潮汐响应式屏障制造技术

提供了一种潮汐屏障，所述潮汐屏障可以响应潮汐变化有选择地部署。所述潮汐屏障包括具有延展膜的网，所述延展膜具有上边缘和下边缘。所述下边缘具有多个锚定点，用于将下边缘附连到水体下的海底。所述潮汐屏障还包括附连到上边缘的球胆，并且所述球胆具有有选择地膨胀和收缩球胆的阀。所述球胆具有足够大的体积，以便在以气体膨胀该体积时，所述膜的上边缘升高到水体的表面。泵设置在所述延展膜附近，该泵与所述球胆的阀流体连通。所述泵具有控制器，用于有选择地促动所述泵以气体膨胀和收缩所述球胆。

【技术实现步骤摘要】
潮汐响应式屏障本申请是申请人为“SOM设计事务所”、名称为“潮汐响应式屏障”的中国专利申请No.201080035980.9(国际申请号为PCT/US2010/045268)的分案申请。
本专利技术涉及装置和方法，用于保护海岸线或者沿着水道的城市区域抵御与潮汐涌浪或者高水位洪水相关联的周期性高水位。更具体地说，本专利技术涉及潮汐响应式屏障，该屏障包括可塌缩的高强度延展膜，该延展膜在底端锚定到海底或河底，而在该膜的顶端具有球胆，其中所述球胆可以有选择地膨胀，以使所述膜的前导边缘(例如，响应潮汐变化)升高到海水或河水的表面，以使所述膜从海底或河底牵拉到水面以及水边，所述膜在水边锚定到结构性塔台。
技术介绍
下个世纪中，洪水的主要威胁并不必然来自海平面本身的升高，而是来自高潮和暴风雨过程中极端情形的增多，这将导致在相对较短的期间对现有防洪设施造成破坏。永久性堤坝、堰堤或者防波堤先前已经用于保护海岸线并且针对高潮或者暴风雨中的这种周期性极端情形提供一些保护，但是这些设备通常包括混凝土块、碎石或者其他沉重的增强材料，这些材料为永久结构，不允许海洋船只通过，抑制了自然海洋生态系统，限制了完全享受海岸线地区并且建造和部署(deploy)昂贵。一种现有技术的防波堤结构采用固紧到海底的漂浮网用于保护海岸线，这种结构在美国专利公开US2005/0036839中描述。这种现有技术的防波堤结构采用漂浮支撑件，诸如填充空气的球胆、聚乙烯浮标或者其他材料在海底和低潮水位36之间牵拉所述网。在高潮水位，防波堤结构的网完全浸入水中，并且因此无法有效阻止周期性的极端潮汐变化或涌浪淹没海岸线。此外，所公开的现有技术防波堤结构披露为永久部署，这带来与限制海洋船只通过、海洋生物以及完全享受部署防波堤结构的海岸线地区类似的问题。因此，需要能克服上述问题的潮汐屏障，并且该潮汐屏障响应与潮汐涌浪或者高水位洪水相关联的周期性高水位，以保护海岸线或者沿着水道的城市区域免受这种周期性高水位的影响。
技术实现思路
符合本专利技术的装置、系统和方法提供了一种潮汐响应式屏障，该屏障为轻型且环境敏感的系统，设计用于保护与内陆水道接壤的城市区域免受与潮汐涌浪或者高水位洪水相关联的高水位。所述潮汐响应式屏障根据浮力固有原理以及与延展网膜相关联的结构有效性来操作。符合本专利技术的潮汐响应式屏障可以较之永久堤坝和局部洪水保护结构以显著更低的成本制造并实施在局部水道中，而不会损害生态以及这些水域的商业。根据符合本专利技术的装置，提供了一种响应潮汐变化的潮汐屏障。所述潮汐屏障包括具有延展膜的网。所述延展膜具有上边缘和下边缘。所述下边缘具有多个锚定点，用于将下边缘附连到水体下的海底。所述潮汐屏障还包括附连到上边缘的球胆，并且所述球胆具有有选择地膨胀和收缩球胆的阀。所述球胆具有足够大的体积，以便在以气体膨胀该体积时，所述膜的上边缘升高到水体的表面。所述潮汐屏障还包括设置在所述延展膜附近的泵，该泵与所述球胆的阀流体连通。所述泵具有控制器，用于有选择地促动所述泵以气体膨胀和收缩所述球胆。在一种实施方案中，所述潮汐屏障的网进一步包括多条内部缆绳，所述内部缆绳在所述延展膜的下边缘和上边缘之间延伸，以便在所述球胆的体积膨胀并且所述膜的上边缘相应地升高到水体表面时，所述内部缆绳加强所述延展膜的拉伸强度。所述潮汐屏障还可以包括多个塔台，每个塔台相对于海底锚定并且在水体处于预定深度时，在水体表面上延伸预定的高度。在这种实施方案中，所述潮汐屏障的网进一步包括附连到所述延展膜的上边缘并沿着所述延展膜的上边缘长度延伸的顶部缆绳。所述顶部缆绳一端连接到一个塔台而另一端连接到另一个塔台，以使在所述球胆的体积膨胀并且所述膜的上边缘相应升高到水体表面时，所述延展膜的上边缘以水体流动限定的弧线从一个塔台延伸到另一个塔台。