CN114393955B - 防爆轮胎及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防爆轮胎及其制备方法，所述防爆轮胎包括：轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带、胎面，其中：所述仿生多胞支撑结构、所述加强剪切带和所述胎面都呈圆环状；所述轮毂位于所述防爆轮胎的中心位置，所述仿生多胞支撑结构嵌套在所述轮毂的外围，所述加强剪切带嵌套在所述仿生多胞支撑结构的外围，所述胎面嵌套在所述加强剪切带的外围；所述柔性防护套安装在所述防爆轮胎的侧面。本发明通过制备具有轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面的防爆轮胎，得到了一种非充气且具有防爆功能的轮胎。

Description

防爆轮胎及其制备方法

技术领域

本发明涉及新型轮胎技术领域，尤其涉及防爆轮胎及其制备方法。

背景技术

现有的轮胎几乎都是充气轮胎，尽管充气轮胎有诸多好处，但经常存在爆胎风险，这种隐患是不可预测的，尤其是对于高速行驶的重卡类车辆，只能通过多组充气轮胎组合使用来减弱这种风险；此外，对于越野车辆或者工程机械车辆而言，充气轮胎在越野路面或者恶劣工况路面行驶时，胎体很容易被外来物破坏或者刺穿，如锋利的石子或者尖锐的金属块，一旦被弹飞冲击胎侧部分，那么充气轮胎充气轮胎将不堪一击，很多时候只能选择笨重的履带式车轮防爆，行驶速度并不高，油耗巨大；还有就是公共安全巡逻车辆对轮胎的防爆要求也很高。

因此，如何制备一种非充气且具有防爆功能的轮胎，是急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种防爆轮胎及其制备方法，旨在解决如何制备一种非充气且具有防爆功能的轮胎的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种防爆轮胎，所述防爆轮胎包括：轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带、胎面，其特征在于：

所述仿生多胞支撑结构、所述加强剪切带和所述胎面都呈圆环状；

所述轮毂位于所述防爆轮胎的中心位置，所述仿生多胞支撑结构嵌套在所述轮毂的外围，所述加强剪切带嵌套在所述仿生多胞支撑结构的外围，所述胎面嵌套在所述加强剪切带的外围；

所述柔性防护套安装在所述防爆轮胎的侧面。

优选地，防爆轮胎中的所述仿生多胞支撑结构包括：内缓冲层、多胞结构和外缓冲层，其中：

所述多胞结构位于所述内缓冲层和所述外缓冲层之间，所述内缓冲层与所述轮毂连接，所述外缓冲层与所述加强剪切带连接；

所述多胞结构由超粘弹性材料制备而成的均匀密度或不同密度分布的泰森多边形构建而成。

优选地，防爆轮胎中的所述柔性防护套由柔性纤维帘布、密封橡胶层及非牛顿流体构成，其中：

所述非牛顿流体作为柔性防护套的内部填充物，所述密封橡胶层包裹住所述非牛顿流体，所述柔性纤维帘布包裹住所述密封橡胶层，构成柔性防护套；

所述柔性防护套的形状为圆环状、圆盘状或圆筒状。

优选地，防爆轮胎中的所述加强剪切带由硬质颗粒层和若干组剪切层构成，其中：

所述剪切层位于所述加强剪切带的内层，与所述仿生多胞支撑结构连接；

所述硬质颗粒层位于所述加强剪切带的外层，与所述胎面的内侧连接。

为实现上述目的，本发明提供一种防爆轮胎制备方法，所述防爆轮胎制备方法包括如下步骤：

获取轮胎参数，根据所述轮胎参数，制作轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面；

根据预设安装顺序，将所述轮毂、所述仿生多胞支撑结构、所述柔性防护套、所述加强剪切带和所述胎面进行安装，以得到防爆轮胎。

优选地，仿生多胞支撑结构包括二维仿生多胞支撑结构和三维仿生多胞支撑结构，所述根据所述轮胎参数制作仿生多胞支撑结构的步骤包括：

获取所述轮胎参数中对应的仿生多胞支撑结构参数，并根据所述仿生多胞支撑结构参数确定所述仿生多胞支撑结构的制作流程，所述仿生多胞支撑结构的制作流程包括第一制作流程和第二制作流程；

若确定所述仿生多胞支撑结构的制作流程为所述第一制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述二维仿生多胞支撑结构；

若确定所述仿生多胞支撑结构的制作流程为所述第二制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述三维仿生多胞支撑结构。

优选地，根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述二维仿生多胞支撑结构的步骤包括：

根据所述仿生多胞支撑结构参数，确定所述二维仿生多胞支撑结构的尺寸和形状；

根据所述二维仿生多胞支撑结构的尺寸和形状，对制备原料进行3D打印操作或浇注操作，以制备所述二维仿生多胞支撑结构。

优选地，根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述三维仿生多胞支撑结构的步骤包括：

根据仿生多胞支撑结构参数，确定所述三维仿生多胞支撑结构的尺寸和形状，并根据所述三维仿生多胞支撑结构的尺寸和形状，确定对应的制备设备，所述制备设备包括反应釜、吹气管道、制备原料容器和排气管道；

