CN110004880B - 一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置及制备方法，它包括中心圆筒体，所述中心圆筒体的外壁通过粘合层粘结固定有纤维囊袋，纤维囊袋的内部填充有非牛顿流体，纤维囊袋的内部间隔，并均布安装有用于缓冲的V型钢片和圆柱形弹簧，所述纤维囊袋的外部包裹有纤维管，所述纤维囊袋的外壁上安装有与其内腔相连通的单向阀门，所述单向阀门的内部安装有顶紧阀门钢片的弹簧，并能根据所受到压力的大小改变阀门的开度。利用流质充填、自动卸压技术，将岛上的常见的材料珊瑚沙制成非牛顿流体，借助其良好的抗冲击、吸能的优点，有效的帮助人工岛抵抗来自外部物体的撞击与破坏，而自动卸压系统也可以更快更好的卸除外界压力与荷载。

Description

一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置及制备方法

技术领域

本发明主要适用于人工岛防护以及建筑物梁柱等需要防止撞击、尖锐物体破坏以及抗冲击卸能的领域。

背景技术

目前，世界上人工岛的形态一般由其功能决定的，沿海各国建设人工岛都在作以最少的投资建设最大面积的努力，因为这样可以获得最大的经济效益，因此保证人工岛的安全性不可或缺。我们看到所有人工岛的构筑，都是在与自然力作最顽强的对抗，以战胜自然力即波浪的冲击力，而达到人工岛安全为最终目的，但是，除了自然因素，人为因素也是一项不可缺少的因素。随着科学技术的不断发展，各国的军事武器的对地打击能力明显加强，深地导弹系统、洲际导弹等各项技术，都已比较成熟，那么对于一些有军事战略意义的人工岛的安全尤为重要。

发明内容

本项发明则提供一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置及制备方法，利用流质充填、自动卸压技术，将岛上的常见的材料珊瑚沙制成非牛顿流体，借助其良好的抗冲击、吸能的优点，有效的帮助人工岛抵抗来自外部物体的撞击与破坏，而自动卸压系统也可以更快更好的卸除外界压力与荷载，进一步提升海岛支护装置的整体实用效果。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置，它包括中心圆筒体，所述中心圆筒体的外壁通过粘合层粘结固定有纤维囊袋，所述纤维囊袋的内部填充有非牛顿流体，所述纤维囊袋的内部间隔，并均布安装有用于缓冲的V型钢片和圆柱形弹簧，所述纤维囊袋的外部包裹有纤维管，所述纤维囊袋的外壁上安装有与其内腔相连通的单向阀门，所述单向阀门的内部安装有顶紧阀门钢片的弹簧，并能根据所受到压力的大小改变阀门的开度。

所述纤维囊袋采用高强度纤维布材料制成的具有一定厚度的袋状物。

所述高强度纤维布采用钢纤维布或玄武纤维网格布，其孔径容许水分子通过，珊瑚沙颗粒无法穿过。

所述非牛顿流体采用珊瑚砂或者火山岩材料制成，其粒径为3~8cm。

所述粘合层采用水下环氧胶粘剂、有机硅胶粘剂、丙烯酸脂类或聚氨酯类胶粘剂。

所述纤维囊袋内部分散有可分解胶囊，所述可分解胶囊采用易分解外衣包裹分散剂形成，所述可分解胶囊在海水浸润作用下易分解外衣能够分解，并漏出其内部的分散剂；所述分散剂采用含有聚胺或其它有类似功能的物质。

