CN101715500A - 复合绳子结构以及用于制造复合绳子结构的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种绳子结构，包括多根成形复合绳股。所述成形复合绳股中的每一根均包括纤维材料和基质材料。基质材料内的纤维材料被绞合。所述多根成形复合绳股的形状被预先确定，以便于将所述多根复合绳股组合成绳子结构。
Description
相关申请
该申请要求于2007年5月18日提交的美国临时专利申请系列No.60/930,853的优先权。该申请还要求于2007年5月19日提交的美国临时专利申请系列No.60/931,088的优先权。以上列出的所有相关申请的内容在此通过引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种复合绳子结构以及用于制造复合绳子结构的系统和方法。
背景技术
经常存在着对于在张力下布置在两个物体之间的绳子结构的需求。给定类型的绳子结构的特性决定着该类绳子结构是否适用于特殊的预期用途。绳子结构的特性包括断裂强度、延伸率、柔性、重量以及表面特性例如抗磨性和摩擦系数。另外，环境因素例如热、冷、湿、暴露于UV光线、磨蚀、弯曲等也可能影响绳子结构的特性。
因此，绳子的预期用途通常决定着绳子的每一种特性的可接受范围。在此将使用如赋予绳子的术语“失效”，用来指绳子正处于超过与至少一个绳子特性相关的可接受范围的状态。
因此，存在着对用于特殊环境的、具有提高的绳子特性的绳子结构的需求；也存在着对用于产生这种绳子的系统和方法的需求。
发明内容
本发明可以实施为包括多个成形复合绳股的绳子结构。每一根成形复合绳股都包括纤维材料和基质(matrix)材料。基质材料内的纤维材料被绞合(twisted)。所述多根成形复合绳股的形状是预先确定的，以便于将所述多根复合绳股组合成绳子结构。
本发明还可以实施为一种形成绳子结构的方法，该方法包括以下步骤：将纤维材料布置在基质材料内以获得坯体材料；使坯体材料的基质材料内的纤维材料绞合以获得未成形复合绳股；加工所述多根未成形复合绳股以获得成形复合绳股，其中每一根成形复合绳股均具有预定形状；将所述成形复合绳股组合成绳子结构。
本发明还可以实施为一种包括多根成形复合绳股的绳子结构。该成形复合绳股包括纤维材料和基质材料。基质材料内的纤维材料被绞合。成形复合绳股中的至少一根是大致柱形的。多根所述成形复合绳股是大致螺旋形的。绕所述至少一根大致柱形的成形复合绳股形成大致螺旋形的成形复合绳股以获得绳子结构。
附图说明
图1A描绘了绕核芯绳股编组以形成复合绳子结构的多根成形复合绳股；
图1B是在图1A中描绘的复合绳子结构的截面；
图2是用作本发明的系统和方法的一部分的、用于执行形成复合坯体的步骤的坯体成形系统的稍概略的视图；
图3是描绘由图2中描绘的系统产生的复合坯体的截面视图；
图4是用于执行将由图2中描绘的系统产生的复合坯体转换成未成形复合绳股的步骤的坯体绞合系统的稍概略的视图；
图5和6是用于执行将由图4的系统产生的未成形复合绳股转换成成形复合绳股的步骤的系统的稍概略的视图；
图7描绘由图5和6的系统产生的成形复合绳股的一个实例；
图8是用于执行形成复合坯体并将该复合坯体转换成线形复合绳股的步骤的另一示例性坯体成形系统的稍概略的视图；并且
图9是使用由图8中描绘的坯体成形系统形成的绳股制造的示例性复合绳子结构的截面。
图10是根据本发明原理可以由制造复合绳子结构的第二示例性过程使用的绞合系统的高度概略的视图；
图11是可以由第二示例性制造过程使用的第一组合系统的高度概略的视图；
图12是可以由第二示例性制造过程使用的第二组合系统的高度概略的视图；
图13是可以由本发明的复合绳子结构使用的示例性纱线的截面；
图14是可以由本发明的复合绳子结构使用的示例性绳股的截面；
图15是可以由本发明的复合绳子结构使用的另一实例的截面；
图16是本发明的示例性复合绳子结构的截面；并且
