CN105209368A - 多部件合成环眼和环眼吊索 - Google Patents

Abstract

一种用于施加拉伸载荷的系统，该系统包括：一定长度的连续的合成绳，该连续的合成绳具有第一固定端和第二固定端；所述连续的合成绳自身编织以制成吊索；所述绳的所述第一固定端和第二固定端能够相对于彼此和所述吊索移动。所述系统可以配置以使得所述固定端相对于所述吊索或彼此的移动能够观察或测量。系统可以为吊索，该吊索提供连续的合成绳的多个缠绕件，该连续的合成绳具有位于相对的端部的环；所述连续的合成绳的多个缠绕件具有至少三个部件，并且编织以使得所生成的编织吊索具有至少三个经纬线。

Description

多部件合成环眼和环眼吊索

相关申请

本申请要求申请号为61/789830、申请日为2013年3月15日的美国临时申请的利益。在此，本申请通过引用合并其全部内容用于所有的目的。

技术领域

本发明涉及吊索(sling)，并且更具体地，涉及一种合成绳多线缆编织吊索(syntheticropemulti-cablewovensling)。

背景技术

环眼(eye)和环眼提升吊索(eyeliftingsling)以由金属和合成材料制成的、以单个元件的形式和以多部件或元件的多种形式存在。在金属绳或钢丝绳的形式中，可以通过利用单独长度的钢丝绳和在该钢丝绳的每个端部通过编接(splicing)、模锻(swaging)或铸封(potting)的方式形成环眼的形式来形成吊索。在合成的形式中，可以通过利用单独长度的绳(该绳为任意结构，如：三股(3strand)、单层编织(singlebraid)、双层编织(doublebraid)、平行的绳(parallel)、辫绳(plaited)等)和在该绳的每个端部通过编接、模锻、打结、铸封等方式形成环眼的形式来形成吊索。扁平的合成织带(syntheticwebbing)还广泛用于制造吊索，其制造方式为：通过折叠每个端部的环眼和将固定端(bitterend)缝合到织带的固定部分上，从而形成可以连接在待提升的物体和设计以提供提升力的设备之间的环眼。合成吊索还通过这种方式形成：使用强度部件，例如扭曲纤维线(twistedstrandoffibers)(或编织元件)，并且在圆形通道上铺设连续的长度制造多个圈(lap)，直到获得所需的组合强度，并且之后，再由合适的布料类型材料制成的“衬套(sock)”中封装这些线。

这些多种类型吊索中的每一种都具有优点和缺点。金属丝吊索与合成吊索之间最大的不同在于重量。对于给定的提升能力，合成吊索比金属丝吊索轻4到10倍。金属丝的主要优点是高耐磨性、高防紫外线降解性、耐高温性和初期成本较低。其缺点是高自重、高硬度、低抗腐蚀性、磨损其他物体、高导电性、在小的弯曲直径下的强度损失，难于检验(因为重量)和高反冲以及回弹。合成吊索(由高强度纤维(例如芳纶(aramids)、超高分子量聚乙烯(ultrahighmolecularweightpolyethylene)、液晶高分子聚合物(liquidcrystalpolymers)等)制成)非常轻便易操纵，无腐蚀性，不磨损其他物体，非常灵活，易于存储，并且在小直径栓和吊钩上时具有较好的强度保持性，并且导电性低甚至没有导电性。

现有的合成吊索的缺点是成本较高，耐高温性较低，难于检验(强度纤维封闭在套管中)，不能被推动(例如在物体下方)，耐紫外线降解性较低，容易受到污染并且湿气容易渗透到强度部件中，容易断裂，并且体积庞大。当金属丝吊索被制成用于较高的提升量时，典型地方法是使用多个线或已知尺寸的金属丝的“部件”。这是首先要做到的，这是由于将较大的单个钢丝绳弯曲到易于控制的环眼尺寸较为困难并且剧烈弯曲时导致相应的强度损失。典型地，金属丝被制成一个三部件(或路径(pass))结构。之后，两个或三个“匹配的”三部件吊索组结合以形成六部件吊索或者九部件吊索。本发明通过将合成强度部件配置或组合在更有效的产品中的方式来改进这种类型的多部件吊索，以表现出金属丝吊索和合成吊索的优点，同时消除或最小化缺点。

