的是，在折叠操作中，此时并非要停止折叠以开始下一步操作。通常折叠操作将直接经过此状态进行下去。此处是为了说明对于出示的装置折叠过程是怎样进行的。由图可见，从任何夹子、托架一类的可用来将桅杆的下端固定在导轨103的外端的部件中脱离后，桅杆1104的枢轴部件被沿着导轨1103中的槽口1109朝着下部轴毂1101向内移动。发生此移动时，由橼条1105和上部轴毂1102组成的上部组件被降低。对于一个熟练的技术人员将很明显，不需要同时移动和降低所有四个(显示了两个)桅杆，但装置可以被限制这样做。
图15出示了将图12中的框架折叠起来用于保存和运输的另一步。此处桅杆104的下端已被沿着导轨103一路移动到轴毂1101，且此时导轨103和桅杆104相互靠近且处于水平状态。因而，橼条和上部轴毂组成的上部屋顶结构保持展开的形状和形式，但此结构部分此时位于地平线上。这样的确有一些好处，特别是在相反的或者说展开过程中。例如，屋顶结构保持在地平线上使得在屋顶上升到其最后的位置前屋顶面板或其他形式的外壳容易添加进来。
此处接合点必须作一次选择。上部轴毂此时可以升起来，使桅杆和橼条保持相邻和对齐，并使得该装置可以在下部轴毂1101处、在橼条/桅杆枢轴处和在上部轴毂1102处转动。如果此项操作进行完成，最后的组件的封装为轴毂的封装，而长度等于橼条和桅杆或导轨的长度和，此处假定桅杆和导轨的长度相等。然而，桅杆和导轨不一定要长度相等。桅杆可短于导轨。但如果桅杆比导轨长，将无法得到图15中的形状。
开始于图15中显示的点另一种选择是提升下部轴毂1101，仍保持桅杆和导轨相邻，直到橼条1105竖直于且邻近于到时也将竖直的导轨和桅杆。接下来两个轴毂被分开一段长度等于橼条和桅杆或导轨(假定二者等长)的长度差的距离。如果桅杆稍短，分开的距离则为橼条和导轨的长度差。图16示例说明了这种情况，其中组件的封装为轴毂的封装，高度(或长度)为橼条的长度。此选择使得最后用于保存的组件的大小和将图1中的装置折叠起来得到的组件的大小完全相同，除了图1的组件两端均有轴毂，运输和保存时可能有利。因此折中的办法是引入开槽导轨的更高的复杂性来换取屋顶结构位于地平面一点，使得外壳或面板在屋顶升起之被添加。
此处提供一些尺寸的例子将很有指导意义。一种折叠式结构框架可依照图1的实施例用木质的导轨、桅杆和橼条制成。这种情况下，轴毂可采用多种形式中的任意一种，但假定采用了示出的实施例中显示的形式和圆形形状，轴毂的直径部分地由线性部件(导轨、桅杆和橼条)的截面决定。一种小木条已知为13/4英寸×31/2英寸。因而，在六边形的实施例中，轴毂必须容纳18个部件的截面。三个并排的部件为51/4英寸。轴毂的周长必须大于此尺寸的6倍，或311/2英寸。假定约36英寸。因而，对于一个使用2×4个部件的六边形实施例，轴毂的直径将约为12英寸。
依照这个例子，假定导轨和等长度的桅杆均为6英尺长，而屋顶倾斜30度较合适。一根倾斜30度的屋顶橼条的长度计算约为71/2英尺。由此产生的结构在完全展开时(见图1或图11)从平整侧面到平整侧面横向约13英尺，屋檐即桅杆处高6英尺，中心处约高10.5英尺。此结构框架可折叠成一个用于运输和保存的长7.5英尺、直径1英尺的组件。
通过改变前述实施例的细节可以产生许多备选实施例的变体。例如，很多实施例中可以让下部轴毂1101带有附加的部件，以便在框架展开时将导轨固定在水平位置。图17示例说明了一个由下部法兰170和限制夹1702(图中仅显示了一个)组成的下部轴毂110的一部分，这样在导轨1103水平展开时，夹具1702可加在导轨上并被固定，以将导轨水平固定在法兰上。发明者认为仅需要显示一个夹具和导轨，因为这些将在带有多个导轨的框架上等间距地重复。
图17显示的实施例中，夹具17由一个十字件和两个有槽螺钉组成。对于熟练的技术人员将很明显，夹具和其他用来在导轨展开时将导轨固定在轴毂上的限制件可用多种方法实现。一些实施例中可以采用一种简单的U形螺栓。其他实施例中导轨上可以为夹具开出凹槽，这样导轨上的夹具不会凸出来影响地板面板的应用。还有一些实施例中使用铰接夹具。这里有很多可能性。一些实施例中，安装好夹具后可以用一个第二法兰叠加在轴毂上，且可将紧固件从两个法兰中对应的孔中穿过，使两个法兰靠在一起以夹住轴毂间的导轨。
回过头参照图1和图11，需要注意的是，导轨、轴毂和橼条被画成主要依靠简单的插销接头相互转动。然而，在一些备选实施例中，采用了具有更多功能的接头来同时提供滑动和转动关系。例如，图18中示例说明了导轨1103和桅杆1104间通过一个独立的复合接头连接部件1801起来，该接头部件为导轨和桅杆间提供了转动的同时，也提供了沿导轨和桅杆的滑动调整。
图18中的接头部件1801包括两个由一个沿着轴中心线(CL)1805的转动接头连接起来的圆柱1802和1803。由于圆形导轨1103从圆柱1803从穿过而圆形桅杆1104从圆柱1802中穿过，此转动接头提供了转动自由度，此转动自由度与图1中显示的桅杆和导轨部件间的纯转动接头中提供的相同。桅杆和导轨在转动时它们的长轴可保持在水平面内。
除了转动方面，每个圆柱1802和1803的螺纹孔中都有一组螺钉1804，这样每个圆柱都可以沿着衔接着的桅杆或导轨移动，并可固定在合适的位置。圆柱1803沿着导轨移动使得图11中的实施例中的枢轴点可以移动。桅杆在圆柱1802中滑动使得桅杆的高度可调，因而使得基于带有此部件的框架的结构的高度也可以调节。
对于熟练的技术人员将很明显，如图18中显示的那样的穿过复合接头的开口不必要为圆形。方形或其他形状的开口可以配合不同形状的导轨和桅杆。允许导轨和桅杆部件滑动的接头也可用其他方法实现，一些实施例中，仅为导轨或桅杆实现了滑动功能中的一种。
本发明的一些实施例中，如同参照图18描述的那些接头也可以用在桅杆和橼条间的接合点上。此特性提供了一些下面将进一步说明的有趣特性。
图19显示了一种与图1中的结构类似的结构的截面图，但此结构中每根导轨和桅杆间及每根桅杆和橼条间都带有复合接头1801。此实施例中的这种配置为基于框架的结构提供了一些非常有用和有趣的功能。例如，可以使用超长的或可具备套筒式伸展或收缩功能的桅杆和/或橼条。这样，本发明的实施例中可具备先前不具备的结构效应。
图20显示了图19的截面图，其中，桅杆上与导轨连接处的接头1801作了调整，以提供延伸的支柱2001。利用此特性，结构可被用来将一个居住或储存的结构定位在洪水的危险水平以上，这在沼泽地或水淹的情况下十分有用。利用同样的特性，外壳延伸到基底水平以下，因而为地下室提供了一个下部围场。当结构的地板位于更高的高度时，可以在下部围场中存放有用的用具或设备。一些实施例中一个第三轴毂和第二组导轨可以装配到加装了地板面板的框架上，这样该下部结构可以有一个高于地平面的地板。类似地，进一步添加的上述结构可以依照需要和目的提供任何实际数目的多重地板和房间，或围场。
由图20同样可见，延长穿过接头1801的橼条105可提供延长的屋檐，使得屋顶面板可以超出桅杆支撑的墙壁。图20中显示为2002的这种部件提供了一些有利条件，如更好的雨水流泻，使雨水从离墙壁较远的地方流下，一些情况下还可以用作另外的外部掩蔽物，很像一个更传统的结构的走廊。
桅杆可以在橼条和桅杆间的接头1801中滑动的能力为由依照本发明的此实施例的框架支撑的结构提供了另外一种显著的特性。图21显示了一个结构框架，此框架与图19和20中的框架相似，但此处该结构的屋顶部分被几乎降到了导轨的高度，这些导轨确定了地板。此特性对于应用在恶劣天气条件下的结构非常有用，例如提供了较低且较少的相对风力薄弱的外形。
橼条可在位于橼条和桅杆相交处的接头1801间滑动的能力为含有依照本发明的实施例的框架的结构提供了另外一种有用的特性。图22显示了一种与图19中相似的结构，其中橼条向外滑动直到橼条处于水平，然后相内滑动并降低上部轴毂102，这样提供了一个翻转的屋顶(假定外壳在适当的位置)。在这样的结构中，翻转的屋顶随同多边形的多个侧面形成了一个雨水漏，雨水可被引入一个蓄水池或通过轴毂上的开口导入容器中。在合适的天气条件下，此结构即使在没有降水时也可在一天的特定时间(如早上或晚间)收集冷凝水以提供引用水。此类结构用来收集无论何种用途的水时仅需要翻转的屋顶外壳，而不必需墙壁外壳，且可被建造成不同的尺寸来适应不同的目的和应用情况。同样很明显的是，依照本发明实施例的结构可通过对提供的部件作适当的修改而应用于许多不同的目的。
对于熟练的技术人员将很明显，可调的接头，例如接头1801，可以有很多形式。例如，一些情况下可以有双橼条和单桅杆、双桅杆和单橼条、或双桅杆和双橼条。为橼条和桅杆之一或两者都提供平移调节，并为橼条提供相对桅杆的转动调节的接头可以采用多种提供了基本功能的物理形式中的任何一种。同样，轴毂和导轨也可用多种形式实现此处的功能。
一些实施例中，依照本发明的框架较小而轻，并可以很容易地由一两个人手动展开或折叠起来。在框架较大且较重的情况下，可能需要更多的人工帮助。一些实施例中提供用于展开和辅助随后的折叠操作的装置，如绳索和滑轮系统，它们同样也可以提供机械上的益处。例如，参考图11中的框架，其中下端的桅杆沿着导轨移动，将桅杆支起至垂直方向。
图23是图11中的框架的一部分的平面图。橼条和上部轴毂已经被去掉，以便更好地说明用来立起图11中框架的桅杆的绳索和滑轮系统，图23中，仅显示了下部轴毂和并排的水平导轨和橼条。此例中，每个导轨的外端上都设置了一个滑轮或支柱，每个桅杆在桅杆升起前靠近下部轴毂1101的一端上则设置了另一个滑轮或支柱。绳索或其等效物2303从绕线筒2304绕至导轨第一端的滑轮2301，然后绕至靠近内部轴毂的相邻桅杆上的滑轮2302，接下来再沿着与先前相同的方向绕回滑轮2301。然后绳索传递到下一个导轨端，并对该导轨/桅杆组重复此缠绕操作，直到最后的桅杆和导轨，最后绳索传回滚筒2304并固定在那里。顺时针方向旋转滚筒2304时，围绕滑轮的环将变小，且随着环变小，桅杆靠近下部轴毂的一端被向内拉伸，桅杆被支起来并提升橼条和上部轴毂，直到框架完全展开。此时，绳索可以移去，或用某种方式卷起来。
熟练的技术人员可以看出，有很多种方法来实现上述用来辅助本发明实施例中的框架支起和展开的滑轮系统。此处示出的系统仅仅是用作示范。
