TWI663098B - 承載裝置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一種可浮在水面上之承載裝置及其操作方法，包括：浮式平台；以及至少一撓性單元，設於該浮式平台之底側且其內部形成腔體；其中，該撓性單元在受力時將產生形變，以降低撓性單元與水中土壤之間的摩擦力，而可使承載裝置自行脫困。

Description

承載裝置及其操作方法
本揭露係有關一種浮在水面上之承載裝置及其操作方法，尤指一種可自行脫困之浮在水面上之承載裝置及其操作方法。
在休閒觀光、研究量測或太陽光伏發電等領域中，常需在湖泊或水庫等水域中設置水上浮式平台。例如在水上浮式平台上設置太陽能板來進行發電，除了可取得電力外，水上浮式平台之設計更可有效節約土地資源。
此浮式平台可隨著水位上下起伏。然而，在浮式平台面臨水位下降時，浮式平台底部容易沉陷入水域底層溼潤的土壤中。若再經長時間缺水，土壤將會乾枯硬化而讓浮式平台牢牢固定於土壤中。在後續水位上升後，浮式平台自身所提供的浮力仍無法自行從固結的土壤中掙脫，將使得浮式平台上所搭載之物品因浸水而損壞。
本揭露之主要目的在於提供一種承載裝置，包括：浮式平台，係可漂浮於一液體之液面上；以及至少一撓性單 元，設於該浮式平台之底側且其內部形成腔體，以於受力時產生形變。
本揭露之再一目的在於提供一種承載裝置的操作方法，包括：將如前述之承載裝置放置於液面上，其中，該承載裝置包括浮式平台及設於該浮式平台之底側的撓性單元；在液面下降使該承載裝置陷入位於液體內之沈積物時，該撓性單元受到該承載裝置之重力以及來自該沈積物之應力而擠壓產生形變；以及在液面上升時，該承載裝置之浮力帶動該撓性單元產生另一形變，俾使該撓性單元進一步藉由該承載裝置之浮力而脫離該沈積物。
1‧‧‧水
10‧‧‧浮式平台
101‧‧‧頂側
102‧‧‧底側
11、11’‧‧‧撓性單元
111‧‧‧腔體
112‧‧‧潤滑劑
113‧‧‧內層部分
114‧‧‧外層部分
12‧‧‧樁腳
121‧‧‧溝槽
13‧‧‧固定件
14‧‧‧太陽能板
2‧‧‧土壤
21‧‧‧空隙
G‧‧‧重力
F‧‧‧浮力
S、S’‧‧‧應力
S01~S03‧‧‧步驟
第1A至1C圖係為本揭露之承載裝置及其操作方法之一實施例之示意圖；第2A至2C圖係為本揭露之承載裝置及其操作方法之另一實施例之示意圖；第3圖係為本揭露之承載裝置之再一實施例之示意圖；第4圖係為本揭露之承載裝置之運用示意圖；以及第5圖係為本揭露之承載裝置之操作方法之流程圖。
以下藉由特定之具體實施例加以說明本發明之實施方式，而熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點和功效，亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。
請參閱第1A圖，本揭露之承載裝置係應用於液面上之物品承載，包括浮式平台10及至少一撓性單元11。該浮式平台10具有相對應的頂側101及底側102，而該撓性單元11係設於該浮式平台10之底側102，且該撓性單元11內部則形成腔體111。亦即，浮式平台10係可漂浮在例如水1之液體上，而撓性單元11則是沉浸在水1中。本揭露之承載裝置除可應用於水外，亦可應用於其它可供漂浮其上之液體。
於一實施例中，撓性單元11之材料為橡膠或塑膠為等可撓性材料，因此，撓性單元11在受力時將會產生形變。而此撓性單元11在未受力時(即浮式平台10漂浮在水1上且撓性單元11沉浸在水1中受到水的浮力時，撓性單元11仍自然下垂的狀態)係可呈現錐體狀，但本揭露並不以此為限。
於一實施例中，撓性單元11之腔體111內係充填潤滑劑112，此潤滑劑112可為氣體、水、油、蠟或其組合。氣體可例如為氮氣或其他惰性氣體；油可例如為橄欖油或大豆油等食用植物油、機油或齒輪油等潤滑油、豬油或牛油等食用動物油、黃油等潤滑脂，或是矽油膏等等；蠟則可為固體之潤滑蠟等，本揭露並不以此為限。在本實施例中，撓性單元11之腔體111可完全以單一種潤滑劑112來予以填滿，亦可以多種潤滑劑112來予以填滿，例如第1A圖所示，腔體111內可部份以油充填，腔體111內未被油充填之部份則可以氣體充填，但本揭露並不以此為限。腔 體111係單一腔室或是至少一個腔室的設計，亦即具有多個分隔腔室，並且分別裝入不同填充物或單一種填充物。