因此，需要制造低成本且高性能的合成吊索的技术。

发明内容

本发明的一种具体实施方式提供一种用于施加拉伸载荷的系统，该系统包括：一定长度的连续的合成绳，该连续的合成绳具有第一固定端(bitterend)和第二固定端；所述连续的合成绳自身编织以制成吊索；所述绳的所述第一固定端和第二固定端能够相对于彼此和所述吊索移动。

根据本发明的另一种具体实施方式，提供这种系统，该系统还包括标志，该标志设置在所述第一固定端和所述第二固定端上，以显示所述第一固定端和所述第二固定端相对于彼此的移动。

根据本发明的另外一种具体实施方式，提供这种系统，该系统还包括测量标记，该测量标记沿所述连续的合成绳设置，以显示所述绳的伸长率。

本发明的一种具体实施方式提供一种用于施加拉伸载荷的系统，该系统包括：

连续的合成绳的多个缠绕件(wrap)，所述合成绳在相对的端部具有环(loop)；

所述连续的合成绳的所述多个缠绕件具有至少三个部件，并且编织以使得所生成的编织吊索具有至少三个经纬线(picks)。

本发明的另一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，所述多个缠绕件中的每一个缠绕件配置为相对于所述多个缠绕件中的其它缠绕件移动。

本发明的另外一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，单独的缠绕件配置为相对于彼此移动并且适合于保持件(holder)，并且当所述吊索加有负载时寻找所述缠绕件的最佳负载承载配置。

本发明的另外一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，当将负载施加到所述吊索上时，所述多个缠绕件相对于彼此移动以大致平分负载。

本发明的另外一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，所述负载接近于所述吊索的设计负载。

本发明的另外一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，当所施加的负载接近于所述吊索的设计负载时，所述缠绕件配置为减小彼此的相对移动。

本发明的另外一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，当所述吊索加有负载时，形成所述环的部分的每个所述缠绕件的内径设定为独立地承担与相邻的缠绕件相等的负载分配。

本发明的另外一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，所述吊索为扭转中性(torsionallyneutral)。

本发明的另外一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，当所述吊索干燥时不导电。

本发明的另外一种具体实施方式提供这种系统，其中，所述吊索的机械谐振(mechanicalresonance)小于0.1，具有同样的设计负载的钢制吊索的机械谐振也为0.1。

本发明的另外一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，所述缠绕件实质上没有尖锐的边缘。

本发明的另外一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，所述绳包括主强度部件和设置在所述主强度部件之上的夹套(jacket)。

本发明的另外一种具体实施方式提供这样一种系统，其中，所述吊索的弯曲强度除以其纵向强度的比率小于钢制吊索的所述比率的10％。

本发明的另外一种具体实施方式提供这种系统，其中，所述吊索具有推动性能(pushability)，以使得在没有外部支撑的情况下所述吊索可以垂直地支撑其自身的不小于约所述吊索的周长的5倍的长度。

本发明的另外一种具体实施方式提供这种系统，该系统还包括提供可视标记，该可视标记设置在所述绳的固定端，以使得所述固定端相对于彼此的移动能够观察和测量。

本发明的一种具体实施方式提供一种保持高转化性的可推动的编织合成吊索，该吊索包括：设置在多个缠绕件中的合成绳；以一种编织角度α的织法编织的多个缠绕件，所述缠绕件相对于彼此移动以使得所述吊索上的负载在所述缠绕件之间均匀分配，而所述缠绕件并不是非编织的，所述缠绕件的移动能力与所述编织角度α和施加到所述吊索上的负载的增长近似成比例地减小。

在此所描述的特征和优点并不详尽，并且尤其是，参考附图、说明书和权利要求，本领域技术人员将清楚许多另外的特征和优点。另外，需要注意的是，说明书中所使用的语言主要用于可读性和指导的目的，并不用于限制本发明的主旨的范围。