本发明实施例中的框架的另一项特性与轴毂的特性有关。一些实施例中提供了伸缩式轴毂，或在下部轴毂的开口中设置一个脊柱，这样支起和展开的框架的中心线上将有一个支柱，延伸了轴毂间的部分长度，或全部长度。
图24示例了一个与图1中很相似的框架，此外还显示了一个固定在下部轴毂101上的伸缩式中心支柱2401，框架收缩后的总高度H小于一个橼条105的总长度。因为橼条的高度决定了框架收缩和折叠后的组件的高度，如果中心支柱2401的直径不是太大，它将不会对框架折叠起来用于运输和保存产生任何影响。
此实施例中的中心支柱2401带有固定在下部轴毂101上的外部部分2402和伸展的内部部分2403，图中显示内部部分2403延伸至上部轴毂102的高度。当中心支柱伸展至图中所示的状态并固定在该位置时，它可以支撑并强化框架及其后任何基于该框架的结构。固定中心支柱可以用很多方法实现，例如，可使用标准的固定器。
经过以上说明将很明显，中心支柱可以用在基于图11的实施例的框架上，也可用在前述带有可滑动和移动接头的框架上。此外，中心支柱也可以延伸到下部轴毂101以下以适应多种需要。例如，参考图20，在使用延伸桅杆的方法来将导轨103上的基底提升到地平面以上的情况下，或在使用了不止一个下部轴毂和导轨来在一个单独的结构中创建分隔的楼层时，可使用一个向下伸展的中心支柱来为得到的结构提供额外的中心支持。
基于本发明不同实施例中的框架的结构在使用上几乎没有限制。预期结构可用于房屋、仓库、外出露营、教室、温室、集水、布置太阳能电池板等。甚至可以提供浮在水面的结构，例如在导轨和下部轴毂构成的基底下安装浮标。例如，图25显示了一个类似于图10中显示的单元，但在结构下安装了漂浮结构2501。浮标在图25中显示在结构下方并与结构分离，且用箭头指出浮标应该直接放置在结构下方。浮标2501可以是内胎或其他类似气囊的部件，或采用其他形状，并用气体或其他轻质材料填充。可以在中心位置设置一个浮标，边角设置若干浮标，或使用其他任何数目及稳定排列的浮标来得到漂浮的结构。
这样的漂浮结构也许可以用作游艇、娱乐船、钓鱼平台，等等。任何传统的方式都可以用来为这些结构提供动力，例如使用舷外或舷内发动机，或桨，或采用一些筏子上使用的撑划。
这样漂浮结构也可用作住房单元，以利用水道和水库等作为低成本住房的地产。
本发明的另一中形式中，基于前述本发明不同实施例中的模块化框架的结构，可以用很多方式联合起来，产生有许多有趣用途的复合和多层结构。图26是一幅平面图，显示了四个八边形结构2601-2604的平面轮廓，它们以一种十分简单的方式联合起来。
此例中，图26中的八边形结构的物理尺寸和结构是相同的，虽然这仅是一种方便，而不是联合的一种限制。这种情况下，四个结构中其中的一个用作中心单元，其他三个则在中心单元八个边中的三个边上与中心单元连接，每个连接的边间有一个开放的侧边。在这种布局下，中心单元有一个外部门2602，且在每个连接的边上的复合结构内提供了一个内部门2603。四个结构中余下未连接的边上可以设置各种不同的门(也可不设置)。一个或多个结构中可也可以其他外部门。
完成实际的连接有很多方法。因为结构及其边侧本质上是相同的，此处显示的连接方式中，每个并排的结构中及每个连接界面处都将有的相邻的桅杆。传统的固定件，如螺栓和螺母，或夹紧机构，可用来固定任意两个结构的桅杆。走道和/或窗户可预先设计好，也可事后完成。当然，可用很多对称或不对称的方式添加附加的单元。
在图26所示的布局及其他相似的布局中，每个独立的单元都是一个可收缩的框架，就像前面所述的那样，且都可以单独和独立地折叠和保存。例如，基于独立模块的这种复合结构可以用作露营单元(便携)，或用作有多个围绕在中心大厅周围的额外房间的住宅单元，如卧室和杂物间。这里有很多可能性。
除图26中所示的简单例子外，有很多其他可能的连接方法。例如，不同的单元不需要完全一样。不同尺寸和形状的单元也可以连接起来。例如，一个中心单元可以有如图26所示的八个边，但只要这些边的形状和大小仍然相同，外围单元的边可少于或多于八个。即使这些边不是相同的大小和形状，它们仍可以连接起来。
图27示例说明了一种并排连接与一种中心支柱的新奇用法相结合的布局，且中心支柱延伸到了连接起来的单元的下部轴毂以下。此例中，两个单元结构2702在一个面上连接在一起，并与其他部件组合起来得到一个船体单元2701。上述每个单元2702中的中心支柱2703都向下伸展。支柱2703的下端间连接了一个结构龙骨。框架部件加在龙骨和单元2702上导轨和桅杆的接合处之间；即示出的桅杆的下端处。然后，得到的平面用合适的外壳覆盖，例如可使用结合点密封的刚性面板，或布类保形外壳。这样就为得到的船体结构提供了一个外壳。图28是单元2701从图27中标有“图28”的箭头的方向观察，即沿着龙骨2704的长度方向看过去得到的前(或后)视图。
对于熟练的技术人员将很明显，一个或多个与图28中所示的轴毂和导轨单元共轴的轴毂和导轨单元可形成多甲板船，但更为特别的是可在吃水线以下得到许多更好的船体形状。当然，在导轨的长度和/或层叠的轴毂间的距离可以变化的程度下，可得到一个十分有趣的可变化且形状可调整的船体。从一个五角的三轴毂组件可以得到一个平底或深的有壳有龙骨船体，或其间的任何东西，这样就有效且不受限制地改进了外壳形状，以适应不同天气、环境、驱动方式或使用该船的方法，或改变其起初或最终的横倾稳性特性。对于熟练的技术人员将很明显，通过改变叠加的平台的空间关系和/或长度或数目，可得到的不同形状的数目是无限的。
通过简单地延长杆状物或类似的突出的部件，可以得到另一种形状无限可变的外壳实施例，在一些实施例中，突出的部件是桅杆。杆状物或类似的突出部件自上面的导轨或穿过上面的导轨向下延伸，延伸的位置位于外壳中需要角弯曲的地方的上方。不同的浸没的外壳形状可由此备选的方法得到，并且只要叠加的平台从上往下逐渐减少，此方法就不需要多层的叠加平台。
一经指出，熟练的技术人员就会意识到，当此处描述的框架被横向连接起来时，它们可以用来产生非常理想的外壳形状。一种实施例中可以有一个顶角角度为3π/5，3π/5，4π/5，3π/5，3π/5，4π/5的等边六角框架，在船头的地方还可以添加一个等边的框架，如果从上面看将得到一个十分经典的海军形状。此形状同样提供了容易得到熟悉海军领域的技术人员赏识的可靠的对接和密封特性。
两个五角形状的框架单元与两个菱形框架单元(即是说，两个角度为π/5，4π/5，π/5和4π/5的平行四边形)联合起来可得到一个不同的形状。与先前的例子相似，联合的船体有非常好的对接和密封特性。而且，菱形本身有常见的可辨认的外壳形状，即单人皮艇的形状。熟练的技术人员将很容易意识到拆散的模块化外壳的潜力，通过将那些模块化的框架单元解体，可以实现拆散的模块化外壳。这些模块化的框架组件可以用作更小的外壳、船坞或驳船，这里仅给出了一些例子。
现在回到将单独的模块化单元结构连接起来的问题上，这些结构带有依照本发明实施例的框架。在一些合适的情况下，将单元交错连接以得到一个多层的连接的单元是可能的。这样连接单元的一个目的是得到多层住房。图29示例了一种完成交错和多层连接的方法。
图29中线2903代表地平线，且显示了两个放在地上的单元2901，它们相隔一定距离，使得另一个单元可2901可在叠加在水平面上的这两个单元上，这可以通过将上部单元的桅杆与下部的两个单元的桅杆对齐完成。这种情况下，连接操作可以用很多方式完成。此例中，套筒单元2902被用来连接分开的单元的桅杆。这些单元在此例中是四边的，所以每个单元的两个桅杆隐藏在靠前的桅杆之后。然而，这不是一个限制，原因是也可以使用其他形状的单元，并且这些单元不需要完全一样。
作为参照图29描述的叠加方法的另一个例子，图30是使用八边形单元的布局的平面图。这种布局中有9个单元，但还可以更多。5个标有“a”的单元在地平面上，4个标有“b”的单元则在第二层上，且它们的相应的桅杆与下部单元的桅杆用此前参照图29描述的或与之等同的方式连接起来。对于熟练的技术人员将很明显，这里有很多种其他可能的布局，且通过在第二层的上一层叠加单元可以得到更多的层，等等。依照这种将基于本发明实施例的单元叠加起来的方法，有很多种可能性。
图31示例说明了另一种将模块化单元交错叠加起来的方法。图31中，通过交迭每个单元至少一部分地板结构，一个单元3101与另一个单元3102连接起来。此特例中，交迭的部分位于用部件号码3103标出的区域中。此交迭和连接一般在支起过程中完成，且在添加外壳之前，虽然这不是严格必需的。一些情况下，交迭的区域可用传统的紧固件如螺钉和螺母连接起来。一些情况下，连接单元中的一个或两者都带有支撑两个地板结构的双组导轨，且至少有一组导轨通过平移部件与桅杆相连，这样，一个单元的地板可被限制在另一个单元两层地板间，两层地板至少有一个可以平移。配合合适的平移部件，这种交迭方法提供了多种连接布局。
在上述连接和交错的说明中必须强调的是，虽然单独的模块或单元对于支撑起来成为展开的框架，或收缩成用于运输和保存的最小空间和体积的单元是一致的，仍可以作一些分解和重组装以实现特殊的目的。作为装配的一个例子，参考图27和图28中示出的船体，其中可以有两个自主的框架单元2702独立地折叠起来用于保存和运输。龙骨2704和其他结构部件，例如两个单元以及船体的外壳，可被分解并单独保存。通过展开两个单元2702的框架，然后将两个单元在一个侧面连接起来，就可大致上支起船体2701。随后可向下延伸的中心支柱2703可被展开，龙骨则被固定到两个中心支柱的末端上。固定好龙骨后，框架部件从龙骨的每一端添加到一些朝向前面和朝向后面的桅杆下面，以便为船体提供一个框架。例如，这些部件可以是带有紧固机构的缆绳。
船体框架完成后，可以将外壳固定到船体和上部单元2702上，以完成船体外壳。外壳可以是各种各样的部件或它们的组合，例如布或刚性面板。也可以加入动力部件，如桨、引擎或帆。
对于其他通常基于此处说明的折叠式单元框架的联合结构，相同的一般规律也是适用的。例如，可以因某种原因，在支起后去掉所有橼条和屋顶部件，或一些选定的可被连接成为一个复合结构的特定单元。例如，下部轴毂、导轨和底部通常作为一个单独的组件保存、操作和使用于多种用途，这些用途可归为一般的“平台”类别；而由上部轴毂、橼条和桅杆组成的屋顶部分也可作为一个单独的组件折叠、保存、操作和使用，主要用作帐篷、车棚等，这里仅给出了几个例子。