图17是本发明的另一示例性复合绳子结构的截面。
具体实施方式
首先参考附图中的图1A和1B，其中描绘的是根据本发明原理构造并且体现本发明原理的复合绳子结构20。该复合绳子结构20包括多根成形复合绳股22和核芯绳股24。如可能在图7中最好地示出的，成形复合绳股22以大致螺旋形的构形预成形，使得这些成形复合绳股22中的多根(两根或更多)与核芯绳股24组合以形成复合绳子结构20。示例性复合绳子结构20包括围绕单根核芯绳股24的六根复合绳股22。
现在将进一步详细描述示例性成形复合绳股22的组成和制造。在附图的图2中描绘的是示例性坯体成形系统30。该坯体成形系统30包括多个进给辊32，其中每个进给辊32都包含一定长度的纤维34。为了清楚起见，示例性坯体成形系统30示意了五个进给辊32和五根纤维34。虽然能够如所示那样使用五根或者更少的纤维，但通常将使用五根以上的纤维。
纤维34是柔性的，因此能够从进给辊32展开并被组合成纤维束36。由纤维34形成的示例性纤维束36仅仅包括一组平行纤维。如将在下面进一步详细描述的，可以在纤维束形成时通过绞合、编织或者在其它情形中以机械方式卷绕纤维来形成该纤维束。
由纤维34形成的纤维束36被进给通过基质池40和成形模42以获得未固化复合坯体材料44。如图3中所示，基质池40包含围绕纤维34并且在纤维34之间形成基质46的基质材料。此时，基质材料具有足以在纤维34之间并且围绕纤维34流动的流体性，但是具有足以在经过成形模42之后保持其形状的塑性。基质池40可以被加压以便于基质材料在纤维34之间并且围绕纤维34流动。
图3进一步示出示例性成形模42以大致柱形的形状形成未固化复合坯体材料44。然而，成形模42可以构造为将基质46形成为其它形状。例如，成形模42可以构造为将基质46形成为受到控制以获得如将在下面进一步详细描述的、最终复合绳子结构20的所期特性的形状。
回过来参考附图中的图2，未固化复合坯体材料44在干燥器50中被处理以获得经处理的复合坯体材料52。该经处理的复合坯体材料可以被固化、部分固化，或者不被固化。此时，经处理的基质材料能够具有塑性或者柔性形式或者可以从塑性形式转换成刚性形式。示例性基质46因此绕纤维34被固化，使得经处理的复合坯体材料52保持其大致柱形的形式并且基本上是直的。
该示例性的经处理的复合坯体材料52然后被进给到刀具60中，该刀具60将经处理的复合坯体材料52切割成包括基质46和纤维34的复合坯体62。示例性复合坯体62是刚性的细长体，该细长体是大致柱形的、基本直的或者线形的，并且具有由刀具60的参数预先确定的长度。然而，如果复合坯体材料52被部分固化或者未被固化，则复合坯体材料52可以是柔性的或者半刚性的，在此情形中，不需要使用刀具60将经处理的复合坯体材料切割成坯体62。相反，复合坯体材料52可以缠绕到线轴等上，以进行存储和/或如将在下面描述的进一步的处理。
另一示例性复合绳子结构可以包括由混合纱线形成的复合绳股22。混合纱线由至少两种类型的高性能纱线例如碳纤维纱和基质成形热塑性纱线例如聚乙烯纱线的组合构成。在受热时，具有较低熔化温度的基质成形纱线熔化并且形成用于高性能纱线的基质。遵循与上述浸渍纱线类似的过程，混合纱线穿过热腔室和成形模。当冷却时，形成了复合绳股22。
现在参考附图中的图4，其中描绘的是用于将示例性复合坯体62转换成未成形复合绳股72的坯体绞合系统70。该坯体绞合系统70包括锚固组件74、绞合组件76和加热组件78。具体地，将复合坯体62连接在锚固组件74和绞合组件76之间，并且使用加热组件78基本上沿着复合坯体62的整个长度加热复合坯体62。
由加热组件78施加的热使得复合坯体62的基质材料恢复为塑性形式。锚固组件74保持复合坯体62的一端，而绞合组件76围绕复合坯体62的纵向轴线绞合复合坯体62。因为基质材料是塑性的，所以当复合坯体62被加热时，基质46变形以允许复合坯体62内的纤维34绞合。当复合坯体62已具有所期望的绞合量时，允许基质材料冷却从而基质46绕已绞合的纤维34以新的形式固化，以获得未成形复合绳股72(图5)。如果将复合坯体材料52收集在线轴等上而不切割成示例性复合坯体62，则该线轴本身可以旋转以围绕其轴线绞合复合坯体材料52。