通过所述制备设备蘸取制备原料，并对所述制备原料进行预设操作，以制作所述三维仿生多胞支撑结构。

优选地，通过所述制备设备蘸取制备原料，并对所述制备原料进行预设操作，得到所述三维泰森多边形结构的步骤之前，所述轮胎制备方法还包括：

对所述制备原料进行第一加热操作和第一加压操作，使得所述制备原料的温度达到第一预设温度，以及使得所述制备原料受到的压力达到第一预设压力；

将仿生多胞结构的内、外缓冲层提前布置于反应釜中，布置前对反应釜刷脱模剂，以方便内、外缓冲层脱模。

优选地，通过所述制备设备蘸取制备原料，并对所述制备原料进行预设操作，得到所述三维泰森多边形结构的步骤包括：

根据预设频率，通过所述制备设备中的吹气管道蘸取所述制备原料容器中的制备原料，并根据预设吹气速度，通过所述制备设备中的吹气管道进行吹气操作，使得所述制备原料被吹送到所述制备设备的反应釜内；

当检测到所述反应釜中溢出制备原料，则停止所述吹气操作；

对所述反应釜中的所述制备原料进行第二加热操作和第二加压操作，使得所述制备原料的温度达到第二预设温度，以及使得所述制备原料受到的压力达到第二预设压力，并将所述第二预设温度和第二预设压力保持预设时长，得到预成型三维仿生多胞支撑结构；

对所述预成型三维仿生多胞支撑结构进行脱模操作和切割操作，得到所述三维仿生多胞支撑结构。

本发明提出的防爆轮胎及其制备方法，获取轮胎参数，根据轮胎参数，制作轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面；根据预设安装顺序，将所述轮毂、所述仿生多胞支撑结构、所述柔性防护套、所述加强剪切带和所述胎面进行安装，以得到防爆轮胎。所述防爆轮胎包括：轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带、胎面，其中：所述仿生多胞支撑结构、所述加强剪切带和所述胎面都呈圆环状；所述轮毂位于所述防爆轮胎的中心位置，所述仿生多胞支撑结构嵌套在所述轮毂的外围，所述加强剪切带嵌套在所述仿生多胞支撑结构的外围，所述胎面嵌套在所述加强剪切带的外围；所述柔性防护套安装在所述防爆轮胎的侧面。本发明通过制备具有轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面的防爆轮胎，得到了一种非充气且具有防爆功能的轮胎。

附图说明

图1是本发明防爆轮胎结构爆炸图；

图2为本发明二维仿生多胞支撑结构示意图；

图3为本发明三维仿生多胞支撑结构示意图；

图4为本发明泰森多边形的建立步骤示意图；

图5为本发明多胞结构中的泰森多边形的变化密度分布示意图；

图6为本发明柔性防护套结构示意图；

图7为本发明柔性防护套中的球形胞体剖面示意图；

图8为本发明筒状柔性防护套结构示意图；

图9为本发明加强剪切带结构示意图；

图10为本发明三维仿生多胞支撑结构的制备设备结构示意图；

图11为本发明反应釜中内外缓冲层布置示意图；

图12为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；

图13为本发明轮胎制备方法实施例的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				201	轮毂	202	柔性防护套
203	仿生多胞支撑结构	204	加强剪切带
				205	胎面	301	内缓冲层
302	二维多胞结构	303	外缓冲层
				304	三维多胞结构	401	柔性纤维帘布
402	密封橡胶层	403	非牛顿流体
				501	弹性层	502	增强层
503	硬质颗粒层	601	吹气管道
				602	制备原料容器	603	反应釜
604	排气管道	701	上模具
				702	中模具	703	下模具

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的防爆轮胎包括：轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带、胎面，其中：

所述仿生多胞支撑结构、所述加强剪切带和所述胎面都呈圆环状；

所述轮毂位于所述防爆轮胎的中心位置，所述仿生多胞支撑结构嵌套在所述轮毂的外围，所述加强剪切带嵌套在所述仿生多胞支撑结构的外围，所述胎面嵌套在所述加强剪切带的外围；

所述柔性防护套安装在所述防爆轮胎的侧面。

如图1所示，图1为本发明防爆轮胎结构爆炸图，防爆轮胎包含有轮毂201、柔性防护套202、仿生多胞支撑结构203、加强剪切带204、胎面205。其中，仿生多胞支撑结构、加强剪切带和胎面都呈圆环状，尺寸大小和形状可根据实际生产情况进行调整；轮毂201位于防爆轮胎的中心位置，仿生多胞支撑结构203嵌套在轮毂201的外围，加强剪切带204嵌套在仿生多胞支撑结构203的外围，胎面205嵌套在加强剪切带204的外围，柔性防护套202安装在防爆轮胎的两个侧表面或只安装外侧。

防爆轮胎的核心结构为仿生多胞支撑结构203、柔性防护套202和加强剪切带204，这三种结构分别起到三级不同防护的作用，全方位保障防爆轮胎的正常使用。

本发明的防爆轮胎中的所述仿生多胞支撑结构包括：内缓冲层、多胞结构和外缓冲层，其中：

所述多胞结构位于所述内缓冲层和所述外缓冲层之间，所述内缓冲层与所述轮毂连接，所述外缓冲层与所述加强剪切带连接；

所述多胞结构由超粘弹性材料制备而成的均匀密度或不同密度分布的泰森多边形构建而成。

仿生多胞支撑结构203作为防爆轮胎最核心的防护结构，即一级防护结构，该仿生多胞支撑结构203包括二维仿生多胞支撑结构和三维仿生多胞支撑结构，如图2和图3所示，图2为二维仿生多胞支撑结构示意图，图3为三维仿生多胞支撑结构示意图，仿生多胞支撑结构中包括内缓冲层301、二维多胞结构302或三维多胞结构304、外缓冲层303，内缓冲层301与轮毂201直接固定连接，外缓冲层303与加强剪切带204固定连接，而内、外缓冲层303中间充满二维多胞结构302或三维多胞结构304，该二维多胞结构302或三维多胞结构304的制备原料主要为超粘弹性材料，如天然橡胶、合成橡胶、聚氨酯、泡沫橡胶、泡沫聚氨酯等，该二维多胞结构302或三维多胞结构304的制备原料还可以为可修复的新型材料，当二维多胞结构302或三维多胞结构304被破坏后可以自动修复。