通用材料上面的说明用一些图片作了示例，而起是特别针对本发明的原理和特性的。接下来的说明本质上更为通用，更广泛地示出了本发明的原理的动机，并对本发明实施例的许多不同用途作了详细说明。这不是说下面的文献中完全没有对本发明特定实施例的说明。
本节是模块化或非附加独立设备(MONAD)的一个相关摘要，MONAD已在前面本发明多种不同的实施例中作了示例说明，它可作为一个独立单元或集合成复合体运作。概括地说，MONAD是一个约16个适用于紧急情况以及包括湿地和干地、水和冰的全地形下临时或半永久的使用的一种多用途系统(发明者命名为4-PASS)的基本部件，每个系统各自的用途都十分广泛。多数情况下，MONAD由基于等边多边形平台的折叠式、可高度压缩的框架式紧固MONAD结构组成，并因其基本对称性、全方向互连性、最大的可扩展性和可伸缩性派生出很多的功能。这些优点至少部分源自应用了覆盖原理、信息理论和类继承，这样，MONAD的主要特性，例如可快速装配，被传递到由MONAD的组成的复合体上，使得可将一个多舱复合结构在数分钟内展开，多舱复合结构可由升起的带有硬甲板的完全封闭的相互连接的结构和复合体构成，每个舱室带有独立的过滤空气供给，其尺寸也可以很大，这样，当自然界紧急情况、重大事故或使用了大规模杀伤武器的战争出现时，可以用来挽救很多人的生命并减轻他们的痛苦，因而本发明很大程度上是为了人道主义原因而公开。
4-PASS是一种包括从协同的简单单元构建复合装置的方法的系统构成的系统，且简单系统本身是创新的装置，且使用了用多种方式装配和以其自身的方式作为独立单元使用的技术。
MONAD是基本的4-PASS单元。依照建造MONAD的材料、它们的尺寸、边的数目、传动装置、支持结构、覆盖物等，加上其机械性能，可适应4-PASS C&C系统和更大的4-PASS系统的单元有很多合适的选择。设计到一个基本单元中有意最大通用化的特性的特定组合倾向于由派生的组合继承，即是说，由MONAD组成和创建的复合体继承；这是系统从头开始的超多功能特性的根本来源。
将多功能特性最大化似乎至少有两种可用的主要方法。Swiss Army Knife已举例说明了一种方法。这种方法涉及到将几个有广泛用途但仍然专用的工具组装成一个完整的单元。尽管有一些不可避免的折衷，通过这种设计方法仍可得到许多Nuftikeit或便利的用处。然而，必须强调的是，这不是4-PASS使用的方法。另一种可使用的设计方法非常常见，且可以用人的手作为例子，此方法也是4-PASS为获得基本的多功能性而选择的方法。一些相似的单元(手指)较对称地排列，它们有足够的强度以保持自己的位置，但仍有很好的韧性以在多个点处连接起来级联工作，或协同工作，或独立工作。在手掌的中心和指尖间保持一根轴考虑了当指尖收到一起时指尖处的力，虽然实际的连接不是落在该特定的轴上，而是围绕在它周围。多余的指头是值得注意的很多人知道熟练的技术人员虽然失去了不止一个指头的部分或全部，他们的手艺所需的灵活性却没有明显的变差。此相似性延伸到4-PASS的层次上，因为手不仅可很好地成双工作(部分原因是上述对称性)，还可以以更大的集合体工作，这已由很多共同协作完成的建造和制造证明。
4-PASS与现有的工业范畴对应并不好。它跨越了很宽的范畴，如灾难事件救助装置和避难所、甲板、帐篷、园林建筑、轮船、游艇、预制房屋、箱体和容器、卫星天线、外壳、农业建筑、脚手架、塔楼、人行道、码头、家具，以及许多从驳船到游船的船只等。就这种意义来说，4-PASS是常规公认的结构类别的超集。大体上说，4-PASS属于易于运输且可快速架设的可临时或半永久折叠的自站立或设计为可自由地重新使用和改装的漂浮框架结构的广泛类别，与更多固定在地基上且部件间的相对位置永久固定的永久建筑形成对比。(与此相反的是，刚刚描述的特征有一个重要的例外因为MONAD适合用作钻井平台或作为渐进式上升的浮动或注入型混凝土模板的基底，它们可构成非常坚固的支撑物或平台，这些平台可应用于土地上或浅的水面上的大部分永久型建筑。但既然对于此例外已作出说明，让我们回到MONAD在更多永久结构不需要或不合适时可良好工作的准则的讨论上来。)因而，在特定实施例中，一个单独的MONAD的部件有连接起来和滑动的能力，使得平台、支脚、侧边和屋顶间的空间关系可以变化。MONAD应用在4-PASS复合结构中时，在可自由配置、可变换和可重新使用方面有相同的灵活性，且其程度比火车好很多，更不用提永久建筑。一个更好的类比是，汽车相对于运输系统就像MONAD相对于多种可移动和快速装配的框架式结构和装置。
以下是详细说明了本发明的特殊实施例中的MONAD的16种基本特性1.基于平台2.有序且紧闭联合的3至x边等边平台形状，且与下面的平台高度对称。
3.多功能中心圆管(轮毂)定义了中心轴。
4.拉紧的束带束缚直立的外围部件。
5.一些情况下辐射状的结构部件或导轨由法兰锁定。
6.一些情况下带有铰接连接的和滑动的、固定的接头的折叠式/模块化框架。
7.硬的、组合式地板/甲板。
8.自提升并用支柱撑高。
9.在几乎全地形、全天候和各种环境下安装和展开的能力。
10.下面有可拆卸的支座或底脚。
11.一些实施例中可悬挂和自提升。
12.可转换的屋顶凹入或凸出。
13.可叠放、多楼层的能力。
14.100％可拆卸的多层覆盖物和孔径或外壳。
15.可选择装备用于即时支起操作的快速建立机构。
16.可无限伸缩、互连和扩展。
至少有六种不同的MONAD满足以上全部条件，其基本需要。因而，即使依照基本框架的设计，MONAD仍然有不止一种实施例可以单独或与其他任何类型的MONAD连接起来作为一种多功能装置使用。有桅的类型最先被揭露并作出详细说明，且很可能是主要的类型，所以这是本文献中用大量细节作出的描述，以便说明所有这些MONAD是如何具体实现的。特别是关于有桅类型的M-MONAD几乎所有4-PASS的MONAD都具有基本的辐射对称性。由从中心管状单元辐射出来的部件形成具有3条或更多条边的等边多边形。通常，这些平台可以是全等角的，虽然有一些例外。只要明白任何M-MONAD都是由三个连接起来并伸长的部件(导轨、桅杆和橼条)的集合体构成，它们就可以很好地被画出、描述和理解。这些连接起来并伸长的部件终止在一个平顶圆柱部件(顶盖和上部轴毂)之上和一个凸缘圆柱部件(下部轴毂)之下。顶盖和轴毂是几乎可由所有实施例共享的通用部件，所以每个MONAD只有一个下部轴毂和一个顶盖或上部轴毂；然而，伸长部件的集合体的数目可以和顶点一样多3个或更多。
虽然理论上没有限制，但从实际问题上考虑，发明者认为5边、6边和8边的MONAD将最为实用，而3边、4边、10边和12边的单元虽然也很有用，但需求较少。多个平台可以叠加起来以便共享轴毂、缘、顶盖，但导轨是各自独立的，这也可通过延伸和联结两个或更多轴毂和导轨来实现。将平台叠加起来(特别是成对叠加)对于创建复合结构是十分重要的，因为它使得交错的M-MONAD可以相互夹紧固定。每个组件中每个接头的结合点都铰接起来，这样组件的所有可能的运动都被限制在唯一的一个平面内。因为组件间共享两个通用部件，即使顶盖和轴毂没有直接相连，它们仍维持在一个公共轴线上。
除了可以以不同的角度联结外，部件间的一些接头还可以滑动或平动，随后再固定住。一些优选实施例中，导轨滑块使得桅杆可沿着导轨移动或相对导轨向上或向下移动。桅杆滑块将桅杆和橼条连接起来，并且使得这两个部件的并列关系可以改变，这样整个屋顶(橼条+顶盖)可被提升或降低。固定装置可被固定在导轨和桅杆在其上滑动的部件上的任意位置。它并不仅仅是用来固定使顶端朝上的滑块的机械装置一些优选实施例中使用了束缚部件。当束带被拉紧或绞起时，它可以竖直提升桅杆。
两个基本部件一般位于一根轴上。较低的一个称为轴毂，或下部轴毂。轴毂的功能是多方面的。在各种复合和复杂(C&C)系统中，轴毂用作(或代替了)地板横梁、入口、窗口、门、排水口、进气孔、空气过滤器、管道或电气连接、桅顶、中心支柱引擎外壳、货舱、中心支柱、壁炉、水塔、保险箱等。通常，下部轴毂用作MONAD中其他管状部件的护套，这些部件贯穿了平台，因而可以比作脊椎。然而，为达到基本的理解，必须强调轴毂的两项功能。(1)为使M-MONAD可以折叠，轴毂与称为导轨的邻近部件相铰接。(2)一旦导轨互相成等角向往伸出，轴毂就将导轨固定在垂直于轴毂的轴的位置上。一对法兰可用作紧固件，或者备选的实施例可以包括一个法兰，此法兰可以用其他适合的方法牢靠地锁定导轨。让轴毂收缩或在负荷下伸展的方式有很多种。
上部轴向部件称为顶盖，或某些情况下称为上部轴毂。可以将两个轴向部件，即轴毂和顶盖，直接相连，但这不是必需的。优选实施例中此装置的一项重要创新就是，它可以保持这两个部件沿着它们的轴对齐，而不管它们是否是直接连接起来的，另外一点就是它使用了一些中间部件以达到此目的，这些中间部件不仅铰接在一起，而且在一些实施例中，它们还可以在架设过程中或使用过程中改变它们的相对位置，而同时维持它们在一个平面内。但因为顶盖只是有时与轴毂直接相连以完成一个回路(就像瑜珈师的手指和脚尖只是有时当他或她决定将它们互相扣住时才直接连接起来一样)，与轴毂不同，轴毂总是与导轨直接相连。
导轨是必须理解的一种重要部件。不管它们的形式如何，它们都必须与轴毂相铰接以便使M-MONAD可以折叠(需要的时候可以收缩)，且不管采用何种方法，在M-MONAD架设好时它们必须严格保持在与轴毂的轴成(或大约成)90度的地方(这样在使用的时候不会收缩)。导轨和轴毂作为刚性的固定的单元，组成了一个平台框架，并可支撑甲板。导轨还有其他用途。它们可以支撑称为导轨滑块的接头，这些接头又可以支撑下一个主要部件，即桅杆。导轨可以包含推动滑块的机械装置，它们也可以包含电力导线或水管。也可以有缆绳等连接构件，它们可以将平台或屋顶相对于桅杆提升或降低。
在导轨的末端，超出桅杆之外可以有连接装置，这是连接MONAD的一种主要方法。此外，连接装置可以辅助支撑支座，如轮子、垫木、龙骨或滑块。连接装置可以用作层叠的平台间额外的连接点或平台边缘的栏杆。连接装置非常重要，使得MONAD可以加入到复合和复杂结构中，所以一些情况下对连接单元作了标准化。当MONAD中允许的边的数目不受限制时，需要对边的长度作严格的标准化，因为这可以让具有不同数目的边的MONAD形成一个双结互连。单结互连或交错互连仍然可以用于连接具有不同尺寸的边的MONAD。
