CN107075825A - 可展开式柔性洪水缓解墙 - Google Patents

Abstract

一种针对用于生成由纺织品和膜材料制造的可展开式柔性洪水缓解墙的方法的新设计和分析。柔性洪水缓解墙系统包括被配置成可在堆装位置与展开位置之间移动的纺织品/膜墙以及支撑杆，其中，在所述展开位置，所述墙形成了针对洪水或其他流体的无泄漏屏障。手动部署的一系列杆用于在织物墙在流体静力方面受到挑战时支撑织物墙，并且将负荷转移到地面。

Description

可展开式柔性洪水缓解墙

技术领域

本发明涉及在多种应用中尺寸、形状和朝向可改变的柔性洪水缓解装置系统。本发明可以用于封堵洪水或其他流体威胁的决口的一部分或全部，或者完全包围建筑物或构筑物以进行保护。

背景技术

自然因素和人为因素可能促成洪水事件。这些事件对于位于水体处或附近的建筑物和基础设施而言特别有挑战性。这些低于正常吃水线的区域中的运输系统或建筑物特别易受伤害。伴随以高潮涌或暴洪的猛烈风暴、海平面上升和地震活动是一些由自然造成的挑战。事故、恐怖主义和机械故障是可能引起洪水或者放大来源于自然事件引起的洪水的人造威胁。

全世界许多在吃水线之下运作的地铁和公路隧道都经历过洪水。诸如变电站等无数建筑物和构筑物也经历过洪水。在2012年飓风桑迪(Sandy)对纽约市是毁灭性的，这是因为地铁系统的重要部分被洪水淹没了，造成的经济损失是空前的。入水点包括地铁口、楼梯井入口点、通风井、紧急出口和电梯井。公路隧道也被淹没，还有许多建筑物。虽然这是历史上最坏的洪水事件之一，但是它只是全世界主要城市的地铁系统的一系列事件之一。

目前可以买到许多类型的洪水缓解墙系统。这包括沙袋、可膨胀式墙、可展开式机械墙和防洪门。这些装置大多数存放在远处并在需要时运输到使用点。这要求用户具有全面的后勤计划和实地训练以便提供有效的保护。诸如刚性门等存放于使用点处的机械系统在安装过程中常常需要对基础设施进行重大改造，需要相当大的隐藏存放空间、频繁的维护，并且安装成本高。正因为如此，常常发现它们在众多应用中是不可接受的。

基于纺织品和膜的柔性洪水缓解墙与现有的墙装置相比提供了显著益处。最值得注意的是将墙系统包装成小体积以供使用点存放的能力。这不仅允许柔性洪水缓解墙存放于与可用空间相配的小容积中，而且它还最小化了安装时所需的基础设施改造。将膜墙本身塑形成使材料中的应力(取决于薄墙压力容器方程，具体而言取决于压力和半径)最小化。墙通过首先移除其存放沟槽上的覆盖物而展开，所述存放沟槽位于要保护的开口/财产的前面或者将其包围。与膜墙一起存放于沟槽中的杆升起并安置于接纳器中。沿其基部附接至沟槽的织物墙继而上升并附接至杆。当水、波以及漂浮残骸撞击墙时，负荷从织物转移到杆中并继而转移到地面中。所述杆可以是笔直梁，或者可被加固以获得附加的弯曲强度以及对沟槽中负荷的控制。柔性织物墙可以由一层或若干层不同类型的材料构成以针对各种各样的威胁提供保护，包括水压、波作用、漂浮残骸冲击或者甚至化学威胁。

柔性洪水缓解墙可以适应具有正向凹部和负向凹部、角度变化或坡度变化的任何边界形状。其可以是连续的并且将构造物完全包围，或者简单地跨过开口并且通过在紧靠建筑物的杆上添加密封材料来对开口的侧边进行密封。