具体地，二维多胞结构302或三维多胞结构304的形状为泰森多边形，又称冯洛诺伊图（Voronoi diagram），如图2和图3所示，二维多胞结构302由二维泰森多边形构建而成，三维多胞结构304由三维泰森多边形（或称为三维泰森多面体）构建而成，如图3中右上角的局部放大示意图所示，这是局部三维泰森多面体的三维多胞结构304的示意图，泰森多边形结构是非规则几何体的堆叠，尤其对于三维泰森多面体结构，可以理解为球体堆叠的变异，在空间中的多面体彼此相互接触而没有重叠，也没有空隙，这与细胞随着时间的推移逐渐聚集堆叠形成蛋白质结构体系类似，这种形式最大优势在于可以使用较少的材料在固定的空间形成更密集的堆叠布置，大大提高空间的利用率。需要说明的是，泰森多边形的内在逻辑就是一组由连接两邻点线段的垂直平分线组成的连续多边形组成。泰森多边形是对空间平面的一种剖分，其特点是多边形内的任何位置离该多边形样点的距离最近，离相邻多边形内样点的距离远，且每个多边形内有且仅包含一个样点，此外，位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离相等。由于泰森多边形在空间剖分上的等分性特征，可用于解决最近点、最小封闭圆等问题，以及许多空间分析问题，如邻接、接近度和可达性分析等，将该特征应用于防爆轮胎领域，可大大提升轮胎的防爆性能，这是因为即使单个胞体结构被破坏，也不影响邻接周围的胞体性能，从而几乎不影响整体轮胎的行驶性能。

进一步地，泰森多边形的建立步骤如图4所示，主要有两步，第一步为Delaunay三角网的构建，第二步为计算每个三角形的外接圆圆心，根据每一个三角形的Delaunay三角网关系，去依次连接每个相邻三角形外接圆圆心得到泰森多边形。对于三角网边缘的泰森多边形的思路是根据每个外接圆圆心和相应边缘做中垂线得到。

进一步地，二维多胞结构302或三维多胞结构304中的泰森多边形的分布形式可以为均匀密度分布，也可以为由中心向外扩展的变化密度分布，如图5所示，图5为多胞结构中的泰森多边形的变化密度分布示意图，该多胞结构中的泰森多边形的变化密度分布为由中心向外圈渐变稀疏的分布形式，可选地，泰森多边形的变化密度分布可以由中心向外圈渐变密集的分布形式，泰森多边形的变化密度分布可以由中心向外圈渐变稀疏再渐变密集的分布形式，这是在二维平面的变化密度分布形式，可以理解的是，对于二维多胞结构302或三维多胞结构304，泰森多边形的分布形式的变化密度分布形式有多种，可根据实际情况进行调整，在此便不一一赘述。

本发明防爆轮胎中的所述柔性防护套由柔性纤维帘布、密封橡胶层及非牛顿流体构成，其中：

所述非牛顿流体作为柔性防护套的内部填充物，所述密封橡胶层包裹住所述非牛顿流体，所述柔性纤维帘布包裹住所述密封橡胶层，构成柔性防护套；

所述柔性防护套的形状为圆环状、圆盘状或圆筒状。

防爆轮胎中的柔性防护套202作为二级防护，柔性防护套202一般为圆环状，柔性防护套202具备多胞状特征，如图6所示，图6为柔性防护套结构示意图，图6列举了柔性防护套202的三种不同多胞状特征的结构，其多胞状特征的结构中的单个胞体的形状可为蜂巢形、球形、人字形以及泰森多边形等其他形状，各个胞体可以相互紧密贴合，也可以随机分散，各个胞体之间相互独立，互不流通，即使单个胞体结构被破坏也不影响其他胞体的防护性能。如图7所示，图7为柔性防护套中的球形胞体剖面示意图，单个球形胞体主要由柔性纤维帘布401、密封橡胶层402及内部的非牛顿流体403构成，可以理解的是，其他形状的胞体也是由柔性纤维帘布401、密封橡胶层402及内部的非牛顿流体403构成，仅仅是胞体的形状不同；柔性防护套202的外围同样是由柔性纤维帘布401、密封橡胶层402构成，其中柔性纤维帘布401位于最外侧，密封橡胶层402的位于柔性纤维帘布401的内侧，并与柔性纤维帘布401的内侧连接固定，密封橡胶层402的内部包裹着胞体，各个胞体之间有非牛顿流体403。