导轨和桅杆间的连接点，即实施例中的导轨滑轮，对于装配十分重要。一种装配方法基本上只包括将导轨滑轮(类似羽毛球)向外滑动到它们最后的位置并将桅杆(通过铰接到橼条上的桅杆滑轮)插入，然后插入到导轨滑轮中。接下来很容易利用MONAD中内建的绞盘功能提升屋顶。当M-MONAD被保存起来或折叠成一个单独的单元时，可以使用另一种更好的方法。第二种方法同样包括将导轨滑轮滑动到导轨的末端，但这次带有负荷，因为桅杆的底部已经被预先插入到导轨滑轮中，其上承受了结构屋顶的其他所有重量。将导轨滑轮向外移会因为桅杆变得更加竖直而抬高屋顶。因为绞盘带束缚了桅杆的顶部，所以移动的是桅杆的底部而不是顶部。实际上，即使顶部和桅杆已作为单独的模块组件保存，第二种方法也是可用的，这有时是很需要的，以便将重量划分成更容易处理的部分。然而，当使用了一个直径比上部轴毂直径大的下部轴毂时，单元可以用第二种方法抬起，但必须作为两个模块组件复原。应用于紧急情况时，例如在海上的风暴中或高度污染的环境中，可用气囊技术将框架瞬间架起到一定程度，此程度下可提供一个可进人的带有过滤空气供应的无菌舱室，且可在里面完成架设过程。
桅杆与橼条相连接，它们之间的连接点可称为桅杆滑轮。因为桅杆滑轮可以重新定位，所有位于滑轮以上的东西都可以沿着桅杆被提升或降低。如果位置被锁定，当下面的平台相对于桅杆滑轮升高或降低时，桅杆滑轮固定住桅杆的一端。如果有折叠所需的所有角度可变性，并允许上面的橼条和下面的导轨相对于桅杆任意移动，看起来会像是什么也没有固定。但实际上，即使不是很直观，所有的移动都限制在了一个单独的平面内，当此平面与相截的平面内的其他相似的连线将交时，它将成为一种坚固的站立式结构的基底。
位于下面的铰接的导轨滑轮和位于上面的铰接的桅杆滑轮使得导轨、桅杆和橼条间的角度可以变化，这又使得MONAD的屋顶可以在凹入和凸出两种方式间转换，且当导轨滑轮将桅杆重新锁定在垂直位置时，MONAD的屋顶会被可靠地固定在任一位置。
一些实施例中，桅杆滑轮上连接了一根绞盘带。当带子松弛时，桅杆将向外倾斜，除非它们被锁定在垂直位置。这正是人们想要的，让橼条可以向外水平伸直，以便让顶盖降低形成一个凹入的屋顶，或让顶盖升高形成一个凸出(屋顶形状)的屋顶。当桅杆位于竖直的位置时，带子的位置同样可以锁定，此时带子的功能类似于桶箍。
顶盖与轴毂很类似，即它可以是包裹其他管状部件如烟囱、进水口、粮食入口、天线接收器电枢、主动式太阳能蒸馏管等的外部套管。对于某些应用情况，经常使用的一种树脂玻璃天窗必须从顶盖中去掉。当用于污染的地面或水面上等紧急状况时，可以在顶盖中使用一个单向气阀，这样所有引入的空气供给都通过轴毂的过滤器。
主要部件覆盖外壳大部分覆盖外壳都是柔性的，使得它们其中的一些可以随同框架一起折叠起来保存。当然，也不排除可以单独折叠和层叠起来的大块的柔性覆盖物或分块的硬覆盖物。它们可以由纱网、油布、乙烯帆布、反光聚酯薄膜等材料制成。所有覆盖物的通用名称是外壳。外壳类别包括光热反射式外壳、电磁辐射反射式外壳、日光阻隔外壳、放水光滑外壳、昆虫组合外壳、绝缘外壳、隔音外壳、光电外壳、抗火和抗烟外壳、孔径外壳(门、窗户、舷窗、通风口)和用于从中观察或用于被动式太阳能和温室的透明外壳。其他类型包括网状外壳、装饰外壳和半渗透外壳。仅用于甲板下且触及地面的外壳称为裙缘。我们将看到裙缘有很多用处，特别是在农业上，可以用于限制溅射、尘土和有害生物。襟翼附在侧面外壳上，用作雨篷或窗帘。
多数外壳由柔软的类似于布的材料制成，但也不排除可作为分块薄板保存的厚一些、硬一些的外壳。(当然，甲板必须坚硬且分块保存)。
侧面外壳可被做成可以像窗帘那样卷起和放下，并可由类似淋浴帘幕环的东西束在侧面，且两个相邻的外壳共享相同的支杆(或桅杆)和环。顶部外壳的位置可以由橡皮绳、尼龙搭扣、索环或其他简单的装置固定。一些顶部外壳还可以由可插入凹槽中的带子、搭钩、尼龙搭扣、拉链、拉绳等进一步固定。
对于应用于被核废料、生物或化学制剂或化学武器污染的环境的紧急情况下，层状的不渗透外壳可以挽救许多生命。此层状外壳可以只是4至5层聚乙烯基薄膜与复合了强力杀菌剂核中和化学药剂的中度粘合剂的简单夹层。可以有多层外壳，以便在任何需要的适合被抛弃。一些实施例中，覆盖物可以被剥落以作适当处理，而不会进一步暴露病人、乘员或物品。特别是在多尘的气候中，留在外壳表面的中度粘合剂有两项功能像捕蝇纸一样捕获空气中漂浮的有害颗粒并将部分颗粒转换为无害物质。
在MONAD内，内部隔板可以用类似的材料制成。对恶劣环境下染病的人员极其重要的多个淋浴室、更衣室和气塞也可以采用这样的外壳实施例。前面一节提出的多层可抛型外壳也很适合用在上述MONAD庇护所内部。
下部轴毂中心圆柱就像一个巨大的、双重法兰固定的伸缩式管件，被发明者称为下部轴毂，有时简单称为轴毂。轴毂是一个重要的负荷承载和负荷分配部件。橡胶底座和弹簧液压减震器可以用来衰减震动，并减少连接到轴毂上的辐射状导轨的磨损。不仅仅是通过环绕轴毂的法兰上螺纹为整个轴毂提供了所有的重要的坚固性，更多的是通过螺栓和其他简单机械装置的固定作用。实际上，更可能是压紧装置而不是螺纹将法兰连接到轴毂上。因为轴毂的圆柱的高度无疑很重要，把它当作二维考虑(仅当作一个车轮)是错误的，且因为它可以伸缩或延长，其高度在平台平面以上和以下都是可变的。
底部法兰的另一个实施例带有凹槽，以便使导轨可以从中向下折叠。安装时它被旋转到导轨下方的位置上。与高压锅上类似的回转固定螺钉可以很容易地装进改进的标准大管法兰中。
一般仅需要从法兰的边缘到每个螺钉孔间锯出一条槽口，其宽度要足够让一个螺钉穿过。辐射状的导轨与顶部法兰相铰接以支撑4-PASS装置。实际上，这些铰链的强度只需要能折叠和展开框架即可，因为当4-PASS装置安装好后这些铰链不承受任何重量是这类实施例中的两个法兰的紧固作用产生了真正的作用。
另一种可行的方法是加强铰链，这样，即使没有下部法兰的紧固作用，它们也可以承载负荷。重大改装的出现意味着压板的强度足够满足预期的需要，且它们被大规模生产，因而它们非常便宜。假定使用了单独的四方导轨，它们可以终止在这种与上部轴毂铰接的压板上。当导轨在架设过程中展开时，压板的根部可停留在轴毂和顶部法兰底部间的一个直角角度上，将平台固定在与轴毂成90度的预期位置。
类似章鱼的嘴，轴毂既是一个多功能入口，又是一个关键的结构部件。除了作为中心结构部件，轴毂在一些实施例中还可以完成以下功能(其中的一些与另外的扩展方法和装置相配合)可伸缩地向上伸展坩锅、窑、太阳灶、脱盐蒸馏锅和电磁接收器在使用时都由向上伸展的轴毂贯穿支撑。一个轴毂-顶部适配器安装在轴毂的顶部，使得托架便于利用，托架使得窑，炉子等可穿过顶盖进一步向上延伸。顶部本身在没有任何适配器且向上延伸很少的轴毂的直接支撑下，可经受猛烈的暴风雪。顶部一般是自站立的。
可伸缩地向下伸展向下伸展时，轴毂被连接至中心漂浮单元(最简单的形式，只是一个内胎)并从中穿过。继续向下，同样在猛烈的暴风雪环境中，轴毂可以支撑沙袋和锚，它们使得上面的平台可自动扶正，并像浮标一样经得起风浪。
空气引入、鼓风并过滤轴毂允许每个这样装备的MONAD建立一个直接过滤的空气增压系统。
盐水拾取用于脱盐时，水从此孔径中取出。
淡水输出同样用于脱盐情况，这时淡水被抽至中央蓄水池、水箱或支柱。
淡水收集漏斗尖屋顶在反转的位置用作一个大的雨水漏斗，轴毂构成了漏斗最窄的部分。即使在水面上也可用此装置注满一个塑料水袋。
外部套管这些用作一般用于自提升和降低功能的绞盘的后备绞盘和卷绕线盘。选择合适的长度可以获得所需的机械上的益处。
特殊用途更大的轴毂可用来潜水、训练、游泳和沐浴。当4-PASS装置被悬挂起来时，轴毂十分有用，例如对于直升机营救工作或树型部署。由于MONAD相对一点对称而具有的重量平衡性，它们十分适于用作空运平台，且轴毂可以向上伸展，将缆绳的枢轴点抬高精确地说是任何MONAD的最坚固的点。该缆绳从直升机向下穿过轴毂，并由位于轴毂底部的锁定钩子固定。一种有盖的或需要有盖的空运平台的出现很可能是4-PASS MONAD的另一项专利性质。
用作货舱和保险箱对于长时间的深水使用，轴毂内封闭的隔间可以在水面以下或靠近水面储藏供应品。供给消耗完后，可以将轴毂拉高一至两档以减少阻力。
可选的马达舱如果需要，轴毂还可以包括一个内舷或外舷的可选的马达，以便可以行驶。轴毂还可以包括抽水机、发动机、电动绞盘和脱盐设备。将重量维持在中心并平衡重量的分布对本发明十分重要。甚至可以考虑在轴毂内部或围绕轴毂设置共轴的圆柱状气罐，这样管状的导轨可以兼作燃料箱。在使用了马达的情况下，隔音是十分重要的。可能必须要使用附加的减震手段，但请注意，任何情况下都应该通过法兰将导轨用橡胶底座安装到轴毂上，以便在部件和轴毂接触时减小磨损。
用作锅的鼓肚炉子安装在顶部，用于极端寒冷的生存环境中。因为4-PASS系列装置带有许多可更换的加热源，这里不需要经常更新。轮毂(屋顶开口)和向上延伸的轴毂提供了通风口。热源处于中心位置使得燃烧所得的辐射热有很高的利用率。
桌面安装在轴毂之上。不用时滑落到地板上。
绞盘控制面板安装在桌面下；它可展开伸到桌面以上或折叠起来整洁地放置到桌面下。
舵杆在不用时像绞盘面板一样折叠到桌面下。
辐射状导轨多数实施例中辐射状的导轨兼作主平台支撑部件。在一种实施例中，它们由两个平行件构成，最简单的形式是木制的，延伸到多边形的每个角上；因而六边形版本中12个部件组成了6根导轨。这些导轨是很有用处的，因为桅杆可以从导轨中延伸，且桅杆的底部可以从中心被拉到它们的最后位置，一些情况下，它们的最后位置与甲板的外边缘相距若干英尺。(这样可以为超出圆顶舱室之外的外甲板提供支撑，并保证甲板与漂浮部件交迭。)如果成本不是很重要，方形不锈钢轴系和方形线性轴承可用于导轨和桅杆。这样就不需要平行的轴系，且它可以很容易地夹在轴毂法兰间。
实施例中的导轨滑块用它们来实现许多重要的功能。当桅杆滑动到位时，它们将桅杆的底部固定在其位置上。当需要降低圆屋顶时，例如为渡过暴风雪，滑轮使得桅杆可以在它们掉落的时候滑动。滑块可以加装钩环或滑轮，以便让它们可以沿着两个轴运动。注意，是滑块使得平台可以用滑轮装置提升。使滑块运行的缆绳一般从缆绳的导轨中间或其下穿过。滑块的枢轴作用使得桅杆可以向雨伞一样折叠起来用于保存。低成本的版本中可以使用尼龙套轴，而在成本并不重要的情况下可使用线性导轨。依照轴承，导轨轴承有很多选择，从家具脚垫到滚珠轴承的自润滑套管等都可以作为替代品。