柔性洪水缓解墙还可以用作使流体保持在一个区域内并防止其溢出的容器。这可以用作在使用有害材料并且需要控制溢出物的地方的周围采用的可展开式墙。

发明内容

柔性洪水缓解装置是利用纺织品和膜材料的独特优点来提升洪水缓解装置的现有技术水平的可展开式墙。

柔性洪水缓解装置包括纺织品和膜墙、在展开时支撑所述墙的杆、用于安装杆接纳器和墙的基部板以及具有保护覆盖物的沟槽。

柔性墙被折叠并连同杆一起存放于所述沟槽中，直到识别出潜在的洪水事件为止。这时，移除沟槽覆盖物，升起杆并插入到其接纳器中，升起柔性墙并附接至所述杆。当展开时，墙将会防止处于显著的流体静压力(从零到约十英尺的压头)下的水通过。墙终止于夹紧条和密封件下方，所述夹紧条和密封件位于安装板上的韧部的基部处。叉杆组件可以与夹具结合使用以防止柔性墙在处于负荷下时被拔出。在事件结束后，将墙从杆拆开并将其折叠且存放回沟槽中。继而将杆从接纳器中移除并存放于沟槽中。继而将覆盖物重新安装在沟槽上以保护该系统。覆盖物可以配备有防盗紧固件或铰链(如果需要的话)，并且还可以将负荷额定成承受车辆交通量。

墙组件存放于使用点地下并且展开简单，因此用户可以迅速地且尽可能接近洪水事件地展开洪水缓解系统。这在故障时间等同于损失收入的高交通量应用(诸如运输系统或商业)中是很重要的。使用点存放排除了随着时间的推移远距离存放的物品会丢失部件的可能性。其还将织物墙的密封件永久地固定至地面，因此确保了无泄漏的高可靠性系统。大多数可展开式系统由于表面粗糙、裂纹和表面起伏而无法有效地密封至地面，并因此出现泄露。这常常导致需要使用泵来去除泄漏的水，并因此需要在暴风雨和洪水事件中常常得不到的电力。

沟槽和墙组件可被设计为围绕任何形状的构造物形成边界，并且可以包括凹形特征部和凸形特征部。其可以形成于斜坡上、横跨路缘，或者能够以长凳的形式置于地面之上。沟槽通常使用混凝土成型以抵抗水冲撞在可展开式墙上形成的负荷，其可以具有任何形状或大小以适应短的或高的墙。如果作用于沟槽上的来自杆负荷的抵抗负荷在该沟槽上变得过高，则可以向所述杆添加可展开式支柱。支柱会将负荷引导至该支柱的着陆点并且极大地减小引导至沟槽上的负荷。还可以改变各杆的间距以在间隔紧密时增大墙的强度，或者通过使其分开来降低墙的成本。

柔性墙组件可以防止对墙的冲撞，并因此防止水作用于其正保护的构造物(玻璃窗等)上的力。这可以通过将沟槽安置在远离该构造物之处来实现，或者通过使杆成某一角度地远离该构造物来实现(如果沟槽在该结构附近的话)。独立的柔性构件(绳索、缆绳等)可以从杆顶端挂接到沟槽，从而创造通道或者大的系列带环，因此墙可以在风中固定并且容易展开。

柔性墙系统能够紧靠诸如建筑物、墙或过道等结构进行密封。这是通过在最后的杆与建筑物之间添加密封件来完成的。柔性墙还可以具有中断部，因此能够创造允许行人交通流的通路，直到可能需要对墙进行密封的最后一分钟为止。这是有可能的，原因在于通过使用重叠的墙密封系统，墙能够开始或停止于柱处。这包括固定在两个邻接杆之间的具有叉杆组件的柔性墙。叉杆是柔性组件，该柔性组件大于杆之间的间隙，因此将不会在杆之间滑动，并因此被永久地固定。该区域中的杆上的面密封防止经过连结的墙区段的泄漏。

本发明的第二方面是使用相同的或类似的但结构较少的版本，以用作针对人或车辆交通量流、风、飞行物体等的保护屏障。虽然系统的功能性是相同的，但是因为在这些情况下，作用于系统上的力可能较低，因此可以使用不同的材料。

