石笼的制作方法

专利名称：石笼的制作方法
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石笼
本发明涉及石笼，更具体地说，本发明涉及可在具有严格时间限 制的环境中(例如，救灾或军事行动期间)快速展开的石笼。
石笼是暂时的或半永久性的防御结构，用于保护军事设施或民用
设施不受武器攻击或自然外力(例如洪水、熔岩流、雪崩、坡面侵 蚀、土壤不稳定等)的侵害。
WO-A-卯/12160 乂>开了与石笼一样有用的网笼结构。网笼结构由 枢轴互连的开口的网格框架制成，这些网^4匡架在工厂条件下被连接 在一起以使网笼能够像六角手风琴线那样被折叠从而以扁平的形式传 输到站点，在站点，网笼可被竖立为具有开口的多房室形式从而用于 填充合适的填充材料，例如沙子、泥土、尘土或石头。
WO-A-00/40810也涉及多室石笼，其4象六角手风琴那样折叠以用 于运输，并且其包括沿着多室石笼的长度延伸的侧壁，这些侧壁通过 隔墙沿着石笼的长度间隔连接，这些隔墙由两个可拆卸地连接的区段 形成，这两个区l殳可在使用石笼之后被拆除，并且石笼被拉开拉链以 用于复原。
WO2007060475公开了包含侧壁的石笼，侧壁是由隔墙间隔地互 连，侧壁包括至少一个基本封闭的侧壁组件面板，其在使用石笼时用 于防止石笼填充材料从侧壁上脱落，基本封闭的侧壁组件面板的所述 作用在无需石笼衬里材料的辅助下就有效的。
上述所有石笼具有如下缺点中的一个或多个它们很笨重和/或难 于存储和/或直立；它们需要不便的多种配件以实现令人满意的竖立、 存储和/或展开；它们包括容易老化的配件，特别是在恶劣的环境中； 它们容易泄漏填充材料；它们需要昂贵的和/或重型的材料。
某些商业石笼还具有一些与构造和寿命有关的缺点。例如，这些 石笼通常包括用土工织物材料作为衬里的网笼结构，衬里增加了石笼 结构的成本和复杂度，并且在展开之后4艮长一段时间内形成了对石笼功能的严重限制。具体地说，在恶劣的环境条件(强烈的阳光、风、雨、 雪沙或盐雾或这些中的任意两个或更多个的组合)下，土工织物材料逐 渐退化并且可能通过如在衬板上产生可能使石笼填充物脱落的裂口 、 裂缝或洞口而削弱石笼的功能。
因此，需要一种改进的石笼。还需要一种改进的多室石笼。 根据本发明，其提供了一种多室石笼，其包括至少两个单独的室， 它们用于在使用石笼时容纳填充材料，石笼的每个单独的室由至少一 个壁包围，壁材料绕着每个单独的室形成了至少 一个封闭的面板以用 于在使用石笼时将填充材料保持在每个室中，壁材料具有足够的柔性 以允许石笼被折叠和/或被巻起为第一预展开配置，在第一预展开配置 下，预展开的石笼通过限制装置被限制为处于其第一配置，壁材料具 有足够的弹性以使石笼在解除其限制装置时趋向于从其第一配置展开 和/或打开为第二展开配置，在第二展开配置下，石笼是竖立的并且能 够在其各室中容纳填充材料，壁材料具有足够的刚性以使石笼在其第 二配置下是自支撑的。
限制装置可适当地包括夹子、扣件、带子或容器的形式。在本发 明的一个实施方式中，石笼被像六角手风琴那样折叠并且被压缩为使 处于第一配置下的石笼的长度最小化。通过适当的限制装置(例如，在 存储容器的壁上的凸耳)或者简单地通过关闭存储容器(存储容器的门 本身可构成适当的限制装置)，可将折叠的石笼放置在用于运送的存储 容器中并维持在其压缩配置下。
优选地，本发明的石笼在其第一配置下的长度为纟，在其第二配 置下的长度为/2, /,基本比/2短。轴向的压缩应力f可被定义为(/,-/2)〃2。 优选地，"_0.5，更优选地，<_0.6，更优选地，<-0.7,更优选地，<_0.8, 并且最优选地，<_0.9。