一些实施例中，双导轨自身可以用带有线性滑块或包围圆形轴承的圆滑块的杆代替，或用一种由单槽导轨覆盖的蜗轮代替，这种单槽导轨可在一些车库开门器的设计中见到的。风力、水力或链条驱动的机械方法在这里显然适用，同样，也适用于将桅杆相对于甲板抬高，当成本不是很重要时，更复杂的版本可能更好。当然，也可以使用可以沿着平稳转动的圆柱形轴向上移动任何距离的线性离合器。木质导轨可以从腹侧向着外端逐渐变细，而在靠近法兰处较粗。
一些实施例中，隔板可用作铰接的联接板，该联接板使辐射状导轨等距隔开。每个隔板可使用三个铰链。将滑块拉到位的同一缆绳可以用来将隔板锁定在合适位置。它们的作用就像将折叠的桌子的腿固定在合适位置的铰接支杆。
导轨的端座是类似于书立的支杆，导轨滑块锁定在其中且被其支撑在最终的外向位置。导轨端座在这些图中以青绿色显示，你可以看出滑块是如何在它们向外运动的最后滑入其中的。
极端的情况下，导轨可终止在连结装置中。连接装置可以是滚珠型或套节型。此特性使得4-PASS装置可以横向相互连接并配置成任意尺寸的阵列。
盖板盖板可以是胶合板或任何其他合适的材料。由碳纤维树脂或薄层板芯凯夫拉尔构成的复合材料可在轻质版本中使用。盖板可采取饼形薄片的形式，其较小的端被切割以容纳轴毂，弧形一侧则被切割成为多边形的一边。在较大的布局中，一片饼形片(一般长度足够覆盖一块内盖板)和一片菱形片可以组成相邻的外盖板。在适当的位置可以设置活门用于储存，或用作服务区的入口等。靠近外墙的地方可以放置隐藏式束缚吊钩，这样，塑料器械箱(兼作工作台)可固定在合适的位置。
桅杆桅杆一般是柱状部件，可以在平台之上或之下支撑顶部、平台和外壳。值得强调的是，许多实施例中，桅杆通常可以通过滑轮、蜗轮、液压或其他机械装置相对滑轮上的甲板升高或降低。在低成本版本中，光滑的钢环或竖钩可以为将桅杆逐个抬高或降低提供足够的方法。在高端版本中，游艇领域使用了很多轻质滑轮、支柱等。对于多数用途，工业滑轮和吊索硬件应该十分有用。桅杆的顶部可用桅杆盖盖住，此桅杆盖内可安置一个滑轮组。桅杆盖下可以有一个顶部桅杆滑块，为橼条和桅杆间提供连接点。此枢轴使得橼条和桅杆间的角度可以变化，且因为它可以滑动，使得在很多实施例中顶部可以被抬高或降低。该顶部桅杆滑块可以(用销子、压合装置、棘轮、夹具、弹簧栓或其他标准机构)锁定。请注意，许多实施例中桅杆滑块同样是桅杆和束带的连接点(否则不降低桅杆就无法降低顶部)。许多实施例中，底部桅杆滑块是顶部桅杆滑块的严格的对应物，但用于甲板下如拉网、抬高平板架等。桅杆自身可为某种形状，使得它们可以在滑块内垂直滑动，并抑制导轨内的阻塞。类似于扁平的椭圆圆柱的东西可能最为理想，但对于实际用途，圆柱体是标准部件。桅杆可有多种材料或复合材料制成空心金属实心金属杆木棒(木钉)带有空心延长部分的实心金属杆带有实心杆状延长部分的空心杆竹子(有限制)桅杆也可以另外有延长部分，这些延长部分可以是伸缩式的，或使用某种引导器。延长部分也可用在杆的顶部，以安装风轮机或双曲线聚焦杆。在下面它们有很多用处，特别是与渔业养殖、捕鱼、水栽培相关，还可以用作锚。桅杆的末端或支柱的末端可以使用支脚。支脚可以有很多类型和大小，例如有用于软土和雪地的有蹼支脚。请注意，驱动其他线轴的相同摇杆或动力绞盘可以用来提升或降低桅杆和延长部分。上部桅杆的延长部分可以接受弹性的聚焦杆(见下面)。
顶部此处选择了一个比“屋顶”更通用的词，以说明此重要部件除了为部件提供遮挡外还有许多用处。本发明的实施例中的顶部可以被支撑在凸出(一般类似于屋顶或金字塔形)或凹入(类似于烟斗)的位置。在任意一种顶部位置下，顶部可以用以下两种可转换的方法之一支撑1)固定(用中心支柱)，或2)浮动(类似于圆顶帐蓬即不用中心支柱和屋梁支撑橼条)。这里的中心支柱可以是伸缩式轴毂或从轴毂伸出的延长部分。
橼条许多实施例中平行且成对延长的橼条与平台面上的导轨十分相似。顶部中心可以是一个上部轴毂或坚固的圆环，称为顶盖，橼条安装于其中。成对的橼条用橼条螺钉连接到顶盖上，形成一种铰链。在外端，多数实施例中成橼条对连接到桅杆盖上。
橼条可以带有称为篷帐托架的伸缩式外端部件，显然，其目的是为外甲板遮阳。
从功能上和美学观点上，顶盖的重要性都不能被过分强调。再次引入生物学上的类比，人们可能会说，正是此部件使得4-PASS装置可以与自然界进化出来的两种重要的骨骼结构外骨骼和脊柱合并并在其间转换。请注意，顶盖在常规使用中本质上是一个天窗；顶部的中心光源在审美上和象征意义上都十分令人愉快，特别是在有一个使人联想到拱形天空的圆形屋顶的时候。但此同一部件也使得4-PASS特别适合于用作美术工作室，或用于其他人们需要光线的场合。
如果你有过坐在那种带有其耐用的帆布伞的餐桌旁的经历，帆布伞由从桌子中心伸出的杆支撑，中心支柱的利和弊将十分明显。虽然有很好的遮阳效果，但杆还是很碍事。那正是你想要放置你的名著、扑克游戏用的盘子或拼字板的地方。在一个带有中心杆的二人帐篷中的一对恋人可能会很失望，除非他们是创造性的柔软杂技演员。中心杆可能会让人觉得非常干扰。主要用于永久建筑中的屋梁不适合用于便携性、可折叠性和可快速架起能力都十分重要的临时和半永久场合下。对于被动式太阳能和温室应用，因为屋梁会遮挡光线，它们在这里不适合使用。同鸟的骨架一样，在平台基底以上，“坚固但轻巧”是该结构的主旨。
使得屋顶可以不需要屋梁漂浮的原理与圆顶帐篷中应用的原理相同。一条带子或缆绳将橼条连接到侧边上。它的作用就像桶箍。在本类发明中，我们用另一种方式使用此部件用作一种将结构支起来的机械装置。为强调本类发明的此项重要特性一种关键的结构部件也是支起装置中的关键部分。简单地，这些结构将在它们的关键负荷承受和传递点处被束起来，这也是为什么它们束缚起来立住。这就像此基本原理是将它抬高所需的支起装置的一部分，也是完成的结构的一个关键部分。
多数实施例中，来自顶部的重量被向下和向外引导至围绕结构侧面的顶部外围的缆绳上。这样，顶部的重量越大或向下的风力越大，帐篷结构抵抗力(主要是风力)的能力就越强(在分发附加力的材料的强度限制范围以内)。因而圆顶帐篷(更精确的称为ger，至少在蒙古如此)可能源于并十分适合于一些大面积遭受风刮的亚洲高原和具有严重大陆气候模式的山谷。
一些实施例中顶盖可接受弹性的聚焦杆。这些就像玻璃纤维制成圆顶帐篷支柱，且被打碎时截断的部分可由中心弹性绳束缚在一起。这种支柱从成对的橼条间穿出，一直到朝上的桅杆的延长部分上。它们像航海支索一样插入到顶部外壳中。
桅杆滑块如前所述，桅杆滑块是甲板上的桅杆和橼条之间的一个重要连接点，用于举起甲板下的副甲板、垫板和网。通常，中桅滑块的位置非常靠近中桅，正好在桅杆盖之下，这样它们在该位置处可锁定。然而，有时候需要降低顶部而不降低桅杆。例如，如果从浅水处回到陆地时遇到猛烈的海风，桅杆保持不动但圆顶可以被降低，正是桅杆滑块实现了这一点。许多可选择的简单的硬件，包括夹具或压合装置，使得这很容易实现滑块通过紧固旋钮或翼形螺钉固定在合适的位置。用于海上时，必须设置同时释放所有顶部滑块的装置，这样顶部可以被快速地放下来。许多实现这种目的方法中的一种方法是在每个滑轮上安装弹簧杆，并将弹簧杆连接到穿过橼条并会聚于顶盖上的一点的轻质缆绳上，弹簧杆上还带有一条带有把手并向下悬挂的绳子。用力拉一下把手可以释放桅杆滑块锁，为将顶部拉下作准备。于是“降下船帆下桁”就不像许多帆船上那样潜在危险。桅杆滑块内侧上的狭槽就是带子穿过桅杆滑块的地方。
支座浮标、浮筒、垫木、滑块刀、外壳和轮子都是支座的例子，它们位于下部延长部分之下，使得基于本发明的结构可以移动。最基本的形式中，浮标只是用塑料滑雪盘或塑料桶盖保护起来的内胎。稍昂贵一点的可以使用许多厂商都提供的各种敷涂了尼龙的牵引胎。
当需要有在水面上的定向能力时，重的大直径密封PVC管(或许可以用小直径的密封管或无孔的塑料泡沫填充)应该十分适用。
4-PASS装置有一项新特性，可以将它们的支座从主单元上释放，就好像你有一艘快艇，你可以用它航行到某处，然后将它分解成6至8艘小游艇用于探险或用于你自己的赛艇会。实际上比这更好，因为聚其他人外出探险的时候聚会的人可以一直使用游艇。正是4-PASS装置的主要特性使得此模块性和功能性得以实现。假定在某处架好一个4-PASS用于在一个5英尺的积雪场上越野漂流。如果孩子想要去漂流，他们只需要放低桅杆直到它们到达坚实的地面，然后你就可以将支座释放给孩子用。
注意，此处的描述假定你使用的轮胎是U形而不是O形的，原因是当轮胎移去的时候桅杆的延长部分必须通过。这样的牵引胎已经可以从市场上买到。常规使用情况下，它们都面向相同的方向，当作为支座使用时，它们的方向稳定性很差。当然，这意味着4-PASS装置与更多功能的可充气物兼容；特别是即使每根桅杆下的外围轮胎都保持在原位置，围绕轴毂下的中心也可以使用一个大的支脚，原因是，在水太深而支脚无法发挥作用的情况下，外围轮胎足以使整个单元保持直立。近似封闭的U形轮胎可以从一个简单的汽车轮胎内胎得到，将其从中间截断并将两端用橡胶粘合剂密闭粘合起来即可。
当然，当应用于运动、休闲娱乐或中端或高端商业场合，加上许多专利设计，所有类别的浮筒和外壳都适合用于4-PASS装置关键在于刚性平台上有垂直向下的延长部分以将它们牢固地固定在上面，这正是我们的设计方案所提供的。一些型号中，支座是类似于私人游艇的充气或铸造的双人艇，因而探险的人可以上岸或在支柱上支起遮棚，然后在漂浮单元上用桨划走。4-PASS装置将被设计成为各种支座提供方便而安全的对接。
4-PASS装置的轮子一般嵌在桅杆下，且主要用于定位，而不用于真正的陆上运输(虽然基于平台的燃料电池驱动机车正在设计中)。但动力驱动的长距离陆上运输仅被看作是4-PASS技术的一种远程适应形式，4-PASS技术在很多其他的领域有更多直接的应用。
定向翼功能上和设计上与龙骨、活动船板、舵橹、方向舵和类似的物品对应的翼状装置，无论是单向的还是旋转的，都可附在从轴毂或平行的桅杆组上向下延伸出来的部分上。
甲板以下甲板下的用法十分重要，但部分依赖于所选的支座是否需要和使用两栖性能。
如果4-PASS装置要实现它们环境友好的潜能和用途，污水控制系统是至关重要的。在水面上，只要可膨胀气囊的下面有足够的防护，它们就不需要支撑黑水或灰水的重量。类似于那些RV工业中的良好设计的系统和连接需要每个许可证持有人。