从外侧来看，仅仅基质46是可视的；未成形复合绳股72是刚性的细长体，该细长体是大致柱形的、基本直的或者线形的，并且具有由刀具60的参数预先确定的长度；未成形复合绳股72因此看起来非常类似复合坯体62。然而，当以基本平行的方式在复合坯体62内布置纤维34时，未成形复合绳股72内的纤维34在内部被绞合。
现在参考附图中的图5和6，其中描绘的是将未成形复合绳股72转换成成形复合绳股22的成形系统80(图7)。该成形系统80包括引导组件82、进给组件84和绞合组件86。引导组件82包括引导构件90、引导轴承92和引导夹具94。进给组件84包括加热器组件96和进给套筒98。
引导构件90是具有与核芯构件24的形状和长度类似的形状和长度的细长、刚性构件。引导构件90的一端由引导轴承92以可旋转方式支撑，而引导构件90的另一端由绞合组件86支撑。进给组件84与引导轴承92保持预定关系。
如图5中所示，未成形复合绳股72由引导夹具94紧固到引导构件90。未成形复合绳股72然后被加热器组件96加热，从而使得基质材料再次成为塑性的。绞合组件86然后绕由引导构件90的纵向轴线限定的引导轴线如箭头A所示地旋转并且沿着该引导轴线被如箭头B所示地从引导轴承92拉离。
当绞合组件86绕引导轴线旋转并且沿着引导轴线移动时，未成形复合绳股72被拉拽通过加热器组件96和进给套筒98并缠绕在引导构件90上。另外，当未成形复合绳股72的缠绕在引导构件90上的部分移动离开进给组件84的加热器组件时，基质材料冷却并且再次变成大致刚性的。
对未成形复合绳股72的绞合和拉拽继续进行，直至全部绳股72已被拉拽通过进给组件84并且缠绕在引导构件90上。在全部未成形复合绳股72已缠绕在引导构件90上并且允许基质材料冷却之后，未成形复合绳股72已转换成成形复合绳股22。然后从引导构件90移除该成形复合绳股22。
示例性成形复合绳股22在沿着其长度的任一点处均具有大致圆形的截面，但表现为由引导构件90的直径、绞合组件86绕引导轴线旋转的旋转速度和绞合组件86沿着引导轴线移位的移位速度确定的大致螺旋形的形式。因此能够使用由引导构件90的直径确定的内径D以及由绞合组件86的旋转速度和移位速度确定的螺距P这些参数来量化成形复合绳股22的螺旋形构形。
成形复合绳股22的螺旋形构形被如此预先确定，使得多根复合绳股22能够与核芯24组合，如图1A和1B中所示，以获得复合绳子结构20。具体地，在六根成形复合绳股22缠绕在核芯24上的情形中，内径D基本与核芯24的直径相同，并且螺距P足以允许六根绳股22缠绕在核芯24上而在绳股22之间基本上无空间。成形复合绳股22的几何形状因此将随着不同的核芯和不同数目的绳股而改变。
用于形成示例性成形复合绳股22的基质材料是热塑性聚安酯系统，并且纤维34是玻璃纤维。然而，其它热塑性树脂系统材料例如聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、PVC以及它们的混合物可以用于形成基质。另外，可以使用高性能纤维例如碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、PBO、PBI、玄武岩、维克特纶(Vectran)、HMPE和陶瓷纤维。
现在参考一下附图中的图8，其中描绘的是可以用于替代上述坯体成形系统30和坯体绞合系统70的另一示例性坯体成形系统120。
该示例性坯体成形系统120将坯体成形系统30和坯体绞合系统70这两者的功能相组合以产生如附图的图9中表示的复合绳子结构122。