在将石笼限制在其第一配置下时，负载P被应用于具有横截面A 的石笼。轴向的压缩应力"可^皮定义为/V^。
石笼被从其第二配置压缩为第一配置时的应力-应变曲线及其弹 性系数、输出时的应变能量密度可被测量。弹性系数^可被定义为 0.5aA，其中(j,和^分别是输出时的轴向应力和应变。当压缩时，该系数是负值。优选地，R<-0.25,更优选地，R<-0.3,更优选地， C/r<-0.35，更优选地，f/r<-0,4,并且最优选地，t/r<-0,45。可认为"， 小于-0.5,例如，小于-1,小于-2,小于-5，或者甚至小于-10或-50或 -100。
优选地，石笼在起第一配置下的长度小于其在第二配置下的长度
约50%，更优选地，小于约40%,更优选地，小于30%，更优选地， 小于20%,并且最优选地，小于约10%。
每个单独的室的横截面可为相同的或不同的形状。优选地，每个 单独的室的横截面是相同的形状。当每个单独的室的横截面例如是圆 形或者椭圆形或者卵形时，由单个壁限制室。当每个单独的室是如三 角形、正方形、矩形、五边形、六边形、八边形或其它多边形或不头见 则形状时，由壁的多个边限制室。
优选地，每个室由单独一段壁材料划界，该段壁材料连接于该室
以包围室并^y斤叠或弯曲以创建室的一个或多个壁。然而，每个室也 可由以合适的方式连接在 一起的多段壁材料划界。
石笼的每个单独的室以合适的方式被连接于至少 一个相邻的室。 当石笼包括三个或更多个室时，中间的一个或多个室将通常被连接于 至少两个相邻的室，每端连接一个。通常，石笼在其竖立配置下将包 括沿着石笼的长度排列的一行室。在展开时，这些室可排列为直线或 曲线或不规则的线，从而配合期望的用途。然而，也可设想提供横跨 石笼的宽度的多个室。在该情况下，沿着石笼宽度的每个室将通常被 连接于至少一个相邻的横向室。因此，与单行多室石笼一样，在本发 明的范围内，它可被设想为在如蜂窝结构的配置中具有多室蜂窝结构。
石笼的壁材料的节段底板可被连接于其自身以限制室并且被连接 于另一个室的另一个区段以通过如上胶、装订、裁剪、缝纫、固定(例
如，使用如VelcroTM的钩孔型紧固件)等合适的连接方式将这些室连接 在一起。
因此，根据本发明，其提供了一种石笼，该石笼包括通过隔墙被 一起连接在空间间隔处的侧壁，侧壁包括至少一个基本封闭的侧壁组 件面板，其中，每个基本封闭的侧壁组件是由具有足够的挠性的材料加工制成的，以允许石笼被折叠和/或巻起为第一预展开配置，在第一 预展开配置下，预展开的石笼通过限制装置被限制在其第一配置中， 壁材料具有足够的弹性以使当石笼在从其限制装置释放时趋向于西欧 那个其第一配置展开和/或打开为第二展开配置，在第二展开配置下，
石笼是竖立的并且能够在其一个或多个单独的室中容纳填充材料，壁 材料具有足够的刚性以使石笼在其第二配置中的是自支撑的。
基本封闭的面板在使用石笼时防止石笼填充材料(例如沙、泥土、 土壤、石头或细粉)通过侧壁脱落，而无需石笼衬里材料辅助。
组件面板过度凸起，并且足以在填充材料被引入时防止壁的坍塌。
壁材料的其它期望的特征包括以下单独各项或其组合耐用性、 初性、抗撕裂性、耐划痕及耐侵蚀、耐腐蚀、热稳定性、紫外线稳定、 密度低、成本低和可回收。
优选地，壁材料包括层状结构。优选地，至少一层层状结构包括 抗撕裂性的挠性材料。优选地，至少另一层包括具有蜂窝结构的材料。