同样淡水储存也可以用防止从下面冲击、切割或划伤的非刚性容器处理，对甲板上的水储存有利。
甲板下的干存储机架、网等在远程航行时十分重要，且排列时必须维持重量平衡和下部重心。
理解了M-MONAD是如何工作的和4-PASS C&C以及整个4-PASS系统广泛用途的来源后，提供了相似、相同、甚至更多的功能的折叠式框架的设计方案可以有其他选择。无桅杆MONAD实施例被引入，虽然在某些细节上有些不同，特别是关于侧面，这样它们看起来很不一样，但它仍然是成熟的MONAD。仍然是交叉的面支撑这些无桅杆的版本，但面不是相交在中心，而是相交在边相接的地方。在这些变体中，顶部，包括顶盖和轴毂，几乎或完全没有改变。当不再使用桅杆时，这些变体主要包括了结构骨架侧面的“墙壁”。
X-MONAD变体的名称来自于剪刀形平板条对代替了桅杆将导轨连接到橼条上的事实。滑动接头代替了剪刀的栓用于实现折叠或展开。十字形部件(板条)通过固定一个旋钮或相似的增强强度的装置固定在一起(用螺钉固定或夹住)。(实际上三个板条代替上述的一对板条使用一个方向上的两个稍薄的板条夹住了另一个方向上的一个稍厚的板条。这里使用了圆柱管或棒状导轨，但没有必要作方形单轨或平行双部件跟踪，原因是不需要将任何桅杆保持在与导轨和橼条相同的面内。相反，桅杆滑块是带有翼片的止推轴承。连接至邻近基底X部件上的铰链被连接至翼片上，这样可以在垂直于翼片的轴即平行于导轨的轴上转动。
这使得所有所需的运动都可以实现，并使得可以沿着与有桅MONAD中的使用的精巧方法完全一致的线折叠成一个单独的单元。因为使用了板条，每个剪刀对都固定在一个单独的平面内，但这些平面精确地相交于由一个橼条的末端和导轨的末端确定的轴上。橼条-板条相交与上述的有鳍导轨滑块排列相似，但它是固定的而不是滑动的连接点。
代替了M-MONAD中限制运动到会聚在轴毂和顶盖的轴上的平面，X-MONAD被精确相交在多边形平台的顶点上产生的平面支撑住；如果我们使用了桅杆，桅杆将位于多边形平台的顶点上。只要多边形的边的数目不是4，我们就可以得到一个非常坚固的框架。
X-MONAD相对于其他类型有增有减。因为一个面需要特别处理，门是个小问题。缆绳可以从顶部垂直向下安装到底部，或者可以提供更好的不受阻碍的支柱。然后一个可增加力的拉动杆放置在头顶高度以上。XHX给出了处理门的方法。如果不使用桅杆，没有现成的方法可在空中改变顶部的高度。提升可以很高效地完成，但如果没有桅杆，可以使用支柱它们可以安装在装有止推轴承的导轨末端，且支杆可以像M-MONAD中的桅杆一样向上或向下展开。X-MONAD十分适合用于玻璃缸、储水池、游泳池等需要应付极大的向外的横向力的场合。在类似于阿留申群岛或火地岛等强风十分普遍的地方，X-MONAD最为有效。特别是当堆叠起来时，两个或更多的平台共享轴毂，它们对向内的压力也有很强的抵挡作用，这说明它们可能在海上有重要应用，如用于半潜水艇。因为浇铸混凝土模板就是这种情况，预期它们可以应用在这个领域。X-MONAD的摇摆特性与有桅MONAD不同。
X-MONAD的架设与其他类型的MONAD的架设在容易程度和速度上十分相当，但X-MONAD十分适合用改进的气袋技术瞬时气动架设。它们应用在类似于污染区域中的人道主义救助的情况下时，可节省重要时间，且它们在现有的4-PASS MONAD中是最好的。
∑-MONAD∑-MONAD的正面采用了一种类似于接长剪、伸缩绘图器或剪式举升机的形状。所以它的形状看起来像数字3和∑相互重叠在一起，但形成的菱形的个数并不限制为2。导轨位于穿过平台基底顶点的轴上，这些单元则位于垂直于导轨的轴上；换句话说，即M-MONAD上桅杆所处的位置。折叠后，它们沿着侧面在平台高度之上和之下横向延伸了一半长度。
从顶部可以看到，每组实际上都形成一定角度以便与顶角角度匹配。这些支柱在侧面上用普通的剪式样式束缚在一起，但位于它们利用球形铰链(或其他合适的装置)来补偿复合斜接角的角度上，它们以此复合斜接角彼此相对运动。剪式单元可以像手风琴一样收缩，并且可以延伸高于桅杆通常延伸的高度，而低于支柱通常延伸的高度。在压缩的位置上看到的是垂直方向上压缩和水平方向上拉长的菱形，当这些形状的水平点拉到一起时，这些菱形在垂直方向上很高而水平方向上很窄。当然，同样也可以使用绞盘，但此类装置更适合于与螺杆配合使用。一些汽车和卡车千斤顶依靠此原理工作。请注意，链条中仅一个菱形的尺寸需要改变，而(就像玛丽的小羊羔)其余的必然会跟着改变。当然，因为这些部件足够牢固和坚硬，为了承受从这么多不同角度来的负荷，它们必须从接近水平移动到接近垂直，反之亦然。当顶部和甲板上升到合适的高度时，从“肘关节”斜引到甲板的缆绳被拉紧，使得结构像鼓一样绷紧。
从理论设计的观点看，X--MONAD和∑-MONAD代表了很多目前常见的4-PASS的策略将支起机构和完成的机构联合起来的趋势，以及通过在部件间使用铰接的接头将运动限制在特定的相交的面内而其余的可以变化的思想。请注意轴毂-导轨和顶部组件丝毫没有受到影响。这也可以用来证明，不同类型的MONAD代表了不同的理想MONAD的实施例，而它们限制的平面或令其保持自由的平面以及它们骨架框架的外观不同。这里作了假定，即较大系统的兼容性和高度模块化系统的其他需求包含了一组可能在任何具体化的模块化单元中示例的原理，这里的模块单元可以用作这种广泛设想的系统的基本建筑块。
∑-MONAD可以像薄烤饼那样而不是像雨伞那样堆叠起来保存。这里必须指出这种MONAD的一些优点和缺点。不好的方面是，因为需要使用更复杂的接头和更坚固的支柱，重量和成本可能更高。然而，这也可能是MONAD中的突出点，在自提升和支柱利用方面十分优异。它的一项很好的功能是，一旦直立起来，∑圆柱可以被(通过在导轨滑轮中滑动)拉到一起，因而很快创建了一个的带有宽阔基底的坚固的塔架。通过将6个或8个主要的剪式组件的“肘关节”集合到一起得到的倾斜连接的三角形的数目令人印象深刻。实际上，这种结构的潜在功能如此显著，以至于不得不考虑它用于轻便的起重机臂的可能性。同样，用于即时混凝土模板的可能性完全存在。实际上，多组共心的剪式组件没有理由不能排列在一个单独的平台基底上，使得浇铸像树一样成圈的塔架成为可能，且组件部件和缆绳被埋入后用作钢筋。这样的构造也可作为十分坚固的梯子的基础。可预期∑-MONAD将成为需要快速架设的广播天线和风轮机的选择。
W-MONADW-MONAD可以当作一种M-MONAD和X-MONAD和一点∑.靠在旁边的混合产物来理解。它是有桅的。它不仅有桅，另外还带有滑动的折叠式十字对顶框架，与∑.相似但旋转了90度。每根桅杆带有两个这样的组件。它们都面向邻近的顶点，且甲板面上沿着一些滑动壁橱门的分界线设置了一道槽。将W形组件集合到一起可得到一个与X-MONAD中使用的十分相似的对角十字支架。
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这里有很多可能的变化，但主要思想是为了在需要的时候可得到一个可使用的坚固十字支架，而其他时候可以将它靠近桅杆折叠起来。它们可以构成很好的门，这也是污染灾难环境中的营救工作中十分需要的，其中渐进的气阀在污染灾难环境中必不可少。
当用于强风地区或用于海上时，十字支架有很多优点。当然，W-MONAD的折叠式墙壁框架装置可以作为M-MONAD的一个附件扩展提供。W-MONAD的滑动十字支架在平台面之上和之下都很有用，并且在任何需要多层C&C的时候都应该有广泛的应用。在吃水线以下，W支架可显著加强裙缘。对于防冻处理，W支架可辅助创建所需的死区。
W-MONAD像M-MONAD一样折叠，但当然不能期望能像圆柱形的折叠后的单元一样紧固，且必然重一些。甲板面的槽也可分块连接和折叠起来。W-MONAD的一个缺点是它们限制了顶部可以沿着桅杆放下的程度。当将W-MONAD交错起来形成复合结构时，它们会有局限性，但可滑动十字支架可以很容易拿掉，因而这不会成为一个很大的问题。只要有时间，可以预期更多不同类型的基本MONAD可以被开发出来。
紧密联合形状的不规则多边形MONAD即使以最严格的极简抽象主义和纯粹主义来说，当将MONAD做成规则多边形形状时，规则和4-PASS原理不允许有理性的例外，这或许违背了其类似语言的本质。发明者希望这样的例外少发生，且仅发生在考虑了鉴于覆盖原理，附加物是否有效地扩展了模块化模式下的用途之后。希望这不会让人将基本规则应该是什么、不常发生的例外可能是什么弄混淆，目前我仅提出了两个，一个等边六角形和一个菱形。这两个都保持了我们用来定义MONAD的主要性质。
等边六角形MONAD此MONAD创建了一个顶角角度为3π/5、3π/5、4π/5、3π/5、3π/5和4π/5的多边形。各边仍然相同，但相对规则六边多边形，即六角形，4个角度更锐一些，而2个角度更倾斜一些。如果我们制造5个这样的MONAD，每个都旋转72度(72×5＝360)并排列成显示中心，我们就可以看到这种形式与五角形有一定关系。你可以用6个大小相同的规则五边形构造你自己的等边六角形，方法是制作两对五边形，每对有一条边相邻，将这两对摆放成它们的凹入部分相对[有点类似于<>]，并将剩下的五边形中的一个摆放成一条边的顶点与每对五边形对的一个顶点重合，最后剩下的五边形以同样的方式摆在另一侧。
六边形和五边形间神秘的关系是一种类似与毕达哥拉斯的神秘东西，或者说他的门徒开普勒更恰当，但我们的兴趣更加功利。依照Grunbaum和Shephard，使用此比例的六边形，无限覆盖是可能的。人字形图很容易得到，此外任意改变方向毫无困难。
这提供了比自然的六角形奇迹即蜂巢更多的建筑上的可能性。
在单机自治模式下，等边、单向的六角形MONAD增加了一到两个三角形MONAD后得到了一种形状，这种形状从一种折叠式轮船设计观点看十分有趣。
接下来我们看看同样带有等边但两种不同角度的MONAD的另一种实施例。
菱形MONAD此等边平行四边形的角度为π/5、4π/5、π/5和4π/5。
我们再次见到了一个可由五边形构造出来的边的数目为偶数的图形。实际上，正是因为菱形MONAD与五角形MONAD相关，它才被广泛的关注。两个五边形和两个菱形联合起来可形成一种有特殊海上密封和对接特性的结构。你可以用4个大小完全相同的五边形构造你自己的菱形，方法是制作两对有相邻边的五边形，将它们摆放成成对五边形的凹入的边相对，而两个对面的顶点重合。