請參閱第1B圖，第1B圖主要在於說明相對於第1A圖，當液體之液面下降而使承載裝置陷入位於液體中之沈積物時，例如水1之水位已下降而使承載裝置陷入土壤2中的情況。當水位持續下降時，承載裝置之撓性單元11將會接觸到土壤2，此時撓性單元11會受到承載裝置之重力G以及來自土壤2之應力S而擠壓產生形變(即第1B圖之撓性單元11’的外形)，例如從第1A圖之錐體狀橫向擴展形變為第1B圖的扁錐體狀。而隨著水位持續下降，由於此時土壤2仍是溼潤尚未固結，故撓性單元11’沉陷入土壤2的部份將會越來越多，甚至被土壤2覆蓋。
請進一步參閱第1C圖，在經歷第1B圖水位下降的情況後，第1C圖主要為描述後續水位上升而使承載裝置脫離土壤的情況。在水位上升時，承載裝置之浮力F將會帶動撓性單元11’產生另一形變，而使形變後之撓性單元11進一步藉由承載裝置之浮力F而脫離土壤2。詳言之，在水位逐漸上升時，承載裝置之浮力F逐漸增加，此浮力F所產生之應力S’(如第2C圖所示)會持續集中在撓性單元11與土壤2之交界處(即靠近浮式平台10之撓性單元11的上方邊緣處)，在撓性單元11原本於第1B圖之扁錐體狀逐漸形變為第1C圖之錐體狀之過程中，撓性單元11與土壤2之間會產生空隙21。此空隙21可讓水進入，水除了可軟化土壤2外，更可以降低撓性單元11及土壤2 之間的摩擦力。據此，承載裝置就可以憑藉著其自身浮力F帶動撓性單元11變形，而可自行從固結的土壤2中掙脫。請進一步參閱第2A圖，其為本揭露之承載裝置之另一實施例。以下僅說明本實施例中與前述實施例之不同處，相同技術內容於此不再贅述。
承載裝置包括浮式平台10、至少一樁腳12以及至少一撓性單元11。該浮式平台10具有相對應的頂側101及底側102，而樁腳12則設於浮式平台10之底側102並向下延伸。而該撓性單元11則同樣設於浮式平台10之底側102且固設包覆樁腳12，且該撓性單元11內部則形成腔體111。亦即，浮式平台10係可漂浮在水1上，而撓性單元11及樁腳12則是沉浸在水1中。而撓性單元11之固設手段，例如撓性單元11可完整包覆整個樁腳12而固定於該樁腳12所接置之浮式平台10上，或是撓性單元11完整包覆整個樁腳12而固定於樁腳12與浮式平台10之交界處，更或是撓性單元僅包覆部分樁腳12而固定於樁腳12靠近浮式平台10之一端上，本揭露並不以此為限。
於一實施例中，撓性單元11之材料為橡膠或塑膠等可撓性材料，因此，撓性單元11在受力時將會產生形變。而此撓性單元11在未受力時係可呈現錐體狀，但本揭露並不以此為限。
於一實施例中，撓性單元11之腔體111內係充填潤滑劑112，此潤滑劑112可為氣體、水、油、蠟或其組合。氣體可例如為氮氣或其他惰性氣體；油可例如為橄欖油或 大豆油等食用植物油、機油或齒輪油等潤滑油、豬油或牛油等食用動物油、黃油等潤滑脂，或是矽油膏等等；蠟則可為固體之潤滑蠟等，本揭露並不以此為限。在本實施例中，撓性單元11之腔體111可完全以單一種潤滑劑112來予以填滿，亦可以多種潤滑劑112來予以填滿，但本揭露並不以此為限。
請參閱第2B圖，第2B圖主要在於說明相對於第2A圖，水1之水位已下降而使承載裝置陷入土壤2中的情況。當水位持續下降時，承載裝置之撓性單元11將會接觸到土壤2，此時撓性單元11會受到承載裝置之重力G以及來自土壤2之應力S而擠壓產生形變，而使得靠近土壤2之撓性單元11之下端將會因土壤2之應力S而貼覆在樁腳12上，且撓性單元11內部腔體111的潤滑劑112將被逐漸擠壓向上移動。隨著水位持續下降，由於此時土壤2仍是溼潤尚未固結，故撓性單元11’及樁腳12沉陷入土壤2的部份將會越來越多，甚至被土壤2覆蓋。
請進一步參閱第2C圖，在經歷第2B圖水位下降的情況後，第2C圖主要為描述後續水位上升而使承載裝置脫離土壤的情況。在水位上升時，承載裝置之浮力F將會帶動樁腳12向上移動，且撓性單元11’產生另一形變，而使形變後之撓性單元11及樁腳12進一步藉由承載裝置之浮力F而脫離土壤2。