其中，所述柔性纤维帘布401和密封橡胶层402作为容纳非牛顿流体的载体，分别具有足够的的防穿透性能和密封性能，柔性纤维帘布401主要由高模量的纤维材料组成，如钢丝、玻纤、碳纤、尼龙等，起到防护密封橡胶层402的作用，而密封橡胶层402作为密封层，可以保护内部非牛顿流体403不泄露。内部充满的非牛顿流体403作为主要的防护核心，起到关键防护作用，常用的非牛顿流体主要有高分子聚合物的浓溶液和悬浮液，如聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、各种工程塑料、化纤的熔体、溶液等，以及石油、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏、钻井用的洗井液和完井液、磁浆、泡沫等，此外食品工业中的各种食品物料也有很多非牛顿流体，如食品工业中的淀粉液、蛋清、苹果浆、果酱、炼乳、琼脂、土豆浆、面团等各种食品物料。柔性防护套202主要起到侧面防护作用，不仅仅可以防止石块嵌入内部支撑结构，还可以防止弹片冲击内部支撑结构，提高轮胎寿命，相对于采用整个笨重钢板而言，该结构更加轻量化。

进一步地，由于柔性防护套202为柔性结构，这将不影响轮胎正常行驶的底部变形，该结构设计为圆环状，作为二级防护结构，直接固定在仿生多胞支撑结构203的内缓冲层301和外缓冲层303的侧面，可通过机械螺钉或螺栓固定，也可以直接粘接固定。

进一步地，柔性防护套202还可设计为筒状结构，如图8所示，图8为筒状柔性防护套结构示意图，在两个圆环状的柔性防护套202的柔性纤维帘布401上增加纤维帘布环404，该部分结构只有纤维帘布，并没有非牛顿流体403的分布，纤维帘布环404与柔性纤维帘布401一体化铺层成型，这种结构的主要好处在于可以直接将纤维帘布环404嵌入防爆轮胎的内缓冲层301和外缓冲层303之中，起到嵌入固定整个柔性防护套202的作用。具体的嵌入位置为，将筒状纤维帘布环404的内环固定在内缓冲301内表面或其中，筒状纤维帘布环404的外环固定在外缓冲层303的外表面或其中，这种铺设可以进一步加强胎面205的防护，协同三级防护结构共同保护胎面205。此外，该柔性防护套202可也以作为圆盘状结构，圆盘状结构与圆环状结构的区别是，柔性防护套202可以覆盖在轮毂201的表面，使得轮毂201也能被保护。

本发明的防爆轮胎中的所述加强剪切带由硬质颗粒层和若干组剪切层构成，其中：

所述剪切层位于所述加强剪切带的内层，与所述仿生多胞支撑结构连接；

所述硬质颗粒层位于所述加强剪切带的外层，与所述胎面的内侧连接。

加强剪切带204主要由硬质颗粒层503和若干组剪切层组成，主要作为三级防护结构，如图9所示，图9为加强剪切带结构示意图，其中，所述硬质颗粒层503内部随机均匀分布很多硬质颗粒，基体材料与弹性层501类似，其中的硬质颗粒主要为硬质合金颗粒、金刚石颗粒、陶瓷颗粒等超硬度材料构成，硬质颗粒层503主要用于改变尖锐物（钉子，弹片以及尖锐石块等物体）的穿透方向，使其无法正向穿透胎面205，从而保护内部仿生多胞支撑结构203，尽可能地使其残留于胎面205或者硬质颗粒层503之中，或者斜向打出，若残留于硬质颗粒层，反而可以起到进一步加强三级防护的作用；每一组剪切层都为“三明治”结构，“三明治”结构主要由中间一层杨氏模量较低的弹性层501和上、下两层杨氏模量较高的增强层502组成，其中杨氏模量较低的弹性层501可以为天然橡胶、合成橡胶、聚氨酯、泡沫橡胶、泡沫聚氨酯、嵌段共聚酯和聚酰胺的嵌段共聚物(诸如共聚酰胺或聚醚嵌段酰胺)等，而杨氏模量较高的增强层502由金属环或者复合材料构成，其中复合材料的基体可以与杨氏模量较低的弹性层501一致或类似，而其中的加强纤维材料有尼龙、棉线、人造丝、聚酯纤维、钢丝、碳纤及玻纤等。这里的多组“三明治”结构不仅仅可以进一步削弱外来尖锐物对内部仿生多胞支撑结构203的冲击破坏，还可以起到箍紧仿生多胞支撑结构203的作用，实现整体仿生多胞支撑结构203全局性承载，均匀性承载。

具体地，加强剪切带204的内表面，即“三明治”结构的内表面与仿生多胞支撑结构203的外缓冲层303的外表面固定连接，加强剪切带204的外表面即硬质颗粒层503与胎面205的内表面固定连接。

胎面205外侧有花纹块，主要为橡胶材料，具备很好的耐磨性和抵抗冲击破坏性，若胎面有大规模破坏可重新翻新更换胎面即可。

如图12所示，图12是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。

本发明实施例设备可以是PC机或服务器设备。

如图12所示，该设备可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图12中示出的设备结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图12所示，作为一种存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及轮胎制备程序。

其中，操作系统是管理和控制便携轮胎制备设备与软件资源的程序，支持网络通信模块、用户接口模块、轮胎制备程序以及其他程序或软件的运行；网络通信模块用于管理和控制网络接口1002；用户接口模块用于管理和控制用户接口1003。

在图12所示的轮胎制备设备中，所述轮胎制备设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的轮胎制备程序，并执行下述轮胎制备方法各个实施例中的操作。