用这两种MONAD，任意规模的模块化橼条或甲板都是可能的，且模块化的复合结构或轮船可很容易地分解或重新连接起来。拼接与抗原的受体经常表现的方式十分相似。
自治模式中，堆叠起来的菱形MONAD为一种折叠式的双人艇、平底船和其他船体提供了基础。
配合给出的许多插图作出以上描述后，对于熟练的技术人员将很明显，此处公开的发明的实施例中可以作很多改动，而不偏离本发明的精神和范围。这里已经描述了很多改动。结构的材料可以作改动，也可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下改变尺寸、形状和上述发明的许多特性。因而本发明必须符合下面的权利要求范围。
权利要求
1.一种可折叠、可展开的结构框架，包括一个带有第一中心轴的下部轴毂；一组三根或更多等长的导轨，每根导轨的第一导轨端用枢轴连接到下部轴毂上，这样每根导轨在一个与第一轴平行的独立导轨平面内转动；一组三根或更多根长度与导轨长度相等或短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一桅杆端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动；一组三根或更多根长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一橼条端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转平面的平面内转动；以及一个上部轴毂，其具有的第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转；其特征是，展开的框架带有位于一个公共平面内的导轨，该平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定一个结构地板，框架带有与连接起来的导轨大体成直角的桅杆，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架还带有与连接起来的桅杆成钝角的橼条，这样上部轴毂和下部轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定结构屋顶。
2.依照权利要求1的框架，其特征是，框架折叠起来时包括一个组件，且上部和下部轴毂位于组件的第一端和与之相对的第二端，它们之间相互隔开一根橼条的距离，橼条的长度为橼条、桅杆或导轨的长度中最长的长度，且每组连接起来的橼条、桅杆和导轨并排折叠在由上部和下部轴毂的尺寸以及橼条的长度确定的组件内。
3.依照权利要求1的框架，其中，展开的框架还包括轴毂与导轨的锁定部件，该部件将导轨和下部轴毂锁定在一个公共平面内。
4.依照权利要求3的框架，其中，轴毂与导轨的锁定部件包括至少一个法兰，导轨和下部轴毂都可固定在该法兰上。
5.依照权利要求4的框架，包括两个可将导轨和轴毂固定在一个公共平面内的可平移法兰。
6.依照权利要求1的框架，其中，展开的框架还包括了锁定部件，以将每组连接的导轨和桅杆锁定成直角关系。
7.依照权利要求6的框架，其中，锁定部件包括穿过每根连接的桅杆和导轨中的开口的插销。
8.依照权利要求6的框架，其中，锁定部件包括固定在每根桅杆和导轨上并锁住桅杆和导轨间的枢轴的托架。
9.依照权利要求1的框架，还包括了一根连接至下部轴毂的伸缩式中心支柱，该支柱可向着上部轴毂，或背离上部轴毂，或同时向着或背离上部轴毂伸展。
10.依照权利要求1的框架，还包括了将一个展开的框架与另一个展开的框架连接起来的连接部件。
11.依照权利要求1的框架，还包括上部轴毂中的一个通孔，该通孔的开口面积占上部轴毂的全部封装区域的大部分。
12.依照权利要求1的框架，还包括一条围绕框架的每根桅杆的闭合束带，使得展开的框架中束带限制桅杆相对于与它们用枢轴连接的导轨转动，使转动的角度不超过90度。
13.依照权利要求1的框架，还包括了一种为折叠和展开框架而设置的机械装置。
14.依照权利要求13的框架，其中，机械装置包括了一个绳和滑轮系统。
15.依照权利要求1的框架，其中，导轨和桅杆间的枢轴附件包括一个连接导轨和桅杆的可转动和平移的单元，以实现旋转且桅杆可在该单元中平移，这样桅杆可在展开的框架里延伸至共面导轨的高度以下，同时降低了橼条和上部轴毂组成的组合件。
16.依照权利要求1的框架，其中，桅杆和橼条间的枢轴附件包括一个连接桅杆和橼条的可转动和平移的单元，以实现旋转且橼条也可在该单元中平移，这样橼条和上部轴毂确定的屋顶可被逐节改变、弄平和倒置。
17.依照权利要求1的框架，其中，桅杆和橼条间的枢轴附件包括一个连接桅杆和橼条的可转动和平移的单元，以实现旋转且桅杆可在该单元中平移，这样一个由橼条和上部轴毂确定的屋顶可相对于下部轴毂降低而桅杆不用降低到下部轴毂的高度以下。
18.依照权利要求1的框架，其中，桅杆和导轨间的所有枢轴附件均可平移和转动，这样每个转动和平移单元可在连接该单元的部件间做来回的相对平移和转动。
19.依照权利要求15的框架，还包括一个或多个附加的下部轴毂，每个轴毂带有一组由可转动和平移的单元相连接到桅杆的导轨，该附加的轴毂和导轨组确定了附加的地板，这样由单个单元提供了多个楼层。
20.一种模块化结构，包括一个可折叠、可展开的框架，包括一个带有第一中心轴的下部轴毂，一组三根或更多根的等长导轨，每个导轨具有一个用枢轴固定到下部轴毂上的第一导轨端，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨平面内转动，一组三根或更多根长度与导轨长度相等或短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆具有用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上的第一桅杆端，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动，一组三根或更多根长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条具有用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上的第一橼条端，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转平面的平面内转动，一个具有与下部轴毂的第一中心轴共轴的第二中心轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转，展开的框架的导轨位于一个公共平面内的该公共平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定一个结构地板，框架的桅杆与连接起来的导轨大体成直角，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架的橼条与连接起来的桅杆成钝角，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定结构屋顶；一组固定在构成了地板的导轨和下部轴毂上的面板；以及加到确定的墙壁和屋顶以形成一个封闭结构的外壳。
21.依照权利要求20的模块化框架，其中，外壳包含刚性面板。
22.依照权利要求20的模块化框架，其中，完成的结构里的上部轴毂包括一个通孔，该通孔提供了一个顶盖开口。
23.依照权利要求20的模块化框架，在加到确定了的墙壁上的外壳上还包括了门和窗户开口。
24.依照权利要求20的模块化框架，还包括了添加到地板下部的漂浮部件，使结构可浮在水上。
25.一种由模块化单元构成的复合结构，包括两个或更多模块化结构，每个模块化结构包括一个可折叠、可展开的框架，该框架包括一个带有第一中心轴的下部轴毂，一组三根或更多根其第一导轨端用枢轴固定到下部轴毂上的等长导轨，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨面内转动，一组三根或多根长度与导轨长度相等或短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一桅杆端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动，一组三根或更多根长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一橼条端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转平面的平面内转动，一个其第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转，展开的框架的导轨位于一个公共平面内，该公共平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定了一个结构地板，框架的桅杆与连接起来的导轨大体成直角，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架的橼条与连接起来的桅杆成钝角，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定了结构屋顶，一组固定在构成了地板的导轨和下部轴毂上的面板，以及加到确定的墙壁和屋顶以形成一个封闭结构的外壳；其特征在于，模块化结构相互物理地连接起来构成了复合结构。
26.依照权利要求25的复合结构，其中，两个或更多模块化结构在一个单层次复合结构中通过相似尺寸和形状的相邻墙壁部分并排连接起来。
27.依照权利要求25的复合结构，其中，两个或更多个模块化结构在不同层次上相连接，一个层次上的一个或多个单元的桅杆与另一个不同层次上的一个或多个单元的桅杆连接起来。
28.依照权利要求25的复合结构，其中，一个或多个结构通过重叠并连接一个结构的地板部分和另一个结构的地板部分而连接起来，并且使两个部分相连接。