薄板材料可通常从具有必要机械特性的任何合适的材料中选择。 被发现具有极好的抗扭斤裂性、挠性和弹性的材料包括通过对熔纺纤维 进行热压缩产生的高分子板。这些薄板可/人如W09815397中描述的 聚烯烃平板和WO9215440中描述的整体塑制品得到。
其它合适的壁材料包括WO2004103673中描述的高分子板类型。 该公开涉及生产高分子产品的过程，其包括如下步骤(a)形成具有 连续层的叠层，即(i)由取向高分子材料绞线组成的第一层；(ii)具有 高分子材料的第二层；(iii)由取向高分子材料绞线组成的第三层，其 中，第二层具有的峰值熔化温度比第一层和第三层低；(b)使叠层承 受足以融化第一层的一部分、整个第二层和第三层的一部分的时间、 温度和压力的条件下、并且压缩叠层；和(c)对压缩的叠层进行冷却。 由此产生的商品据说具有很好的机械特征，但是它可在比未使用第二 层的商品的压缩温度更低的压缩温度下制造，从而导致更可控的加工 过程。
其它合适的壁材料包括WO03045660中描述的单块商品的类型。该公开涉及根据具有250,000的重量平均分子量(Mw)的取向聚丙烯均 聚物或共聚物的纤维网生产单个商品的过程，并且该过程包括如下步 骤使网承受足以融化聚合物的一部分的高温或压力并且对其进行压 缩，并且从而产生定向相和基体相，并且进行/人下述各项中选4奪的热 处理，即(i)使压缩的网承受冷却至更低温度的减速速率，该更低的 温度等于或小于基体的重结晶完成时的温度；和(ii)在基体相被完全融 化时的、15QC以内的退火温度时对压缩的网进行退火。由此产生的商 品具有很好的刚度和强度和可接受的延展性，而由具有更低Mw的聚 丙烯制成的相应商品是易碎的。
其它合适的壁材料包括WO02102568中描述的非晶态聚合物商品 类型。该公开涉及通过热压缩生产的非晶态聚合物商品和生产该产品 的方法。该商品被加热至这样的温度并且维持在这样的压力，即，其 在无需实际地将聚合物转换为液态的情况下足以使带状聚合物软化至 允许连接于相邻的纤维的程度。
其它合适的壁材料包括WO9726025中描述的复合材料类型。该 公开涉及这样的复合材料，其包括无机填充物材料和定向纤维性的聚 合材料，其特征在于纤维性的材料具有熔化在一起的相邻的纤维区域，
以形成网络或连续基质并且使定纤维性的结构保持在复合物中。
其它合适的壁材料包括WO02090082中描述的复合材料的类型。 该公开涉及将取向聚丙烯均聚体或共聚体的熔纺的和并纺的纤维或带 的机织物生产为商品的过程，其包括使熔纺的和并纺的纤维或带的 机织物受到升高的温度和压力，该升高的温度和压力足以熔化一部分 聚合体，其特征在于所述熔纺的和并纺的纤维或带的拉伸比至少为
7:1。
当壁材料包括高分子材料时，该材料相对于紫外线辐射可能是稳 定的，例如通过增加填充物和/或UV吸收体以防止其在延伸暴露于 阳光下时变得褪色和/或易碎。
在某些情况下，可期望给塑料材料增加彩色填充物以提供期望的 美学效果。在本发明的一方面中，不止一个彩色的填充物被添加至塑 料材料并且部分地与之混合以创建非均匀的彩色/大理石的效果。例如，可添加绿色和棕色、白色和灰色、或者黄色和棕色填充物以分别 给植被、冰雪或沙漠环境提供隐藏。因为这些颜色是与板材一体的(即， 不是表面装饰)，因此不容易由于侵蚀被消除(例如通过沙暴中的沙)。 希望使板材尽可能薄以在石笼正在被存储或传送时减小石笼的折 叠体积。使用薄板材料的一个主要优点是节省重量，从而减小传送成 本并且有利于石笼的展开/重新配置。然而，因为需要在竖立的石笼中 提供刚性并且在其折叠或巻起结构中提供弹性，因此可希望将板材层 压于另 一种用于提供刚性和/或弹性的功能材料。适合的功能材料包括 钢、铝、钛、其它金属、合金、塑料或某些天然材料，或以上两个或 更多个的组合。当^f吏用金属时，优选地，其一皮处理为耐腐蚀，例如，