具体地，坯体成形系统120产生在组成方面与上述未成形复合绳股72类似的未成形复合绳股124。虽然未成形复合绳股124的几何形状也可以与未成形复合绳股72的几何形状相同，但是如下面将进一步描述的，示例性未成形复合绳股124具有不同的几何形状。
未成形复合绳股124转换成成形复合绳股126，并且成形复合绳股126与核芯128组合以形成复合绳子结构122。
现在回过来参考图8，坯体成形系统120包括多个进给辊130，其中每个进给辊130都包含一定长度的纤维132。为了清楚起见，示例性坯体成形系统120示意了五个进给辊130和五根纤维132。再次，虽然能够如所示那样使用五根或者更少纤维，但是当制造成形复合绳股126时，通常将使用五根以上的纤维。
纤维132是柔性的，因此能够从进给辊130展开并且使用组合组件136而将其组合成已绞合纤维束134。组合组件136卷绕纤维132从而使已绞合纤维束134中的纤维132绞合。还可以通过编织或者在其它情形中以机械方式卷绕所述纤维来形成已绞合纤维束134。
由纤维132形成的已绞合纤维束134被进给通过基质池140和成形模142以获得未固化复合坯体材料144。基质池140包含围绕纤维132并且在纤维132之间形成基质的基质材料。此时，基质材料具有足以在形成已绞合纤维束134的纤维132之间并且围绕纤维132流动的流体性，但是具有足以在经过成形模142之后保持其形状的塑性。
示例性成形模142以大致梯形的截面形状形成未固化复合坯体材料144。如从以下的讨论中可以变得显而易见的，示例性成形模142因此被构造成将基质形成为受到控制以获得最终复合绳子结构122的所期特性的形状。
回过来参考附图中的图8，未固化复合坯体材料144在干燥器150中被固化以获得预成形的复合坯体材料152。此时，基质材料可以被固化并因此从塑性形式转换成刚性形式；可替代地，基质材料可以不被固化或者仅被部分固化，在此情形中，复合坯体材料144仍然是塑性的或者柔性的。示例性基质绕纤维132被充分固化，从而预成形的复合坯体材料152保持其大致梯形的形式并且基本上是直的。
已固化的复合坯体材料152然后被进给到刀具160中，该刀具160将已固化的复合坯体材料152切割成未成形复合绳股124。示例性复合绳股124因此是刚性的细长体，该细长体基本上是直的或者线形的并且具有由刀具160的参数预先确定的长度。
再次，仅仅基质146从外侧可视；未成形复合绳股124是刚性的细长体，该细长体是基本直的或者线形的，并且具有由刀具160的参数预先确定的长度。另外，因为纤维132被绞合组件136绞合，所以未成形复合绳股124内的纤维132被绞合。然后使用成形系统例如上述示例性成形系统80来处理未成形复合绳股124以获得成形复合纤维126。
成形复合纤维126然后缠绕在核芯128上以形成复合绳子结构122。如上所述，未成形复合绳股124具有大致梯形的截面。这种几何形状允许在相邻的成形复合绳股126的任何部分之间只有很小或者无空间的情况下将绳股缠绕在核芯128上。所述成形复合绳股的内表面使得在成形复合绳股126和核芯128之间只有很小或者无空间地接合核芯128。另外，成形复合绳股126的外表面被构造使得绳子结构122具有大致柱形的外表面。
现在参考附图中的图10、11和12，其中描绘的是用于根据并且体现本发明原理地形成另一示例性复合绳子的系统和方法。
首先参考图10，其中描绘的是用于绞合浸渍纱线222的绞合系统220；在它们的未绞合状态中通过附图标记222a并且在它们的已绞合状态中通过附图标记222b来标识浸渍纱线222。
浸渍纱线222是包括纤维和树脂的复合结构。纤维主要提供纱线222在拉伸负荷下的强度性质。树脂形成围绕所述纤维并且在纤维之间传递负荷的材料基质。树脂基质进一步保护纤维免受周围环境影响。例如，能够将树脂基质配制成保护纤维免受热量、UV光线、磨蚀和其它外部环境因素影响。