詳言之，在水位逐漸上升時，承載裝置之浮力F逐漸增加，此浮力F所產生之應力S’將會持續集中在撓性單 元11與土壤2之交界處(即靠近浮式平台10之撓性單元11的上方邊緣處)。由於承載裝置之浮力F帶動樁腳12向上移動，原本在第2B圖中被逐漸擠壓向上移動之撓性單元11內部腔體111的潤滑劑112將會向下移動充填於樁腳12向上移動後的空間。而此一潤滑劑112向下移動以及承載裝置之浮力F帶動樁腳12向上移動的行為，將會使得撓性單元11產生形變而會在其與土壤2之間產生空隙21。此空隙21可讓水進入，水除了可軟化土壤2外，更可以降低撓性單元11及土壤2之間的摩擦力。據此，承載裝置就可以憑藉著其自身浮力F帶動撓性單元11變形以及樁腳12向上移動，而可自行從固結的土壤2中掙脫。
於一實施例中，樁腳12之底面可為平面或圓角，只要樁腳不會刺破撓性單元11即可，本揭露並不限制樁腳12之底面的樣態。
請參閱第3圖，其為本揭露之承載裝置之再一實施例。在本實施例中，撓性單元11更包括內層部分113及外層部分114。內層部分113係貼附樁腳12，而外層部分114則是以未貼附樁腳12且其面積大於內層部分113之面積的方式，且於該外層部分114與內層部分113之間形成腔體111。於一實施例中，內層部分113及外層部分114為一體成型，但本揭露並不以此為限。
於一實施例中，貼附內層部分113之樁腳12表面上形成至少一溝槽121，例如可為螺旋溝槽，或是連續鋸齒溝槽。此溝槽121之目的在於增加其表面與撓性單元11之內 層部分113之間的摩擦力，本揭露並不限定溝槽121的具體樣態，只要能增加摩擦力的外型即可。
再於一實施例中，承載裝置更包括一固定件13，用以將撓性單元11環設於樁腳12上並密封腔體111。
請參閱第4圖，其為本揭露之承載裝置之運用示意圖。浮式平台10可由兩條圓管並排組成，例如圓管直徑為0.225公尺，圓管長度為10公尺，所組成的浮式平台10之寬度可為1.5公尺。在浮式平台10之底側102可設置複數之樁腳12及其對應之撓性單元11，本揭露並不限制撓性單元11及樁腳12之數量。而浮式平台10之頂側101可設有至少一太陽能板14，本揭露亦不限制太陽能板14之數量。另本揭露亦不限制浮式平台10只能以兩條圓管並排組成，浮式平台10實質上亦可為平底板狀或其他外型。
請參閱第5圖，一併參酌第1A~1C圖或第2A~2C圖，本揭露之承載裝置的操作方法，包括：將前述各實施例之承載裝置放置於一液體之液面(例如水1的水面)上，其中，承載裝置包括浮式平台10及設於浮式平台10之底側102的撓性單元11(步驟S01)；水位下降使承載裝置陷入位於該液體內之沈積物(例如土壤2)中，其中，撓性單元11受到承載裝置之重力G以及來自土壤2之應力S而擠壓產生形變(步驟S02)；在水位上升時，承載裝置之浮力帶動撓性單元11產生另一形變，俾使撓性單元11進一步藉由承載裝置之浮力F而脫離土壤2(步驟S03)。於一實施例中，撓性單元11受到承載裝置之重力G以及來自土壤2之應 力S而擠壓產生橫向擴展之形變。而在水位逐漸上升時，該承載裝置之浮力F所產生之應力S’將會持續集中在該撓性單元11與該土壤2之交界處，進而逐漸在該撓性單元11與該土壤2之間產生空隙21，使水1進入該空隙21以降低該撓性單元11及該土壤2之間的摩擦力。
藉由本揭露之承載裝置及其操作方法，承載裝置因自身重量及載重而沉陷於土壤中且更因土壤硬化而無法掙脫時，可藉由水位上升時所產生的浮力令撓性單元產生形變，此形變迫使撓性單元與土壤之間產生間隙，使得水滲入間隙中，除了可軟化土壤外，更可降低撓性單元與土壤之間的摩擦力，最終使承載裝置自行脫困，不需要任何額外能源即可浮起。本揭露之承載裝置及操作方法實具有防止承載裝置被水淹沒且其製造、運轉與維護成本低，同時可重複使用的功效。