通过电镀和/或上漆，或者其固有地耐腐蚀，例如不锈钢。
当功能材料是塑料材料时，其可为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或如 玻璃纤维增强聚合物(GFRP)等复合物。选择的塑料的分子量可被选择 为适合应用(例如LDPE、 HDPE、 LDPP和HDPP)。
功能材料的一种优选的形式具有蜂窝结构，例如蜂窝夹层结构。 这种结构给层压板增加了强度和硬度并且也在折叠与巻起时提供了极 好的弹性。
还可绕着每个单独的室的底部边缘提供边缘材料，该边缘材料被 附加于壁材料并且覆盖室的底部边缘，以使当石笼被竖立时边缘材料 的凸出部分位于室内部的底面上并且然后填充材料覆盖边缘。边缘的 供应防止了填充材料从石笼的底部出来。适合的边缘材料包括纺织布 或无纺布和塑津牛以及土工织物材津牛。
隔墙可同样地由封闭的面板形成，并且可由与壁材料相同的材料 形成。然而，隔墙也可由如开放的网格材料形成。
本发明的石笼的展开将通常通过将折叠的或巻起的石笼以如下方 式作用将折叠的或巻起的石笼运送到展开位置、将所述折叠的或巻 起的石笼从其限制装置的形式上释放、展开或打开所述石笼(至少部分 地通过所述壁材料的弹性辅助，从而使所述石笼"跳变"为其竖立配 置)、以及用填充材料对所述石笼的每个单独的室进行填充。通常，填 充材料将至少部分地通过展开位置处的适当材料的有效性被规定。适当的填充材料包括但不局限于沙子、泥土、 土壤、石头、岩石、碎石、 水泥、碎片、雪、冰、以及其中两个或更多个的组合。
优选地，侧壁区段包括单个侧壁组件面板或者两个侧壁组件面板。 然而，如果需要，侧壁区段、多个侧壁区段、或每个侧壁区段可包括 不止两个侧壁组件面板。在该情况下，弹性折叠可优选地被提供在每 个侧壁组件面斧反之间。
石笼的六角手风琴式折叠可通过将侧壁区段朝向石笼的中心纵轴 折叠或者通过将侧壁区段朝远离石笼的中心纵轴折叠起作用。前一种 方式将是优选的，因为由此产生的折叠石笼在垂直于石笼的中心纵轴 的平面中将具有更小的横截面积。
本发明的石笼可包括基本封闭的侧壁组件面板，在其之间具有弹 性折叠，它们可在工厂条件下被折叠或巻起在一起以使石笼可具有扁 平的形式以传送至它可^皮竖立的位置，从而具有这样的形式，即，其 中的面板定义侧壁、隔壁、端壁、以及可填充石笼的室的开口顶部。 优选地，在工厂条件下，所述的面板定义了侧壁、隔壁和端壁，并且 是相对可折叠的以面对面地处于扁平的形式以传送至位置，并且是相 对地可展开的以在现场无需侧壁、隔壁或端壁的任何其它连接的情况 下使石笼变为竖立的情况。
在本发明的优选实施方式中，石笼的侧壁中的每一个包括多个侧 壁，它们边对边地折叠连接并且相对于彼此是折叠的六边形形式。优 选地，侧壁是通过折叠地连接于其上的隔壁连接的，石笼结构适合于 通过将它拉离端壁以被竖立在现场，以使当它从扁平的形式变为竖立 的情况时，侧壁展开并且定义端壁和隔壁，伸长的壁结构具有一排将 由填充材料填充的空腔，并且每个隔壁是与其相邻的一对空腔共用的。


现在，将参考下面的附图更具体地描述本发明，其中
图1示出了根据本发明的多室石笼的透视图2示出了用石笼填充材料填充后的图1的多室石笼；
图3示出了根据本发明的第二实施方式的多室石笼的透视图；和图4示出了用于本发明的多室石笼的优选的壁材料的透视图。