基于上述硬件结构，提出本发明轮胎制备方法实施例。

参照图13，图13为本发明防爆轮胎制备方法实施例的流程示意图，所述方法包括：

步骤S10，获取轮胎参数，根据所述轮胎参数，制作轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面；

步骤S20，根据预设安装顺序，将所述轮毂、所述仿生多胞支撑结构、所述柔性防护套、所述加强剪切带和所述胎面进行安装，以得到防爆轮胎。

本实施例防爆轮胎制备方法运用于轮胎制备机构的轮胎制备设备中，该轮胎制备设备可以是PC机或终端设备，为描述方便，以轮胎制备设备为例进行描述；轮胎制备设备在接收到制备指令时，获取制备指令中对应的轮胎参数，根据轮胎参数，制作轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面；根据预设安装顺序，将轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面进行安装，以得到防爆轮胎。其中，制作仿生多胞支撑结构的步骤为：轮胎制备设备获取轮胎参数中对应的仿生多胞支撑结构参数，并根据仿生多胞支撑结构参数确定仿生多胞支撑结构的制作流程，仿生多胞支撑结构的制作流程包括第一制作流程和第二制作流程；若确定仿生多胞支撑结构的制作流程为第一制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数，制备二维仿生多胞支撑结构；若确定仿生多胞支撑结构的制作流程为第二制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数，制备三维仿生多胞支撑结构。

本实施例的防爆轮胎制备方法，在接收到制备指令时，根据轮胎参数，制作轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面；根据预设安装顺序，将轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面进行安装，以得到一种非充气且具有防爆功能的轮胎。

以下将对各个步骤进行详细说明：

步骤S10，获取轮胎参数，根据所述轮胎参数，制作轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面；

在本实施例中，轮胎制备设备在接收到制备指令时，获取制备指令中对应的轮胎参数，根据轮胎参数，分别确定轮毂参数、仿生多胞支撑结构参数、柔性防护套参数、加强剪切带参数和胎面参数，并根据轮毂参数制作对应的轮毂，根据仿生多胞支撑结构参数制作对应的仿生多胞支撑结构，根据柔性防护套参数制作对应柔性防护套，根据加强剪切带参数制作加强剪切带，根据胎面参数制作对应的胎面，需要说明的是，制备指令是由相关操作人员触发的，可选地，相关操作人员根据实际生产需求，将需要生产的轮胎对应的轮胎参数输入轮胎制备设备中，轮胎制备设备便可接收到制备指令。

步骤S20，根据预设安装顺序，将所述轮毂、所述仿生多胞支撑结构、所述柔性防护套、所述加强剪切带和所述胎面进行安装，以得到防爆轮胎。

在本实施例中，轮胎制备设备在制作得到轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面后，根据预设安装顺序，将轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面进行安装，以得到防爆轮胎，需要说明的是，预设安装顺序为根据防爆轮胎的由内到外的结构分布，由内到外进行组装。需要说明的是，轮毂为普通轮毂，胎面外侧有花纹块，胎面主要为橡胶。

具体地，根据所述轮胎参数制作仿生多胞支撑结构的步骤包括：

步骤a，获取所述轮胎参数中对应的仿生多胞支撑结构参数，并根据所述仿生多胞支撑结构参数确定所述仿生多胞支撑结构的制作流程，所述仿生多胞支撑结构的制作流程包括第一制作流程和第二制作流程；

在该步骤中，轮胎制备设备获取轮胎参数中对应的仿生多胞支撑结构参数，并根据仿生多胞支撑结构参数确定仿生多胞支撑结构的制作流程，仿生多胞支撑结构的制作流程包括第一制作流程和第二制作流程，如：若轮胎制备设备获取的仿生多胞支撑结构参数包括二维仿生多胞支撑结构及其尺寸，则确定轮胎制作流程为第一制作流程，若轮胎制备设备获取的仿生多胞支撑结构参数包括三维仿生多胞支撑结构及其尺寸，则确定轮胎制作流程为第二制作流程。

步骤b，若确定所述仿生多胞支撑结构的制作流程为所述第一制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述二维仿生多胞支撑结构；

在该步骤中，轮胎制备设备若确定仿生多胞支撑结构的制作流程为第一制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数中的二维仿生多胞支撑结构及其尺寸，结合第一制作流程，制备二维仿生多胞支撑结构。

进一步地，根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述二维仿生多胞支撑结构的步骤包括：

步骤b1，根据所述仿生多胞支撑结构参数，确定所述二维仿生多胞支撑结构的尺寸；

在该步骤中，轮胎制备设备根据仿生多胞支撑结构参数，确定二维仿生多胞支撑结构的尺寸；如：轮胎制备设备根据仿生多胞支撑结构参数，确定二维仿生多胞支撑结构的尺寸为：内直径为40厘米、外直径为100厘米，高度为19厘米；需要说明的是，二维仿生多胞支撑结构的尺寸可根据实际情况进行调整。