附图说明

图1是根据本发明的一种具体实施方式配置的合成绳吊索(syntheticcablesling)的平面视图；

图2是根据本发明的一种具体实施方式配置的合成绳吊索缠绕的图解；

图3是根据本发明的一种具体实施方式配置的合成绳吊索的编织的立体图；

图4是缠绕根据本发明的一种具体实施方式配置的合成绳吊索的环眼的立体图，该合成绳吊索具有防磨损保护材料；

图5是根据本发明的一种具体实施方式配置的合成绳吊索的端部的立体图；

图6是根据本发明的一种具体实施方式配置的具有移动标记或标志的合成绳吊索的固定端的立体图；

图7是根据本发明的一种具体实施方式配置的合成绳吊索的制造方法的流程图。

具体实施方式

图1中所示的本发明的一个具体实施方式提供一种编织成的合成绳或线缆12的吊索10。这种吊索10与具有同等提升能力的金属线(wire)或已知的合成圆形吊索相比重量将更轻，体积相对于已知的合成吊索更小。这种吊索10可以配置为展示出非常高的对紫外线降解的抵抗力。本发明的一个具体实施方式使用了比已知的合成吊索系统更高的纤维效率，以及在小直径上比金属丝保留更高的强度。虽然已经讨论过本发明用于提升，但本领域技术人员将理解的是，环眼和环眼吊索用于多种用途，包括但不局限于提升、约束、稳定、牵引和悬吊负载。

按照本发明的一个具体实施方式构造的吊索10提供合成绳的多个编织在一起的缠绕件(wrap)，该多个缠绕件生成多个经纬线(picks)。在工业上，根据美国测试和材料标准(ASTM国际)采用的国际标准CI1202，经纬密度(pickcount)限定为“在编织绳中，在一个周期长度中沿一个方向旋转的线的数量除以该周期长度。具有多条丝线(yarn)的每个多线(multipleStrand)应当被认为是一个线绳(strand)。经纬密度通常表示为每英寸的经纬线(picksperinch)。”见国际标准CI1202-03第5页。

在一个具体实施方式中，有不少于三个经纬线。每个经纬线可以使用多个部分(即绳段)制成，需要至少三个这种部分，而且是可能实现的，而超过15个部分可能会降低实际价值和增大生产成本。角度α为经纬丝线内的每个部分相对于吊索(作为整体)的纵向轴线的角度α影响吊索内的缠绕件在负载共享中通过缠绕件间的相对移动而到达均衡的能力。因此，吊索的设计必须在由于较小角度导致的增加的转化效率的益处与在较大的角度时可能得到的伸长率(elongation)和能量吸收率(energyabsorption)的随之而来的减小之间考虑和平衡。

本发明的编织角度的变化按照“余弦α”的关系直接地和可预见地影响五个功能特征参数；

·推动性能(Pushability)

·转化率(Translation)

·伸长率(Elongation)

·单独的缠绕件之间的调整潜能

·收缩力(TheForceofConstriction)

当垂直配置时，推动性能是本发明的一种实施方式在不破坏(collapse)的情况下承受其自身重量的能力。推动性能随编织角度的增大而增大，随单位重量的增大而减小。

转化率是可达到的理论拉伸负载除以实际拉伸负载能力的百分比。该百分比随着角度的增大而减小。

伸长率为绳自身内的延伸潜能(也就是绳能够伸展的量)与编织吊索内的机械延伸潜能。这两种潜能随着编织角度的增大而增大，但在角度增大到超过约30度之前两种潜能达到其各自的极限，延伸潜能和机械伸展潜能的极限分别为约3.5％和4％。实际的极限和相应的角度取决于纤维、绳的结构、涂层(coating)以及其他因素。

单独的缠绕件之间的调整潜能也随着编织角度的增大而增大，但受到相互接触的缠绕件之间的摩擦力的增大的阻碍。摩擦力是绳表面的摩擦系数乘以“法向”作用力的直接结果。法向作用力为将负载施加到吊索上而产生的收缩力的反作用力。

收缩力随着编织角度的增大而增大，并且实际上是所有被拉伸物体的特征，因此，受到“拉伸减少(StretcherReduction)”的影响。也就是说，具有统一的初始状态并且均匀地延伸的物体，其直径或周长的减小将与其的伸展成正比。由于本发明为“复合材料”装置，因此并不完全均匀，拉伸器减少及其内在作用力不容易分析预测。因此，收缩力以及由此产生的引起摩擦的法向作用力对缠绕件调整潜能具有非常大的影响。

因此，本发明的多个实施方式利用上述所列的特性来优化实用性、安全性、便利性以及对用户的价值，从而与其他竞争产品相比更受欢迎。

根据本发明的具体实施方式配置的吊索10允许更容易且更彻底的检验。与公知的特别柔软的合成系统不同，吊索10配置有足够的刚度，以被“推”到物体下方和穿过缝隙，同时又有更好的弹性，具有低于钢制吊索的能量反冲。如本领域技术人员会理解的，这允许在较小的空间储存吊索10。