在这种实施方案中，当所述网一侧水体的水位随着水流升高时，所述延展膜的上边缘相应地升高，导致所述延展膜在水流方向上形成悬链弧，以使水位升高受到限制而不能越过所述网的一侧。在另一种实施方案中，所述潮汐屏障可以进一步包括在所述泵和所述球胆的阀之间流体连通的罐。在这种实施方案中，所述泵适配成将用于膨胀所述球胆的体积的一定量的气体泵送到所述罐中进行储存。所述罐具有输出阀，所述输出阀适配成响应输入而将所储存的一定量的气体释放到所述球胆中。在另一种实施方案中，所述泵可以包括活塞，所述活塞适配成在其被促动时将空气(作为所述气体)压缩到所述罐中；和漂浮设备，所述漂浮设备设置在所述潮汐屏障所处的水体中。所述漂浮设备连接到所述活塞，以使所述漂浮设备响应水体水位的潮汐变化而促动所述活塞。在另一种实施方案中，所述潮汐屏障可以包括电磁漂浮发电机，用于为所述泵提供动力。所述电磁漂浮发电机包括：容纳导电线圈的内腔，所述导电线圈一端电连接到所述泵；漂浮系统，所述漂浮系统具有漂浮在水体表面上的漂浮组件；外腔，所述外腔连接到所述漂浮系统，以使所述漂浮系统让所述外腔响应所述发电机所处水体中的波动而上下浮动；和设置在所述外腔的内壁上的永磁体。所述外腔包封容纳所述线圈的所述内腔的至少一部分并相对于这部分运动，以使所述外腔响应水体中的波动而上下浮动时，所述线圈的至少一部分有效地在所述磁体产生的磁场中运动，从而在所述线圈中产生电流，为所述泵提供动力。在另一种实施方案中，所述泵可以连接到设置在所述潮汐屏障所处水体的表面或该表面上的太阳能发电机或风力轮机，并由所述太阳能发电机或风力轮机提供动力。在另一种实施方案中，所述潮汐屏障可以包括连续的混凝土底脚系统，所述混凝土底脚系统沿着海底设置以沿着海底表面锚定并基本上密封所述延展膜的下边缘。在另一种实施方案中，潮汐屏障进一步包括测量浮筒，所述浮筒可操作地配置成漂浮在水面上，与潮汐屏障的网隔开预定距离，用于监控高潮水位。所述测量浮筒包括潮汐高度传感器，所述传感器可操作地配置成感知并输出潮汐水位变化；无线发射器；和控制器，所述控制器可操作地连接到所述传感器和所述无线发射器。所述控制器经过编程，以接收来自所述传感器的潮汐水位变化输出，判断所述输出是否超过预定阈值，并且在超过预定阈值时，经由所述无线发射器发射警报信号。在这种实施方案中，所述泵包括无线接收器，所述无线接收器可操作地配置成接收来自所述发射器的警报信号并向所述泵控制器输出相应的警报信号。响应接收到相应的警报信号，所述泵控制器激活所述泵，以膨胀所述球胆。所述泵还可以包括海洋船只警告系统，并且所述泵控制器激活所述海洋船只警告系统，以响应从所述无线接收器接收到所述相应的警报信号而指令立即部署所述潮汐屏障。在另一种实施方案中，所述球胆是多个球胆中的一个，每个球胆沿着所述延展膜的上边缘附连。每个球胆具有各自体积，以便在每个球胆的体积利用气体膨胀时，共同导致所述膜的所述上边缘上升到水体表面。在这种实施方案中，所述潮汐屏障进一步包括集流管和存储罐。所述集流管具有输入部和多个输出部。每个集流管输出部与相应一个球胆流体连通，例如经由相应的挠性管路连通。所述罐在所述潮汐屏障的所述泵和所述集流管输入部之间(例如经由挠性管件)流体连通。在这种实施方案中，所述泵适配成将用于膨胀每个球胆的体积的一定量的气体泵送到所述罐中进行储存，并且所述罐具有输出阀，该输出阀适配成响应输入而将存储的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泵，所述泵用于膨胀设置在容易发生潮汐变化的水体中的球胆，所述泵包括：活塞；设置在所述水体中并连接到所述活塞的漂浮系统，以使所述漂浮系统响应所述水体中的潮汐变化而致动所述活塞。

【技术特征摘要】
2009.08.14 US 12/541,5351.一种泵，所述泵用于膨胀设置在容易发生潮汐变化的水体中的潮汐屏障系统中的球胆，所述泵包括：漂浮系统，其包括漂浮在水中的漂浮组件以及支撑在所述漂浮组件上的耐腐蚀钢结构；活塞组件，其包括具有顶端和底端的杆部以及头部，所述杆部的顶端连接至所述漂浮组件，并且所述杆部的底端...

【专利技术属性】
技术研发人员：克雷格·W·哈特曼，马克·P·萨尔基西安，
申请(专利权)人：SOM设计事务所，
类型：发明
国别省市：美国;US