所述V型钢片是由两块高弹性钢片以一定的夹角焊接构成X形，在X形的开口端两边的钢片上各加工有连接孔，所述V型钢片通过连接孔与纤维囊袋的侧壁用纤维线固定相接。

所述纤维管采用高强纤维布编织而成，其内部呈中空，在纤维管内部充填珊瑚砂；所述纤维管编织成空间立体结构，并包裹在纤维囊袋的外部。

所述纤维管的空间立体结构为麻花辫形或鱼鳞形。

快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置的制备方法，包括以下步骤：

Step1：材料准备：准备珊瑚沙、高弹性钢片、钢纤维布、中心圆筒体、粘合剂、分散剂、可分解胶囊、单向阀门、普通阀门、大弹性模量的圆柱形弹簧、钢管和钢铆钉；

Step2：将人工岛上收集的珊瑚沙去杂物、过筛，选用粒径大小合适，且均匀的珊瑚沙；

Step3：V型钢片的制作：将两块高弹性钢片以一定的夹角焊接，并且将两组V型钢片用钢铆钉连接起来，V型钢片的两端都留有连接孔；

Step4：纤维囊袋的制作：将钢纤维布按比例裁剪好，双层叠加缝合，厚度根据实际情况，最后做成袋状，在纤维囊袋外侧的钢纤维布上加工有整齐排列的孔洞，并且在上方和下方某一位置各留有一口径较大的孔洞，安装好普通阀门；

Step5：纤维管的制作与安装：将钢纤维布制成纤维管状，内部中空，管径较细；管中填充珊瑚沙及小尺寸的可分解胶囊，将其套在纤维囊袋的外侧；

Step6：纤维囊袋的安装：将制作好的纤维囊袋沿着中心圆筒体的外壁覆盖安装，两者的接触面用粘合剂粘接，中心圆筒体的上方如有特殊需求也可照此方法安装；

Step7：将选好的珊瑚沙掺入可分解胶囊，从纤维囊袋上方预先留好的孔洞处装入纤维囊袋，装入过程中需特别注意胶囊在珊瑚沙中分布均匀，必要时可以自行添加胶囊；

Step8：V型钢片的安装：将制作好的成组的V型钢片安装到纤维囊袋夹层中，用钢铆钉将其与纤维囊袋外侧的钢纤维布连接；

Step9：单向阀门的安装：在纤维囊袋侧壁预留的小孔处安装单向阀门；

Step10：圆柱形弹簧的安装：将圆柱形弹簧安装到纤维囊袋内，一端全部焊接在钢纤维布上，另一端与开孔对齐，并且，焊接在单向阀门的挡板上。

本发明有如下有益效果：

1、本发明所采用的流质充填纤维囊袋可以利用外部环境，例如海水的流动，一定程度上帮助非牛顿流体保持性质，使整个流体充填装置更加耐久。

2、本发明所述的纤维囊袋采用了钢纤维布等强度高、弹性形变大的材料，除具有很好的保护作用外，区别一般的袋状物不能透水的特性，它也具有一定的透水性，这也为用珊瑚沙制成非牛顿流体创造了条件。

3、本发明所述的珊瑚沙等制造非牛顿流体的原材料均是在人工岛上可以快速找到并大量收集的，这使得装置的制造成本大大降低，也减少了对于外来材料的过度依赖。

4、本发明所述的粘合剂是一种特殊材料制成的粘合剂，它克服了在水中无法长时间维持粘接效果的缺点，同时还创新性加入了可以将钢结构与纤维织物粘接在一起的新功能，当粘合剂渗入到胶件表面的孔隙中，会形成机构结合，更加持久粘接。

5、本发明所述的可分解胶囊可以在水中缓慢溶解的，里面盛装的分散剂会释放出来作用于珊瑚沙颗粒间，使其形成非牛顿流体，这一组合解决了非牛顿流体难以通过孔道注入纤维囊袋中的困难。

6、本发明所述的V型钢片可以在受冲击后快速消散掉部分冲击力，减少其对纤维囊袋、钢圆管、甚至是对人工岛的破坏。同时，良好的回弹性也使得冲击过后依然能回复到初始状态。

7、本发明所述的圆柱形弹簧以及单向阀门组合装置可以在发生冲击破坏后快速的减载。通过设计好的压力与孔径大小的搭配，可以自动控制流体在受压后被排出的速率，更具有自适应性和智能化的特点。

