可展开的柔性洪水缓解装置技术领域
本发明涉及在多种开口的尺寸、形状和朝向方面是可改变的柔性洪水缓解
装置系统。本发明可以用于密封开口的一部分或全部以防止洪水或其他流体的
威胁。
背景技术
自然影响和人造影响可能促成洪水事件。这些事件对位于水体处或附近的
建筑物和基础设施可能特别有挑战性。这些低于正常吃水线的区域中的运输系
统或建筑物特别易受伤害。伴随有高潮涌或暴洪、海平面上升和地震活动的猛
烈风暴是一些由自然造成的挑战。事故、恐怖主义和机械故障是可能引起洪水
或放大来源于自然事件引起的洪水的人造威胁。
全世界许多在吃水线之下运作的地铁和公路隧道经历过洪水。在2012年
飓风桑迪(Sandy)对纽约市造成特别毁灭性的破坏，这是因为地铁系统的重
要部分被洪水淹没并且经济损失是空前的。入水点包括地铁口、楼梯井入口点、
通风井、紧急出口和电梯井。公路隧道也被淹没，还有许多建筑物。虽然这是
历史上最坏的洪水事件之一，但是它只是全世界主要城市的地铁系统的一系列
事件之一。
存在可商购的许多类型的洪水缓解系统。这包括柔性洪水缓解装置、闸板
和防洪门。设计这些用以抵抗显著的流体静压力(高达数十英尺的水)并且用
刚性组件和机构做以展开它们。这些系统在安装过程中常常需要对基础设施进
行重大修改，需要相当大量的储存空间、频繁的维护并且由于对该系统的影响
因此安装代价高。正因为如此，常常发现他们在运输和其他应用中是不可接受
的。
基于纺织品和膜的柔性洪水缓解装置与刚性装置相比提供了显著益处。最
值得注意的是将材料包装成小体积来储存的能力。这不仅允许柔性洪水缓解装
置储存在小容积中以容易地装进现存空间，而且它使对要安装它的基础设施所
需的修改最小化。将膜门本身塑形以使得该门中的应力(取决于压力乘以曲率
半径)最小化。该门附接至带有“叉杆(deadman)”的轨道，其引导展开并
且还在门“拉紧”时将门密封。该叉杆是比导轨中的槽大并由此当门被水压而
拉紧时防止抽出的组装件。膜门的基部具有引导展开和支撑将门的该边缘密封
的弹性体密封部的板。膜门可以通过滚卷或折叠来包装，并且可以手动展开或
从带有马达的卷轴自动地展开。该设计具有非常少的移动部件而且几乎不需要
定期维护，并且在许多严酷环境中不易被破坏。
发明内容
所述柔性洪水缓解装置是可展开的门或壁利用纺织品和膜材料的独特优
点来提升洪水缓解装置的现有技术水平。
所述柔性洪水缓解装置包括纺织品和膜门、用于所述门的展开和附接的侧
轨、用于引导展开和密封的基部板、用于促进堆装和展开的卷轴或其他引导件、
以及容器。该系统还可以包括电动马达和机构，或手动操作装置，以促进或协
助展开和缩回。
将纺织品门滚卷或折叠进容器中并且堆装直到确定有潜在的洪水事件为
止。这时，打开容器并且将门展开以使得其安装入口阻塞并且能够在显著的流
体静压力下(从零到数十英尺的压头)防止水通过。纺织品门的叉杆附接至导
轨内部的轨道，当门被压力拉紧时经由叉杆的压缩来提供密封。叉杆也是纺织
品和膜的组装件并且被构造成使得门的拉紧将其拉进滑轨，从而促使其顺从其
形状并且向导轨呈现宽的密封区域。叉杆比导轨中的开口大，且因此无法被拔
出。
所述门可以垂直地或水平地定位。容器可以位于垂直门的任一侧上(在一
侧之上方、之下方或一侧上)，伴随以导轨垂直于容器延伸。当水平放置时，
容器可以放置在任何方便的地方。在地铁楼梯井的情况下，它可以位于顶部梯
级内部或远离顶部梯级的开口的对端处。
纺织品和膜门的另一特征是其为柔性的并且导轨可以是成角度的、弯曲的
或者被形成用于适合围绕物体。这可以进一步地减小在安装过程中的基础设施
修改，或者增强该系统的功能性。例如，如果门和叉杆组装件的形状是梯形的，
并且导轨和支撑框架是相似的梯形形状，那么这两者会在展开行程的最终部分
处提供过盈配合，从而密封并且拉紧叉杆组装件。可展开的夹紧装置也可以用
于作为密封的主要手段来压缩和密封叉杆组装件，或者如果需要的话用于在拉
紧的密封方案中的冗余。
有可能的是所述门可以从任一侧加负荷，因此与标准防洪闸相比增加了功
能性。这是由于叉杆与导轨非常配合的原因。此外，还可以构造纺织品和膜的
防洪闸门以使得传回支撑结构的负荷是纵向的、垂直的或这两者的组合。这在
决定用于防洪闸的安装所需要的基础设施修改水平的结构强化设计中可能是
有利的。
本发明的第二方面是相似的但是结构较少的版本的用途，该相似的但是结
构较少的版本用于对来自火、化学或生物剂或者其他暂态介质的烟雾的遏制。
虽然系统的功能性是相同的，但是因为在系统上的力较低，其中横跨边界具有
较小的Δ(德尔塔)压力，因此可以使用较薄的材料。
本发明的另一表述是可以距其使用点远程地储存的可分离式纺织品和膜
门组装件。当需要时可以将其运输至其使用位置并且安装进预安装的支撑框架
中。该框架将能够通过夹紧或滑动间歇叉杆进入分段的槽中而接受叉杆组装
件。对于奇形怪状的隧道/竖井，诸如对基础设施的挖掘是不可能的或者侵入内
部空间是不允许的圆形水下地铁隧道，这一方案可能是感兴趣的。
附图说明
图1图示了应用于水平方向的、所述门展开的组装件。
图2图示了应用于水平方向的、所述门堆装的组装件。