具体实施例方式
在图1和图2所示的实施方式中，多室石笼1的每个侧壁部件10、 11包4舌两对侧壁组件面4反13、 13'和14、 14',并且在相邻的侧壁组件 面板13、 13'之间以及在相邻的侧壁组件面板14、 14'之间提供了弹性 的折叠。
隔墙4、 5(以及多室石笼中的其它隔墙)与侧壁2、 3之间的弹性折 叠以及侧壁组件面板13、 13'和14、 14'之间的弹性折叠允许多室石笼 1像六角手风琴那样折叠以在传输和存储中被扁平地封装。在图1和2 所示的实施方式中，六角手风琴似的折叠方法被优选地操作为使相邻 侧壁组件面板13、 13'和14、 14'之间的弹性折叠相对于多室石笼1的 纵轴向内移动，以使被扁平地封装的石笼的宽度至少近似对应于隔墙 4、 5、 6的宽度。
侧壁组件面板可具有紋理、棱紋或其它不规则的形状，以维持面 板的有效强度并同时尽量减小它的重量和/或提供装饰效果。
参照图2，示出的多室石笼1被填充了石笼填充材料21。填充材 料21可从任何合适的可用材料中选择，如前所述。图2所示的填充材 料是粗糙的泥土和石头。图2还示出了石笼的相邻侧壁之间的弹性折 叠22、 22'。
现在参照图3，其示出了多室石笼的第二实施方式，其中每个单 独的室均包括一对隔墙34、 35和一对相对的侧壁组件面板312、 313。 它们之间的弹性折叠允许石笼像六角手风琴那样折叠(首先一边，然后 另一边)以用于扁平地封装和存储。
现在参照图4，其以示意性的方式示出了包括三层层状结构的壁 材料的截面。外层401和402由机织聚丙烯薄板形成，该薄板被热压 缩以至少部分地对织物中的聚丙烯纤维进行退火。这种类型的材料或 物质在W09815397、 WO9215440、 WO2004103673、 WO03045660、 WO02102568、 WO9726025和WO02090082中被公开。
层状结构的内层403包括蜂窝塑料，在本实施方式中，在整个层
12板平面中包括具有蜂窝状结构的聚丙烯。通常，在本领域中，蜂窝材 料(具体地说，蜂窝塑料材料)是众所周知的。合适的蜂窝材料可为 开口的或封闭的蜂窝，并且可由聚烯烃、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、 聚酰胺、或其组合或共聚物形成。
外层薄板的机织属性由标号404示意性地表示。
假定的折叠线405指示图4的薄板可能绕其折叠并且端对端相连 以提供六角形的石笼室之处。
土工织物材料或相似材料的边缘可被固定于薄板的底部，但是图 4未示出该边缘。
权利要求
1.一种石笼，其包括至少一个单独的室，所述室用于在使用石笼时容纳填充材料，所述石笼的所述单独的室或每个单独的室由至少一个壁包围，所述壁的壁材料形成了围绕所述单独的室或每个单独的室的至少一个封闭的面板以在使用所述石笼时有效地使所述填充材料维持在所述室或每个室中，所述壁材料具有足够的挠性以允许所述石笼被折叠和/或卷起为第一预展开配置，在第一预展开配置中，预展开的石笼通过限制装置的形式被限制为其第一配置，所述壁材料具有足够的弹性以使当所述石笼从其限制装置释放时趋向于从其第一配置展开和/或打开为第二展开配置，在所述第二展开配置下，所述石笼是竖立的并且能够在其一个或多个单独的室中容纳所述填充材料，所述壁材料具有足够的刚性以使所述石笼在其第二配置下的是自支撑的。
2. 根据权利要求l所述的石笼，其为具有至少两个单独的室的多室石笼。
3. 根据权利要求l或2所述的石笼，其中所述限制装置是从夹子、 扣件、带子或容器或者其中两个或更多个的组合的形式中选择的。