这种吊索10将展示出比已知的合成系统更高的耐磨性和耐切割性以及耐高温性，并展示出比钢制系统更低的耐磨性和更高的耐腐蚀性。在一个具体实施方式中，强度部件与水汽和污染物隔离。

本发明的一个具体实施方式通过将负载更大范围地散布可以提供比钢丝绳吊索更低的点负载。所述系统将提供低的导电性甚至没有导电性。

如图1中所示，本发明的一个具体实施方式是吊索10，吊索10由例如UNITREX^TM(YaleCordage公司制造)合成绳的合成绳或缆绳12构成。本发明的多个具体实施方式可以使用合适类型的纤维作为所述强度部件或夹套材料。例如，主要的负载承载纤维可以是芳纶(凯芙拉牌帝人牌特瓦隆牌)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)(斯帕特拉牌迪尼玛牌)、液晶高分子聚合物(维克特拉牌)、聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)(柴隆牌)、玻璃、碳纤维等。

根据本发明的一个具体实施方式配置的吊索10通过下述方法编织到环眼和环眼吊索中：

如图2所示，适当长度的绳12围绕两个相对的具有合适的直径(典型地，为绳的直径的4到12倍)的栓14、18缠绕成圈16，两部件吊索需要2个圈，四部件吊索需要3个圈，六部件吊索需要4个圈，八部件吊索需要5个圈，十部件吊索需要6个圈，以此类推。在图2所示的一个具体实施方式中，示出了构建八部件吊索10的一个阶段：在图8中示出了该结构的流程图。五个圈16绕栓14、18缠绕。本领域技术人员将理解的是，缠绕件16的数量根据吊索所需的部件的数量而定。

位于两个栓上的环眼被捆扎(或被卡住)28，在每一个端部形成四个不同的环眼40。第一端部42暂时被捆扎到第一圈30上(顶端环眼)，并且第二端部44被捆扎到最末圈36上(底端环眼)。随后形成在栓18上的组返回到栓14，在栓14处将组捆扎28。第一组30可以具有三个绳部件，中间组32可以具有两个绳部件，最末组36可以具有三个绳部件。将环眼40从栓18上取下并且编织，在一个具体实施方式中，如图3中所示，四端部以绳12(或其他部件)的直径的26到40倍的捻距(laylength)编织。本领域技术人员将理解的是，需要多个捻距以保证编织带(braid)被适当地束缚，以避免缆绳从编织带释放。已经发现的是，需要的捻距的数量不小于3。虽然使用术语“编织带(braid)”描述吊索，但绳可以通过任意合适的组合合并，包括但不局限于编织(waving)、拼接(splicing)、交错编织(braiding)、梭织(tatting)或织补(darning)以允许多个绳长度相互连接并形成吊索。然后，抓住位于每一个端部的捆绑的环眼40的喉部46，该喉部46可以包裹有合适的摩擦保护材料48(图4)。如图5中所示，之后，端部42和44解开捆扎，并且暴露(缺少在栓18上的环眼的始端)，并且之后，平行地配对和修整，因此，端部42和44具有相同的长度。如图6中所示，厚壁“冷收缩”管50的长度至少为绳12的直径的四倍，之后，管50穿过两个端部42、44，并且通过移除内部的线圈固定在适当地位置。

本领域技术人员能够理解的是，外部的覆盖材料可以是这些材料中的任意一种以适应特别的目的：例如外部的覆盖材料可以为耐高温的材料，可以是玻璃、碳纤维或凯芙拉牌纤维。

外部的材料还可以是在潮湿的环境下挤压以使得导电率最小化。

两个端部42和44通过冷收缩管保持，冷收缩管用作指示环眼部件仍然保持平衡的指示器。如果发生超载或者部件不平衡，那么两个端部42和44将变得长度不均匀或者相对于周围设备移动。类似地，可以在整个绳或绳的某部分上制作标记或标志90以指示端部相互之间的对齐或相对于吊索的对齐的变化，或者指示吊索中的绳的某些部分的伸长率或膨胀率。

在本发明的一个具体实施方式中，绳的端部42、44左侧未加固。然而，预期的是需要端部加固以实现70％的效率，但事实发现并非如此。不仅不需要将两个端部加固，而且发现这种方法能够产生70％至90％的转化。实际上，这种方法调整部件的均衡以实现这种高转化。提供不平衡指示器还具有的优点是，缩短生产制造所需的时间。