浸渍纱线222的示例性树脂部分存在于未固化状态和固化状态中。在未固化状态中，树脂材料是柔性的，并且基质允许浸渍纱线222被弯曲、被绞合等。通常，当树脂基质被加热至固化温度时，该树脂基质变得更加塑性或者具有延展性。在固化温度以上，树脂基质固化并且变得明显更刚性。能够为了制造方便和/或为了最终复合绳子结构的具体的预期操作环境来调节树脂基质的性质。
示例性浸渍纱线222包括按照重量大约90％的纤维和按照重量大约10％的树脂。纤维可以按照重量基本在纱线的85％和95％之间的第一范围内，但是无论如何都应该按照重量基本在纱线的70％和98％之间的第二范围内。树脂可以按照重量基本在纱线的5％和15％之间的第一范围内，但是无论如何都应该按照重量基本在纱线的2％和30％之间的第二范围内。
浸渍纱线222的可替代实例可以包括按照重量大约80％的纤维和按照重量大约20％的树脂。纤维可以按照重量基本在纱线的75％和90％之间的第一范围内，但是无论如何都应该按照重量基本在纱线的50％和95％之间的第二范围内。树脂可以按照重量基本在纱线的10％和25％之间的第一范围内，但是无论如何都应该按照重量基本在纱线的5％和50％之间的第二范围内。
示例性纤维是玻璃纤维，但是可以是如下项之一或其组合：碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、PBO、PBI、玄武岩、HMPE和陶瓷纤维。树脂是热塑性聚安酯，但是也可以使用其它热塑性材料例如聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、PVC、塑料溶胶和它们的混合物。
示例性绞合系统220包括用于储存未绞合浸渍纱线222a的第一线轴224a和用于储存已绞合浸渍纱线222b的第二线轴224b。未绞合浸渍纱线222a从第一线轴224a展开、绞合，并且作为已绞合浸渍纱线222b被卷收在第二线轴224b上。
在示例性绞合系统220中，第二线轴224b绕基本旋转轴线A旋转并且还绕由浸渍纱线222限定的绞合旋转轴线B旋转。第二线轴224b绕基本轴线和绞合轴线B的旋转将未绞合浸渍纱线222a转换成已绞合浸渍纱线222b并且将已绞合浸渍纱线222b缠绕在第二线轴224b上。当形成未绞合浸渍纱线222a的纤维是基本上直的和平行的时，形成已绞合浸渍纱线222b的纤维呈现大致螺旋形的构形。
未绞合浸渍纱线222a可以在室温下被绞合。然而，为了便于绞合过程，绞合系统220还可选地包括用于在未绞合浸渍纱线222a被绞合之前、被绞合时和/或被绞合之后加热所述未绞合浸渍纱线222a的加热台226。加热台226使未绞合浸渍纱线222a的树脂基质的温度上升到已被升高但低于树脂基质固化温度的温度。
通过软化形成未绞合浸渍纱线222a的基质部分的树脂，能够更容易地将纤维绞合成大致螺旋形的构形。同样，当在已绞合浸渍纱线222b被绞合之前、被绞合时和/或被绞合之后对其预加热并然后允许其冷却时，已绞合浸渍纱线222b的树脂基质部分更可能使纤维保持大致螺旋形的构形。
示例性绞合系统220还可选地包括用于当将已绞合浸渍纱线222b卷收在第二线轴224b上时向已绞合浸渍纱线222b涂布隔离剂(releaseagent)的隔离剂台228。在升高的温度下或者当在随后的将已绞合浸渍纱线222b与如将在下面描述的其它绳子组分进行组合的过程中固化时，隔离剂或者类似的化学品有助于防止已绞合浸渍纱线之间的结合。
图11示意了用于将多根未固化的已绞合浸渍纱线222b组合成绳股232的第一示例性组合系统230。该示例性绳股232以所称的1X7构形包括七根已绞合浸渍纱线222b。然而，可以使用更多或更少的纱线以及以除了1X7构形之外的组合结构来组合已绞合浸渍纱线222b。
为了形成示例性绳股232，七个第二线轴224b由第一旋转器组件234支撑。该第一旋转器组件234是或者可以是传统的旋转器组件，并且将仅当对于本发明的充分理解而言有必要时才在这里进行描述。示例性第一旋转器组件234包括中央线轴架236和六个周边线轴架238。中央线轴架236允许在其上支撑的第二线轴224b绕它的基本轴线A旋转。第二线轴224b由周边线轴架238支撑以绕它们的基本轴线A旋转。