4. 根据权利要求1至3中的任意一项所述的石笼，其以六角手风 琴的形式被折叠和压缩，以尽量减小其第一配置中的石笼长度。
5. 根据权利要求1至4中的任意一项所述的石笼，其具有小于 -0.25的压缩回弹^^莫量。
6. 根据权利要求5所述的石笼，其具有小于-1的压缩回弹模量。
7. 根据权利要求1至6的任意一项所述的石笼，其包括通过隔墙 隔开一段距离地连接在一起的侧壁，所述侧壁包括至少一个基本封闭的侧壁组件面板，其中，所述或每个基本封闭的侧壁组件由具有足够 挠性的壁材料制造，以允许所述石笼被折叠和/或巻起为第 一预展开配 置，在所述第一预展开配置中，预展开的石笼通过限制装置的形式被 限制为其第 一配置，所述壁材料具有足够的弹性以使当所述石笼从其 限制装置释放时趋向于从其第一配置展开和/或打开为第二展开配置， 在所述第二展开配置中，所述石笼是竖立的并且能够在其单独的室中 容纳所述填充材料，所述壁材料具有足够的刚性以使所述石笼在其第 二配置中的是自支撑的。
8. 根据权利要求1至7中的任意一项所述的石笼，其中所述壁材料包括层压结构。
9. 才艮据权利要求8所述的石笼，其中所述层压的至少一层包括防 水挠性材料。
10. 根据权利要求9所述的石笼，其中至少另一层包括具有蜂窝 结构的材料。
11. 根据权利要求IO所述的石笼，其中所述蜂窝结构是蜂巢结构。
12. 根据权利要求1至11中的任意一项所述的石笼，其中所述壁 材料包括通过熔纺纤维的热压缩产生的高分子板。
13. 根据权利要求12所述的石笼，其中所述熔纺纤维在热压缩之 前被编织在薄板中。
14. 根据权利要求12或13所述的石笼，其中所述高分子板通过 掺入填料和/或UV吸收体而相对于紫外线辐射稳定，以防止薄板由于 暴露于日光下而变得褪色和/或易碎。
15. 根据权利要求1至14中的任意一项所述的石笼，其中边缘材料被提供在所述石笼的所述单独的室或每个单独的室的底部边缘的周 围，所述边缘材料被贴附于所述壁材料上并且覆盖所述室的所述底部 边缘，以使当所述石笼是竖立的时候所述边缘材料的突出部分位于所 述室的内侧底面上，然后所述填充材料覆盖所述边缘。
16. —种用于对权利要求1至15中的任意一项所述的石笼进行展 开的方法，其是以如下方式其作用的将折叠的或巻起的石笼运送到 展开位置、将所述折叠的或巻起的石笼从其限制装置的形式上释放、 展开或打开所述石笼(至少部分地通过所述壁材料的弹性辅助，从而使 所述石笼"跳变"为其竖立配置)、以及用填充材料对所述石笼的每个 单独的室进^f亍填充。
全文摘要
本发明涉及石笼，其包括至少一个单独的室，该室用于在使用石笼时容纳填充材料，使用的这个室或每个室由至少一个壁包围，壁的材料形成了围绕这个单独的室或每个单独的室的至少一个封闭的面板，其在使用石笼时用于有效地将填充材料保持在这个室或每个室中，壁材料具有充分的挠性以允许石笼被折叠和/或卷曲为第一预展开配置，在第一预展开配置中，预展开的石笼通过限制装置的形式被限制为其第一配置，壁材料具有充分的弹性以使当石笼从其限制装置释放时趋向于第一配置变为或变成第二展开配置，从而趋于展开和/或打开，在第二展开配置下，石笼是直立的并且能够在其一个或多个单独的室中容纳填充材料，壁材料具有充足的刚性以使石笼在其第二配置中为自支撑的。
文档编号E02D29/02GK101680203SQ200880015316
公开日2010年3月24日 申请日期2008年7月15日 优先权日2007年8月6日
发明者詹姆士·海瑟尔登 申请人:海斯科堡垒有限公司