步骤b2，根据所述二维仿生多胞支撑结构的尺寸，对制备原料进行3D打印操作或浇注操作，以制备所述二维仿生多胞支撑结构。

在该步骤中，轮胎制备设备根据二维仿生多胞支撑结构的尺寸，对在内缓冲层和外缓冲层之间，基于制备原料进行3D打印操作或浇注操作，以制备二维仿生多胞支撑结构，制备得到的二维仿生多胞支撑结构呈圆环形，在二维仿生多胞支撑结构的内圆的位置安装轮毂，需要说明的是，该制备原料为超粘弹性材料；进行3D打印操作或浇注操作前，将制备原料进行第一加热操作和第一加压操作，使得制备材料的温度达到第一预设温度，以及使得制备原料受到的压力达到第一预设压力，使得制备原料具有足够的流动性和粘性；进行浇注或者离心浇注操作之前，还需要根据二维仿生多胞支撑结构的尺寸确定模具的尺寸，并在模具的内壁涂覆一层脱模剂。

步骤c，若确定所述仿生多胞支撑结构的制作流程为所述第二制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述三维仿生多胞支撑结构。

在该步骤中，轮胎制备设备若确定仿生多胞支撑结构的制作流程为第二制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数中的三维仿生多胞支撑结构及其尺寸，结合第二制作流程，制备三维仿生多胞支撑结构。

进一步地，根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述三维仿生多胞支撑结构的步骤包括：

步骤c1，根据仿生多胞支撑结构参数，确定所述三维仿生多胞支撑结构的尺寸，并根据所述三维仿生多胞支撑结构的尺寸，确定对应的制备设备，所述制备设备包括反应釜、吹气管道、制备原料容器和排气管道；

在该步骤中，轮胎制备设备若确定轮胎制作流程为第二制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数确定三维仿生多胞支撑结构的尺寸，并根据三维仿生多胞支撑结构的尺寸，确定对应的制备设备；如：轮胎制备设备获取到的轮胎参数，确定三维仿生多胞支撑结构的尺寸为：内直径为40厘米、外直径为100厘米，高度为19厘米，根据三维仿生多胞支撑结构的尺寸，进而确定对应的三维仿生多胞支撑结构的制备设备；需要说明的是，三维仿生多胞支撑结构的尺寸可根据实际情况进行调整。

具体地，如图13所示，图13为三维仿生多胞支撑结构的制备设备结构示意图，三维仿生多胞支撑结构的制备设备包括：吹气管道601，制备原料容器602，反应釜603，排气管道604，其中反应釜603包含三部分，上模具701，中模具702，下模具703，其中，吹气管道中具有多个均布或不同密度分布的孔道，通过蘸取制备原料和经过吹气操作后，可以使得制备原料在反应釜内部形成泰森多边形形状的气泡；反应釜603的上模具701、中模具702和下模具703时可以互相分离的，以便于后续对得到的三维仿生多胞支撑结构进行脱模操作。

步骤c2，通过所述制备设备蘸取制备原料，并对所述制备原料进行预设操作，以制作所述三维仿生多胞支撑结构。

在该步骤中，轮胎制备设备确定对应的三维仿生多胞支撑结构的制备设备后，如图13 所示，在制备设备的反应釜603内壁上涂覆一层脱模剂，通过制备设备的吹气管道601从制备原料容器602中蘸取制备原料，并将制备原料吹送到反应釜603中，当反应釜603中充满制备原料后，对反应釜603中中的制备原料进行预设操作，以制作三维仿生多胞支撑结构。需要说明的是，制备原料为超粘弹性材料，这种材料具备一定的特殊性：在特定温度和压力下，该材料具有足够的流动性和粘性，在非特定温度和压力下，该材料具有足够的弹性，且呈固体状。

进一步地，在步骤c2之前，包括：

对所述制备原料进行第一加热操作和第一加压操作，使得所述制备原料的温度达到第一预设温度，以及使得所述制备原料受到的压力达到第一预设压力；

在该步骤中，轮胎制备设备对制备原料进行第一加热操作和第一加压操作，使得制备材料的温度达到第一预设温度，以及使得制备原料受到的压力达到第一预设压力，使得制备原料具有足够的流动性和粘性，能够被制备设备蘸取；需要说明的是，第一预设温度的范围为120到150摄氏度，第一预设压力的范围为1.5到2个大气压。

将仿生多胞结构的内、外缓冲层提前布置于反应釜中，布置前对反应釜刷脱模剂，以方便内、外缓冲层脱模。

在该步骤中，如图11所示，图11为反应釜中内外缓冲层布置示意图，根据轮毂的尺寸和三维仿生多胞支撑结构的尺寸，提前在反应釜内放置三维仿生多胞支撑结构的内缓冲层301和外缓冲层303，并在内缓冲层301的上方和下方放置隔板，以防止制备原料进入内缓冲层的内围用于安装轮毂的位置，制备原料只能进入内缓冲层301和外缓冲层303之间的区域，从而在一定温度和压力下与内缓冲层301外侧和外缓冲层303内侧固定连接，需要说明的是，在内缓冲层301和外缓冲层303布置前，对反应釜刷脱模剂，以方便内、外缓冲层脱模。

进一步地，步骤c2包括：

步骤c21，根据预设频率，通过所述制备设备中的吹气管道蘸取所述制备原料容器中的制备原料，并根据预设吹气速度，通过所述制备设备中的吹气管道进行吹气操作，使得所述制备原料被吹送到所述制备设备的反应釜内；