29.依照权利要求25的复合结构，还包括了一个海上单元，其中，两个或多个模块化结构被连接起来，每个结构带有一个延伸至地板面以下的中心支柱，并带有一个与基底面以下的两个或多个中心支柱连接的龙骨，还带有框架部件和构成壳体的外壳部件。
30.一种用于一个结构的可折叠、可展开的框架，包括一个带有第一中心轴的下部轴毂；一组三根或更多根第一导轨端用枢轴固定到下部轴毂上的等长导轨，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨平面内转动；一组三根或更多根长度与导轨长度相等或稍短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一桅杆端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动；一组三根或更多根长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一橼条端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转平面的平面内转动；一个其第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转；其特定在于，展开的框架带有位于一个公共平面内的导轨，该平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定了一个结构地板，框架带有与连接起来的导轨大体成直角的桅杆，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架还带有与连接起来的桅杆成钝角的橼条，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定了结构屋顶。
31.依照权利要求30的框架，还包括在第一桅杆端和导轨间的锁定部件，这些锁定部件可使第一桅杆端的平动锁定在沿着与桅杆连接的导轨的任意位置上。
32.依照权利要求31的框架，其特征在于，折叠起来的框架包括一个组件，其中第一桅杆端平移至一个邻近下部轴毂的位置并锁定在该位置，桅杆、导轨和橼条被枢轴转动成相互纵向靠近，形成了一个外部截面由轴毂确定而长度由橼条的长度确定的组件。
33.依照权利要求30的框架，其中，展开的框架还包括了轴毂与导轨的锁定部件，该部件将导轨和下部轴毂锁定在一个公共平面内。
34.依照权利要求33的框架，其中，轴毂至导轨的锁定部件包括至少一个用来将导轨和下部轴毂固定在上面的法兰。
35.依照权利要求34的框架，包括了两个可将导轨和轴毂固定在一个公共平面内的可平移法兰。
36.依照权利要求30的框架，其中，展开的框架还包括了锁定部件，该部件将每组连接起来的导轨和桅杆锁定成直角的关系。
37.依照权利要求36的框架，其中，锁定部件包括穿过每根连接的桅杆和导轨中的开口的插销。
38.依照权利要求36的框架，其中，锁定部件包括固定在每根桅杆和导轨上并锁住桅杆和导轨间的枢轴的托架。
39.依照权利要求30的框架，还包括了一根连接至下部轴毂的伸缩式中心柱，它可向着上部轴毂，或背离上部轴毂，或同时向着或背离上部轴毂伸展。
40.依照权利要求30的框架，还包括了将一个展开的框架与另一个展开的框架连接的连接部件。
41.依照权利要求30的框架，还包括上部轴毂中的一个通孔，且通孔的开口面积占上部轴毂的全部封装面积的大部分。
42.依照权利要求30的框架，还包括围绕框架的每根桅杆的一条闭合的束带，使得在展开的框架中，束带限制桅杆相对于与它们用枢轴连接的导轨转动，使转动的角度不超过90度。
43.依照权利要求30的框架，还包括了一种用于展开框架的机械装置。
44.依照权利要求43的框架，其中，机械装置包括了一个绳和滑轮系统。
45.依照权利要求30的框架，其中，导轨和桅杆间的枢轴附件包括一个连接导轨和桅杆的可转动和平移的单元，因而旋转得以实现且桅杆可在该单元平移，这样桅杆可在展开的框架里延伸至共面的导轨的高度以下，同时降低了橼条和上部轴毂组成的组合件。
46.依照权利要求30的框架，其中，桅杆和橼条间的枢轴附件包括一个连接桅杆和橼条的可转动和平移的单元，因而旋转得以实现且橼条也可在该单元平移，这样橼条和上部轴毂确定的屋顶可被逐节改变、弄平或倒置。
47.依照权利要求30的框架，其中，桅杆和橼条间的枢轴附件包括一个连接桅杆和橼条的可转动和平移的单元，因而旋转得以实现且桅杆可在该单元内平移，这样一个由橼条和上部轴毂确定的屋顶可相对于下部轴毂降低而桅杆不用降低到下部轴毂的高度以下。
48.依照权利要求30的框架，其中，桅杆和导轨以及间桅杆和橼条间的所有枢轴附件均可平移和转动，这样每个转动和平移单元可在连接该单元的部件间做相对平移和转动。
49.依照权利要求45的框架，另外还包括了一个或多个附加的下部轴毂，每个轴毂带有一组由可转动和平移的单元连接到的桅杆上的导轨，附加轴毂和导轨组确定了附加的地板，这样由单个单元提供了多个楼层。
50.一种模块化结构，包括一个可折叠、可展开的框架，该框架包括一个带有第一中心轴的下部轴毂，一组三根或更多根其第一导轨端用枢轴固定到下部轴毂上的等长导轨，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨平面内转动，一组三根或更多根长度与导轨长度相等或稍短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一桅杆端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动，一组三根或更多根长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一橼条端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转平面的平面内转动，一个第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转，展开的框架带有位于一个公共平面内的导轨，该公共平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定了一个结构地板；框架带有与连接起来的导轨大体成直角的桅杆，位于导轨上离下部轴毂最远的一端上，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架还带有与连接起来的桅杆成钝角的橼条，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定了结构屋顶；一组固定在构成了地板的导轨和下部轴毂上的面板；以及加到确定的墙壁和屋顶以形成一个封闭结构的外壳。
51.依照权利要求50的模块化结构，其中，外壳包括了刚性面板。
52.依照权利要求50的模块化结构，其中，完成的结构里的上部轴毂包括了一个通孔，该通孔提供了一个顶盖开口。
53.依照权利要求50的模块化结构，还包括在添加到确定的墙壁上的外壳上的门和窗户开口。
54.依照权利要求50的模块化结构，还包括加装到地板下部的漂浮部件，使结构可浮在水上。
55.一个由模块化单元构成的复合结构，包括两个或更多模块化结构，每个模块化结构包括一个可折叠、可展开的框架，该框架包括一个带有第一中心轴的下部轴毂，一组三根或更多根其第一导轨端用枢轴固定到下部轴毂上的等长导轨，这样每根导轨在一个平行于第一轴的单独导轨平面内转动，一组三根或更多根长度与导轨长度相等或短的等长桅杆，桅杆的数目和导轨的数目相同，每个桅杆的第一桅杆端用枢轴连接在三根导轨中其中一根导轨的相对于第一导轨端的第二导轨端上，使得这些桅杆在一个邻近于并平行于与之连接的导轨的平面的平面内转动，一组三根或更多根长度大于桅杆或导轨长度的等长橼条，橼条的数目等于桅杆的数目，每根橼条的第一橼条端用枢轴连接至三个桅杆中其中一个桅杆的相对第一桅杆端的第二桅杆端上，这样这些橼条在邻近于并平行于与之连接的桅杆和导轨的旋转平面的平面内转动，一个其第二中心轴与下部轴毂的第一中心轴共轴的上部轴毂，且每根橼条用枢轴连接至上部轴毂，并使得橼条可在其各自的橼条平面内旋转，展开的框架带有位于一个公共平面内的导轨，该公共平面与第一轴大体垂直，这些导轨与下部轴毂一起确定了一个结构地板，框架带有与连接起来的导轨大体成直角的桅杆，相邻的桅杆确定了结构墙壁，框架还带有与连接起来的桅杆成钝角的橼条，这样上部和下部的轴毂保持共轴，橼条和上部轴毂确定了结构屋顶，一组固定在构成了地板的导轨和下部轴毂上的面板，以及加到确定的墙壁和屋顶以形成一个封闭结构的外壳；其特征是，模块化结构物理地连接起来构成复合结构。
56.依照权利要求55的复合结构，其中，两个或更多模块化结构在一个单层次复合结构中通过相似尺寸和形状的相邻墙壁部分并排连接起来。
57.依照权利要求55的复合结构，其中，两个或多个模块化结构在不同层次上相连接，一个层次上的一个或多个单元的桅杆与另一个不同层次上的一个或多个单元的桅杆连接起来。
58.依照权利要求55的复合结构，其中，两个或多个结构通过重叠并连接一个结构的地板部分和另一个结构的地板部分而连接起来，并且连接这两个部分。
59.依照权利要求55的复合结构，包括一个海上单元，其中，两个或多个模块化结构被连接起来，每个结构带有一个延伸至地板面以下的中心支柱，并带有一个与基底面以下的两个或多个中心支柱连接的龙骨，还带有框架部件和构成壳体的外壳部件。
全文摘要
一种可折叠、可展开的结构框架(1100)，带有一个含有第一中心轴的下部轴毂(1101)、多组导轨(1103)、桅杆(1104)和橼条(1105)，橼条用枢轴连接到下部轴毂(1101)和上部轴毂(1102)上，它们之间还相互连接，使得框架(1100)可被折叠成一个、两个或三个小的组件，并可展开成一个可支撑地板、墙壁和屋顶的结构框架。不同的版本中折叠和展开是用不同的方法实现的。基于此框架的结构可用于多种不同的目的。
文档编号E04C3/38GK1826453SQ200480007061
公开日2006年8月30日 申请日期2004年3月9日 优先权日2003年3月18日
发明者彼得·A·卡尔内 申请人:彼得·A·卡尔内