8、本发明所述纤维管内部还填充了珊瑚沙和分散剂，在保护纤维囊袋不受尖锐物体破坏的同时增强人工岛整体防护强度，这也进一步提高了装置整体对于珊瑚沙的利用率。

9、 本发明所述的装置不仅可以防止外来物体的撞击，还可以有效的减轻导弹的钻地打击破坏。

10、本发明的内部充填物质可以根据不同场合进行合理更换，应用范围广。例如车、桥、电梯井等易发生撞击部位。

11、总的来说，本发明的一系列设计均采用了流质物充填，自动卸压的新思路，摒弃了以往传统上只能采用固体、高强度、已成形物质作为保护物的老思想，更具科技化，智能化。其选材到制作整个过程成本较低，操作简单，适合大面积的人工海岛的防护工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明涉及装置整体外形结构示意图。

图2为本发明钢圆管顶剖图。

图3为本发明包含V型钢片的囊袋水平剖切面细节图。

图4为本发明包含圆柱形弹簧和单向阀门的囊袋水平剖切面细节图。

图5为本发明纤维管细节图。

图6为本发明人工岛顶剖图。

图中：纤维囊袋1、非牛顿流体2、V型钢片3、中心圆筒体4、粘合层5、分散剂6、可分解胶囊7、单向阀门8、圆柱形弹簧9、纤维管10。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

请参阅图1-6，一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置，它包括中心圆筒体4，所述中心圆筒体4的外壁通过粘合层5粘结固定有纤维囊袋1，所述纤维囊袋1的内部填充有非牛顿流体2，所述纤维囊袋1的内部间隔，并均布安装有用于缓冲的V型钢片3和圆柱形弹簧9，所述纤维囊袋1的外部包裹有纤维管10，所述纤维囊袋1的外壁上安装有与其内腔相连通的单向阀门8，所述单向阀门8的内部安装有顶紧阀门钢片的弹簧，并能根据所受到压力的大小改变阀门的开度。

进一步的，所述纤维囊袋1采用高强度纤维布材料制成的具有一定厚度的袋状物。尺寸由实际情况决定，通过纤维囊袋1主要用于对非牛顿流体2进行包裹和封装。

进一步的，所述高强度纤维布采用钢纤维布或玄武纤维网格布，其孔径容许水分子通过，珊瑚沙颗粒无法穿过。

进一步的，所述非牛顿流体2采用珊瑚砂或者火山岩材料制成，其粒径为3~8cm。珊瑚砂、火成岩等岛上便于采取的物质，进而起到了节约材料的目的。

进一步的，所述粘合层5采用水下环氧胶粘剂、有机硅胶粘剂、丙烯酸脂类或聚氨酯类胶粘剂。其特性是能够粘接钢铁表面与纤维表面，并能在水中长时间保持较强的粘性。

进一步的，所述纤维囊袋1内部分散有可分解胶囊7，所述可分解胶囊7采用易分解外衣包裹分散剂6形成，所述可分解胶囊7在海水浸润作用下易分解外衣能够分解，并漏出其内部的分散剂6；所述分散剂6采用含有聚胺或其它有类似功能的物质。所述可分解胶囊7可随海水浸润，在纤维囊袋1内逐渐分解，缓慢释放分散剂，填充进珊瑚砂空隙中，保持非牛顿流体的特性。

进一步的，所述中心圆筒体4除了外部被覆有纤维囊袋外，上下部通口处也可放置纤维囊袋，防止钻地打击。

进一步的，所述V型钢片3是由两块高弹性钢片以一定的夹角焊接构成X形，在X形的开口端两边的钢片上各加工有连接孔，所述V型钢片3通过连接孔与纤维囊袋1的侧壁用纤维线固定相接。通过所述的V型钢片3能够起到缓冲的目的。

进一步的，所述纤维管10采用高强纤维布编织而成，其内部呈中空，在纤维管10内部充填珊瑚砂；所述纤维管10编织成空间立体结构，并包裹在纤维囊袋1的外部。纤维囊袋1的层数根据实际情况确定灵活调整。