在该步骤中，轮胎制备设备在对制备原料进行第一加热操作和第一加压操作后，在制备设备的反应釜内壁涂覆脱模剂，根据预设频率，通过制备设备中的吹气管道蘸取制备原料，并根据预设吹气速度，通过制备设备中的吹气管道进行吹气操作，使得制备原料被吹送到制备设备的反应釜内；如：预设频率为每秒蘸取一次，预设吹气速度为0.5L/s，即每秒吹出的气体为0.5升，当轮胎制备设备根据预设频率，将制备设备中的吹气管道浸润到制备原料容器中的制备原料中，以蘸取制备原料，在吹气管道蘸取到制备原料后，将吹气管道抬起不与制备原料接触，并将吹气管道移动到反应釜上方，根据预设吹气速度，通过制备设备中的吹气设备将吹气管道蘸取的制备原料吹送进入到制备设备中的反应釜内，使得进入反应釜内的制备原料形成预设大小的气泡。

步骤c22，当检测到所述反应釜溢出制备原料，则停止所述吹气操作；

在该步骤中，轮胎制备设备检测制备设备中的反应釜上端是否有制备原料溢出，可选地，通过在反应釜上端安装对制备原料敏感度高的传感器，以检测反应釜上端是否有制备原料溢出。轮胎制备设备若检测到反应釜上端没有制备原料溢出，则确定反应釜中未充满制备原料，并继续根据预设频率，通过制备设备中的吹气管道蘸取制备原料，并根据预设吹气速度，通过吹气设备将吹气管道蘸取的制备原料吹送进入到制备设备中的反应釜内；轮胎制备设备若检测到反应釜上端有制备原料溢出，则确定反应釜中已充满制备原料，并停止吹气操作，将吹气管道和排气管道进行密封，以便后续步骤的进行。其中，排气管道主要用于将气体排除，防止里面形成多余的气泡。

步骤c23，对所述反应釜中的所述制备原料进行第二加热操作和第二加压操作，使得所述制备原料的温度达到第二预设温度，以及使得所述制备原料受到的压力达到第二预设压力，并将所述第二预设温度和第二预设压力保持预设时长，得到预成型三维仿生多胞支撑结构；

在该步骤中，轮胎制备设备对充满反应釜的制备原料进行第二加热操作和第二加压操作，使得反应釜内的制备原料的温度达到第二预设温度，以及使得反应釜内的制备原料受到的压力达到第二预设压力，并将第二预设温度和第二预设压力保持预设时长，得到预成型三维仿生多胞支撑结构；如：第二预设温度为110摄氏度，第二压力值为1.3个大气压，预设时长为1小时，轮胎制备设备对充满反应釜的制备原料进行第二加热操作和第二加压操作，使得反应釜内的制备原料的温度达到第二预设温度，以及使得反应釜内的制备原料受到的压力达到第二预设压力，并将第二预设温度和第二预设压力保持预设时长，得到预成型三维仿生多胞支撑结构；需要说明的是，第二预设温度、第二压力值为1.3个大气压和预设时长是根据具体的需要制备的三维仿生多胞支撑结构的强度以及气泡大小等参数设定的，一般来说，第二预设温度的范围为90到110摄氏度，第二压力值为1.3到1.5个大气压，预设时长为1到1.5小时。

步骤c24，对所述预成型三维仿生多胞支撑结构进行脱模操作和切割操作，得到所述三维仿生多胞支撑结构。

在该步骤中，轮胎制备设备将反应釜中的上模具和下模具进行拆分，可选地，先固定反应釜，通过上下摇晃的方式，以使预成型三维泰森多边形结构脱模，可选地，还能先悬空固定反应釜，通过重力的作用使得预成型三维泰森多边形结构脱模脱离反应釜，轮胎制备设备根据三维仿生多胞支撑结构的尺寸，对所述预成型三维仿生多胞支撑结构进行切割操作，将多余的部分切除，得到三维泰森多边形结构，如：轮胎制备设备确定三维仿生多胞支撑结构的尺寸为：内直径为40厘米、外直径为100厘米、高度为19厘米，对预成型三维仿生多胞支撑结构进行切割操作，得到三维仿生多胞支撑结构，此时三维仿生多胞支撑结构呈圆环状。需要说明的是，三维仿生多胞支撑结构是根据三维泰森多边形形成的，这样的结构更加密集，防爆性能更加优异，即使个别胞体结构损害，依然不影响整体的性能；预成型三维仿生多胞支撑结构的脱模方式有多种，在此不做限定。

本实施例的轮胎制备设备在接收到制备指令时，获取制备指令中对应的轮胎参数，根据轮胎参数，制作轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面；根据预设安装顺序，将轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面进行安装，以得到防爆轮胎。其中，制作仿生多胞支撑结构的步骤为：轮胎制备设备获取轮胎参数中对应的仿生多胞支撑结构参数，并根据仿生多胞支撑结构参数确定仿生多胞支撑结构的制作流程，仿生多胞支撑结构的制作流程包括第一制作流程和第二制作流程；若确定仿生多胞支撑结构的制作流程为第一制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数，制备二维仿生多胞支撑结构；若确定仿生多胞支撑结构的制作流程为第二制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数，制备三维仿生多胞支撑结构。本发明通过通过制备具有轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面的防爆轮胎，得到了一种非充气且具有防爆功能的轮胎。

本发明还提供一种轮胎制备设备。

本发明轮胎制备设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的轮胎制备程序实现如上所述的轮胎制备方法的步骤。

其中，在所述处理器上运行的轮胎制备程序被执行时所实现的方法可参照本发明轮胎制备方法各个实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令，用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书与附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种防爆轮胎，其特征在于，所述防爆轮胎包括：轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带、胎面，其中：