周边线轴架238进一步支撑第二线轴224b以围绕由第一旋转器组件234限定的系统轴线C一起旋转。中央线轴架236可以利用周边线轴架238而被支撑，使得由此支撑的第二线轴224b也随着在周边线轴架238处支撑的第二线轴224b而绕系统轴线C旋转。可替代地，可以独立于周边线轴架238来支撑中央线轴架236，使得由此支撑的第二线轴224b仅绕它的基本轴线A而不绕系统轴线C旋转。
当将已绞合浸渍纱线222b从第一旋转器组件234抽出时，在周边线轴架238处从第二线轴224b展开的已绞合浸渍纱线222b与在中央线轴架236处从第二线轴架224b展开的已绞合浸渍纱线222b组合以形成绳股232。在示例性系统230中，绳股232被卷收在绳股线轴240上。
在中央线轴架236处从第二线轴架224b展开的已绞合纱线222b形成绳股232的核芯浸渍纱线。核芯浸渍纱线中的纤维保持由绞合系统220产生的大致螺旋形的构形。围绕核芯纱线的已绞合浸渍纱线222b将被称作周边纱线。周边纱线中的纤维保持由绞合系统220产生的大致螺旋形的构形，但还将具有绕核芯纱线定中的二级螺旋形构形。周边纱线中的纤维因此具有大致双重螺旋形的构形。
已绞合浸渍纱线222b可以在室温下组合以形成绳股232。然而，为了便于组合过程，第一组合系统230还可选地包括用于在已绞合浸渍纱线222a被组合之前和/或被组合时加热所述已绞合浸渍纱线222a的加热台242。该加热台242使已绞合浸渍纱线222b的树脂基质的温度上升到已被升高但低于树脂基质固化温度的温度。
通过软化形成已绞合浸渍纱线222b的基质部分的树脂，能够更容易地将已绞合浸渍纱线222b与核芯纱线的具有大致螺旋形构形的纤维和周边纱线中的具有大致双重螺旋形构形的纤维组合成绳股232。同样，当在已绞合浸渍纱线222b被绞合之前、被绞合时和/或被绞合之后对其预加热并然后允许其冷却时，已绞合浸渍纱线222b的树脂基质部分更可能使核芯浸渍纱线的纤维保持螺旋形构形，并且使周边浸渍纱线中的纤维保持大致双重螺旋形构形。
示例性组合系统230还可选地包括用于当将绳股232卷收在绳股线轴240上时向每一根绳股232涂布隔离剂的隔离剂台244。在升高的温度下或者当在随后的将绳股232与如将在下面描述的其它绳子组分进行组合的过程中固化时，隔离剂或者类似的化学品有助于防止绳股232之间的结合。
示例性第二组合系统230还包括可选的成形模246。在端部被绞合并被结合在一起的位置处布置该成形模246。
可以通过将绳股232加热至固化温度以上来固化示例性绳股232从而形成第一示例性复合绳子结构。具体地，当绳股232固化时，绳股232的特性可以满足预期操作环境的要求。其它操作环境可能要求对多根绳股232进行组合以形成最终复合绳子结构。在此情形中，绳股232的树脂基质将保持未固化或者仅部分固化。
图12示意了用于将多根绳股232组合成绳子结构252的第二组合系统250。该示例性绳子结构252以所称的7X7构形包括七根绳股232。然而，可以使用更多或更少的纱线和/或绳股以及以除了7X7构形之外的组合结构来组合绳股232。
为了形成示例性绳子结构252，七个绳股线轴240由第二旋转器组件254支撑。该第二旋转器组件254是或者可以是传统的旋转器组件，并且将仅当对于本发明的充分理解而言有必要时才在这里进行描述。示例性第二旋转器组件254包括中央线轴架256和六个周边线轴架258。中央线轴架256允许在其上支撑的绳股线轴240绕它的基本轴线旋转。由周边线轴架258支撑的绳股线轴240被支撑用以绕它们的基本轴线旋转。
周边线轴架258进一步支撑绳股线轴240以围绕由第二旋转器组件254限定的系统轴线D一起旋转。中央线轴架256可以利用周边线轴架258而被支撑，使得由此支撑的绳股线轴240也随着在周边线轴架258处支撑的绳股线轴240而绕系统轴线D旋转。可替代地，可以独立于周边线轴架258来支撑中央线轴架256，使得由此支撑的绳股线轴240仅绕它的基本轴线A而不绕系统轴线D旋转。