图7的流程图中所示的方法包括：选择两个圆柱，典型地，该两个圆柱的直径在所选择的合成纤维的直径的四到十二倍之间60。之后，将这两个圆柱固定到平的表面62。确定所需的部件的数量或者合成纤维的张紧长度64，确定“圈”的数量，或者完成两个圆柱之间的路径，这些必须要完成66。纤维围绕圆柱缠绕68，并且大概在纤维与缆绳的起始点、端部42和形成端部(formingend)44排成一排的位置切割纤维70。将纤维的环分离并固定在圆柱14和18上72，产生不同的环并且将环捆绑或固定在靠近每个圆柱的圈中74。因此形成的环从圆柱18上取下并且编织76。将环对齐并捆绑以形成孔眼(eyelet)，并且将环固定于适当的防摩擦材料中78。将端部42和44从其束缚带条(tape)分离并且修剪，以使得端部齐平或彼此平行80。之后，通过将自合并带条(self-amalgamatingtape)或冷收缩管用于端部或其他连接系统上的方式将端部牢固地彼此固定82，所述其他连接系统允许端部稳定地保持，同时允许端部相对于彼此移动。

提供本发明的具体实施方式的上述描述以用于说明和描述的目的。但这并不意味着对本发明进行了全面说明或者将本发明局限于以上所公开的精确形式。根据所公开的内容可以进行多种修改和变形。意在表明的是，本发明的范围并不局限于这些细节描述，而是通过所附的权利要求限制。

Claims (20)

1.一种用于施加拉伸载荷的系统，该系统包括：

一定长度的连续的合成绳，该连续的合成绳具有第一固定端和第二固定端；

所述连续的合成绳自身编织以制成吊索；

所述绳的所述第一固定端和第二固定端能够相对于彼此和所述吊索移动。

2.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括标志，该标志设置在所述第一固定端和所述第二固定端上，以显示所述第一固定端和所述第二固定端相对于彼此的移动。

3.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括标志，该标志设置在所述连续的合成绳上，以显示所述第一固定端和所述第二固定端相对于所述吊索的移动。

4.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括测量标记，该测量标记沿所述连续的合成绳设置，以显示所述绳的伸长率。

5.一种用于施加拉伸载荷的系统，该系统包括：

连续的合成绳的多个缠绕件，所述合成绳在相对的端部具有环；

所述连续的合成绳的所述多个缠绕件具有至少三个部件，并且编织以使得生成的编织吊索具有至少三个经纬线。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述编织吊索配置以使得所述多个缠绕件中的每一个缠绕件相对于所述多个缠绕件中的其它缠绕件移动。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述缠绕件配置为相对于彼此移动并且适合于保持件，并且当所述吊索加有负载时寻找所述缠绕件的最佳负载承载配置。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，当将负载施加到所述吊索上时，所述多个缠绕件相对于彼此移动以大致平分负载。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述负载接近于所述吊索的设计负载。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，当所施加的负载接近于所述吊索的设计负载时，所述缠绕件配置为减小彼此的相对移动。

11.根据权利要求5所述的系统，其中，当所述吊索加有负载时，形成所述环的部分的每个缠绕件的内径设定为独立地承担与相邻的缠绕件相等的负载分配。

12.根据权利要求5所述的系统，其中，所述吊索为扭转中性。

13.根据权利要求5所述的系统，其中，当所述吊索干燥时不导电。

14.根据权利要求5所述的系统，其中，所述吊索的机械谐振小于0.1，具有同样的设计负载的钢制吊索的机械谐振也为0.1。

15.根据权利要求5所述的系统，其中，所述缠绕件实质上没有尖锐的边缘。

16.根据权利要求5所述的系统，其中，所述绳包括主强度部件和设置在所述主强度部件之上的夹套。

17.根据权利要求5所述的系统，其中，所述吊索的弯曲强度除以其纵向强度的比率小于钢制吊索的所述比率的10％。

18.根据权利要求5所述的系统，其中，所述吊索具有推动性能，以使得所述吊索可以垂直地支撑其自身的不小于所述吊索的周长的5倍的长度。

19.根据权利要求5所述的系统，其中，该系统还包括提供可视标记，该可视标记设置在所述绳的固定端，以使得所述连续的合成绳的固定端相对于彼此的移动能够观察。

20.根据权利要求5所述的系统，该系统还包括提供可视标记，该可视标记设置在所述连续的合成绳上，以使得所述连续的合成绳的固定端相对于所述编织吊索的移动能够观察。