所述仿生多胞支撑结构、所述加强剪切带和所述胎面都呈圆环状；

所述轮毂位于所述防爆轮胎的中心位置，所述仿生多胞支撑结构嵌套在所述轮毂的外围，所述加强剪切带嵌套在所述仿生多胞支撑结构的外围，所述胎面嵌套在所述加强剪切带的外围；

所述柔性防护套安装在所述防爆轮胎的侧面；

其中，所述防爆轮胎中的所述仿生多胞支撑结构包括：内缓冲层、多胞结构和外缓冲层，其中：

所述多胞结构位于所述内缓冲层和所述外缓冲层之间，所述内缓冲层与所述轮毂连接，所述外缓冲层与所述加强剪切带连接；

所述多胞结构由超粘弹性材料制备而成的均匀密度或不同密度分布的泰森多边形构建而成；

所述防爆轮胎中的所述柔性防护套由柔性纤维帘布、密封橡胶层及非牛顿流体构成，其中：

所述非牛顿流体作为柔性防护套的内部填充物，所述密封橡胶层包裹住所述非牛顿流体，所述柔性纤维帘布包裹住所述密封橡胶层，构成柔性防护套；

所述柔性防护套的形状为圆环状、圆盘状或圆筒状。

2.如权利要求1所述的防爆轮胎，其特征在于，所述防爆轮胎中的所述加强剪切带由硬质颗粒层和若干组剪切层构成，其中：

所述剪切层位于所述加强剪切带的内层，与所述仿生多胞支撑结构连接；

所述硬质颗粒层位于所述加强剪切带的外层，与所述胎面的内侧连接。

3.一种防爆轮胎制备方法，其特征在于，所述防爆轮胎制备方法用于制备如权利要求1所述的防爆轮胎，所述防爆轮胎制备方法包括：

获取轮胎参数，根据所述轮胎参数，制作轮毂、仿生多胞支撑结构、柔性防护套、加强剪切带和胎面；

根据预设安装顺序，将所述轮毂、所述仿生多胞支撑结构、所述柔性防护套、所述加强剪切带和所述胎面进行安装，以得到防爆轮胎。

4.如权利要求3所述的防爆轮胎制备方法，其特征在于，所述仿生多胞支撑结构包括二维仿生多胞支撑结构和三维仿生多胞支撑结构，所述根据所述轮胎参数制作仿生多胞支撑结构的步骤包括：

获取所述轮胎参数中对应的仿生多胞支撑结构参数，并根据所述仿生多胞支撑结构参数确定所述仿生多胞支撑结构的制作流程，所述仿生多胞支撑结构的制作流程包括第一制作流程和第二制作流程；

若确定所述仿生多胞支撑结构的制作流程为所述第一制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述二维仿生多胞支撑结构；

若确定所述仿生多胞支撑结构的制作流程为所述第二制作流程，则根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述三维仿生多胞支撑结构。

5.如权利要求4所述的轮胎制备方法，其特征在于，所述根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述二维仿生多胞支撑结构的步骤包括：

根据所述仿生多胞支撑结构参数，确定所述二维仿生多胞支撑结构的尺寸和形状；

根据所述二维仿生多胞支撑结构的尺寸和形状，对制备原料进行3D打印操作或浇注操作，以制备所述二维仿生多胞支撑结构。

6.如权利要求5所述的轮胎制备方法，其特征在于，所述根据仿生多胞支撑结构参数，制备所述三维仿生多胞支撑结构的步骤包括：

根据仿生多胞支撑结构参数，确定所述三维仿生多胞支撑结构的尺寸和形状，并根据所述三维仿生多胞支撑结构的尺寸和形状，确定对应的制备设备，所述制备设备包括反应釜、吹气管道、制备原料容器和排气管道；

通过所述制备设备蘸取制备原料，并对所述制备原料进行预设操作，以制作所述三维仿生多胞支撑结构。

7.如权利要求6中所述的轮胎制备方法，其特征在于，所述通过所述制备设备蘸取制备原料，并对所述制备原料进行预设操作，得到所述三维仿生多胞支撑结构的步骤之前，所述轮胎制备方法还包括：

对所述制备原料进行第一加热操作和第一加压操作，使得所述制备原料的温度达到第一预设温度，以及使得所述制备原料受到的压力达到第一预设压力；

将仿生多胞结构的内、外缓冲层提前布置于反应釜中，布置前对反应釜刷脱模剂，以方便内、外缓冲层脱模。

8.如权利要求6所述的轮胎制备方法，其特征在于，所述通过所述制备设备蘸取制备原料，并对所述制备原料进行预设操作，得到所述三维仿生多胞支撑结构的步骤包括：

根据预设频率，通过所述制备设备中的吹气管道蘸取所述制备原料容器中的制备原料，并根据预设吹气速度，通过对所述制备设备中的吹气管道进行吹气操作，使得所述制备原料被吹送到所述制备设备的反应釜内；

当检测到所述反应釜中溢出制备原料，则停止所述吹气操作；

对所述反应釜中的所述制备原料进行第二加热操作和第二加压操作，使得所述制备原料的温度达到第二预设温度，以及使得所述制备原料受到的压力达到第二预设压力，并将所述第二预设温度和第二预设压力保持预设时长，得到预成型三维仿生多胞支撑结构；

对所述预成型三维仿生多胞支撑结构进行脱模操作和切割操作，得到所述三维仿生多胞支撑结构。

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