进一步的，所述纤维管10的空间立体结构为麻花辫形或鱼鳞形。所形成的强度根据不同编织方法确定。

进一步的，所述圆柱形弹簧9其弹性模量较大，在受较大冲击力压缩后依然可以及时回复。所述单向阀门8可以在纤维囊袋1在承受荷载时，在圆柱形弹簧9的压力下，打开孔道，使囊袋内非牛顿流体通过单向阀门流出，达到减载效果。

实施例2：

快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置的制备方法，包括以下步骤：

Step1：材料准备：准备珊瑚沙、高弹性钢片、钢纤维布、中心圆筒体4、粘合剂、分散剂、可分解胶囊、单向阀门8、普通阀门、大弹性模量的圆柱形弹簧9、钢管和钢铆钉；

Step2：将人工岛上收集的珊瑚沙去杂物、过筛，选用粒径大小合适，且均匀的珊瑚沙；

Step3：V型钢片3的制作：将两块高弹性钢片以一定的夹角焊接，并且将两组V型钢片3用钢铆钉连接起来，V型钢片3的两端都留有连接孔；

Step4：纤维囊袋1的制作：将钢纤维布按比例裁剪好，双层叠加缝合，厚度根据实际情况，最后做成袋状，在纤维囊袋1外侧的钢纤维布上加工有整齐排列的孔洞，并且在上方和下方某一位置各留有一口径较大的孔洞，安装好普通阀门；

Step5：纤维管10的制作与安装：将钢纤维布制成纤维管状，内部中空，管径较细；管中填充珊瑚沙及小尺寸的可分解胶囊7，将其套在纤维囊袋1的外侧；

Step6：纤维囊袋1的安装：将制作好的纤维囊袋1沿着中心圆筒体4的外壁覆盖安装，两者的接触面用粘合剂粘接，中心圆筒体4的上方如有特殊需求也可照此方法安装；

Step7：将选好的珊瑚沙掺入可分解胶囊7，从纤维囊袋1上方预先留好的孔洞处装入纤维囊袋，装入过程中需特别注意胶囊在珊瑚沙中分布均匀，必要时可以自行添加胶囊；

Step8：V型钢片3的安装：将制作好的成组的V型钢片3安装到纤维囊袋1夹层中，用钢铆钉将其与纤维囊袋1外侧的钢纤维布连接；

Step9：单向阀门8的安装：在纤维囊袋1侧壁预留的小孔处安装单向阀门8；

Step10：圆柱形弹簧9的安装：将圆柱形弹簧9安装到纤维囊袋1内，一端全部焊接在钢纤维布上，另一端与开孔对齐，并且，焊接在单向阀门的挡板上。

工作原理：所述的一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置及制备方法可以为现阶段人工岛的防护以及建筑物梁柱防撞击，防破坏等问题提供一种新的解决方法。它采用高强度纤维制成的纤维囊袋，内部填充成本低廉，易于收集的珊瑚沙，并向其中添加分散剂，制成抗冲击性能优异的非牛顿流体。特制纤维囊袋和纤维管用来盛装非牛顿流体，并且起到第一重的保护。自主设计的V型钢片会在装置受撞击的瞬间提供反冲击力，抵消一部分的冲力。除此以外，装置还配备了弹簧与单向阀门的组合装置，用来感应外部压力，调节单向阀门的开闭以及流体经孔道排出的流速。总的来说，这是一套可以抵御外部瞬时压力冲击，并且做到自主调控卸压的流质充填卸荷装置。

Claims (7)

1.一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置，其特征在于：它包括中心圆筒体（4），所述中心圆筒体（4）的外壁通过粘合层（5）粘结固定有纤维囊袋（1），所述纤维囊袋（1）的内部填充有非牛顿流体（2），所述纤维囊袋（1）的内部间隔，并均布安装有用于缓冲的V型钢片（3）和圆柱形弹簧（9），所述纤维囊袋（1）的外部包裹有纤维管（10），所述纤维囊袋（1）的外壁上安装有与其内腔相连通的单向阀门（8），所述单向阀门（8）的内部安装有顶紧阀门钢片的弹簧，并能根据所受到压力的大小改变阀门的开度；

