[發明專利]復合開放式/間隔式點陣復合支撐結構及其制造和使用方法

無效

• 申請號: 201280034730.2
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN104603379A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: D·霍爾特
• 申請（專利權）人: C6工業公司
• 主分類號: E04H12/02
• 分類號: E04H12/02;E04H12/16;E04H12/18;E04H12/22;E04H12/34;E04C3/00;E04C3/36;F03D11/04;F16B7/10;F16B7/18;F16B7/20;H01Q1/12;B29C70/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 黃志興;李翔

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年5月19日提交的美國臨時申請號61/488,041的優先權，該臨時申請的內容通過引用被并入本申請。

技術領域

本發明涉及在能夠快速部署的塔和桅桿系統的技術領域中使用的柵格支撐結構。在各種實施方式中，本發明的柵格結構被生產并運用在包括（但不限于）可再生能源電力產生、能源/電力輸送、通信、監視、照明、安全柵欄和天線支柱的技術領域中。

背景技術

傳統的電信和可再生能源產生支撐結構由木材、鋼（例如，電鍍鋼、不銹鋼和涂漆鋼…）、鋁和鋼筋混凝土構成。這樣的結構非常難以運輸且一旦被安裝就非常難以拆卸和移動。由于結構和內在高密度及笨重的性質，很難成本有效地在野外移動這些設備。移動這樣的設備一般需要大量修建道路以用于運輸建筑設備（即，但不限于運土設備、用于地基的混凝土輸送車和安裝起重機）。此外，很普遍地，建筑/架設地點的道路建筑成本占總工程成本的大部分。此外，在屋頂上和邊遠地區豎起和使用支撐結構是非常困難的、危險的和昂貴的。

此外，已經研制出了結構支撐架（包括三維復合柵格型結構支撐架）以用于需要提供高強度性能并且材料用量較小的場合。換句話說，高效的結構支撐架可擁有高強度，且同時擁有較低的重量，從而導致高強度/重量比。工程師已經追求了三維復合和標準材料桁架系統很多年，并且還在繼續研究和重新設計以實現持續改進。

在碳纖維柵格支撐結構的領域中，這樣的系統的基本定義涉及當前使用的三維系統的定義。此外，它涉及所述系統中的結點的結構，該結點將系統的構件連接連接在一起以形成單個較大的單元。例如編織、纏繞、機械緊固、節點旁路等連接連接柵格構件的方法已經在三維結構中使用，在該三維結構中，至少一個連接構件從標準2D笛卡爾平面以彎曲或直線的方式突出以形成3D結構。因此，需要提供一種柵格支撐結構，該柵格支撐結構在本質上是二維的，在形狀上是通用的，使用基于纖維的材料被限制到單個笛卡爾平面，并且當在這樣的結構的最高處支撐期望的物體時是非常堅固和穩定的。產業上仍然在尋求一種輕質、易于安裝、經久耐用、結構穩定且外形美觀的支撐結構。

發明內容

本發明的開放式點陣支撐結構包括多個細絲或纖維，該多個細絲或纖維以在多個節點處交叉的交織狀態分層，并通過嵌入到一個或多個固化的聚合材料中而置于穩定位置。本發明的開放式/間隔式點陣復合支撐結構的各種實施方式具有伸展和/或收縮收縮的設計，這種設計允許這樣的支撐結構為緊湊的以用于成本有效地運輸和快速部署，并由于其超輕的然而非常強的結構而被快速部署。本發明的復合支撐結構總體上是重量輕的、耐用的，并提供可代替由重得多的材料（例如木材、鋼、鋁、鋼筋混凝土等）制成的桿或桅桿系統的穩定和有效的結構。

本發明的優點沒有限制地包括，由于開放式點陣復合支柱材料具有非常高的強度與重量比，因此以低成本運輸以安裝是輕便和非常容易的。此外，與由較重的材料（例如金屬或木材）制成的塔和桅桿相比，在野外移動這些設備很容易，因為或有明顯減小的重量。移動這樣的設備一般需要人力和具有中等載荷建筑設備的潛力的小工具。此外，設備基本能夠現場部署，而不需要建造批準的道路、不需要傾捯的混凝土和/或不需要使用重型起重機以用于安裝。

在普遍的實施方式中，本發明是具有任意開放式柵格復合物的柵格結構（例如，靜態或伸縮式塔），從而實現質量減輕、便于安裝和降低成本等效果。

附圖說明

以下，通過結合帶有說明的附圖并且以示例的方式詳細描述，本發明的其它特征和優點將變得明顯；并且，在附圖中：

圖1A-圖1F描繪在二維中可能的結點變型和可選形式，其中所有構件被約束到兩個笛卡爾坐標；

圖2A-圖2B描繪根據本公開的實施方式的以二維柵格支撐結構的矩形形式的示例性實施方式；

圖3描繪根據本公開的實施方式的在二維柵格支撐結構中的交叉構件的示例性可選實施方式；

圖4A-圖4B描繪根據本公開的實施方式的二維柵格支撐結構的可選的示例性實施方式，其中交叉構件具有突出地可選性的對稱形狀和通用性；

圖5A-圖5F描繪具有多種交叉構件、邊界構件、橫向構件和縱向構件的布置方式的二維柵格復合點陣支撐結構的可選的示例性實施方式，該實施方式包括根據本公開的實施方式的位于邊界構件之間的所有可能的結點結構；

圖6描繪根據本公開的實施方式的二維柵格支撐結構的另一示例性布置；