附图说明

图1示出了具有拐角的展开的柔性墙的组件。

图2示出了具有拐角的覆盖物被移除的包装起来的柔性墙的组件。

图3A-图3D示出了织物墙的若干个潜在构造。

图4示出了柔性墙的末端组件。

图5示出了处于包装状态组件。

图6示出了处于展开位置的组件。

图7示出了位于建筑物/构造物基台处的处于展开位置的组件。

图8示出了具有支柱的处于展开位置的组件。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的墙处于展开位置的可展开式柔性防洪墙100的透视图。图2示出了移除了覆盖物的处于堆装状况下的可展开式柔性防洪墙100。图3至图8分别示出了可展开式柔性防洪墙100的关键特征部的详细视图。可展开式柔性防洪墙也称为伸缩墙(Flex-Wall)。

如图1、图2、图5、图6和图7中所示，可展开式柔性防洪墙100包括纺织品和膜柔性墙101、沟槽102、密封夹具103、安装板104、杆105、夹紧杆106、支柱107、接纳器108、墙密封件109、系绳110、锚固件111以及覆盖物112。

柔性墙101可以折叠并存放于沟槽102中，并且可从堆装位置移动到展开位置，并且反之亦然。柔性墙101利用密封夹具103附接至安装板104，并且可以对柔性墙101使用叉杆113终止件，以防止从密封夹具103拔出。密封夹具103在柔性墙101与安装板104之间提供了无泄漏的密封。垫片密封件114位于安装板与沟槽105之间以提供无泄漏的密封。为了展开柔性墙101，首先必须移除沟槽102上的覆盖物112。升起杆105或者将其旋转到固定至安装板104的接纳器108中。继而柔性墙101垂直地升起并经由柔性墙101上的系绳110和杆105上的锚固件111而附接至杆105。冲撞在柔性墙100上的任何水或其他流体将负荷传动到杆105中，并继而传动到接纳器108中，在那里，它们受到沟槽102的反作用力。柔性墙101可以通过包括滚卷或折叠在内的许多方式进行堆装。

柔性墙101可以通过将其夹紧在杆105与夹紧杆106之间而终止于杆105处。夹紧杆106上的垫片密封件114将会对柔性墙101进行密封以防止水经过。可以向墙的末端添加“叉杆”113终止件以防止在墙在承载的负荷增加时拔出。为方便起见，密封杆106可以安置于杆105的任一侧上。这一夹紧布置可以用于使可展开式柔性防洪墙100抵靠建筑物或构造物而终止，沿着跨距创造过道，在拐角处创造接头，或者创造柔性墙101需要终止或者两个柔性墙101以无泄漏的组装方式的情况所需要的任何其他配置。杆105可以与固定的或可移除的墙密封件109相配合以在可展开式柔性防洪墙100与建筑物或构造物之间形成无泄漏的密封。

如图4和图5中所示，叉杆107包括由柔性墙网状物115、柔性墙膜112缠绕的内核。内核提供了强度和不能被压缩穿过夹紧系统几何特性。网状物115是柔性墙102的网状物结构的延伸物。所述网状物缠绕在内核周围并且缝合成环。这种联结提供了负荷从柔性墙101到安装板104并随后到沟槽102的路径。安装板104可以是也可以不是物理地连接至沟槽102的。如果预期有粗糙的处理或冲击，则可以添加保护覆层113以改善柔性墙101的弹性。网状物115可以经由缝合、密封、黏合、其组合或一些类似方式以规则间距连结。网状物114可以涂覆或浸渍有塑料涂层或弹性体涂层，或者它可以是无涂层的。膜116安置于与网状物115组件相邻之处并且尺寸更大以确保网状物115组件中的负荷转移。膜116防止水透过柔性墙101。膜可以是任何数目的材料，包括聚合物涂覆的织物、弹性体片、塑料膜等。应当理解，任何织物、网状物、套带等都可以由高强度材料创造而成，例如石墨、玻璃、金属、陶瓷、复合纤维及其组合。图3A-图3D示出了材料的一些潜在组合，它们仅仅是出于示例性目的，这是因为本领域技术人员在阅读本公开内容后将会想到所图示的示例性配置的等同物和替代物。