当将绳股232从第二旋转器组件254抽出时，在周边线轴架258处从绳股线轴240展开的绳股232与在中央线轴架256处从绳股线轴240展开的绳股232组合以形成绳子结构252。在示例性系统250中，绳子结构252被卷收在绳子线轴260上。
在中央线轴架256处从绳股线轴240展开的绳股232形成绳子结构252的核芯绳股。该核芯绳股中的纤维保持由第一组合系统230产生的形状。围绕核芯绳股的绳股232将被称作周边绳股。周边绳股的周边纱线中的纤维保持由第一组合系统230产生的形状，但还将具有绕核芯绳股定中的三级螺旋形构形。周边纱线中的纤维因此具有大致三重螺旋形的构形。
绳股232可以在室温下组合以形成绳子结构252。然而，为了便于组合过程，第二组合系统250还可选地包括用于在绳股232被组合之前、被组合时和/或被组合之后加热所述绳股232的加热台262。该加热台262使绳股232的树脂基质的温度上升到已被升高但低于树脂系统的固化温度或熔化温度的温度。
通过软化形成绳股232的基质部分的树脂，能够更容易地将绳股232与保持适当的螺旋形构形的纤维组合成绳股232。同样，当在绳股232被绞合之前、被绞合时和/或被绞合之后对其预加热并然后允许其冷却时，绳股232的树脂基质部分更可能使纤维保持适当的螺旋形构形。
示例性第二组合系统250还包括可选的成形模264。在端部被绞合并被结合在一起的位置处布置该成形模264。
现在转向附图中的图13-17，其中描绘的是可以使用本发明原理制造的浸渍纱线、绳股和绳子结构的截面的稍概略的表示图。图13表示已绞合浸渍纱线222b之一的截面。图14表示包括七根已绞合浸渍纱线222b(1X7构形)的上述示例性绳股232的截面。图15表示可以通过组合十九根已绞合纱线222b(1X19构形)来形成的另一示例性绳股270的截面。图16表示包括七根示例性绳股232(7X7构形)的上述示例性绳子结构252的截面。图17表示通过组合七根上述示例性绳股270(7X19构形)而获得的另一示例性绳子结构的截面。
对于前述内容，应该清楚，本发明可以以除上述形式之外的形式来体现。本发明的范围应当参照附于此的权利要求书而非本发明实例的前述详细说明来确定。
Claims (24)
1.一种绳子结构，包括：
包括纤维材料和基质材料的多根成形复合绳股；其中
所述基质材料内的所述纤维材料被绞合；并且
所述多根成形复合绳股的形状被预先确定，以便于将所述多根复合绳股组合成所述绳子结构。
2.根据权利要求1所述的绳子结构，其中所述成形复合绳股是大致螺旋形的。
3.根据权利要求1所述的绳子结构，其中所述成形复合绳股的形状是基于所述绳子结构的几何形状来预先确定的。
4.根据权利要求1所述的绳子结构，其中所述成形复合绳股的所述基质材料被固化。
5.根据权利要求1所述的绳子结构，其中所述纤维材料通过选自由以下项组成的组中的至少一种纤维制成：碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、PBO、PBI、玄武岩、HMPE和陶瓷纤维。
6.根据权利要求1所述的绳子结构，其中所述基质材料是选自由以下项组成的材料组中的至少一种材料：热塑性聚安酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、PVC和尼龙。
7.根据权利要求1所述的绳子结构，其中：
所述纤维材料是选自由以下项组成的纤维组中的至少一种纤维：碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、PBO、PBI、玄武岩、HMPE和陶瓷纤维；并且
所述基质材料是选自由以下项组成的材料组中的至少一种材料：热塑性聚安酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、PVC和尼龙。