上述實施形態僅為例示性說明本發明之技術原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此技術之人士均可在不違背本發明之精神與範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。然任何運用本發明所教示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。而本發明之權利保護範圍，應如下述之申請專利範圍所列。

Claims (15)

  1. 一種承載裝置，包括：浮式平台，係供漂浮於一液體之液面上；以及至少一撓性單元，係設於該浮式平台之底側且其內部形成腔體，以在該液面下降時受到該承載裝置之重力以及來自該液體內之沈積物之應力而擠壓產生形變，並在該液面上升時受到該承載裝置之浮力產生另一形變。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之承載裝置，其中，該腔體內充填潤滑劑。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之承載裝置，其中，該潤滑劑為氣體、水、油、蠟或其組合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之承載裝置，其中，製成該撓性單元之材料為橡膠或塑膠。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之承載裝置，其中，該撓性單元在未受力時係呈錐體狀。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之承載裝置，更包括至少一設於該浮式平台之頂側上之太陽能板。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之承載裝置，更包括至少一樁腳，係設於該浮式平台之底側，且為該撓性單元所包覆。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之承載裝置，其中，該撓性單元包括內層部分及外層部分，該內層部分係貼附該樁腳，且該外層部分係未貼附該樁腳且其面積大於該內層部分之面積，以於該內層部分與該外層部分之間形成該腔體。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之承載裝置，其中，該樁腳之表面上形成至少一溝槽，以供該撓性單元之內層部分貼附其上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之承載裝置，其中，該溝槽為螺旋溝槽。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之承載裝置，更包括一用以將該撓性單元環設於該樁腳上並密封該腔體之固定件。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之承載裝置，其中，該樁腳之底面為平面或圓角。
  13. 一種承載裝置的操作方法，包括：將如申請專利範圍第1至12項之任一項之承載裝置放置於液面上，其中，該承載裝置包括浮式平台及設於該浮式平台之底側的撓性單元；在液面下降使該承載裝置陷入位於液體內之沈積物時，該撓性單元受到該承載裝置之重力以及來自該沈積物之應力而擠壓產生形變；以及在液面上升時，該承載裝置之浮力帶動該撓性單元產生另一形變，俾使該撓性單元進一步藉由該承載裝置之浮力而脫離該沈積物。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之操作方法，其中，該撓性單元受到該承載裝置之重力以及來自該沈積物之應力而擠壓產生的形變係橫向擴展。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之操作方法，其中，在液面逐漸上升時，該承載裝置之浮力所產生之應力將會持續集中在該撓性單元與該沈積物之交界處，而於該撓性單元與該沈積物之間產生空隙，使液體進入該空隙而降低該撓性單元及該沈積物之間的摩擦力。
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