图8示出了对于要抵挡更高的水威胁或水冲击的更高应力的墙，可以向杆105添加支柱107。这将会减小杆105中的弯曲负荷以使其保持小体积且可控，并且减小沟槽101中的扭转负荷并使其更小。

Claims (26)

1.一种可展开式柔性流体隔离墙系统，包括：

膜柔性墙；

一系列刚性杆，其支撑所述墙；

选自包含刚性沟槽盒或表面盒的组中的至少一个，每一个都具有覆盖物；

安装结构，其接纳所述杆和墙，并且安装于选自包含所述沟槽盒或表面盒的组中的一个中；

其中，所述柔性墙被密封至所述安装结构以防止流体通过。

2.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述墙包括选自包含一个材料层和多个材料层的组中的一个，其中，所述一个材料层或多个材料层提供了流体保持和结构支撑以抑制动态流体压力和静态流体压力以及漂浮残骸冲击。

3.如权利要求2所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述柔性墙被塑形为使所述墙中的应力减小的形状(凹形)。

4.如权利要求2所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述墙包括用于结构支撑的至少一个部件，所述部件选自包含织物、网状物、套带、皮带、条带及其组合的组。

5.如权利要求4所述的可展开式柔性墙系统，其中，对所述包含织物、网状物、套带、皮带、条带及其组合的组中的每个部件进行织造，以使得即使在单一部件或部件组合的一部分损伤的情况下也提供摩擦损伤容限。

6.如权利要求4所述的可展开式柔性墙系统，其中选自包含织物、网状物、套带、皮带、条带的组中的至少一个部件通过缝合、焊接、黏合及其组合中的至少一种方式连接至另一部件。

7.如权利要求2所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述柔性墙包括用于流体保持的具有涂层的织物或膜。

8.如权利要求2所述的可展开式柔性墙系统，其中，包括一个或多个附加织物层以提供弹性或冗余。

9.如权利要求2所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述墙的一些或全部边界包括连接至所述结构和压力保持层的柔性“叉杆”。

10.如权利要求9所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述“叉杆”包括柔性绳索、缆绳或柔性材料的组件。

11.如权利要求9所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述“叉杆”将负荷从所述墙传递到所述杆或安装结构中。

12.如权利要求2所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述墙的柔性性质促进所述墙的滚卷、折叠及其组合中的至少一种以便存放。

13.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述杆是可移除的或铰接的，以便存放于所述沟槽盒中。

14.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，一个或多个杆能够位于一起以夹紧所述墙和抵抗负荷。

15.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述杆具有从杆顶端附接至沟槽的元件，所述元件创造用于在风中展开期间和之后支撑所述柔性墙的通道。

16.如权利要求15所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述元件是缆绳。

17.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述杆由来自包含金属、塑料、其组合以及复合材料的组中的至少一种材料构造而成。

18.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述杆具有任何截面形状并且具有选自包含笔直形状和锥形形状的组中的至少一种的纵向形状。

19.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述杆是成角度的并且具有任何截面形状。

20.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述杆被加固并且具有任何截面形状。

21.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述柔性墙可被配置为安置在任何朝向上以包围任何形状的建筑物或构造物。

22.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述柔性墙能够终止于任何杆位置处并密封于任何杆位置处。

23.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述柔性墙能够抵靠构造物、建筑物或诸如门或窗之类的建筑物中的开口而密封。

24.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述墙可以存放于地下的沟槽中或者地上的表面盒中。

25.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述墙能够用于阻止任何流体，或者影响或引导人或车辆的流动。

26.如权利要求1所述的可展开式柔性墙系统，其中，所述墙能够密封于沟槽。