[發(fā)明專利]建造大型容器的新模式以及拱形體組合構(gòu)件的制造和應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910131616.1
• 申請日: 2009-04-10
• 公開（公告）號: CN101643135A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐林波
• 申請（專利權(quán)）人: 徐林波
• 主分類號: B65D90/00
• 分類號: B65D90/00;E04B2/00;E04B1/76;B63B5/00;E01D15/14;F16S3/08
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明所涉及的是一種建造大型容器的新模式及其構(gòu)件的制造和應(yīng)用。

這里所說的各種大型容器包括：各種飛機機體、艦船船體、車輛的車體、大型工業(yè)容器(如各種大型流體罐、物料倉等)、各種建筑物、以及生活中的各種大型容器(如浴盆)等。

背景技術(shù)

我們可以將各種飛機、艦船、車輛、以及各種建筑都看作是供人使用的流動或固定的“大型容器”。盡管它們由于其使用目的不同而在外觀、內(nèi)在結(jié)構(gòu)、以及所使用的材料上有很大差別。但無論如何，它們在建造模式上卻是大同小異的。都是先用柱、梁、檁等具有所需強度的長形材料建造骨架，再用各種具有所需功能的板狀面積材料將骨架所圍成的內(nèi)部空間封閉起來而構(gòu)成。

而許多生產(chǎn)和生活中的大型容器(如：鋼包、浴盆等)則是采用模具鑄造的方法，或用板狀材料沖壓成形的方法制造的，其產(chǎn)品多為強度和保溫性能較低的實心板狀結(jié)構(gòu)，而且模具及設(shè)備的投入也很高。

由于用上述傳統(tǒng)模式建造各種“大型容器”是依靠材質(zhì)和增加材料的截面尺寸來提高其強度和承載能力的，因此會在很大程度上受所用材料物理性能的制約而極大地提高建造或制造成本、增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和自身重量并極大地耗費工時。

例如：用傳統(tǒng)模式制造高強度、長距離、大排水量的航空母艦不僅鋼材消耗量巨大，而且船體結(jié)構(gòu)和建造工藝都十分復(fù)雜，因此造價昂貴。

再例如：用傳統(tǒng)模式制造高強度潛艇，也同樣面臨著船體結(jié)構(gòu)和建造工藝都十分復(fù)雜的問題。

另外，具有超大直徑和壁厚(例如：直徑由十幾米至百米以上，壁厚由十幾公分至一百公分以上)的各種高強度等經(jīng)和變徑管、空心球等，在工業(yè)、工程及軍事領(lǐng)域有著十分重要的特殊通途(例如：制造潛艇、制造大容量高壓反應(yīng)釜等)。但目前用傳統(tǒng)方法和工藝卻很難精確、低成本地制造出來。

再有，長距離大型橋梁的建造是將大跨度的巨型箱梁架設(shè)在以河床為基礎(chǔ)的橋墩上，不僅建設(shè)工期長而且施工困難、造價很高。

不僅如此，像無柱、無梁、超大(百米以上)跨度、有頂蓋的建筑也是很難建造的。

發(fā)明內(nèi)容

我們知道，在自然界中，各種物質(zhì)和各種生命體建造自身的方法是：首先用單一或極少幾種“材料”構(gòu)成所需功能和強度的結(jié)構(gòu)單元，然后用簡單復(fù)制的方法在不同方向上擴展。這些結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)不同，所形成的物質(zhì)其性能也不同，甚至?xí)芯薮蟛町悺＠纾菏⒔饎偸₆₀、碳納米管的組成“材料”都是碳，但它們的性能卻差別巨大。

金剛石、C₆₀、碳納米管以其獨特的結(jié)構(gòu)單元(晶格結(jié)構(gòu))建造出了在不同方面強度極高的奇妙“建筑”。

而在我們生活中也存在著一種強度極高、構(gòu)造獨特、可用作“大型容器”結(jié)構(gòu)單元的構(gòu)件，這便是拱形體構(gòu)件。由于這些拱形體構(gòu)件在受力時的“力線”環(huán)形閉合，因此具有極高的強度。

拱形體構(gòu)件有三種：即：一維拱形體構(gòu)件、二維拱形體構(gòu)件和三維拱形體構(gòu)件。

一維拱形體構(gòu)件是指在線性方向上的截面為封閉環(huán)拱形(如圓形、橢圓形等)的構(gòu)件，例如：圓管、圓柱、橢圓管、橢圓柱等；二維拱形體構(gòu)件是指在相互垂直的兩個方向上的截面均為封閉環(huán)拱形的構(gòu)件，例如：實心或空心的圓環(huán)、橢圓環(huán)等；三維拱形體構(gòu)件是指在相互垂直的三個方向上的截面均為封閉環(huán)拱形的構(gòu)件，例如：實心或空心的圓球、橢圓球等。

現(xiàn)在，我們可以改變以往建造各種“大型容器”的傳統(tǒng)模式即：先造出其巨大的骨架，再將其封閉的模式；或鑄造及沖壓的模式。

為了能用簡單的方法、較少的材料、較低的成本和很快的速度，大量建造各種高強度“大型容器”，包括一些用傳統(tǒng)方法很難建造的、在特殊環(huán)境條件下使用的“大型容器”，如：耐高壓的大型潛艇和深潛裝置；具有長距離大面積甲板的航空母艦；水上和水下城市；可用來治理沙漠的大面積植物大棚等，本發(fā)明提供了一種建造大型容器的新模式以及高強度拱形體組合構(gòu)件的制造和應(yīng)用。其設(shè)計構(gòu)思和方案是：

將一定數(shù)量的拱形體構(gòu)件(以下簡稱“構(gòu)件”)或由構(gòu)件和拉緊的線性材料構(gòu)成的、具有預(yù)應(yīng)力的高強度結(jié)構(gòu)單元(以下簡稱“結(jié)構(gòu)單元”)按照一定的方式組合排列，并連接成更大尺寸的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)單元；當其達到所需尺寸時，便可將其作為各種“大型容器”使用，或?qū)⑵渑帕羞B接成其它所需形狀的各種“大型容器”使用。

因為即便是達到大型容器尺寸的構(gòu)件，仍會有構(gòu)件的特征和強度，所以我們?nèi)缤谟镁Ц裆L的方法制造無缺陷、大尺寸的高強度晶體，并將其用作各種容器。

具體做法是：