图3图示了织物门至框架的附接，以及密封特征部。
图4图示了叉杆。
图5A-5D图示了在织物门的构造中的各种实施方式。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施方式的、所述门处于展开位置的柔性洪水缓
解装置100的立体图。图2示出了处于其堆装状况下的柔性洪水缓解装置100。
图3至图5A-5D分别图示了柔性洪水缓解装置100的关键特征部的详细视图。
柔性洪水缓解装置也称为伸缩闸(Flex-Gate)。
如图1和图2中所示，柔性洪水缓解装置100包括纺织品和膜门101、导
轨102、端板103、卷轴104和容器105。
门101可通过导轨102移动，并且可从堆装位置移动到展开位置，反之亦
然。当如图1中所示柔性洪水缓解装置100启动时，门101被定位成使得它可
以抑制水或其他流体从零至数十英尺的流体静压头的流体静压力。当柔性洪水
缓解装置如图2中所示堆装时，原定的交通(人、空气、汽车、火车等)可以
穿过开口。柔性洪水缓解装置100的尺寸和形状可以限定成适合任何开口。膜
门还可以被配置用于通过具有符合隧道中的特征部的弯曲导轨102而符合该特
征部，诸如壁上的管道。将膜门101制造成凹形的以使得门101和导轨102中
的应力最小化。
膜门101在其周边的两侧上具有接合导轨102的叉杆106特征部以促进展
开和密封。端板103在其任意暴露面上具有密封特征部107以在柔性洪水缓解
装置闭合并且流体冲撞它时提供针对配合面的密封。导轨102在端板103停住
以接合并密封所述膜门101上的叉杆106的末端附近包含特征部108。特征部
108在该区域中向叉杆106施加拉力以将叉杆106密封在导轨102中，由于端
板是刚性的所以当膜门101与水接合时所述导轨不能被拉紧。然后端板103与
锁紧机构109锁定到位。该锁紧机构108可以采取多种形式并且可以位于组装
件上的各个区域中。
膜门101与端板103相对的末端可以以许多方式终止。这里所示的方法是
包括如在膜门101的侧边上的叉杆106。然而，夹紧、在卷轴104或容器105
中的固定终止或者类似于端板103末端的终止也是可能的。在容器105放置在
水位之上的情况下，在该区域中的密封是不必要的。
膜门101可以以包括滚卷或折叠在内的许多方式进行堆装。如果选择滚卷，
那么可以使用卷轴104来控制材料的包装并且协助展开/缩回。如果需要更紧凑
的组装件，那么可以无需卷轴104的帮助而经由折叠进行储存。卷轴104可以
机动化或者装备有手动曲柄来展开和缩回。
图3示出了在展开过程中当膜门101未拉紧时以及当它拉紧时叉杆106与
导轨102的配合。叉杆106在展开过程中是未拉紧的以消除摩擦并且减小展开
力。叉杆106或导轨102可以具有涂层或抛光以在展开过程中减小摩擦。叉杆
106符合导轨102的形状并且与线缆或杆构造相比提供加大的密封区域，这是
因为其是用顺应材料制造的，诸如包含绳索和网状物的纺织品组装件。当以这
种方式使用时叉杆106不需要任何润滑剂。密封部107邻近叉杆106定位。
如图4中所示，叉杆106包括内核110、膜门带状物114、膜门膜115和
叉杆保护覆层。内核110提供强度和几何特征部，该几何特征部不能被压缩穿
过导轨102中的槽。膜门带状物114是膜门101的带状物结构的延伸。所述带
状物缠绕在内核110周围并且缝起来以构成环。这样的联结提供了负荷从膜门
101到导轨102的路径。膜门膜115是膜门101的不渗透层的延伸。膜门膜缠
绕在内核110周围以使密封部从膜门101延伸进导轨102。可以添加可选的保
护覆层116(图5A)以向组装件增加弹性或者通过其顺应性的性质而增强密封。
图5A-5D示出了在根据本发明的各种实施方式中膜门的各部分。带状物
114(图5A、5C、5D)是膜门101的结构组件。其通过将带状物编织在一起
来生成一宏观组构而制造。其他扁平材料段可以替代带状物。由于组装件将不
会散开，因此带状物的交织为该组装件提供了结构弹性，即使在一个带状物完
全断开的情况下也是如此。在这种情况下带状物之间的摩擦防止了带状物移
动。带状物114可以保持为未连接的，或者它们可以经由缝合、密封、黏合或
一些类似行动以规则间距连结。带状物114可以涂覆或浸渍有塑料涂层或弹性
体涂层，或者它可以是无涂层的。将带状物114进行连结防止了带状物中的间
隙可让膜115受到来自残骸的潜在损害或由于在组装件拉紧时而造成的不均匀
负荷。带状物114可以以这样的方式组装以便在膜门101中轴向地或纵向地或
者这两者组合地传递负荷。这可以通过在你希望防止负荷传递的方向上加长所
述带状物而完成。
膜115定位在邻近于带状物114组装件并且尺寸过大以确保在带状物114
组装件中的负荷转移。膜115防止水传递穿过膜门101。膜可以任意由若干材
料构成，包括聚合物涂覆的织物、弹性体片、塑料膜等。
可以向带状物114层和膜115层之间的组装件添加保护层116(图5A)以
提供附加的结构冗余和弹性。如果存在来自漂浮残骸或其他威胁的任何潜在影
响，则这是可取的。还可以以对膜115自身进行保护的方式在水侧上施加保护
层。