所述纤维囊袋（1）采用高强度纤维布材料制成的具有一定厚度的袋状物；

所述高强度纤维布采用钢纤维布或玄武纤维网格布，其孔径容许水分子通过，珊瑚砂颗粒无法穿过；

所述非牛顿流体（2）采用珊瑚砂或者火山岩材料制成，其粒径为3~8cm。

2.根据权利要求1所述的一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置，其特征在于：所述粘合层（5）采用水下环氧胶粘剂、有机硅胶粘剂、丙烯酸脂类或聚氨酯类胶粘剂。

3.根据权利要求1所述的一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置，其特征在于：所述纤维囊袋（1）内部分散有可分解胶囊（7），所述可分解胶囊（7）采用易分解外衣包裹分散剂（6）形成，所述可分解胶囊（7）在海水浸润作用下易分解外衣能够分解，并漏出其内部的分散剂（6）；所述分散剂（6）采用含有聚胺的物质。

4.根据权利要求1所述的一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置，其特征在于：所述V型钢片（3）是由两块高弹性钢片以一定的夹角焊接构成X形，在X形的开口端两边的钢片上各加工有连接孔，所述V型钢片（3）通过连接孔与纤维囊袋（1）的侧壁用纤维线固定相接。

5.根据权利要求1所述的一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置，其特征在于：所述纤维管（10）采用高强纤维布编织而成，其内部呈中空，在纤维管（10）内部充填珊瑚砂；所述纤维管（10）编织成空间立体结构，并包裹在纤维囊袋（1）的外部。

6.根据权利要求5所述的一种快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置，其特征在于：所述纤维管（10）的空间立体结构为麻花辫形或鱼鳞形。

7.权利要求1-6任意一项所述快速高效防护人工岛的珊瑚砂充填装置的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

Step1：材料准备：准备珊瑚砂、高弹性钢片、钢纤维布、中心圆筒体（4）、粘合剂、分散剂、可分解胶囊、单向阀门（8）、普通阀门、大弹性模量的圆柱形弹簧（9）、钢管和钢铆钉；

Step2：将人工岛上收集的珊瑚砂去杂物、过筛，选用粒径均匀的珊瑚砂；

Step3：V型钢片（3）的制作：将两块高弹性钢片以一定的夹角焊接，并且将两组V型钢片（3）用钢铆钉连接起来，V型钢片（3）的两端都留有连接孔；

Step4：纤维囊袋（1）的制作：将钢纤维布按比例裁剪好，双层叠加缝合，厚度根据实际情况，最后做成袋状，在纤维囊袋（1）外侧的钢纤维布上加工有整齐排列的孔洞，并且在上方和下方某一位置各留有一口径较大的孔洞，安装好普通阀门；

Step5：纤维管（10）的制作与安装：将钢纤维布制成纤维管状，内部中空；管中填充珊瑚砂及小尺寸的可分解胶囊（7），将其套在纤维囊袋（1）的外侧；

Step6：纤维囊袋（1）的安装：将制作好的纤维囊袋（1）沿着中心圆筒体（4）的外壁覆盖安装，两者的接触面用粘合剂粘接；

Step7：将选好的珊瑚砂掺入可分解胶囊（7），从纤维囊袋（1）上方预先留好的孔洞处装入纤维囊袋，装入过程中需保证胶囊在珊瑚砂中分布均匀；

Step8：V型钢片（3）的安装：将制作好的成组的V型钢片（3）安装到纤维囊袋（1）夹层中，用钢铆钉将其与纤维囊袋（1）外侧的钢纤维布连接；

Step9：单向阀门（8）的安装：在纤维囊袋（1）侧壁预留的小孔处安装单向阀门（8）；

Step10：圆柱形弹簧（9）的安装：将圆柱形弹簧（9）安装到纤维囊袋（1）内，一端全部焊接在钢纤维布上，另一端与开孔对齐，并且，焊接在单向阀门的挡板上。

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