8.根据权利要求1所述的绳子结构，其中所述成形复合绳股包括多根纱线。
9.根据权利要求8所述的绳子结构，其中所述成形复合绳股包括按照重量基本在70％和98％之间的纤维材料。
10.根据权利要求8所述的绳子结构，其中所述成形复合绳股包括按照重量基本在2％和30％之间的基质材料。
11.根据权利要求8所述的绳子结构，其中所述成形复合绳股包括：
按照重量基本在70％和98％之间的纤维材料；和
按照重量基本在2％和30％之间的基质材料。
12.根据权利要求8所述的绳子结构，其中所述成形复合绳股包括按照重量基本在50％和95％之间的纤维材料。
13.根据权利要求8所述的绳子结构，其中所述形成复合绳股包括按照重量基本在5％和50％之间的基质材料。
14.根据权利要求8所述的绳子结构，其中所述成形复合绳股包括：
按照重量基本在50％和95％之间的纤维材料；和
按照重量基本在5％和50％之间的基质材料。
15.一种形成绳子结构的方法，包括以下步骤：
提供纤维材料；
提供基质材料；
将所述纤维材料布置在所述基质材料内以获得坯体材料；
使所述坯体材料的所述基质材料内的纤维材料绞合以获得未成形复合绳股；
加工多根所述未成形复合绳股以获得成形复合绳股，其中每一根所述成形复合绳股均具有预定形状；以及
将所述成形复合绳股组合成所述绳子结构。
16.根据权利要求15所述的方法，其中加工所述多根成形复合绳股的步骤包括加热所述未成形复合绳股的步骤。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括基于所述绳子结构的几何形状预先确定所述成形复合绳股的形状的步骤。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括固化所述成形复合绳股的所述基质材料的步骤。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：
从由以下项组成的组中选择所述纤维材料：碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、PBO、PBI、玄武岩、HMPE和陶瓷纤维；以及
从由以下项组成的材料组中选择所述基质材料：聚安酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、PVC和尼龙。
20.一种绳子结构，包括：
包括纤维材料和基质材料的多根成形复合绳股；其中
所述基质材料内的所述纤维材料被绞合；并且
所述成形复合绳股中的至少一根是大致柱形的；
多根成形复合绳股是大致螺旋形的；并且
绕所述至少一根大致柱形的成形复合绳股形成大致螺旋形的成形复合绳股以获得所述绳子结构。
21.根据权利要求20所述的绳子结构，其中所述成形复合绳股的所述基质材料被固化。
22.根据权利要求20所述的绳子结构，其中：
所述纤维材料是选自由以下项组成的纤维组中的至少一种纤维：碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、PBO、PBI、玄武岩、HMPE和陶瓷纤维；并且
所述基质材料是选自由以下项组成的材料组中的至少一种材料：热塑性聚安酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、PVC和尼龙。
23.根据权利要求20所述的绳子结构，其中：
所述成形复合绳股包括按照重量基本在70％和98％之间的纤维材料；并且
所述成形复合绳股包括按照重量基本在2％和30％之间的基质材料。
24.根据权利要求20所述的绳子结构，其中：
所述成形复合绳股包括按照重量基本在50％和95％之间的纤维材料；并且
所述成形复合绳股包括按照重量基本在5％和50％之间的基质材料。
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